(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の通路となる本体部材と、前記本体部材に前記気体が入る入口側と前記本体部材から前記気体が出る出口側にそれぞれ配置される中空形状のゲート部材とを有する気体処理装置であって、
前記本体部材には、
気体の通路となる複数の貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の内側面にα線放射体が固定されており、
前記ゲート部材の内側面には、前記ゲート部材の一方の端部から他方の端部にわたって、複数の溝が形成されており、
前記ゲート部材の内側面にα線放射体が固定されている、気体処理装置。
【請求項２】
前記本体部材は、複数の部分部材から形成されており、
前記部分部材には、複数の前記部分部材を貫通することで複数の前記部分部材を固定するための棒状部材を貫通させるための貫通孔が形成されており、
前記棒状部材の端部が前記ゲート部材に固定されるように形成されている、
請求項１に記載の気体処理装置。
【請求項３】
複数の前記溝のうちの一部の前記溝において、前記棒状部材の端部を格納することができるように形成されている、
請求項２に記載の気体処理装置。
【請求項４】
前記ゲート部材は、円錐形状において頂点部分を除いたコーン形状に形成されており、
前記本体部材に接する側の端部の外形が、他方の端部の外形よりも大きく構成されている、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の気体処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の気体処理装置を備えたガス製造システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の気体処理装置を備えたエネルギー生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体処理装置及、ガス製造システム及びエネルギー生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気または燃料に電離作用を有するα線を照射することによって燃焼効率を改善するために、特許文献１に示すように、α線放射体である酸化トリウムを表面に付着させた粒状体を金網等の保持材に所定間隔で保持させ、この保持材を自動車用エンジンのエアクリーナー内にエア流通方向と交差する方向に設置したものが知られている。【０００３】
また、一般に酸化トリウムはα線放射体として知られており、α線は他の放射線に比して物質を透過する能力（透過力）は最も弱いが、電離作用は最も強いことも広く知られている。
【特許文献１】特開２００５−９８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に示されるもののように、酸化トリウムからなるα線放射体を含ませたものを粒状体の表面に付着させて焼成したものを金網等に保持させたものを使用して、比較的長い気体通路において気体を処理するためには、気体通路に複数枚の金網等を配置する必要がある。この場合、各金網等において、気流が乱れ、気体の流通抵抗が大きくなる欠点がある。【０００５】
本発明はかかる問題の解決を試み、効率的に気体を処理する気体処理装置、ガス製造システム及びエネルギー生成システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、気体の通路となる本体部材と、前記本体部材に前記気体が入る入口側と前記本体部材から前記気体が出る出口側にそれぞれ配置される中空形状のゲート部材とを有する気体処理装置であって、前記本体部材には、気体の通路となる複数の貫通孔が形成されており、前記貫通孔の内側面にα線放射体が固定されている、気体処理装置である。【０００７】
第一の発明の構成によれば、気体は貫通孔を通過し、貫通孔の内側面に固定されたα線放射体から放射されるα線によって処理される。このとき、複数の網状部材の主面を気体の流れ方向に直交するようにして、複数枚並べて配置した場合と比べて、流通抵抗は大きくならない。これにより、効率的に気体を処理することができる。【０００８】
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記ゲート部材の内側面には、前記ゲート部材の一方の端部から他方の端部にわたって、複数の溝が形成されており、前記ゲート部材の内側面にα線放射体が固定されている、気体処理装置である。【０００９】
