(57)【要約】  シリック汚染低減システム（Silic Pollution Reduction System:SPRS）を用いて排気又は廃棄ガス流を処理する方法及び装置が提供される。該方法及び装置によれば、ガス安定化により少なくとも１つの望ましくない物質を除去して排気又は廃棄ガス流を清浄にし、そのため清浄化したガス流が直接大気に排出され得る。該装置は排気又は廃棄ガス流を順に処理する少なくとも３つの処理ステーションを備える。少なくとも１つの処理ステーションは、固形物としての望ましくない物質を除去し、望ましくない物質が除去された後の残りのガス流を酸化させる核形成液又は沈殿液を含む湿式反応器であり、少なくとも１つの処理ステーションは処理されるガス流を圧縮するガス圧縮ステージ又は構成要素である又はこれを有する。該方法及び装置の利点は処理されたガス流が汚染物質の量が少なくなった状態で大気に直接排出され得ることである。
2014527904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを清浄化するために排気ガス流を処理して前記排気ガス流から望ましくない物質を除去して前記清浄化された排気ガスの汚染度を処理前よりも少なくする方法であって、プロセスは前記処理中の前記排気ガス流を安定化させるプロセスを含み、前記処理は、前記排気ガス流の排出源からの少なくとも第１の望ましくない物質および第２の望ましくない物質を有する前記排気ガス流を、最初に前記排気ガス流を処理して第１の処理された流れを形成する第１の処理ステーションに送るステップを含み、前記第１の処理ステーションは第１の容量のものであり前記排気ガス流の少なくとも前記第１の望ましくない物質と相互作用して前記排気ガス流から前記少なくとも第１の望ましくない物質の少なくとも一部を除去して第１の最初に処理された流れを形成する少なくとも第１の液状の沈殿剤または核形成剤を含み、前記第１の望ましくない物質は実質的に固形物の形態で前記排気ガス流から除去され、前記第１の液状の沈殿剤または核形成剤との相互作用により前記実質的な固形物が形成されることにより前記第１の処理された流れから除去される酸素が前記第１の処理された排気ガス流中に放出されて酸化排気ガス流が形成され、前記プロセスは、酸化物質を含む前記酸化排気ガス流を前記第１の処理ステーションから排出するプロセスと、前記排出された酸化排気ガス流を第２の容量の第２の処理ステーションに導入するプロセスと、をさらに含み、前記第２の容量は前記第１の容量よりも小さく、前記第２の処理ステーションは前記酸化排気ガス流と相互作用して前記第２の望ましくない物質の少なくとも一部を実質的に固形物の形態で前記酸化排気ガス流から除去して第２の処理されたガス流を形成する少なくとも第２の液状の沈殿剤または核形成剤を含み、前記プロセスは、前記第２の処理ステーションからの前記第２の処理されたガス流を、前記第２の処理されたガス流を圧縮して実質的に清浄化されたガス流を形成する第３の処理ステーションに排出するプロセスをさらに含み、前記第３の処理ステーションは、雰囲気から実質的に分離されて大気が前記第３の処理ステーション内の前記第２の処理された排気ガス流と接触して前記処理されたガス流と相互作用しないようにされ、前記第３の処理ステーションから排出される前記清浄なガス流には実質的に前記第１および前記第２の望ましくない物質がなく、前記プロセスは、前記清浄化されたガス流の汚染度が未処理の排気ガス流よりも少ない状態で前記清浄化されたガス流を大気に排出するプロセスをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
排気ガスを清浄化して汚染度が少ない状態で大気に放出するために前記排気ガス流を処理して望ましくない物質を除去する方法を実行する装置であって、前記方法は前記装置において前記排気ガス流を安定化することを用い、前記装置は吸気口を有する第１の処理ステーションを備え、前記吸気口を介して前記排気ガス流が前記第１の処理ステーション内に導入されて処理され、前記処理では少なくとも第１の望ましくない物質が実質的に固形物の形態で前記排気ガス流から実質的に除去されて酸化ガス流が形成され、前記第１の処理ステーションは前記酸化ガス流を第２の処理ステーションに排出する排気口を有し、前記第２の処理ステーションでは少なくとも第２の望ましくない物質が実質的に固形物の形態で前記酸化ガス流から実質的に除去されて第２の処理されたガス流が形成され、前記装置は、前記第２の処理されたガス流を大気がない状態で実質的に圧縮して清浄化されたガス流を形成する第３の処理ステーションをさらに備え、前記ガス流は第１、第２、および第３のガス流中を順に流れて前記第１および前記第２の望ましくない物質が順に前記排気ガス流から実質的に除去されることを特徴とする装置。
【請求項３】
化石燃料を用いる燃焼プロセスからの排気放出物を清浄化するためにシリック汚染低減システム（ＳＰＲＳ）の１つの形態または他の形態を用いることをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の装置または方法。
【請求項４】
前記ＳＰＲＳ技術および処理は、反応器の少なくとも１つにおける処理中に前記排気または廃棄ガスの安定化を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項５】
前記ＳＰＲＳプロセスまたは方法は、望ましくない物質を除去するために排気ガス流からのガス状物質の凝固、収集、および分離を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項６】
前記望ましくない物質は、炭素、窒素、硫黄を含む組成物または化合物を含み、かつ炭素の酸化物（ＣＯｘ）、窒素の酸化物（ＮＯｘ）、硫黄の酸化物（ＳＯｘ）、および炭化水素（ＣｘＨｙ）を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項７】
前記第１の処理ステーションはタンク、容器、または他の入れ物の形態の反応器であり、前記反応器は望ましくない排気ガスを受けるための吸気口を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項８】
第１の反応器は２つ以上の排気口を有し、一方の排気口は例えば第１の処理されたガス流などの最初に処理されるガスを排出するためのものであり、他方の排気口は前記第１の反応器内での処理中に前記排気ガス流から除去される固形物を排出するためのものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項９】
前記反応器は、第１の反応器からガスを排出させるが、前記反応器内に液体を保持するための一方向弁を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１０】
少なくとも２つの処理ステーションを備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１１】
順に配置される３つ以上の別個の処理ステーションがあり、そのため、直前の反応器から出る前記ガス流は前記順序における次の反応器に送られてさらに処理されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１２】
前記処理ステーションの少なくとも１つはガス圧縮機であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１３】
前記反応器ステーションの１つの中または前記個々の反応器ステーション間を延在する導管内にガス安定器が設けられることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１４】
前記ガスの安定化は、前記処理ステーションのいずれかまたは全部あるいは前記処理ステーション間を延在する前記導管における前記ガスの圧縮を含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１５】
