(57)【要約】燃焼ガスの浄化装置は、ガス排気系統に沿って配置される。本装置は、ガス温度を摂氏零度付近にまで低下させる冷却チャンバー（９、１０）を備える。１つの実施形態によれば、内燃機関の排気ガスのエネルギーは、浄化処理に必要な冷気を生成するのに使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス排気に沿って置かれ、モータビークルに取り付けられた燃焼ガス浄化装置であって、エンジンのガスの出口に置かれた触媒（２３）、排気ガスの熱エネルギーが、冷却材の蒸気のみを通すための液体分離器（３）、蒸発器（９）の上流に置かれた膨張弁（８）の、冷却材−吸収剤混合物の蒸発を生じさせる触媒（２３）の後に置かれたボイラ（１）を含み、この蒸発器は、マフラ（１０）内に取り付けられ、かつガス、吸収剤内の冷却材を吸収するための吸収器（１１）及びボイラ（１）内に冷却材−吸収剤混合物を送るためのポンプ（１２）を冷却することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記膨張弁（８）が、前記ガスを摂氏３°Ｃから６°Ｃに冷却するように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
触媒（２３）及びボイラ（１）が単一体として作られていることを特徴とする請求項１及び２に記載の装置。
【請求項４】
凝縮された前記ガスのレキュペレーター（１５）を備えることを特徴とする請求項１から３に記載の装置。
【請求項５】
上流側の圧力が下流側の圧力より高くなると開く第１の電磁弁（５）と、前記エンジン（２）の作動中に開く第２の電磁弁と、これら２つの電磁弁の間に配置され加圧液体冷却剤を貯蔵する受液器（７）とを有する、加圧液体の貯蔵組立体（５、６、７）を備えることを特徴とする請求項１から４に記載の装置。
【請求項６】
前記蒸発器（９）が細長いコイルで構成され、前記コイルの直線部分は可動板（１８）によってそれらの間に間隔が保たれており、前記可動板（１８）は、前記排気ガスの圧力を受けて、前記直線部分に沿って長手方向に動き、前記コイル（１７）の清浄を確実に行うことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ボイラ（１）と前記排気ボックス（１０）との間に配置され、前記ボイラ（１）に供給される冷却剤−吸収剤混合物を予熱するようになった混合マトリックス冷却器（２２）を備えることを特徴とする請求項１から６に記載の装置。
【請求項８】
燃焼ガスの浄化方法であって、触媒チャンバ（２３）内で前記ガスを燃焼させる段階と、燃焼中に排出された物質の凝縮を引き起こすために前記ガスを低い温度に冷却する段階とを含む方法。
【請求項９】
前記冷却段階が、前記ガスを３°Ｃから６°Ｃの間に冷却することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガスの凝縮により得られた液体を回収する段階を更に含むことを特徴とする請求項８及び９に記載の方法。
【請求項１１】
前記排気ガスの前記熱エネルギーを、冷却剤−吸収剤混合物による吸収に基づいて機能する冷却ユニットに供給するために使用する段階を更に含むことを特徴とする請求項８から１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、燃焼ガスを処理するための方法及び装置に関し、より詳細には、燃焼ガスの浄化のための方法及び装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
ガソリン又は軽油等の燃料の燃焼中に、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び炭化水素（ＨＣ）等の多数の成分が生成される。窒素酸化物と炭化水素との間の光化学反応により形成される２次汚染物質である、オゾン（Ｏ３）がこれに加わる。
公的機関では、これらの有害排出物を低減削減するための研究が行われており、多数の装置が提案されている。自動車の分野では触媒の使用が知られており、その作用は有害物質を燃焼することである。
【０００３】
しかし、触媒は特定の排出物のみを低減するが、特定の成分を更に危険な物質に変える。
特に工業分野では他の解決策が紹介されており、煙突中にウォータフィルタを用いて、有毒物質を水中に捕捉して取り込むものがある。この水は、再処理されて有毒物質と分離され、フィルタ系統に再注入される。
【０００４】
これらの浄化装置の結果として大気の質は若干改善されてきたが、それらの導入、又はそれらのコスト又は効率のいずれかにおいて欠点がある。
