(57)【要約】【課    題】本発明は、炭素系燃料の燃焼により発生する黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも高効率且つ経済的に除去する方法ならびにその除去方法を実施することができる炭素系燃料の燃焼により発生する黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去するための装置を提供することを目的とする。【解決手段】炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスを、誘電体表面に設置した金属電極にパルス電圧を印加して該誘電体表面に沿って発生するパルスコロナ放電と接触させて、排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去することを特徴とする排気ガス中の有害物質の除去方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスを、誘電体表面に設置した金属電極にパルス電圧を印加して該誘電体表面に沿って発生するパルスコロナ放電と接触させて、排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去することを特徴とする排気ガス中の有害物質の除去方法。
【請求項２】
誘電体が少なくとも一つ以上の処理表面を持ち、該誘電体の厚さが０．１〜５０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
誘電体表面に設置した金属電極が四角形、円形あるいは任意の形の穴を有し、該金属電極が該誘電体表面に設置または埋められていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
金属電極が網状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
パルス電圧が常時正、常時負または正と負が交互に印加され、該パルス電圧のピーク絶対値が１００Ｖ〜５０ｋＶで、該パルス電圧の立ち上がり時間が１０ｎｓ〜０．０１ｓ、該パルス電圧の半値幅が０．０１μｓ〜０．０１ｓ、および該パルス電圧の周波数が１Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
誘電体と、誘電体表面に設置または埋められている金属電極、パルス電圧供給源およびパルス周波数制御装置とを具備することを特徴とする炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスから排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素系燃料の燃焼により発生する環境有害化学物質である黒煙（ディーゼルエンジン排ガス中に含まれる粒子状物質、主な構成成分：カーボン、炭化水素）、気体状あるいは液体状不完全燃焼物（以下、不完全燃焼物と略称）、ＮＯＸ等の除去方法、特に移動式燃焼機器、例えば自動車、バイク、船舶、および航空機等から排出される上記黒煙、不完全燃焼物、ＮＯＸ等の有効且つ経済的な処理方法に関する。さらに詳しくは、人体および／または地球環境にとっての有害化学物質である、炭素系燃料の燃焼により発生する黒煙、不完全燃焼物、ＮＯＸ等を、これらの排出量に応じてパルスコロナ沿面放電技術を利用して無害化するための処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭素系燃料である、例えばガソリン燃料、ディーゼル軽油燃料、ＬＰＧ燃料の燃焼により排出されるガスは主に一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質など大気汚染物質を含んでいる。特にディーゼル軽油燃料が用いられるディーゼルエンジン車からは、ガソリン燃料が用いられるガソリン車などから排出される量の約３倍もの多量の窒素酸化物とならんで、それとは比較にならない大量の、しかも粒子径２．５μｍ以下の粒子状物質が排出され、呼吸器系の病気や喘息などの健康被害を引き起こしており社会問題化している。しかしながら、窒素酸化物については排出規制が設けられ対策が進んでいるものの、粒子状物質についてはディーゼルエンジン車の大部分にいかなる排出規制も設置されていないなど、粒子状物質の対策は今だ不十分なままである。とりわけ、ディーゼルエンジン排ガス中に含まれる粒子状物質を規制する根拠としての環境基準は“ＰＭ２．５環境基準”とも称されて、その立法化が重要な懸案となっている。粒子状物質は黒煙或いは煤煙（黒色無定形炭素粒子分）、道路の粉塵、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、発癌性のベンツピレンなどの炭化水素類等、一次粒子のみならず二次粒子をも含み、微粒子の故に人体の気道や肺に一層入り込み易く我が国の国民の健康を阻害する厄介な存在である。