前記処理ステーションの１つは、前記処理されたガスを圧縮する圧縮器であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１６】
前記別個の処理ステーションの少なくとも１つまたは複数は、液体を含む湿式反応器であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１７】
前記液体は、前記ガスが前記液体と接触すると、前記ガスからの固形物の少なくとも分離を開始させる沈殿剤および／または核形成剤であることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１８】
前記核形成液または沈殿液は、前記湿式反応器内に形成された密封または部分的に密封された区画あるいはチャンバ内に配置されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項１９】
前記処理ステーションの少なくとも２つは、沈殿剤および／または核形成剤を含む湿式反応器であることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項２０】
前記液状の沈殿剤および／または核形成剤は、少なくとも１つの成分、好ましくは少なくとも２つの成分、より好ましくは少なくとも３つの成分を含むことを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項２１】
前記液状の沈殿剤または核形成剤は、潤滑剤、結合剤、または保持および／または再生剤、あるいはこれらの組合せの少なくとも１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項２２】
前記処理ステーションの少なくとも１つは、未処理の、部分的に処理された、または処理された排気ガス流を、同じ処理ステーションまたは処理ステーションの順序における前の処理ステーションに戻すための再利用導管を有することを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項２３】
前記ガスの前記圧縮は定圧縮または可変圧縮であることを特徴とする請求項１から２２のいずれか一項に記載の装置または方法。
【請求項２４】
排気ガスを清浄化するために添付の図面を参照して本明細書で実質的に説明するように前記排気ガス流を処理して前記排気ガス流から望ましくない物質を除去して前記清浄化された排気ガス流の汚染度を処理前よりも少なくする方法。
【請求項２５】
排気ガスを清浄化して汚染度が少ない状態で大気に放出するために添付の図面を参照して本明細書で実質的に説明するように前記排気ガス流を処理して望ましくない物質を除去する方法を実行する装置。
【請求項２６】
上記明細書および／または図面で開示または定義されるあらゆる新規の特徴であって、単独で用いられるか、または、新規な特徴または他の特徴を含み２つ以上の特徴の群を含む任意の他の特徴と組み合わせられる特徴。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを処理してこのガスの汚染度を下げるための方法および装置に関する。
【０００２】
一形態では、本発明は、排気ガス流を処理して排気ガス流から１つまたは複数の望ましくない物質を除去し、ガスが大気に排出される際に排気ガスの汚染度が下がるように排気ガスを清浄化する方法または装置に関する。
【０００３】
一形態では、本発明は、排気ガス流を順に処理して排気ガス流から望ましくない物質の一部を順次除去し、それによって処理されたガス流の汚染度を下げて処理された排気ガスを大気に戻せるようにする２つ以上のプロセスまたは処理ステップを有するプロセスまたは方法に関する。
【０００４】
本発明は、望ましくない物質の量を減少させて含むことによって、従って処理されたガス流をこのガス流が汚染源となる可能性を小さくして大気に戻せるようにすることによって、処理された放出流の汚染度が下がるように、産業用プロセスの実施および／または機械の動作から生じる排気ガス放出物を処理し排気ガス放出物を少なくとも部分的に清浄化する、特定の応用を見出す。
【０００５】
排気放出物を処理する方法および装置の一実施形態を特に参照して本発明を説明するが、本発明の範囲は説明される実施形態に限定されず、本発明は、装置の他の形態および配置、プロセスの他の形態および配置、ならびにここで具体的に説明されるもの以外の応用において前記方法および装置の様々な形態および配置の使用を含む、より広範囲なものであることに留意されたい。
【背景技術】
【０００６】
多くの人々は、大気中の二酸化炭素の量が人為的な地球温暖化を引き起こしたと考えている。大気中の二酸化炭素含有量を科学的にモデル化すると、地球が気候変動をよりよく管理できれば、二酸化炭素の量の増加が避けられるという見方が確認されがちである。二酸化炭素ガスは、排気ガスの一成分であり、特に、炭素含有量が大きい化石燃料を燃焼させることを含むプロセスからの排気ガスの一成分である。このような化石燃料が燃焼プロセス中に酸素と結合すると、二酸化炭素が他の物質とともに生成され、次いで大気に直接排出される。そのため、化石燃料の燃焼により大気中に排出される二酸化炭素の量を減らすことが必要とされる。
【０００７】
二酸化炭素の量が増加する主要な原因の１つは、適切な処理を経ずに大気に排出される原動機車両の排気ガスによるものである。原動機車両によって放出される二酸化炭素の量を減らす試みがなされてきたが、すべての試みがうまくいったわけではない。
【０００８】
さらに、有害または有毒な多くの他の汚染物質が燃焼プロセス中に排気ガスを介して放出され、大気に排出される。他の汚染物質には、有害な物質の一部を挙げると、他の炭素酸化物、窒素および硫黄の酸化物、炭化水素物質、ならびに極めて微細な粒子状物質が含まれる。これらの他の汚染物質は、許容し得ない気候変動の原因となり、気候変動率さえ速くすることがある。そのため、原動機車両および産業用プロセスによって生成され大気に直接排出される排気ガス流から二酸化炭素および有毒物質などの他の汚染物質を除去することが必要とされる。
【０００９】
さらに、ますます厳しくなる法令により、窒素含有酸化物、硫黄含有酸化物、炭化水素、および粒子状物質を含めて二酸化炭素および他の汚染物質が少量でも、排気ガスによって放出されて大気に直接排出されないように求められる。理想的な状況では、これらの汚染物質のいずれも大気に直接排出されないことが好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、燃焼プロセスおよび燃焼装置から大気に放出される二酸化炭素の量を減少させることにある。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、排気ガス放出物を処理してガス流の汚染の影響を小さくするプロセスを提供することにある。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、排気ガスを処理して望ましくない物質を除去し、それによって処理された排気ガスの汚染度が下がり、大気に直接排出され得る度合いが大きくなる装置を提供することにある。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、処理されるガスから或る種の汚染物質を除去することによって排気または廃棄ガスを清浄化する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、排気ガスを清浄化するために排気ガス流を処理して排気ガス流から望ましくない物質を除去して清浄化された排気ガスの汚染度を処理前よりも少なくする方法が提供される。