(57)【要約】【課題】地球温暖化対策のため内燃機関等の排気ガスをCO2レスにする.【解決手段】1-1; 図1の101にCO2,H2O,N2分離機を示す。熱交換で内燃機関等の排出ガスを冷却し100℃未満に降温し,H2Oを,またサイクロン式遠心分離機でN2を選択的に分離排出する装置によりCO2のみを取り出す。1-2;交流高圧プラズマ（大気圧,1,200~2,500℃）発生装置（図1の102）でCO2をCO＋O2−プラズマに分離する。1-3; このうちO2−のみを電界式分離機（図1の103）にて捕獲分離。1-4; 鉄（またはNi,Ptおよび炭素薄膜をスパッタリング蒸着した金属線,希土類金属）触媒フィルタ（図1の104）によりCOからCを分離固定（フィルタ温度500~1,000℃）する.1-5;触媒フィルタを通り抜けてしまったCOガスおよびCOから分離された1/2O2は内燃機関等の燃焼部に戻して（図1の105）再燃させ,内燃機関等の効率を向上させる。1-6;よって内燃機関等の排出ガスをCO2レス化出来る。【選択図】図1
2005021853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
図1に示す内燃機関等の排気ガス中のH2O,N2を図1中101のラジエータ,サイクロンで選択的に分離し,大気放出する事を特徴とする装置。
【請求項２】
上記請求項1で残ったCO2ガスを図1中102の交流高圧プラズマ発生装置でCO+ O2−に分解する事を特徴とする装置。
【請求項３】
上記請求項2で高圧プラズマ電源の発振周波数が0から10kHzであることを特徴とする装置(プラズマ電極の形状,位置関係で最適周波数が変化する)。
【請求項４】
上記請求項2で分解したCO+ O2−の内, O2−を図1の103で電界捕獲,系外排出する事を特徴とする装置。
【請求項５】
上記請求項3で残ったCOガスを図1中104の触媒（Feあるいは,Pt,Ni又はこれらの金属にCをスパッタリング蒸着した線材または,希土類金属のフィルタ）でCを析出固定化し1/2 O2と分離することを特徴とする装置。
【請求項６】
上記請求項5の装置で未分解のCOと1/2 O2を燃焼部へ帰還する装置105。
【請求項７】
下記7-1〜7-6の燃焼設備（以下「内燃機関等」と言う）においてCO2排出削減を目的として上記請求項の2つ以上又は全部の本発明の請求項を使用する設備。
7-1.内燃機関
7-2.焼却炉
7-3.化石燃料燃焼ボイラー
7-4.化石燃料燃焼加熱炉
7-5.金属還元炉
7-6.化石燃料燃焼暖房機
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は,その運転によりCO2を発生する内燃機関等の排気中のCO2を大幅に削減する技術である。.
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車他の内燃機関は燃焼方法の改善(リーンバーン),車体軽量化(Al,Mgの採用)等で燃費向上をさせCO2を削減してきたが今後はダイナミックな技術革新は望めない。
【０００３】
燃料電池式電気自動車も開発されつつあるが水素を作る段階で,電力を（水の電気分解）使いひいてはCO2を多く排出している。
【０００４】
ハイブリッド車も燃費の上ではCO2削減に貢献しているように見えるが実は水素蓄電池電極材の希土類金属粉の製造（真空溶解,ガスアトマイズ）段階で電力を多く使用しCO2を多く発生している.