【０００３】
窒素酸化物と粒子状物質の両方を除去する方法としては、従来から脱硝触媒を含む脱硝装置（窒素酸化物除去装置）とバグフィルターまたは電気集塵機等の集塵装置とを併設する方法が提案されている。後者については、高濃度粉塵をろ過分離、捕集する集塵方式の各種バグフィルターが開発されている。そしてディーゼル車については、粒子状物質の除去をより強力に推進しうる粒子状物質のろ過フィルターと目詰まりを防ぐ再生装置とを含むタイプのディーゼル黒煙除去装置（ＤＰＦ）が開発され、様々な種類の装置が実用化のために検討されている。しかしながら、いずれも技術的問題点を抱えており、現状ではディーゼル排ガス中に含まれる粒子状物質の量的規制・対策を可能にする程の決定的な装置は未だ開発されていない。
【０００４】
またディーゼル車に用いられる炭素系燃料の燃焼により排出される黒煙をフィルターで捕集した後、酸化させる方法が開発されているが、フィルターが高価なため実用化が難しい（非特許文献１〜４、特許文献１）。一方、プラズマを用いる黒煙、不完全燃焼物およびＮＯＸの処理方法の開発が進められているが、これらの処理方法は使用する電源および電極構造等に制約があり、黒煙およびＮＯＸ除去効果が小さく、高コストであり、プラズマ制御が困難であるのみならず、他の有害物質を新たに産出する恐れさえある。例えば、ＳＯＸ，ＮＯＸ等のガスはコロナ放電とアンモニアとの併用で除去されるが、黒煙などの固形物質の除去には顕著な効果が見られない（特許文献２〜３）。また交流電源を用いて発生させた低温プラズマと触媒との併用でＮＯＸおよび粒子状物質を低減させる方法（特許文献４）が開発されているが、この方法は交流電源による低温プラズマの制御が困難であることに加えて、ＮＯＸが逆に生成するおそれがある。直流あるいは交流高圧電場を用いて、処理しようとするガスを二つの金属電極間に導入し、放電させることによって黒煙およびＮＯＸ を除去する方法（特許文献５）、あるいは黒煙をフィルターで捕集し、プラズマ処理により生成したＮＯ２を用いて黒煙を処理する方法（特許文献６）、また排気ガス中のＮＯＸをプラズマおよび炭化水素接触還元触媒を用いて除去する方法（特許文献７〜８）等が開発されているが、これらの方法はプラズマ放電自体の制御が難しい。活性酸素による窒素ガス処理（非特許文献５）の場合には有害物質であるＮＯＸの新たな生成の恐れがあり、且つ他の還元ガス添加、フィルターおよび触媒の使用が必要となり、これがコスト高につながり、またこの方法は自動車の排ガス処理には適用できない。従って、高効率且つ経済的に実用化可能な、例えばディーゼル車などに用いられる炭素系燃料の燃焼により排出される黒煙、不完全燃焼物およびＮＯＸの実用可能な除去技術は今だ開発されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３２４６５２号公報（請求項２）
【特許文献２】
特開平０３−２６７１１３号公報（請求項１）
【特許文献３】
特許第３１０１７４４号公報（請求項１）
【特許文献４】
特開平０８−１０５３１７号公報（請求項１）
【特許文献５】
特表平１１−５１２６５１号公報（要約）
【特許文献６】
特開２００１−１２３８２３号公報（請求項１）
【特許文献７】
特開平０６−１０６０２５号公報（要約）
【特許文献８】
特開平０７−２４７８２７号公報（要約）
【非特許文献１】
松浦隆幸、「（ＤＰＦ）ディーゼル微粒子除去フィルター、ディーゼル車の排ガス対策で注目低コスト化が普及へのカギ」、日経エコロジー、日経ＢＰ社、２０００年６月号、ｐ．３９〜４３
【非特許文献２】
猪俣誠、「ディーゼル排ガスの浄化触媒」、Ｅｃｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、（株）シーエムシー、２００１年２月号、Ｖｏｌ．６，  Ｎｏ．２，  ｐ．２７〜３７
【非特許文献３】
編集部、「ディーゼルエンジン排ガス対策と市場」、Ｅｃｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，  （株）シーエムシー、２００１年６月号、Ｖｏｌ．６，  Ｎｏ．４，  ｐ．４６〜５１
【非特許文献４】