第三の発明は、第一の発明または第二の発明の構成において、前記本体部材は、複数の部分部材から形成されており、前記部分部材には、複数の前記部分部材を貫通することで複数の前記部分部材を固定するための棒状部材を貫通させるための貫通孔が形成されており、前記棒状部材の端部が前記ゲート部材に固定されるように形成されている、気体処理装置である。【００１０】
第四の発明は、第二の発明または第三の発明の構成において、複数の前記溝のうちの一部の前記溝において、前記棒状部材の端部を格納することができるように形成されている、気体処理装置である。【００１１】
第五の発明は、第一の発明乃至第四の発明のいずれかの構成において、前記ゲート部材は、円錐形状において頂点部分を除いたコーン形状に形成されており、前記本体部材に接する側の端部の外形が、他方の端部の外形よりも大きく構成されている、気体処理装置である。【００１２】
第六の発明は、第一の発明乃至第五の発明のいずれかに記載の気体処理装置を備えたガス製造システムである。【００１３】
第七の発明は、第一の発明乃至第五の発明のいずれかに記載の気体処理装置を備えたエネルギー生成システムである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、効率的に流体を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】気体処理装置の概略斜視図である。
【図２】本体部材の概略平面図である。
【図３】ゲート部材を前方から視た概略平面図である。
【図４】ゲート部材を後方から視た概略平面図である。
【図５】部分部材の固定態様を示す概略図である。
【図６】エネルギー生成システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。
【００１７】
図１に示すように、気体処理装置１（以下、「装置１」という。）は、両端部が縮径した円柱状の全体形状に形成されている。装置１は、気体の通路となる本体部材１０と、本体部材１０に矢印Ｘ１に示す方向から気体が入る入口側と、本体部材１０から矢印Ｘ２に示す方向に気体が出る出口側にそれぞれ配置される中空形状のゲート部材３０を有する。本体部材１０は本体部材の一例であり、ゲート部材３０はゲート部材の一例である。
【００１８】
本体部材１０は、円柱形状に形成されている。ゲート部材３０は、円錐形状において頂点部分を除いたコーン形状に形成されており、本体部材１０に接する側の端部３０ｃの外形が、他方の端部３０ａの外形よりも大きく構成されている。ゲート部材３０において、外径が小さい端部３０ａの側を前方と呼び、外径が大きい端部３０ｃの側を後方と呼ぶ。
【００１９】
本体部材１０は、複数の部分部材１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ及び１０Ｄから形成されている。部分部材１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ及び１０Ｄは、部分部材の一例である。
【００２０】
本体部材１０及びゲート部材３０は、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン合金で形成されている。
【００２１】
装置１の長さＬ１（図１参照）は、例えば、６００ｍｍ（ミリメートル）である。各部分部材１０Ａ等の長さＬ２は、例えば、１０〜６０ｍｍであり、本実施形態においては、５０ｍｍである。装置１の直径ｄ１は、例えば、２１６．３ｍｍである。部分部材１０Ａ等の数を減らしたり、増やすことによって、装置１の長さＬ１を短くしたり、長くしたりする長さの調整を行うことができる。
【００２２】
図２に示すように、部分部材１０Ａ等には、複数の貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４の内側面にはα線放射体（以下、「放射体」という。）が固定されている。放射体は、酸化トリウムを主材とする。放射体は、公知の作用によって、燃焼用空気などの気体の分子を活性化する。放射体が放射するα線の作用によって、気体の各分子は活性化され、一部の気体は電離される。放射体は、４〜１０ＭeＶ／個程度の解離エネルギーを有するα線を放射するようにしている。放射体は、炭素を主成分とするポリマー等で構成される固着剤に混入され、その固着剤が貫通孔１４の内側面に吹き付けられ、加熱焼成して固定される。放射体の厚さは、０．５ミリメートル以上１．０ミリメートル以下であり、例えば、１．０ミリメートルである。