この方法は、処理中の排気ガス流を安定化させるプロセスを用い、この処理は排気ガスの排出源からの少なくとも第１の望ましくない物質および第２の望ましくない物質を有する排気ガス流を、最初に排気ガス流を処理して第１の処理された流れを形成する第１の処理ステーションに送るステップを含み、前記第１の処理ステーションは第１の容量のものであり排気ガス流の少なくとも第１の望ましくない物質と相互作用して排気ガス流から少なくとも第１の望ましくない物質の少なくとも一部を除去して第１の最初に処理された流れを形成する少なくとも第１の液状の沈殿剤または核形成剤を含み、前記第１の望ましくない物質は実質的に固形物の形態で排気ガス流から除去され、第１の液状の沈殿剤または核形成剤との相互作用により実質的な固形物が形成されることにより第１の処理された流れから除去される酸素が第１の処理された排気ガス流中に放出されて酸化排気ガス流が形成され、この方法は、酸化物質を含む酸化排気ガス流を第１の処理ステーションから排出するプロセスと、排出された酸化排気ガス流を第２の容量の第２の処理ステーションに導入するプロセスと、をさらに含み、前記第２の容量は第１の容量よりも小さく、前記第２の処理ステーションは酸化排気ガス流と相互作用して第２の望ましくない物質の少なくとも一部を実質的に固形物の形態で酸化排気ガス流から除去して第２の処理されたガス流を形成する少なくとも第２の液状の沈殿剤または核形成剤を含み、この方法は、第２の処理ステーションから第２の処理されたガス流を第２の処理されたガス流を圧縮して実質的に清浄化されたガス流を形成する第３の処理ステーションに排出するプロセスをさらに含み、第３の処理ステーションは雰囲気から実質的に分離されて大気が第３の処理ステーション内の第２の処理された排気ガス流と接触して第２の処理されたガス流と相互作用しないようにされ、第３の処理ステーションから排出される清浄なガス流には実質的に第１および第２の望ましくない物質がなく、この方法は、清浄化されたガス流の汚染度が未処理の排気ガス流よりも少ない状態で清浄化されたガス流を大気に排出するプロセスをさらに含む。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、排気ガスを清浄化して汚染度が少ない状態で大気に放出するために排気ガス流を処理して望ましくない物質を除去する方法を実行する装置が提供される。この方法はこの装置において排気ガス流を安定化するプロセスを用い、この装置は吸気口を有する第１の処理ステーションを備え、この吸気口を介して排気ガス流が第１の処理ステーション内に導入されて処理され、この処理では少なくとも第１の望ましくない物質が実質的に固形物の形態で排気ガス流から実質的に除去されて酸化ガス流が形成され、第１の処理ステーションは酸化ガス流を第２の処理ステーションに排出する排気口を有し、第２の処理ステーションでは少なくとも第２の望ましくない物質が実質的に固形物の形態で酸化ガス流から実質的に除去されて第２の処理されたガス流が形成され、この装置は、第２の処理されたガス流を大気がない状態で実質的に圧縮して清浄化されたガス流を形成する第３の処理ステーションをさらに備え、排気ガス流は第１、第２、および第３のガス流中を順に流れて第１および第２の望ましくない物質が順に排気ガス流から実質的に除去される。
【００１６】
[実施形態の態様の簡単な説明]
典型的には、一形態では、本発明の方法および装置は、地球温暖化ガスを含めて二酸化炭素および他の汚染物質の生成につながる化石燃料を用いる燃焼プロセスからの排気放出物を清浄化するために主に用いられるシリック汚染低減システム（著作権）（Silic Pollution Reduction System:ＳＰＲＳ）の１つの形態または他の形態を用いる段階を含む。
【００１７】
一形態では、ＳＰＲＳ技術および処理は、排気または廃棄ガスの処理中にこれらを安定化することを含む。
【００１８】
特に、本発明のプロセスおよび方法は、汚染物質、有毒物質、二酸化炭素、地球温暖化ガス、粒子状物質などの望ましくない物質を除去するために排気ガス流からのガス状物質の凝固、収集、および分離を含む。
【００１９】
本発明は、産業的なプロセスからの排気ガス流、商業的な工場および設備からの廃棄ガス流、自動車、バス、トラックなどを含む原動機車両、ならびに利用可能な様々な炭化水素燃料などの化石燃料を燃焼させるエンジンを用いる他の機械および工場からの排気ガス流を清浄化するために用い得る。
【００２０】
一形態では、この装置およびプロセスは、ガス、石油、ディーゼル、航空燃料、ケロシンなど、石炭系燃料、およびエタノール系燃料などの他の燃料、バイオディーゼルなどのバイオプロセスから得られる燃料、ヤシ油などの植物から得られる燃料、添加物などを含む燃料などの炭化水素燃料を含めて様々な異なる燃料からの排気放出物を清浄化することに関する。
【００２１】
典型的には、望ましくない物質は、炭素、窒素、硫黄などを含む組成物または化合物を含む。より典型的には、望ましくない物質は、炭素の酸化物（ＣＯｘ）、窒素の酸化物（ＮＯｘ）、硫黄の酸化物（ＳＯｘ）、および炭化水素（ＣｘＨｙ）などである。
【００２２】
典型的には、第１の処理ステーションは容器、タンク、反応器、または類似の入れ物などである。より典型的には、反応器は吸気口を有し、より典型的には、反応器は、例えば原動機車両からの望ましくない排気ガスを受けるための単一の吸気口を備える。さらにより典型的には、この容器は２つ以上の排気口を有し、一方の排気口は一形態では酸化ガス流などである最初に処理されるガスを排出するためのものであり、他方の排気口は処理中に排気ガス流から除去される固形物を排出するためのものである。さらにより典型的には、この反応器は、ガスを排出させるが、反応器内に保持される液状の沈殿剤および／または核形成剤などの液体の量を保つための一方向弁または類似のものを備える。
【００２３】
一形態では、本発明の方法および装置は、少なくとも２つの処理ステーションを備える。より典型的には、追加の処理ステーション、例えば、３つ、４つ、またはそれ以上の個々の処理ステーションがある。典型的には、第３および後続の処理ステーションは第２の処理ステーションに類似のものである。より典型的には、これらの処理ステーションは順に配置され、そのため、直前の処理ステーションからの処理されたガス流はこの順序における次の処理ステーションに送られてさらに処理される。そのため、第１の処理ステーションに導入された後で、最初に処理された排気ガス流または酸化排気ガス流がそれぞれの処理ステーションを順に通過する際に、処理された排気ガス流は、選択された望ましくない汚染物質が実質的になく、大気に直接排出されるのに適切な状態の清浄化されたガス流として最後の処理ステーションから出てくる。
【００２４】
一形態では、処理ステーションの１つはガス圧縮機である。別の形態では、処理ステーションの１つはガス安定器である。一形態では、処理ステーション全体は、処理中の排気ガス流の安定化された状態を維持する。
【００２５】
一形態では、安定化は、反応器内で処理されるガス流の穏やかな温度降下と見なし得る。これは、１つの吸気口から、反応器の反応器チャンバの底部の両側に接続される２つの排気口に送られる放出物の流れにより達成される。
【００２６】
いくつかの実施形態では、ガス圧縮器またはガス安定器のいずれかにおけるガスの圧縮によりガスの安定化がもたらされる。一形態では、圧縮処理ステーションおよびガス安定化ステーションは同一の処理ステーションである。一形態では、排気または廃棄ガス流の排出源と第１の処理ステーションの中間に配置される事前安定化ステップまたはデバイスがある。
【００２７】
いくつかの実施形態では、反応器の少なくとも１つまたは複数は、少なくとも部分的に液体を含む湿式反応器である。典型的には、この液体は、反応器内に形成または配置される密封または部分的に密封された区画またはチャンバ内に配置される。
【００２８】
一形態では、反応器の少なくとも１つは、少なくとも１種類の液状の沈殿剤および／または核形成剤を含む。一形態では、処理ステーションの２つ以上がそれぞれ液状の沈殿剤および／または核形成剤を含む。一形態では、同じ液状核形成剤が液体反応器の形態である各反応器内に存在する。別の形態では、各反応器は異なる液状の沈殿剤および／または核形成剤を有する。核形成ステップは、固形物の沈殿における事前ステップまたは初期ステップの１つであることに留意されたい。
【００２９】
