(57)【要約】    【課題】  排気ガスの効率的な処理を可能にする排気ガス分離装置を提供することである。    【解決手段】  本体（１２）と、本体の一端に接続され、処理しようとする排気ガスを本体内に流入させるための流入管（１４）と、本体の他端に接続され、処理済みのガスを流出させるための流出管（１６）と、本体内に配置された冷却部（２０）とを備え、冷却部が、外面に螺旋状の突起（２４）が設けられ、規則的に配列された複数の管（２２）によって構成されており、本体が、流入管の断面よりも大きな断面を有するように形成されており、冷却部を構成する管に、排気ガスの冷却による管壁の温度上昇を防止するための除熱用空気が供給されるように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス分離システムであって、
本体と、
前記本体の一端に接続され、処理しようとする排気ガスを前記本体内に流入させるための流入管と、
前記本体の他端に接続され、処理済みのガスを本体外に流出させるための流出管と、
前記本体内に配置された冷却部とを備え、前記冷却部が、外面に螺旋状の突起が設けられ、規則的に配列された複数の管によって構成されており、
前記本体が、前記流入管の断面よりも大きな断面を有するように形成されており、
前記冷却部を構成する前記管に、排気ガスの冷却による管壁の温度上昇を防止するための除熱用空気が供給されるように構成されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記本体の断面積が、前記流入管の断面積の２０倍〜５０倍であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス分離システム。
【請求項３】
前記本体の外面が、放熱材で覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス分離システム。
【請求項４】
前記冷却部を構成する前記管及び前記螺旋状突起の両方又はいずれか一方が、ペルティエ素子、ペルティエ効果を有する材質を持つ材料、又は放熱能力を持つ材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の排気ガス分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの効率的な処理を可能にする排気ガス分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エンジンの燃焼効率は、３０％〜４０％程度であり、残部は不完全燃焼の状態で二酸化炭素として空気中に排出されている。また、燃焼炉などからは、未だにダイオキシンや二酸化炭素が排出されているのが現状である。さらに、船舶や航空機からも多量の二酸化炭素が排出されている。排気ガスを減少させる方策として、フィルタによる濾過方式や吸着方式、二次燃焼方式などが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の濾過方式や吸着方式、二次燃焼方式などでは、その効果に限界があるため、排気ガスを効率的に処理する新規なシステムに対する強い要請がある。本発明は、このような状況に鑑みて案出されたものであって、排気ガスの効率的な処理を可能にする排気ガス分離装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願請求項１に記載の排気ガス分離システムは、本体と、前記本体の一端に接続され、処理しようとする排気ガスを前記本体内に流入させるための流入管と、前記本体の他端に接続され、処理済みのガスを本体外に流出させるための流出管と、前記本体内に配置された冷却部とを備え、前記冷却部が、外面に螺旋状の突起が設けられ、規則的に配列された複数の管によって構成されており、前記本体が、前記流入管の断面よりも大きな断面を有するように形成されており、前記冷却部を構成する前記管に、排気ガスの冷却による管壁の温度上昇を防止するための除熱用空気が供給されるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００５】
本願請求項２に記載の排気ガス分離システムは、前記請求項１のシステムにおいて、前記本体の断面積が、前記流入管の断面積の２０倍〜５０倍であることを特徴とするものである。
【０００６】
本願請求項３に記載の排気ガス分離システムは、前記請求項１又は２のシステムにおいて、前記本体の外面が、放熱材で覆われていることを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項４に記載の排気ガス分離システムは、前記請求項１から３までのいずれか１項のシステムにおいて、前記冷却部を構成する前記管及び前記螺旋状突起の両方又はいずれか一方が、ペルティエ素子、ペルティエ効果を有する材質を持つ材料、又は放熱能力を持つ材料で形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排気ガス分離システムによれば、排気ガスを効率的に冷却することにより、処理しようとする排気ガスから、二酸化炭素と窒素酸化物を分離することができる。本発明の排気ガス分離システムは、比較的簡単な装置によって構成されているため、排気ガスを低コストで処理することが可能になる。また、本体を放熱材で覆ったり、管及び／又は螺旋状突起をペルティエ素子などで形成することにより、排気ガスの一層効率的な冷却による分離処理が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る排気ガス分離システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る排気ガス分離システムを模式的に示した全体断面図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る排気ガス分離システムは、ほぼ直方体形状の本体１２を備えている。本体１２の一端には、処理しようとする排気ガスを本体１２内に流入させるための流入管１４が接続されており、本体１２の他端には、処理済みのガスを本体１２外に流出させるための流出管１６が接続されている。