【００２３】
各貫通孔１４は、すべての部分部材１０Ａ等において同一の位置及び大きさにおいて形成されており、部分部材１０Ａ等を組み合わせて本体部材１０を構成したときに、本体部材１０を貫通する貫通孔になる。すなわち、貫通孔１４の孔本体の長さ方向に並べて配置される複数の部分部材１０Ａ〜１０Ｄにそれぞれ形成された貫通孔１４が組み合わされて、本体部材１０を貫通する貫通孔が形成される。
【００２４】
部分部材１０Ａ等の貫通孔１４は、例えば、直径が１０ｍｍであり、その数は１９７個である（図２においては、その一部のみを示している。）。
【００２５】
部分部材１０Ａ等には、また、棒状止め金具４０（図５参照）を貫通させるための貫通孔１６が形成されている。棒状止め金具４０は棒状部材の一例である。ここで、棒状止め金具４０について説明する。図５に示すように、棒状止め金具４０は、ボルト４２とナット４４で構成される。ボルト４２は、頭部４２ａと螺子部４２ｂが一体に形成されている。
【００２６】
貫通孔１６は、図２に示すように、それぞれ９０度の角度だけ乖離した位置において、４個形成されている。棒状止め金具４０の螺子部４２ｂ（図５参照）が、部分部材１０Ａ等を貫通することで部分部材１０Ａ等が一体となって固定され、本体部材１０を形成するようになっている。貫通孔１６の直径は、貫通孔１４の直径よりも小さく、かつ、螺子部４２ｂの外径よりも大きく形成されており、例えば、８ｍｍである。
【００２７】
図３及び図４に示すように、ゲート部材３０の内側面には、ゲート部材３０の一方の端部３０ａから他方の端部３０ｃにわたって、複数の溝３０ｄが形成されている。中間部３０ｂにも溝３０ｄは形成されている。
なお、本実施形態とは異なり、ゲート部材３０の内側面には、溝が形成されていなくてもよい。
【００２８】
ゲート部材３０の内側面、すなわち、溝３０ｄにも、放射体が固定されている。溝３０ｄは、所定の幅Ｌ３を有する底部３０ｄ１と所定の高さｈ１を有する壁部３０ｄ２で形成される。端部３０ｃにおける溝３０ｄの幅Ｌ３は、棒状止め金具４０の頭部４２ａ及びナット４４を格納できる大きさとして規定されている。頭部４２ａの直径が１０ｍｍであれば、端部３０ｃにおける溝３０ｄの幅Ｌ３は１０．５ｍｍである。なお、端部３０ａから中間部３０ｂを経て端部３０ｃに向かうに連れて、溝部３０ｄの幅Ｌ３は徐々に広くなる。端部３０ａにおける幅Ｌ３は、例えば、３ｍｍであり、端部３０ｃにおける溝３０ｄの幅Ｌ３は１０．５ｍｍである。
【００２９】
図５に示すように、部分部材１０Ａ等は重ねられて、棒状止め金具４０の螺子部４２ｂが部分部材１０Ａ等に共通の複数の貫通孔１６を貫通することによって、固定される。このとき、部分部材１０Ａ等の複数の貫通孔１４は、本体部材１０を構成する貫通孔を構成するようになっている。すなわち、複数の貫通孔１６について、螺子部４２ｂを貫通させることによって、複数の貫通孔１４の位置決めを行うことができる。例えば、部分部材１０Ｄの面１２ａから４本のボルト４２の螺子部４２ｂをそれぞれ貫通孔１６に挿入し、部分部材１０Ａの面１２ａから露出した螺子部４２ｂにナット４４を螺合させることによって、部分部材１０Ａ等が互いに固定され、本体部材１０を形成する。この状態において、棒状止め金具４０のボルト４２の頭部４２ａ及びナット４４は、面１２ａから突き出た状態になる。この状態で、ゲート部材３０の溝部３０ｄに頭部４２ａ及びナット４４が格納されるように（図４参照）、本体部材１０にゲート部材３０を係合させることによって、装置１が形成される。すなわち、溝３０ｄは、気体の整流及び改質手段としての機能に加えて、本体部材１０を固定する固定手段としても機能する。
【００３０】
図１を参照して、装置１の機能を説明する。矢印Ｘ１に示す方向から気体が装置１に入ると、まず、入口側のゲート部材３０の溝部３０ｄによって、整流され、溝部３０ｄに固定された放射体によって、改質される。また、溝部３０ｄが形成されていることによって、溝部３０ｄが存在しない場合よりも、ゲート部材３０の内側面の面積、すなわち、気体が内側面に接する面積も大きくなり、放射体による改質がより効果的に実施される。
【００３１】