典型的には、液状核形成剤は、少なくとも１つの成分、好ましくは少なくとも２つ以上の成分、より好ましくは２つ以上の異なるタイプの成分を含む。
【００３０】
一形態では、液状核形成剤は、潤滑剤、結合剤、保持および／または再生剤、またはこれらの組合せの少なくとも１つまたは複数を含む。
【００３１】
液状核形成剤の組成は、上記で示したタイプの物質の少なくとも１つ、または２つ以上、あるいは全部を任意の分量で任意に組み合わせたものとし得ることに留意されたい。
【００３２】
一形態では、この装置は、未処理の、または部分的に処理された、あるいは処理された排気または廃棄ガス流を、同じ処理ステーションまたは前の処理ステーションに戻すための再利用導管を有する。一形態では、各反応器は、最初に処理された、酸化された、次に処理された、または清浄化されたガス流をこのプロセスまたは装置の上流の位置に戻すための帰還導管を有する。
【００３３】
本発明の実施形態によるプロセス、方法、装置、およびデバイスの態様および／または実施形態を、本発明の形態を示す例により、添付の図面を特に参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＳＰＲＳ技術を用いて排気ガス流を処理するプロセスおよび装置の一形態の概略フローチャートである。
【図２】ＳＰＲＳ技術を用いて産業用工場からの廃棄ガスを清浄化する装置の１つの反応器の一形態の概略斜視図である。
【図３】ＳＰＲＳ技術を用いて廃棄または排気ガス流を清浄化する複数の反応器を有する設置の一形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
ここで本発明の装置または設備の一形態を用いる方法およびプロセスの一実施形態を図面を参照して説明する。
【００３６】
準備として以下のことを指摘しておく。ＳＰＲＳ技術は概して多くの個別のステップまたはプロセスを含み、これらは組み合わされ、かつ／または１つまたは複数のシーケンスで実施されて様々な放出源から放出される排気ガス流が清浄化されて排気ガス流から汚染物質または他の望ましくない物質が除去されて排気ガス流が清浄化される。これには、排気ガスの凝固、分離、および蓄積または収集をガスの定圧縮または可変圧縮および順次温度降下により行うことならびに物質の凝固を行うことを含む技術ステップの組合せが用いられ、それによって、装置内をガス流が順に移動するときに様々な処理ステーションで行われる様々な処理ステップ中に、排気ガス流から望ましくない汚染物質が除去される一方で、排気ガス流の制御されたガス流の形態で安定が維持される。
【００３７】
[実施例１]
ここで説明するＳＰＲＳ技術の一応用例は、全体的に１０で示され、廃棄または排気ガスの放出源を様式化して表したものである原動機車両の排気パイプから放出される排気ガスの処理である。原動機車両の排気ガスは、原動機車両のエンジンの燃焼プロセスによって生成されて、排気ガスが十分に清浄化される。これにより、大気に直接清浄化されたガスが排出され得る。
【００３８】
典型的にはフランジの形態のコネクタあるいは他の類似のまたは適切なコネクタ（図示せず）が、原動機車両の後部から延在する排気パイプの遠位端に嵌められる。２つ以上の排気パイプがある場合、フランジはそれぞれの排気パイプの端部に嵌められる。ただし、この実施例は単一の排気パイプのみを有する車両を参照して説明する。排気パイプの排気口の端部に堅固に接続されるフランジは、それに対応して形成されるとともに寸法設定される第２のフランジ（図示せず）に対して適切なコネクタを提供する。この第２のフランジは、排気パイプのフランジに適切な留め具によって、あるいは、摩擦または締り嵌めによってしっかりと接続され得る。第２のフランジは適切な導管１２の一端に位置する。一形態では、導管１２は、長い導管であり、典型的にはパイプまたはホースの形態である。典型的には、一形態では、導管は長い波形パイプである。この波形パイプは、可撓性パイプ、コンセルチーナパイプ、渦巻きパイプ、らせんパイプなどのいずれかであり、例えば長さ方向に伸縮可能であり、これによりパイプの長さが調節される。このパイプは、耐腐食性および高温耐性などの必要とされる特性を有する任意の適切な材料で形成され得る。一形態では、パイプの材料は、腐食性排気ガスに耐性があり、排気ガスの高温に耐えることができる。好ましい一形態では、このパイプはステンレス鋼、典型的には３１６ステンレス鋼でできている。
【００３９】
典型的には、この波形パイプの直径は、原動機車両の排気パイプの直径にほぼ一致する。この長い波形パイプの他端は、第１の処理ステーション１６の吸気口１４に適切なコネクタ（図示せず）によって接続されて、実質的に気密な接続がなされる。典型的には、第１の処理ステーションは、タンク、容器、または他の入れ物、特に円筒形の入れ物などの形態の第１の反応器であり、この反応器は長い導管を介して排気パイプと流体連結される。
【００４０】
この反応器は任意のサイズ、形状、形態とすることができ、また、任意の適切なタイプまたは配置とすることができ、かつ、任意の適切な材料で形成され得ることに留意されたい。一形態では、第１の反応器の吸気口はこの反応器の上部に、または上部に向かって配置される。ただし、他の形態では、この吸気口は第１の反応器の側面、またはこの反応器の基部に、または基部に向かって配置され得る。
【００４１】
導管１２は、第１の反応器１６に直接接続することもできるし、例えば逃がし弁１８、ガス安定器２０（本明細書で後でより詳細に説明する）、または他の適切な構成要素などの任意選択の他の構成要素を備えることもできる。
【００４２】
Ｔ型パイプの形態の分配器（図示せず）が反応器１６の上部に配置される。この分配器は、Ｔ型の基部に１つの入口を有し、Ｔ型の交差アームの両側に２つの出口を有し、吸気口１４と流体連結して反応器内に排気ガス流を導入する。一形態では、Ｔ型パイプは第１の反応器内で反転している。分配器の他の形態、例えば側面を入口とすることも可能である。この分配器は、任意の適切な、または好都合な形態を有し得る。原動機車両からの排気ガスは、長い波形パイプを通り、第１の反応器１６の吸気口１４を介してＴ型部品に送られる。第１の反応器１６内で、入ってきたガス流は分割されて分配器の左右両方、したがって第１の反応器の両側にガスが送られ、それによって、反応器内で排気ガスがより均等に分配され、したがって反応器内でより均一な反応が行われる。
【００４３】
一形態では、長い波形パイプは、任意選択で、第１の反応器に入る前に排気ガス流の温度を下げるために、フランジ形コネクタを介して波形パイプに入った排気ガスの温度を下げるための熱交換器または他の冷却デバイス（図示せず）を備え、それによって、後述するように、排気ガスから望ましくない物質を除去する効率を上げる。
【００４４】
一形態では、第１の反応器に入る排気ガスの圧力は、原動機車両の排気パイプを介して放出される排気ガスの圧力と実質的に同じである。ただし、他の形態では、排気ガスの圧力は必要に応じて増減され得る。
【００４５】
一形態では、適切な収集器２２への固形物の排出を助けるためにポンプ（図示せず）が設けられ、それによって、例えば、反応器内の固形物の過剰な蓄積が反応器の外に位置する収集タンクの形態の適切な収集器に除去される。このように反応器からの収集および排出がなされる。
【００４６】
一形態では、車両の排気パイプから第１の反応器への導管１２内に配置されるガス安定器デバイス２０がある。この形態の安定器では、主排気口が１つの吸気口を介して安定器に接続され、次いでＴ型分岐の形態などの２つの排気口に分割される。これが、温度降下を緩やかにする助けとなり、本発明者らの経験では、放出低減率改善の助けとなる。これは、高温ガスが低温ガスよりも速い速度で振動することによって説明され得る。一形態では、ガス安定器は中空チャンバまたは類似のものを備える。吸気チャンバとして動作する中空チャンバには排気ガスが送り込まれ、次いで、排気ガスは吸気チャンバと流体連結する排気チャンバとして動作する別のチャンバなどに送られる。一形態では、ガス安定器は、ガスを固形物に変換して排気ガス流から除去する変換プロセスの一部として、ガスが吸気チャンバから排気チャンバに移動するときにガスの温度を徐々に下げるガス温度降下器である。