片岡勲、「ディーゼルエンジンからの浮遊性粒子状物質（ＳＰＭ）除去フィルター技術開発の現状と展望」、Ｅｃｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，  （株）シーエムシー、２００１年９月号、Ｖｏｌ．６，  Ｎｏ．９，  ｐ．２４〜３０
【非特許文献５】
藤原正純、他、「放電脱硝法における酸素・水蒸気の影響」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｔｌ．ｇｏ．ｊｐ／ｊｐ／ｒｅｓｕｌｔｓ／ｂｕｌｌｅｔｉｎ／ｐｄｆ／６２−５／Ｆｕｊｉｗａｒａ１５０．ｐｄｆ，  ２００２年８月２９日．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、炭素系燃料の燃焼により発生する黒煙、不完全燃焼物、ＮＯＸ等有害物質の高効率且つ経済的に実用化可能な処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によって、特に炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスの黒煙または／および不完全燃焼物が効率よく除去される。本発明において、黒煙は、例えばディーゼルエンジン排ガス中に含まれる粒子状物質であって主成分としてカーボンや炭化水素を含む。本発明者らは、炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去する方法に関して、これまでに開発された方法が有する上記した種々の問題点を解決すべく鋭意検討を行った結果、炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物、特に黒煙が誘電体表面に効率よく付着あるいは吸着されることを知見した。さらに本発明者らは排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を誘導体表面に付着あるいは吸着させながら、誘電体表面に設置した金属電極にパルス電圧を印加して該誘電体表面に沿って発生するパルスコロナ沿面放電と接触させることによって排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去することができ、もって上記問題点を解決し得ることを見出した。さらに検討を重ねて本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
（１）炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスを、誘電体表面に設置した金属電極にパルス電圧を印加して該誘電体表面に沿って発生するパルスコロナ放電と接触させて、排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去することを特徴とする排気ガス中の有害物質の除去方法、
（２）誘電体が少なくとも一つ以上の処理表面を持ち、該誘電体の厚さが０．１〜５０ｍｍの範囲にあることを特徴とする（１）に記載の方法、
（３）誘電体表面に設置した金属電極が四角形、円形あるいは任意の形の穴を有し、該金属電極が該誘電体表面に設置または埋められていることを特徴とする（１）または（２）のいずれかに記載の方法、
（４）金属電極が網状であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の方法、
（５）パルス電圧が常時正、常時負または正と負が交互に印加され、該パルス電圧のピーク絶対値が１００Ｖ〜５０ｋＶで、該パルス電圧の立ち上がり時間が１０ｎｓ〜０．０１ｓ、該パルス電圧の半値幅が０．０１μｓ〜０．０１ｓ、および該パルス電圧の周波数が１Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲にあることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の方法、
（６）誘電体と、誘電体表面に設置または埋められている金属電極、パルス電圧供給源およびパルス周波数制御装置とを具備することを特徴とする炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスから排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去する装置、
に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