【００１０】
本体１２は、流入管１４を介して流入する排気ガスの流速を遅くするため、流入管１４の断面と比較して大きな断面を有するように形成されている。本体１２の断面積は、流入管１４の断面積の約２０倍〜約５０倍にすることが好ましい。例えばエンジンを１６００ｃｃクラス、流入管１４の管径を４５ｍｍと設定した場合において、本体１２の断面積を流入管１４の断面積の約２０倍〜約５０倍にすると、排気ガスの流入速度は２１ｍ／ｓｅｃとなり、排気ガスの本体１２内の通過速度は、約１．０４ｍ／ｓｅｃ〜約０．４２ｍ／ｓｅｃとなる。
【００１１】
なお、流入管１４から本体１２に至る部分１２ａは、断面が徐々に拡大するように形成するのが好ましい。また、本体１２から流出管１６に至る部分１２ｂは、急激な流速変化による圧力損失を防止するため、断面が徐々に縮小するように形成するのが好ましい。
【００１２】
好ましくは、本体１２の外面は、放熱材１８で覆われる。放熱材１８としては、例えばシリコン放熱シートなどが用いられる。
【００１３】
排気ガス分離システムは又、本体１２内に配置された冷却部２０を備えている。冷却部２０は、本体１２の長さ方向に延びるように規則的に配列された複数（図２では、１４本）の管２２によって構成されており、各管２２の外面には、螺旋状の突起２４が設けられている。冷却部２０を構成する複数の管２２は一端で１本の管２２ａになっており、排気ガスの冷却による管壁の温度上昇を防止するための除熱用空気を供給する除熱用空気流入管２６が、管２２ａに接続されている。また、冷却部２０を構成する管２２の他端も１本の管２２ｂになっており、除熱用空気を各管２２から排出させるための除熱用空気流出管２８が管２２ｂに接続されている。
【００１４】
冷却部２０を構成する管２２及び／又は螺旋状突起２４は、ペルティエ素子（例えば、セラミック）又はペルティエ効果を有する材質を持つ材料、又は放熱能力を有する材料で形成するのが好ましい。
【００１５】
なお、本体１２の流出管１６が設けられている側の底部には、処理しようとする排気ガスから分離された分離液を本体１２外に排出させるための分離液流出管３０が設けられている。
【００１６】
次に、以上のように構成された本発明の排気ガス分離システム１０の作動について説明する。流入管１４を介して本体１２内に流入した排気ガスは、流入管１４の断面に比較して本体１２の断面が大きいため流速が遅くなり、これにより排気ガスが冷却部２０に接触する時間が長くなる。冷却部２０の各管２２には、除熱用空気流入管２６を介して、除熱用空気が供給される。本体１２内に流入した排気ガスの大半は、各管２２の外面に設けられた螺旋状突起２４に沿って進む（図３参照）が、この過程で攪拌混合され小規模乱流を発生させつつ、上述のように比較的遅い流速で、本体１２内を移動して各管２２に接触し効率的に冷却される。また、本体１２内に流入した排気ガスの一部（本体１２の内壁に沿って進む排気ガス）は、整流状態で本体１２内を進むが、上述の小規模乱流に遭遇して攪拌混合され、その過程で各管２２に接触して冷却される。このようにして冷却部２０に接触することにより冷却された排気ガスは、空気とその他の物質（二酸化炭素と窒素酸化物）とに分離される。そして、空気は、流出管１６を介して大気中に排出され、二酸化炭素と窒素酸化物を含んだ液体は、分離液として分離液流出管３０を介して排出される。なお、各管２２の温度は、排気ガスが接触することにより徐々に上昇するが、各管２２内に供給される除熱用空気により各管２２の温度上昇が防止されるため、排気ガスの効率的な冷却が可能になる。また、本体１２の外面が放熱材１８で覆われている場合には、排気ガスの熱が吸収され大気中に放散されるため、一層効率的に冷却される。また、管２２及び／又は螺旋状突起２４がペルティエ素子、ペルティエ効果を有する材質を持つ材料、又は放熱能力を有する材料で形成されている場合には、更に一層効率的に短時間で排気ガスが冷却される。
【００１７】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００１８】
例えば、前記実施の形態において、１４本の管２２が示されているが、冷却部２０を構成する管２２の数をこれ以上にしてもよく、これ以下にしてもよい。また、管２２の配列を図示された配列以外にしてもよい。さらに、本体１２の形状を図示された以外の形状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る排気ガス分離システムを模式的に示した全体断面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って見た断面図である。
【図３】処理しようとする排気ガスの流れを示した図１と同様の図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  排気ガス分離システム
１２  本体
１４  流入管
１６  流出管
１８  放熱材
２０  冷却部
２２  管
２４  螺旋状突起
２６  除熱用空気流入管
２８  除熱用空気流出管
３０  分離液流出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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