【００４７】
一形態では、排気パイプから第１の反応器までの長い導管１２内に配置され、反応器の１つまたは複数を迂回する逃がし弁１８がある。一形態では、この逃がし弁は主に、或る種の障害のために、または保守時の運転停止のためにシステムが迂回される必要がある場合に、安全デバイスとして用いられるように設計される。一形態では、この逃がし弁により、排気ガスが大気に直接排出され、他の形態では、この逃がし弁により、排気ガスが、第１の反応器に再循環されることを含めて、反応器の任意の１つに方向変更される。
【００４８】
一形態では、反応器１６への吸気口１４は、反応器の上部に、またはそれに向かって位置しており、それによって、この反応器の上部に冷却された排気ガスが入る。他の形態では、冷却された排気ガス流用の２つ以上の吸気口が、反応器の好都合な場所に配置される。
【００４９】
一形態では、Ｔ型部品の分配器は、多数の開口を有する有孔パイプまたはそれに類似のものを有する。これら多数の開口を介して、第１の反応器の内部にガスが導入され、それによって、例えば、ガスが反応器内に、かつそれを通って、反応器を貫通する一定の下向きの方向に送られて、均一な流れを生成し排気ガスを反応器内に広げる助けとなる。一形態では、第１の反応器は湿式反応器であり、主に水による湿式反応器である。ただし、水以外の濡れた材料を反応器の形態で用いることもできる。反応器のいくつかの形態では、例えば、付加的な材料、吸収材料、または吸収剤を、専用の吸気口または共通の吸気口から他の材料とともに流入する材料の流れとして、反応器に付加することができる。これらの付加剤のいくつかの形態のものは、排気ガス流の１つまたは複数の成分と反応し得る。
【００５０】
第１の反応器は第１の核形成液で少なくとも部分的に充填され、そのため、分配器を介して下向きに導入されるガスと、このガスが第１の反応器に入り、核形成液を通過するときに相互作用して、ガスと液状核形成剤の反応がなされる。
【００５１】
一形態では、第１の反応器内の液状核形成剤は、反応器の上部に、またはそれに向かって、例えば、分配器の高さ位置の直下に、より詳細には、ガスが排出される分配器の開口の直下に配置される。一形態では、核形成液は、第１の反応器内に配置されるチャンバまたは区画内にあり、典型的には、液体を拘束する密閉または部分密閉チャンバまたは区画内にあり、それによって第１の反応器内で液面が維持される。
【００５２】
一形態では、核形成剤は、部分Ａと称する第１の部分を有する。一形態では、部分Ａは潤滑剤である。この潤滑剤は、単一の潤滑剤、化合物、または組成物とすることもできるし、２つ以上の潤滑剤、化合物、または組成物の組合せとすることもできる。この潤滑剤は、反応器の基部に、またはそれに向かって固形物として収集する核形成／沈殿剤による処理中に排気ガス流から除去される固形物の反応器からの排出を助け、そのため、処理の効率が向上する。
【００５３】
一形態では、液状核形成剤の別の成分は部分Ｂと称する第２の部分である。一形態では、部分Ｂは結合剤である。この結合剤は、単一の結合剤、化合物、または組成物とすることもできるし、２つ以上の結合剤、化合物、または組成物とすることもできる。
【００５４】
一形態では、反応器内のシステム全体が、一定の制御されたガス流下の１つの制御された環境として働き、そのため、例えば、処理される排気ガス流からＳＯ２を除去する場合に、結合剤が凝固した物質の分子構造を安定に維持する助けとなり、除去される硫黄は固形物となり、Ｏ２はガス流中に放出されて酸化ガス流を形成する。同じことが任意の他のガスにも当てはまる。
【００５５】
一形態では、核形成剤は部分Ｃと称する第３の部分を有する。一形態では、部分Ｃは、保持および／または再生剤であり、単一あるいは２つ以上の保持および／または再生剤とし得る。
【００５６】
成分Ｃの一形態では、固形物がシステムから除去されると、この再生剤は、類似の固形物の結合を助けて、異なるタイプの固形物をそれぞれの重量に従って同じ物質を結合することによって収集する。こうして、異なる凝固した物質が容易に分離される。これにより、除去された固形物の一部が核形成剤として再利用され、そのため、無駄になるものが極めて少ないか、または全くない。
【００５７】
いくつかの実施形態では、１つの成分の１つの化合物しかなく、他の実施形態では、２つ以上の成分の組合せまたは各成分の組合せがあり、そのため、液状核形成剤は、多くの別々の異なる化合物または部分を有する単純な混合物または組成物あるいは複合混合物または組成物になり得ることに留意されたい。
【００５８】
成分Ａ、Ｂ、およびＣの相対量は、処理システムの応用例に応じて任意の割合とし得ることに留意されたい。核形成／沈殿剤の一形態では、各成分の体積は放出源のタイプに直接関係する。
【００５９】
成分Ａの典型的な範囲は、この液体の全重量を基準とした重量で約５％〜約９５％であり、好ましくは約６０％〜約９０％、より好ましくは約７５％〜約８５％である。
【００６０】
成分Ｂの典型的な範囲は、重量で約１％〜約７０％であり、好ましくは約５％〜約３５％、より好ましくは約１０％〜約２０％である。
【００６１】
成分Ｃの典型的な範囲は、重量で約１％〜約５０％であり、好ましくは約２％〜約２５％、より好ましくは約１０％〜約２０％である。
【００６２】
一形態では、この液体中の各成分の量は以下のとおりである。ディーゼルエンジンの燃焼からの排気または廃棄ガスの処理では、Ａは８０％、Ｂは１５％、およびＣは５％である。システム設計が複数のチャンバを順に動作させる場合、反応器の異なるチャンバを通過する成分はそれぞれ異なる割合となる。
【００６３】
特定のタイプの結合剤の選択は、処理される排気ガスのタイプ、ならびに排気ガス流に含まれる除去すべき望ましくない物質または汚染物質の性質、タイプ、および／または量に従うことに留意されたい。
【００６４】
第１の反応器では、処理されるガスが分配器の開口を通過して、第１の反応器で行われるプロセスの第１段階または液体段階の核形成液に入り、それを通過すると、排気ガス流は、急速に冷却され、液体によって吸収される。ガスと液体の最初の相互作用であるこのプロセスの間、固体粒子またはそれに類似の形態の何らかの固形物がこの相互作用から生成される。この固形物は、液体よりも重く、重力の作用下で落下し、固体堆積物として反応器の基部に、またはそれに向かって蓄積する。
【００６５】
理論に拘泥することなく、この混合物はすべてこの反応を可能にし、そのため、望ましくない物質が除去されると考えられる。そのため、酸素高含有度環境にない液体内では酸化が起こらない。なぜなら、制御された流れにより反応器チャンバ内に圧縮状態が生成され、この圧縮状体がすでに酸化されたガスの分子量を減少させ、ガスがこれらの酸素分子を通過する一助として働くからである。そのため、酸素含有量が排気口で増加する。
【００６６】
一形態では、望ましくない物質の１つまたは他のものによって、例えば、排気ガスに含まれる二酸化硫黄によって固体粒子が生成される。この形態では、排気ガス流のガス状二酸化硫黄が、液状核形成剤、特に、液体から沈殿し反応器の基部に堆積する固体元素硫黄粒子との反応によって固体硫黄化合物に変換される。反応器の基部では、これらが蓄積し、第１の反応器から排出される酸化ガス流を形成する助けとなる。このＳＯ２から硫黄への変換は、液体中に酸素分子が放出されることによって実現される。一形態では、冷却された排気ガスと液状核形成剤の液体との相互作用により、排気ガス中のＳＯ２の量が残滓レベルまで減少し、そのため、ガスが直接大気に排出され得る。一形態では、ＳＯ２に含まれる硫黄の実質的に全部が元素硫黄として反応器の底部または基部に、またはそれに向かって堆積して、硫黄粒子が蓄積されると周期的な除去が行われる。
【００６７】
他の形態では、一般にＣｘＨｙの化学式の炭化水素が、第１の反応器の液体中に保持される。
【００６８】
核形成液中に酸素分子が放出されることにより、ガス流中の残りのガスが、ガス流中に放出される余分の酸素分子と結合可能になり、結合剤の助けにより酸素分子に結合して、排気ガス流中に存在する一酸化物を、対応する二酸化物および／またはより高次の酸化物に変換し、そのため、最初に処理される排気ガス流に含まれる望ましくない物質の二酸化物の量が増加する。