本発明は、炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を誘電体表面に付着あるいは吸着させながら、炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスを、誘電体表面に設置した金属電極にパルス電圧を印加して該誘電体表面に沿って発生するパルスコロナ放電と接触させて排気ガス中の黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも除去することを特徴とするパルスコロナ処理方法である。
【００１１】
次に、本発明の実施の一態様を図１を用いて具体的に説明する。すなわち、炭素系燃料の燃焼により発生する排気ガスをガス導入口８へ導き、排気ガス中の粒子状形態である黒煙または／および不完全燃焼物（以下実施例に至るまで単に黒煙と略称する）が、パルスコロナ沿面放電の発生がない状態において、誘導体（アルミナ管４）表面に効率よく付着する特性を利用して、排気ガス流路（ガラス管３およびアルミナ管４との間隙部）中に位置する誘導体（アルミナ管４）表面に黒煙を吸着あるいは付着させることによって捕集する。次いで誘電体（アルミナ管４）表面に巻付けた金属電極である銀線５とステンレススティール棒６との間、すなわち陽極１と陰極７の間にパルス電圧を印加して該誘電体（アルミナ管４）表面に沿ってパルスコロナ沿面放電を発生させる。パルスコロナ沿面放電によって、黒煙は主としてＣＯ２とＣＯに変化する。さらにＮＯＸがある場合はより複雑である。パルスコロナ沿面放電の発生により、排気ガス中にＮＯＸが含まれる場合窒素酸化物（ＮＯ）、および酸素（Ｏ２）等から、排気ガス中にＮＯＸが含まれる場合二酸化窒素（ＮＯ２），および酸素原子（Ｏ＊），オゾン（Ｏ３）およびＯＨの形の反応性に富む酸素活性種が生成する。
ＮＯ＋Ｏ＊→ＮＯ２・・・（１）
生成したＮＯ２は誘電体（アルミナ管４）表面に捕集された黒煙等の酸化を促進するために使用される。ここで経過する反応は、例えばＣ＋２ＮＯ２がＣＯ２＋ＣＯ＋２ＮＯとなる。更に、他の反応性物質によりＯ＊＋Ｃ＝ＣＯ，Ｏ３＋Ｃ→ＣＯ＋ＣＯ２＋Ｏ２，２ＯＨ＋Ｃ＝ＣＯ＋Ｈ２Ｏとなる炭素の酸化が行われる。次いで、例えば発生したＣＯがＮＯ，ＮＯ２を還元して、２ＣＯ＋２ＮＯ＝Ｎ２＋２ＣＯ２、４ＣＯ＋２ＮＯ２＝Ｎ２＋４ＣＯ２となる。パルスコロナ発生場内において、パルスコロナ発生場およびその周囲の空間を流れる排ガス中にＮＯＸがある場合、ＮＯＸは酸化（反応（１））または分解（反応（２））される。
２ＮＯ→Ｎ２＋Ｏ２・・・（２）
このようにして、パルスコロナ沿面放電が発生していない時には誘電体（アルミナ管４）表面に黒煙が付着あるいは吸着によって捕集され、誘電体を挟む陽極１と陰極７の間にパルス電圧が印加されて誘導体（アルミナ管４）表面と銀線５の周辺にパルスコロナ沿面放電を発生させると誘導体（アルミナ管４）表面に付着あるいは吸着された黒煙が上記のように酸化分解され、同時にパルスコロナ発生場およびその周囲の空間を流れるＮＯＸがある場合、上記のように還元分解されて、例えばＣ、ＣＯ、ＮＯ、ＮＯ２がＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２などに無害化処理されてガス流出口９から排出される。またパルスコロナ発生場内およびその周囲の空間を流れる不完全燃焼物である，例えば炭化水素であるＣｍＨｎがＣＯ２，ＣＯ，Ｈ２Ｏに、さらにＣＯはＣＯ２に酸化されて同様にガス流出口９から排出される。
【００１２】
誘電体表面と電極間に発生するパルスコロナ沿面放電は誘電体の厚さと深い関係にあり、誘電体の厚さが大きくなるに従って印加するパルス電圧を高くする必要があり、その結果パルス電源の効率が悪くなる。誘電体を余りに薄くすると誘電体に印加された電圧と高温排気ガスにより誘電体が破損することがある。通常誘電体の厚さは約０．１〜約５０ｍｍが好ましく、より好ましくは約１〜約３０ｍｍである。
【００１３】
誘電体を用いた場合のコロナ沿面放電は主として金属電極と誘電体表面との間に発生する。従って通電する金属電極と誘導体表面が不可欠となる。電極の材質としては、抵抗の少ない金属、例えば鉄、ステンレス、銅およびアルミニウム等を使用することが出来る。電極の形状は本発明の目的を達成する限りどのような物でもよく、例えば線状、網状、棒状または板状等が挙げられる。好ましくは網状である。板状の場合は、例えば四角形、円形あるいは任意の形状の穴を有するのが好ましい。電極と誘電体との間でパルスコロナ沿面放電を発生させて黒煙等を上記のように除去することが可能となるものならどのようなものでもよい。この場合、金属電極を誘電体表面に設置してもよいし、あるいは金属電極の一部分を誘電体表面に埋め込むこともできる。金属電極を誘電体表面に設置するのが好ましい。
【００１４】