【０００５】
電力供給業界ではコンバインドサイクル,揚水発電等へのシフトや,燃料電池,太陽光発電,風力発電等の新エネルギーの開発が思うように進まず,原子力から脱皮しきれていない
【特許文献１】特開2002-129949
【特許文献２】特開2002-266626.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
地球温暖化の原因となっている温室効果ガスのCO2排出量を低減する．このCO2は内燃機関等の運転によりその大部分が発生している。したがって削減はこの内燃機関等に適用できるCO2削減装置であることが必要である．
【課題を解決するための手段】
【０００７】
装置構成は先ず図2に示す202,207排ガスよりの,H2O,N2分離機でH2Oをコンデンサ（ラジエータ式熱交換器で排ガスを100℃未満に降温）で液化分離。次にサイクロン式分離機でN2を分離する。これによりCO2,H2O,N2からなる排出ガスのうちH2O,N2を分離,大気排出し,CO2のみを選択的に取り出し次工程に送れる。
【０００８】
図3に高圧CO2プラズマ（大気圧,1,000~2,000℃）発生装置を示し、CO2をCO＋O2−に分離する。301の棒状（例えばW＋Ta製）電極と304円筒型電極の間にCO2分解に適した周波数の交番電界302（周波数0〜10kHz可変）を印加し、303のCO2を306のCO+O2−プラズマに変換する。
【０００９】
図4に示す電界方式O2−分離装置は,電源401により正電位に帯電させた電極402によりCOとO2−の混合プラズマガスよりO2−を分離トラップしてO2ガスとして大気排出する。
【００１０】
図5に示す温度調節機501は触媒503の効率が最も高くなる温度にCOを加熱・冷却する。
【００１１】
図5に示す鉄（またはPt,Ni,カーボン蒸着線材,希土類金属）触媒フィルタ503はCOガスからCを析出固定する。502のH2フラッシング装置付。
【発明の効果】
【００１２】
以下の作用により内燃機関等の排出ガスからＣＯ2を無くし、0012-1内燃機関等の排出ガスを本装置に導入し図2の分離機でＨ2Ｏ,N2を分離排出し,0012-2残ったＣＯ2ガスを図3のプラズマ発生装置にてＣＯとＯ2−プラズマに分離し,0012-3このCOとＯ2−の混合プラズマを図4の電界式分離装置にてＯ2−を1/2O2として系外に排出し0012-4残ったＣＯガスを図5の501温度調節機で触媒反応適正温度にし続いて同図503触媒フィルタに導きＣを析出固定化する。また反応残のCOと炭素析出により発生した1/2Ｏ2を内燃機関入力に戻して再燃するので、サイクルからはCO2,ＣＯガスを排出しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図2のCO2，H2O，N2分離機は内燃機関等の排気ガスからH2O,N2を分離排出する装置である。排気ガスからH2Oを分離するにあたり内燃機関等の熱効率を下げないために,熱交換方式（従来のラジエータ）H2O分離機を使用する。N2を分離するのにサイクロン式分離機を使用する。能力は排気ガスを100℃未満に降温して排気ガス中の水蒸気を露点分離しうる水冷熱交換部とN2をCO2から遠心分離しうるサイクロン部からなる。
【００１４】
図3に示す高圧（大気圧）プラズマ発生装置で302のCO2ガスを306のCO，O−プラズマに分解する.また発振周波数は0〜10kHz（各装置の電極形状,配置によって変化する）でプラズマ変換率70％以上の装置を選定する.装置の寿命を考慮し,またこの部分でのすすの析出を避けるためハーステロイ等のハイアロイ合金で構成する。高周波プラズマ発生装置入力電源302の出力は1〜3ｋW程度（必要に応じて水冷他の冷却装置をつけること）。
トーチ（301,304）には,直流プラズマトーチの他に電極を必要としない誘導結合プラズマトーチ,マイクロ波プラズマトーチも使用できる.
ここでは,持続したグロー放電を安定させるためパルス放電,高周波放電型を採用した。
【００１５】
電界式O2−分離装置(図4)。直流電源401の出力は0.1〜1kw(自動車の場合)程度。ここでも構成材にはハーステロイ等のハイアロイ合金を推奨する
【００１６】
図5にCOガス温度調節機と触媒（C固定装置）を示す、501は水冷熱交換方式でCOガスを500~1,000℃の範囲で最も触媒の能力が発揮できる温度に設定する.
図5の503は触媒式C析出装置。価格面からFe網の積層式またはFe条のコルゲート加工品を複数縦列配置したものを推奨するが,Pt,Niや他希土類元素の網,又はこれらの材料にCをスパッタ蒸着したものも使用できる.網は50メッシュ程度に作りこれを何枚か重ねてフィルタとする。フィルタを交換した場合新フィルタの表面のスケールを落とすために使用温度でH2フラッシングする機構を有する.ここでもフィルタ以外の構成材にはハーステロイ等のハイアロイ合金を使用する。C析出装置は複数式持ち,1式が目詰まりすると自動的（圧力検出等）に次の触媒フィルタ装置に回路を切替える機構を有する。
【００１７】
各種センサおよび制御装置（図示せず）。排気中のＣＯ,ＣＯ2濃度,温度をセンサにて検出し,各部の条件をコントロールする装置(ECU)を有する.