続いて、気体は本体部材１０に入ると、複数の貫通孔１４を通過しつつ、貫通孔１４の内側に固定された放射体によって、さらに改質される。貫通孔１４は、直径１０ｍｍであり、放射体の厚さが１ｍｍとすれば、気体の通路の直径は８ｍｍである。α線の飛翔可能距離（約２５ｍｍ）を考慮すると、貫通孔１４を通過する間に、ほぼすべての気体の粒子がα線の照射を受けることができる。
【００３２】
続いて、気体が出口側のゲート部材３０に入ると、整流され、溝部３０ｄに固定された放射体によって、さらに、改質される。
【００３３】
以上のように、入口側のゲート部材３０、本体部材１０及び出口側のゲート部材３０の３段階にわたって気体が改質され、整流された気体が、矢印Ｘ２に示す方向に装置１から排出され、次の工程に流れていく。
【００３４】
図６に示すように、装置１は、エネルギー生成システム１００において使用される。エネルギー生成システム１００は、ガス発生炉１１０、ガス精製装置１１２及び発電用エンジン１１４を管路１０２Ａ〜１０２Ｄで連結して構成される。なお、ガス発生炉１１０、ガス精製装置１１２及び関連する管路が、ガス製造システムを構成する。
【００３５】
装置１は、例えば、ガス発生炉１１０の前段、発電用エンジン１１４の前段及び後段に配置される。
【００３６】
装置１は、ガス発生炉１１０の前段において、管路１０２Ａ内に配置されている。管路１０２Ａと分岐した分岐管１０４Ａの間には、バルブ（図示せず）が配置されており、管路１０２Ａを通過させる燃焼用空気の量を調整することができるようになっている。燃焼用空気の成分は、主に、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）及び水（Ｈ２Ｏ）である。これらの成分が、装置１を通過する過程においてα線を照射されることによって、活性化し、水の一部は電離して、Ｈ２Ｏ＝Ｈ＋＋Ｈ＋＋Ｏ２−、あるいは、２Ｈ２Ｏ＝２Ｈ２＋Ｏ２という反応をする。このように活性化、及び／または、電離（イオン化）した燃焼用空気がガス発生炉１１０に供給されることによって、ガス発生炉１１０において、効率的に燃焼性ガスを製造することができる。
【００３７】
装置１は、発電用エンジン１１４の前段において、管路１０２Ｃ内に配置されている。管路１０２Ｃと分岐管１０４Ｂの間には、バルブ（図示せず）が配置されており、管路１０２Ｃを通過させる燃焼用ガスの量を調整することができるようになっている。燃焼用ガスの成分は、例えば、メタン（ＣＨ４）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水素（Ｈ２）及び水（Ｈ２Ｏ）である。これらの成分が、装置１を通過する過程においてα線を照射されることによって、活性化し、水の一部は電離して、Ｈ２Ｏ＝Ｈ＋＋Ｈ＋＋Ｏ２−、あるいは、２Ｈ２Ｏ＝２Ｈ２＋Ｏ２という反応をする。このように活性化、及び／または、電離した燃焼用ガスが発電用エンジン１１４に供給されることによって、発電用エンジン１１４において、効率的に発電することができる。
【００３８】
装置１は、発電用エンジン１１４の後段において、管路１０２Ｄ内に配置されている。管路１０２Ｄと分岐管１０４Ｃの間には、バルブ（図示せず）が配置されており、管路１０２Ｄを通過させる排気ガスの量を調整することができるようになっている。排気ガスには、窒素酸化物ＮＯｘや炭化水素ＨＣが含まれている。少なくとも窒素酸化物ＮＯｘ及び炭化水素ＨＣの一部が、装置１を通過する過程においてα線を照射されることによって、活性化し、電離（イオン化）及び分解される反応が促進される。これにより、排出される窒素酸化物ＮＯｘや炭化水素ＨＣの量を低減することができる。
【００３９】
なお、本発明の気体処理装置、ガス製造システム及びエネルギー生成システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  気体処理装置
１０  本体部材
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  部分部材
１４，１６  貫通孔
３０  ゲート部材
３０ｄ  溝
４０  棒状止め金具
４２  ボルト
４２ａ  頭部
４２ｂ  螺子部
４４  ナット
１００  エネルギー生成システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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