誘電体の材質としては、強度のある物、例えばアルミナ、酸化チタン等、ガラス、石英、セラミックス等を使用することができる。誘電体の形状としては、板状、管状等の形状を取ることができ、板状が好ましい。誘電体の表面形状は放電発生の確保と放電スペース拡大のために凹凸状にするのが好ましい。
【００１５】
パルス電源は電気エネルギーをコンデンサーあるいはコイルに蓄えた後、パルスコロナ放電に用いられる。従って、パルス電圧の充電時間、立ち上がり時間、パルスコロナ放電の時間幅を調整する必要がある。パルス周波数を約１Ｈｚ〜約５００ｋＨｚの範囲に設定した場合、パルス電圧の半値幅は約１ｎｓ〜約０．０１ｓに設定される。誘電体の特性を考慮して、パルス電圧の半値幅は約０．０１μｓ〜約０．０１ｓが好ましい。パルス電圧が常時正、または常時負、あるいは正と負とが交互のいずれの場合もパルスコロナ沿面放電が発生する。パルス電圧のピーク絶対値が誘電体の厚さと単位パルス当たりのエネルギー投入量とに関係し、パルス電圧のピーク絶対値は約１００Ｖ〜５０ｋＶの範囲が好ましい。
【００１６】
燃焼排気中の黒煙ＮＯＸ等の有害物質の排出量は、例えば車などの燃焼エンジンの場合、エンジンの回転数、燃料噴射速度、車走行速度、エンジンの回転数と関係する発電機の回転数、エンジンの負荷を含むエンジン運転特性および内燃機関の燃焼特性と関係する。一回転当たりの燃料消費量に比例して黒煙の排出量がポテンシャル的に増加する特性を利用して、燃料噴射速度あるいは燃料噴射速度と関係するエンジン回転数、負荷大小、走行速度、発電機の回転数・発電能力を基にして、パルス電圧を固定して、パルス周波数制御装置を用いてパルス周波数を調整し、黒煙等を処理することができる。燃焼排気は、直接本発明の除去方法に付してもよいし、適当な気体（例えば空気）で希釈して本発明の除去方法に付してもよい。希釈倍率は通常約１．５〜４００容量倍程度でよい。黒煙等の排出量が多い場合、パルス周波数を大きくしたり、黒煙等の排出量が少ない場合にはパルス周波数を小さくすることによって、黒煙等を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合は効率的且つ経済的に排出基準を満たしたＮＯＸをも安全に排出することができる。
【００１７】
【実施例】
本発明を実施例を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
ディーゼルエンジンについて；
ディーゼル軽油燃料を用いたディーゼルエンジン（総排気量：２Ｌ）からの排気ガスを空気で希釈し、黒煙排出量を測定〔測定方法：連続フィルター式、使用機器：ＴＥＯＭ  １１０５，  機器メーカー：Ｒｕｐｐｒｅｃｈｔ  ＆  Ｐａｔａｓｈｉｃｋ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．〕し、これと軸出力との関係を図２（ここでエンジンの各回転数における、測定に供した排気ガスの空気による希釈倍率は、１．０ｋｒｐｍ：１４１容量倍、１．５ｋｒｐｍ：１５４容量倍、２．０ｋｒｐｍ：８２容量倍、  ３．０ｋｒｐｍ：３４７容量倍であった）に示した。回転数の変化にかかわらず黒煙の時間当たりの排出量はポテンシャル的に増加した。なお、この種のエンジンは平成５年の黒煙排出規制には適応できるが、平成９年以降の新しい排出規制には適応できない（ここで、排出規制とは環境庁大気保全局による黒煙（粒子状物質「ＰＭ」）の排出規制のことを意味する）。一方、ＮＯＸ濃度と軸出力との関係を図３（ここでエンジンの各回転数における、測定に供した排気ガスの空気による希釈倍率は、２．５ｋｒｐｍ：３４７容量倍、他の回転数２ｋｒｐｍ、３ｋｒｐｍについては図２の場合と同一であった）に示した。図から明らかなように、２ｋｒｐｍ以上の場合ＮＯの排出濃度が約９０ｐｐｍ以上でありエンジンの負荷に比例して増加し、また、ＮＯＸの大部分はＮＯであり、特に高負荷の場合、ＮＯ２のレベルが約１０ｐｐｍであることが分かった。（ＮＯＸの分析方法：化学発光法、使用機器：ＮＯ・ＮＯ２・ＮＯＸアナライザーＥＣＬ−８８０  ＵＳ、機器メーカー：アナテック・ヤナコ（株））
【００１８】
〔実施例１〕