【実施例】
【００１８】
テスト装置には500cc排気量のディーゼルエンジン,10kW三蔵同期発電機，2〜5図に示す本発明装置,および各種センサを使用した。また排気系統は本発明の系統（図1）,および排ガス処理装置を経由しない系統（図示せず）を使用した.
【００１９】
.内燃機関等出力とＣＯ2排出量。図6に示すように従来の装置ではＣＯ2の排出量はエンジン出力の増加とともに増加する.これに対して本発明品のＣＯ2排出量は出力の大小にかかわらず低いレベルでほぼ一定して推移する.
【００２０】
コンデンサ温度と排ガス中の水分捕獲率。図7に示すようにガス温度を下げるほど水分捕獲率は増加するがガス温度を下げすぎるとラジエータの能力を上げなければならず合理的でない.今回は排ガス温度30度の設定でテストした。
【００２１】
.プラズマ電流とCOへの変換効率。図8に示すようにプラズマ電流増加に伴いCOプラズマは増加する.本テストはプラズマ電流150A,周波数60Hzで行った。
【００２２】
電界式Ｏ2−分離装置の効率。図9に示すように100Vでサーチレートするので本テストは100Vで行った。
【００２３】
COからCが析出する条件。図10に示すように500〜1,000℃の間にピークがある特性を示す。テストは700℃で行った。
【００２４】
本発明使用時のエンジン出力を図11に示す。本発明使用時は従来の50％程度の出力に落ちている（これは原理上いたし方が無い）。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
請求項1-1〜7に示した分野.特に自動車に適用した場合ガソリン又はディーゼルがそのまま使えるので現在のインフラ（燃料精油所,スタンド等）をそのまま使用できる。これに対して燃料電池車,電気自動車は新たなインフラを必要とする。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】装置構成概要;排気ガスからCOを取り出し触媒でCを析出固定。
【図２】CO2,H2O,N2分離機;排気ガスからH2O,N2を選択分離して排出。
【図３】CO+ O2−分離プラズマ発生器;CO2を放電中に通過させてCOとO2−プラズマとする。
【図４】電界式O2分離装置;上記図3のCOとO2−プラズマからO2−を電界により選択分離する。
【図５】温度調節機と触媒C固定化装置;触媒の最もよくはたらく温度にCOガス温度を調整する。触媒はフィルタ式に複数層配列しCの捕獲を確実にする。
【図６】エンジン回転数とCO2排出量（従来と本発明）
【図７】上記図2におけるコンデンサ温度と水分捕獲効率
【図８】上記図3におけるプラズマ電流とCOへの変換効率
【図９】上記図4における電界電圧とO2−分離量
【図１０】上記図5におけるCOガス温度とC析出量
【図１１】本発明使用時のエンジン出力
【符号の説明】
【００２７】
101.ラジエータ,サイクロン式分離機
102.高圧プラズマ発生装置
103.電界式O2−分離装置
104.触媒（Feほか）フィルタ
105未反応COと反応で発生したO2を燃焼部に戻す回路。
201.CO2,H2O,N2ガス入力
202.排気ガス冷却チャンバ
203.冷却水
204.H2O捕集ネット
205.H2O（L）
206.CO2ガス
207.サイクロン
208.N2（排気）
301.棒状電極
302.交流電源
303.CO2ガス
304.円筒形電極
305.ノズル
306.CO＋O2−プラズマ
401.直流電源
402.電極
501.温度調節機
502.H2フラッシング装置
503.C析出用触媒
【図１】
2005021853.tif 000003
【図２】
2005021853.tif 000004
【図３】
2005021853.tif 000005
【図４】
2005021853.tif 000006
【図５】
2005021853.tif 000007
【図６】
2005021853.tif 000008
【図７】
2005021853.tif 000009
【図８】
2005021853.tif 000010
【図９】
2005021853.tif 000011
【図１０】
2005021853.tif 000012
【図１１】
2005021853.tif 000013