【００６９】
第１の反応容器１６は、第１の核形成液による処理の後で、処理されたガス流を第１の反応器から排出するガス排気口２２を備える。一形態では、この排気口は出口送出ゲートである。この出口送出ゲートはガスを排出させるが、第１の核形成液がガスとともに第１の反応器から、例えば第２の反応器に排出されるのを妨げるように配置されることに留意されたい。一形態では、このガス排気口は、一方向ガス排気弁などであり、これにより、処理されたガスが排出されるが、液体は反応器内に保持される。一形態では、排気口２２は、反応器チャンバの液面の上に位置する。そのため、重力により、液体が内部に閉じ込められたままになる。さらに、パイプが中空ボックスに固定され、中空ボックスはパイプを入口パイプと出口パイプに分離する。
【００７０】
第１の核形成液から沈殿する固形物は、反応器の基部に、またはそれに向かって堆積して、例えばドレインやダンプ弁などの適切な排気口２４を介して周期的な除去が行われる。
【００７１】
一形態では、第１の反応器は湿式反応器または湿式チャンバであり、反応器の容量の約１０％〜１５％まで液状核形成剤で充填される。好ましくは、この液体は、反応器の上部に向かって区画またはそれに類似のものの中に保持される。出口パイプはチャンバの上端に配置されており、ドレインパイプによりチャンバが全部充填されないので、反応性液体は常にチャンバ内に留まり、次のチャンバに漏れたり、移動したりしない。液面の確認は、手動または自動で、例えば、液面計および外部ポンプを追加することによってなされ得る。このプロセスは、液状核形成剤の量または液面が反応器内で一定に維持されるように自動化され得る。
【００７２】
第１の反応器内の空間の残りの部分は、主に蓄積に用いられ、固形物が堆積する。例として、固形物を収集するチャンバがその容量の約９０％まで固形物で一杯になると、放出弁を介してチャンバが空にされ、固形物は保存コンテナに入る。保存コンテナは、固形物を使い捨てにするか、または、固形物の後続の処理のためのものである。後者の場合、固形物は変換または変形されて再使用、再生、あるいは別の応用例または別の目的に使用するのにより有用な形態にされる。
【００７３】
パイプの形態の輸送導管２６が、第１の反応器１６のガス排気口２２から第２の処理ステーション３０の吸気口２８に延在し、それによって、処理されたガスが第１の反応器から第２の処理ステーションに輸送される。第２の処理ステーションは、第２の反応器、容器、タンク、または他の入れ物の形態であり、処理されたガスを排出するガス排気口３２と、蓄積した固形物を反応器の基部から収集機３６に向けて除去する固形物排気口３４とを備える。Ｔ型部品の形態の分配器が、第２の反応器の上部に、またはそれに向かって設けられる。Ｔ型の基部の底辺であるＴ型部品の入口は、ガスの吸気口に流体連結される。第２の反応器の容量は、典型的には、第１の反応器の容量よりも小さく、第２の反応器は、一方の側に沿って多数の孔または開口を有する分配器を備え、それによって第２の反応器に入ったガスが第２の反応器の内部に排出される。処理された排気ガスなどのガスは、第２の反応器の左右両側に分配される。この場合も、第１の反応器と第２の反応器の間の輸送導管２６内にポンプが任意選択で設けられ、それによって、処理された排気ガスの導管内における圧力が増加して排気ガスが第２の反応器に入る。あるいは、第１の反応器から排出される第１の処理されたガス流が有する圧力を利用して、処理された排気ガスを第２の反応器の吸気口まで輸送し得る。
【００７４】
第２の液状核形成剤が第２の反応器内に設けられる。第２の核形成剤は、任意の適切または好都合な組成を有し得る。典型的には、第２の核形成剤は、潤滑剤である部分Ａと称する第１の部分と、典型的には結合剤である部分Ｂと称する第２の部分と、典型的には保持および再生剤である部分Ｃと称する第３の部分とを含む。
【００７５】
一形態では、第２の核形成剤は、複数のシステムが順次動作する場合には、要件によってはわずかに異なる組成を有する。この核形成剤のタイプまたは組成は、処理される排気ガス流のタイプおよび各チャンバの出口に存在するガスの量によって決まる。図２に示すように、各反応器は、核形成剤の部分Ａ、Ｂ、Ｃの一部の割合が違う異なる核形成剤を有し得る。これは、比較的大きな体積の特定のガス、例えばＣＯｘまたはＮＯｘの放出物などを除去する必要がある場合に必要である。
【００７６】
単一の潤滑剤あるいは２つ以上の潤滑剤の組合せが液状核形成剤の部分Ａとして用いられ得ることに留意されたい。同様に、単一の結合剤あるいは２つ以上の結合剤の組合せがこの液体の部分Ｂとして用いられ得る。単一の保持および再生剤あるいは２つ以上の保持および再生剤の組合せが用いられ得る。
【００７７】
さらに、第２の核形成液は、部分Ａ、部分Ｂ、または部分Ｃのいずれかから選択される単一の成分、あるいは部分Ａ、Ｂ、およびＣの任意の１つまたは複数から選択される物質の混合物を、任意の量、比率、または組合せで有し得ることに留意されたい。
【００７８】
第２の核形成剤の組成は、第１の核形成剤の組成と同じとしてもよいし、異なっていてもよい。
【００７９】
さらに、第２の液状核形成剤の部分Ｂの結合剤は、排気ガス中の望ましくない物質と第２の核形成剤中に放出される過剰な酸素分子との結合を助け、それによって、残りの望ましくない物質を１つ高い次数の酸化状態または酸化数に変換する、例えば、望ましくない化合物の一酸化物を望ましくない物質の二酸化物に変換するために用いられることに留意されたい。典型的には、反応器内の支配的な状態ならびに核形成液の性質およびタイプによっては、ＮＯｘ化合物は、Ｎ２および／またはＮＯｘ＋１またはＮＯｘ＋２の化合物に変換される。排気ガスが反応器の液体段階における核形成液を通過する間、排気ガスは、分配器から反応器を介して下向きに流れて液状核形成剤と相互作用することによって、さらに冷却される。ガスと液体の相互作用の結果、粒子状物体のかなりの量が液体から沈殿し蓄積し、反応器の基部に集まり、その後、適切な弁などを介して除去される。
【００８０】
排気ガス中のＮＯｘ化合物、ＣＯｘ化合物、およびＣｘＨｙ化合物のかなりの部分が対応する固形物に変換されて反応器の基部に蓄積することに留意されたい。
【００８１】
一形態では、第２の反応器は、反応器の内部容量の約１０〜１５％の量まで核形成剤を含む。第２の反応器の残りの容量は、液状核形成剤から、ガスがこの液体を通過することによって形成され堆積する固形物の蓄積および収集に用いられる。第２の反応器の基部に集まる固形物の量がこの空間の容量の約９０％に相当する量になると、これらの固形物は、例えばこれらの固形物を適切な保存コンテナ内に排出する適切な放出弁の動作によって除去され、使い捨てられるか、または例えば有用な製品に変換された後で再使用される。
【００８２】
さらに、望ましくない固形物が排出された後で、反応器の残りの容積は、反応器の容量の１０〜１５％に相当するレベルに維持されることに留意されたい。
【００８３】
第２の反応器はガス排気口３２を備え、これを介してさらに処理された排気ガスあるいは後続または第２の処理された排気ガスが第２の反応器から第３の処理ステーション４０に排出され得る。
【００８４】
一形態では、第３の処理ステーションは追加の処理ステーションであり、第１および第２の処理ステーションに類似しているが、任意選択で第２の処理ステーションと同じとしてもよいし、第２の処理ステーションよりも小さな容量のものとしてもよく、また、異なるタイプの反応器としてもよい。別個の処理ステーションの数は任意とすることができ、いずれの処理ステーションも第１または第２の処理ステーションと類似のものとし得る。そのため、複数の処理ステーションが設置される場合、別個の処理ステーションの数は３、４、５、またはより多くの数とし得る。反応器５０の形態の第４の処理ステーションが、図１に示すシステムの形態で設けられる。
【００８５】