ディーゼルエンジンの排気管から図１のパルスコロナ沿面放電反応器のアルミナ管４（外径：１０ｍｍ、内径：６ｍｍ、長さ：２００ｍｍ）表面に巻き付けた銀線５（直径：０．５ｍｍ、巻き回数：１４回、巻き長さ（銀線が巻かれている部分のアルミナ管４の長さ）：５０ｍｍ）部分に予め捕集した黒煙に対して、ガス導入口８を通じて酸素（１０％）および窒素（９０％）の混合ガスを流しながら、陽極１と陰極７の間にパルス電源（ＤＰ−１０Ｋ１０、立ち上がり時間：約２５ｎｓ、パルス電圧の半値幅：約７００ｎｓ，パルス電子技術（株）製）を用いてパルス電圧（ピーク電圧：７ｋＶ）を印加し、周波数を１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、３ｋＨｚと変えてパルスコロナ沿面放電を発生させて生成するガスを分析した。酸素：窒素＝１：９の混合割合にしたのはディーゼルエンジンの排気ガスの分析結果に基づいて決定した（図４）（Ｎ２、Ｏ２の分析方法：ガスクロマトグラフィーにより分析、使用機器：ＡＧＣ２８０、機器メーカー：大倉理研（株））。その結果、図５から明らかなように黒煙は主としてＣＯおよびＣＯ２に変化した（ＣＯおよびＣＯ２の分析方法：ガスクロマトグラフィーにより分析、使用機器：ＧＣ１０３、機器メーカー：大倉理研（株））。還元反応能力を有するＣＯが生成していることからパルスコロナ放電場において酸化反応と還元反応が同時に起こっていると考えられる。なお、新たにＮＯＸの生成は認められなかった。黒煙除去の能力が最大１ｍｇ／時間を有することから、好ましくは反応面積の拡大と反応器形状の改良を行うことによってエンジンの排気黒煙処理の実用化が充分に可能であると考えられる。
【００１９】
〔実施例２〕
ディーゼルエンジンの０．３６Ｌ／分の排気ガスを空気で２．９倍に希釈した後、ガス導入口８を通じて図１のパルスコロナ沿面放電反応器〔この場合アルミニウム線５（直径：０．５ｍｍ，  巻き回数：６８回、巻き長さ（アルミニウム線が巻かれている部分のアルミナ管４の長さ）：８５ｍｍ）を使用〕に導入しながら陽極１と陰極７の間にパルス電圧を印加してパルスコロナ沿面放電を発生させて黒煙の処理効果を分析した結果、周波数１ｋＨｚ、パルス電圧７．２ｋＶ（ピーク）の場合、黒煙の処理能力は０．４５ｍｇ／時間であり、黒煙の除去率は８９重量％、およびＮＯＸの除去率は４０重量％であった（図６）。
【００２０】
〔実施例３〕
ディーゼルエンジンの０．１５Ｌ／分排気ガスを空気で２０倍に希釈した後、実施例２と同様に図１のパルスコロナ沿面放電反応器（この場合アルミニウム線５を使用）に導入しながらパルスコロナ放電を発生させて黒煙の処理効果を分析した結果、パルスピーク電圧が５ｋＶ，  パルス周波数が１ｋＨｚ，２ｋＨｚおよび４ｋＨｚの場合、黒煙の処理能力はそれぞれ０．１１、０．１３、および０．１１ｍｇ／時間であり、黒煙の除去率はそれぞれ２８重量％、１９重量％および３１重量％であった。ＮＯＸの除去率はそれぞれ６８重量％、８６重量％および９０重量％であった。
【００２１】
〔実施例４〕
ディーゼルエンジンの０．０１５Ｌ／分の排気ガスを空気で２００倍に希釈したガスを、実施例２と同様に図１のパルスコロナ沿面放電反応器（この場合アルミニウム線５を使用）に導入しながら、パルスコロナ放電（パルスピーク電圧：５．５ｋＶ，  周波数：２ｋＨｚ）を発生させて黒煙処理効果を分析した結果、黒煙の処理能力は最大で０．０４ｍｇ／時間で、黒煙の除去率は５０重量％であった。また、黒煙の濃度は最低０．２ｍｇ／ｍ３まで処理できた。ＮＯＸの除去率は５０〜６０重量％であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、炭素系燃料の燃焼により発生する黒煙または／および不完全燃焼物を、あるいは排気ガス中にさらにＮＯＸが含まれる場合はＮＯＸをも高効率且つ経済的に除去する方法および除去するための装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パルスコロナ沿面放電反応器の断面図を示す。
【図２】黒煙（粒子状物質「ＰＭ」）排出速度（ｇ／ｈ）と軸出力（ｋＷ）との関係を示す。
【図３】ＮＯＸ濃度（ｐｐｍ）と軸出力（ｋＷ）との関係を示す。
【図４】排気成分の濃度（％）と実験時間（秒）との関係を示す。
【図５】ＣＯ／ＣＯ２の選択率（％）と時間（分）との関係を示す。
【図６】黒煙（粒子状物質「ＰＭ」）排出速度（ｇ／ｈ）およびＮＯＸ濃度（ｐｐｍ）と時間（分）との関係を示す。
【符号の説明】
１    陽極
２    ステンレススティール接合管
３    ガラス管
４    アルミナ管
５    銀線またはアルミニウム線
６    ステンレススティール棒
７    陰極
８    ガス導入口
９    ガス流出口
１０    絶縁物
【図１】
2004216201.tif 000002
【図２】
2004216201.tif 000003
【図３】
2004216201.tif 000004
【図４】
2004216201.tif 000005
【図５】
2004216201.tif 000006
【図６】
2004216201.tif 000007