一形態では、第３の処理ステーション４０は、第１または第２の処理ステーションと異なるステーションである。一形態では、第３の処理ステーションは、例えばフィルタ型ステージ（ＦＬＳ）などの濾過ステーションである。導入されるガス流の濾過をこのフィルタ型ステージで行い得るが、ＦＬＳは、濾過器として主に動作するようには設計されておらず、ＦＬＳの主な機能は、フィルタ型ステージを通るガス流を縮小して処理されるガスを圧縮することである。したがって、一形態では、第３の処理ステーションは、第３の処理ステーションの吸気口と第３の処理ステーションの排気口の間で第２の処理された排気ガス流を圧縮する圧縮器である。
【００８６】
一形態では、この圧縮は、ガス分子間の結合度の増加を助けて、例えば、第１および第２の反応器からの核形成液とのガス分子の分子結合度を増加させるための可変内部雰囲気圧縮が行われる可変圧縮である。一形態では、この圧縮段は、ガス流中にすでに存在する物質の結合度を増加させる。
【００８７】
一形態では、この圧縮は、第３の処理ステーション全体にわたる定圧縮である。
【００８８】
ＦＬＳの構造および／または配置は、特にガス分子が圧縮状態のときに、大気とＦＬＳ内のガス分子との間の接触を実質的に妨げるようになされる。一形態では、ＦＬＳは気密チャンバであるか、または気密チャンバを備え、他の形態では、ＦＬＳは、ＦＬＳの内部に空気が侵入しないように密閉される。一形態では、ＦＬＳは第３の反応器内の専用の乾式チャンバ内に置かれ、乾式チャンバは、湿気、露、液滴など、または他の液体の残渣を収集してＦＬＳの内部を乾いた状態に保つための収集器を備える。一形態では、乾式チャンバ内で圧縮機により生成される環境は除湿器として働く。
【００８９】
一形態では、ガス調節器４４が、第２の反応器３０の排気口３２からガス調節器４４に延在する制御導管４２内に任意選択で配置される。ガス調整器の機能の１つは、典型的には主要機能は、第２の処理されたガス流および処理中のガスの温度降下を維持し、第２の反応器内の主要液体を保持してその液体がＦＬＳに制限なく移動しないようにすることであることに留意されたい。一形態では、これは、第２の反応器３０の出口または排出パイプ３２から延在し、典型的には中空のステンレス鋼ボックスなどの適切な充満チャンバなどに接続される第１のパイプ４２と、充満チャンバから延在し、ＦＬＳの吸気口４８に接続される排気パイプとしての第２のパイプ４６とを有する制御導管４２によって実現される。充満チャンバの両側の制御導管の第１のパイプと第２のパイプの間の空間および充満チャンバ自体により十分な分離が得られ、そのため、液体が１つのチャンバから次のチャンバへ直接移送されない。
【００９０】
第１の反応器および第２の反応器を通過し、任意選択で任意の他の類似の反応器を通り、最後にＦＬＳ段を通った後で、排気ガスは大気に排出され得る程度に清浄化される。これは、汚染物質、有毒物質、粒子状物質などを含めて望ましくない物質が実質的になくなり、したがって大気に直接排出され得るからである。
【００９１】
一形態では、この圧縮は最後の濾過器状段の結果であることが考えられる。これにより、ガスの定常流が、チャンバをすべて通過した後で、主要な入口または吸気口から出口または最後の排気口まで圧力下に置かれる。
【００９２】
ここで説明するプロセスの一態様は、様々な場所で生じる温度降下によってこのプロセスにおける様々な段階でのガスを安定化させるための要件であることに留意されたい。理論に拘泥することなく、温度降下によるガスの安定化は、燃料をエネルギーに変換するプロセス、すなわち、燃焼のプロセスまたは段階を通じてのガスの分子の振動パターンによると考えられる。ガスがエンジンの燃焼チャンバから車両の排気システムに移動すると、燃焼チャンバ内で形成された排気ガスは冷え、その結果、これらのガスを形成する分子の振動が小さくなると考えられる。これらのガスは高温であるほど、ガス内の振動が大きく、そのため、ガスが冷えると振動は小さくなり、そのため、冷えたガスを処理して望ましくない物質を除去することが容易になる。例えば、これらのガスを縮小／補足／処理などして望ましくない物質を除去することによってガスを清浄化することが容易になる。
【００９３】
本発明の装置およびプロセスは、化石燃料の燃焼が行われる様々な異なる場所に概して応用される。例えば、産業用の工場または設備などからの廃棄ガスまたは排気ガスの清浄化、例えば、焙焼または精錬プロセス、発電プロセス、製造プロセスなどに応用される。これらの応用例には、
・石炭火力発電所、
・ディーゼル発電機、
・ディーゼル公共輸送、
・ディーゼルによる貨物列車および船舶輸送、
・焼却炉、
・産業用および採鉱用プロセス、
・都市大気調節および空気特性制御、
・家庭の暖炉、
・他の産業でのＳＰＲＳ副産物の有用性および応用例、
・地下道トンネル、
が含まれる。
【００９４】
原動機車両の排気により放出される排気ガス流の組成を、実施例１で説明したＳＰＲＳ技術を用いる本発明の方法および装置による処理後の同じ排気ガス流の組成と比較して評価するために多くの試験が実施された。多くの異なる試験が異なる時間に実施された。表１、表２、および表３に、これら様々な試験の詳細およびこれらから得られる結果を示す。ほぼすべての場合において、排気ガス組成中の望ましくない物質の量が減少しており、その減少量は典型的には、処理される汚染物質そのものに応じて約３％〜８０％であった。典型的には、望ましくない物質の量の減少は、その特定の望ましくない物質に応じて約０％から約６０％以下である。一形態では、ＳＯ２のほぼ全部が処理された排気ガス流から除去された。表１に第１の試験から得られた結果を示す。表２に第２の試験の結果を示し、表３に第３の試験の結果を示す。
【００９５】
【表１】
2014527904.tif 000003
【００９６】
【表２】
2014527904.tif 000004
【００９７】
【表３】
2014527904.tif 000005
【００９８】
試験１はＮＡＴＡ機関で行われた公式試験であった。試験に先立ち、ガスに対して定性的な試験、例えば「臭気試験」のみ実施されて、望ましくない物質の臭いのタイプにより、臭いをかぐことによって除去され得る望ましくない物質の存在が判断された。第１の試験の結果から、極めて大量のＳＯ２の減少が観察された。他のガスでも望ましくない物質が減少した。これは、本発明のＳＰＲＳ技術を用いた場合に化学反応が起こったことを示している。
【００９９】
第１の試験の実施後数週間以内に第２の試験が実施された。第１の試験と第２の試験の主な差異は、ＦＬＳ反応器の気密性が改良されたことである。その結果、放出物の減少の改善が示され、かつ、ＳＯ２減少の改善および一貫性が示された。
【０１００】
第３の試験はガスセンサ機器により実施された。この試験は、ＳＯ２減少の一貫性を示すために設計された。清浄化されたガス流中に存在するＳＯ２の量が最大で１００％まで減少したことに留意されたい。
【０１０１】
３つの試験をすべて実施した後で、このシステムはより長い試験継続時間にわたって試験を実施し得るために再構築が必要であることが結論づけられた。したがって、さらなる試験である試験４が実施された。第４の試験は、様々な望ましくない物質の放出物のいくつかのレベルでのスナップショットである。この第４の試験の結果のほうが、より信頼できより性能が高いことがわかった。チャンバ／反応器内の濾過器材料を変更すると、ＮＯｘの減少に関して効果があることがわかった。また、第２のチャンバ／反応器を追加して導入することによって反応器の容量を増やすと、排気ガスから除去される望ましくない物質の量のさらなる減少に極めて効果があることがわかった。
【０１０２】
この段階で、本発明を用いて排気スペクトル全体を同時に処理し得ることが確立され確認され、より期待のもてる結果が試験結果の理解の改善とともに得られた。本発明の実現性が極めて高いことも確認された。
【０１０３】
収集チャンバ内のガスの収集体積（リットル）がエンジンによって消費される燃料の体積（リットル）に正比例することも確認された。これは、１０リットルのディーゼルを燃焼させる場合、１０リットルの物質が捕捉されることを意味する。さらに、この物質の一部は変換されて燃料に戻りエンジン内で再燃焼されることがあり、そのため、エンジンの効率が改善し、生成される望ましくない物質がそれに比例して少なくなると考えられる。
【０１０４】
得られた試験結果から、試験下の車両の排気パイプから放出される排気ガスを大幅に清浄化することにより、以下の結果が得られると結論づけられる。
・二酸化硫黄（ＳＯ２）の一貫した１００％の減少。
・一酸化炭素（ＣＯ）の３４％の減少。
・炭化水素（ＣｘＨｙ）の６３％の減少。
・示度によるＯ２レベルの２４％の減少に基づく二酸化炭素（ＣＯ２）の計算上の減少。
・排気からの酸素の４６％の増加。
・ガス温度（ＥＧＴ）の８２％の降下。
・粒子状物質ＰＭ（ＰＭ１０、５、および２．５）の１００％の減少。
・ＮＯｘ放出物の８０％の減少。
【０１０５】
他の応用例では、この処理システムは、例えば石炭火力発電所、金焙焼処理工場、地下採鉱操業などの他の排出源からの排気または廃棄ガス流を処理するのに用いられ得る。
【０１０６】
石炭火力発電所からの廃棄または排気ガスの処理では、任意選択の前処理段階が利用されることがあり、例えば、図１に示すように、燃焼プロセスに導入される空気の窒素含有量を減少させる。任意選択の反応器６０は、空気吸気口６２と、窒素が除去された処理済み空気を反応器６０から排出する空気排気口６４と、窒素を貯蔵する窒素収集タンク６８に接続される窒素排気口６６とを備える。導管７０が、空気排気口６４から廃棄または排気ガスの排出源の入力部、この場合、１０で表される様式化された石炭火力発電所の空気吸気口に延在する。この前処理により、燃焼用の空気とともに石炭火力発電所に導入される窒素の量が減少して、排気または廃棄ガス中に存在する窒素酸化物（ＮＯｘ）が少なくなり、そのため、反応器を含む処理システムが除去すべきＮＯｘが少なくなる。
【０１０７】
さらに、本発明の処理システムの形態は、特にこの処理システムが産業規模で、例えば、石炭火力発電所からの廃棄ガス流を清浄化するために用いられるときには、任意選択の後処理段階を含む。一形態では、導管５４が、最後の反応器５０からの排気口５２から煙道ガススタック５８の吸気口５６に延在する。煙道ガススタック５８では、ガス流のさらなる清浄化処理が行われて、反応器８０から排出される清浄化されたガス流からの望ましくない物質がいずれもさらに減少し得る。
【０１０８】
図２に、この処理システムで利用され得る個々の反応器の一形態のより詳細な図を示す。
【０１０９】
概略的または様式化して全体的に８０で表すこの反応器の形態は、排気ガス吸気口８２、第１の吸気チャンバ８４、第１のチャンバ８４からその両側に第２の反応器チャンバ８８まで延在する１対の上部導管８６ａ、８６ｂを備える。第２の反応器チャンバ８８は、第２の反応器チャンバ８８よりも高い位置に配置される第３の反応器チャンバ９０と流体連結する。第２および第３のチャンバ８８、９０は、これら２つのチャンバ間を延在する移送管路９２ａ、９２ｂを介して流体連結する。核形成剤／沈殿剤が第２の反応器チャンバ８８内に配置される。１対の下部導管９２ａ、９２ｂは、第３の反応器チャンバ９０の両側から、処理されたガス流を後続の反応器に排出する排気口９６を有する第４の排気チャンバ９４まで延在する。第４の排気チャンバ９４は、過剰なガスを後続の反応器に排出してさらなる処理に供する第２の排気口９８を備える。反応器８０の動作は、前述の反応器と同じか、または類似している。
【０１１０】
図３に、全体的に１１０で表す設置の一形態を概略的に示す。この形態は、輸送および組立を容易にするための輸送コンテナに収容された複数の反応器を有する。各コンテナは専用の目的を有する。例えば、コンテナＣ１は第１の反応器８０ａを収容し、コンテナＣ３は第２の反応器８０ｂを収容し、コンテナＣ２は反応器８０ａ、８０ｂの両方と流体連結する空気サイクロンポンプを収容する。コンテナＣ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７などの他のコンテナは、原材料、供給物、工具などの設置時に用いる他の機器を収容する。廃棄または排気ガス流が、吸気口８２を介して導入され、最初に反応器８０ａで処理され、ポンプ１００によって反応器８０ｂに移送され、反応器８０ｂでガス流を清浄化するさらなる処理が行われ、排気口９６を介して排出される。任意の数の反応器８０が配置されて順に動作し得ること、および複数の反応器を含む設置は任意の適切なまたは好都合な形態とし得ることに留意されたい。
【０１１１】
[本発明の効果]
本発明の効果は、ＳＰＲＳ技術を採用する方法および装置を用いると、車両のエンジンまたは車両の燃料システムの改変が必要とされないことを含む。必要とされるすべてのものは、排気パイプとＳＰＲＳ装置の流体連結である。
【０１１２】
本発明を用いることによる他の効果は下記の点を含む。
・ＳＰＲＳによりＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯｘ、およびＰＭなどの汚染が実質的に減少する。
・汚染臭気の減少。
・ＳＰＲＳにより体積が減少した清浄なＣＯ２が放出される。
・放出物は処理され、地面の高さで大気中に放出され得るので、背の高い積み重ねの必要はない。
・排気熱の実質的な減少。
・燃焼チャンバに送られ得る酸素Ｏ２の実質的な増加による燃焼プロセスの強化。
・投資の最適化および価値による生産性の増加。
・車両に取り付けられる場合、エンジン性能に影響しない。
・ＳＰＲＳ技術において生じる化学的な変換により、固形物が蓄積され、物質の取り扱いが安全になる。
・このような副産物は柔軟な化合物であり、再利用することによって産業上の応用例があり得ることが初期段階として示されている。
・副産物の一部は、元の組成の部分と同じ特性を有する再利用物質として汚染低減化合物に戻る。
・副産物は潜在的に熱に対して優れた絶縁物であり多くのことに応用できる。副産物は様々な形態に変換され得る。さらなる開発行為が必要とされる。
・副産物は、自動車産業における接着応用例で用いられる物質であるジチオホスフェートおよびジベンジルジオカルバメートから発生する臭気の全面的な減少における付加物として形成され得る。
・ＣＯ２の減少量１トン当たりのコストが極めて小さいので、ＳＰＲＳ技術を用いることが費用的に極めて無理がなく、そのため、ＳＰＲＳ技術を組み込んだシステムを長期間使用することが経済的に持続可能である。
【０１１３】
上述の配置を説明により前に進めてきたが、あらゆる新規の特徴および本明細書で開示される特徴の新規の組合せを含めて、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく多くの改変がなされ得る。
【０１１４】
本明細書で説明する本発明はこれまで具体的に説明したこと以外に変形および改変の余地があることが当業者には理解されよう。本発明はその趣旨および範囲に含まれるこのような変形および改変をすべて含むことを理解されたい。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  車両、発電所
１２  導管
１４  吸気口
１６  反応器
１８  逃がし弁
２０  ガス安定器
２２  排気口
２４  排気口
２６  輸送導管
２８  吸気口
３０  処理ステーション
３２  排気口
３４  排気口
３６  収集機
４０  処理ステーション
４２  制御導管
４４  ガス調節器
４６  パイプ
４８  吸気口
５０  反応器
５２  排気口
５４  導管
５６  吸気口
５８  煙道ガススタック
６０  反応器
６２  吸気口
６４  排気口
６６  排気口
６８  タンク
７０  導管
８０  反応器
８２  吸気口
８４  吸気チャンバ
８６ａ、８６ｂ  導管
８８  反応器チャンバ
９０  反応器チャンバ
９２ａ、９２ｂ  下部導管
９４  排気チャンバ
９６  排気口
９８  排気口
１００  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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