本発明の目的は、殆どの毒性物質を１００％除去すると同時に他の有害物質を発生しない方法及び装置を提案することである。
【０００５】
（発明の開示）
この目的は、全体的には本発明の燃焼ガス浄化装置により達成され、この装置は、ガスを低温に冷却するチャンバを備えることを特徴としている。
本発明の方法は、燃焼ガスを低温に冷却することにより燃焼ガスを浄化することを含んでいる。
【０００６】
浄化効果は、ガスが零度より高い数度の低温に冷却されるチャンバにおいて汚染物質を凝縮することにより達成される。凝縮効果はガスの冷却時に引き起こされ、温度が低い程、大きな効果が得られることが分かっている。
凝縮の最適温度は、摂氏零度近傍であり、３°Ｃから６°Ｃ、すなわち氷晶が形成されるより僅かに高い温度であることが好ましい。実際には、氷が形成されると結果的に排気装置が急に詰まってしまう場合もある。
凝縮液体は、環境保護的に除去するために回収される。
【０００７】
この形式の装置は、例えば、焼却工場の煙突や他の工業用煙突の用途のみならず内燃機関を備える自動車分野等の多数の装置に利用できる。
本発明は、自動車分野において、車両の排気ガスの熱エネルギーを回収することによって冷気を生成する装置（例えば、空調装置）にも及ぶものである。
このような装置は、先行技術、特に文献ＵＳ５３８３３４１に記載されている。この文献は、吸収の原理に基づき、またエネルギーが排気ガスによって供給される冷却システムを記載している。このシステムは、冷気製造のために使用される熱エネルギー、ガスによって生じるエネルギーの適切な使用にのみ関する。
【０００８】
本発明の主たる目的は燃焼ガスの浄化にあるが、本発明は同様に、燃焼ガスの熱エネルギーを回収することによって冷却エネルギーの生成を行なうシステムとしても理解される。
【０００９】
排気ガスを冷却するために、排気ボックス内に配置される蒸発器を使用してガスを実質的に冷却する。蒸発器に沿って配置されるレキュペレータは凝縮液体を集める。凝縮液体は、エンジンオイルを空にするのと同期して環境保護的に除去してもよく、又は燃料容器に再注入してもよい。実際には、生成物の量は少ないのでガソリン又は軽油と混合しても問題は起こらない。
【００１０】
本発明の特定の実施形態において、熱サイクルに使用される冷却剤／吸収剤混合物は、水（吸収剤）とアンモニア（冷却剤）との混合物である。アンモニアは、本形式の用途に必須の特性である良好な膨張特性をもたらす。混合物中の水が７０％を超えると、このサイクルは最適な状態では作動しないことが試験により分かっている。
【００１１】
本発明は、例示的であり本発明を限定するものではない添付図面を参照して、以下の詳細な説明を参照することでよりよく理解できはずである。
【００１２】
（発明を実施するための最良の形態）
表１
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【００１３】
表１は、本発明によるシステムを組み付けたトラクターの排気ガス放出物の試料の分析結果を示すものである。低分子量の成分の全てが１００％除去されていることが分かる。一般的な方法では、トルエン、アルデヒド、及び軽い特定の炭化水素（例えば、クロロパラフィン）等の低分子量の汚染物質は完全に消滅する。重い分子だけは凝縮を逃れて残る。本出願人は、危険であることが知られているトルエンを完全に除去することに特に注目している。全体的には、ガスの温度を６°Ｃに低下させることによって汚染物質の約７５％が除去できた。
【００１４】
図１は、本発明を車両に適用する際のシステム一式を示しており、本システムは、浄化を行う第１の用途と、車両用の冷気を生成する第２の用途とを有している。水−アンモニア混合物は、エンジン２の排気ガスから熱が供給されるボイラ１を通過する。アンモニアの沸点は非常に低く（約−３３°Ｃ）、ガスの熱の影響により、アンモニアは混合されていた水を残して蒸発する。水の一部も蒸発するので、水蒸気を保持してアンモニア蒸気のみ通過させるよう機能する液分離器３が設けられている。アンモニア蒸気は凝縮器４を通過し、システムが生成した圧力を用いて液体状態に変わる。アンモニアよりも重い水は、ボイラ１の下側に集められ、移送サイクルを終えたアンモニアと再度混合させるために吸収器１１に導かれる。
【００１５】
本組立体の１つの特徴は、電磁弁５、６、及び受液器７により構成されている点にある。第１の電磁弁５は、受液器側の圧力が凝縮器４側の圧力よりも低い場合に開く。第２の電磁弁６は、エンジンの給電接点によって制御される。エンジンが停止した場合には電磁弁６は閉じられ、アンモニアの蒸発により生成される圧力がなくなった場合、即ちガスがボイラ１を加熱しなくなった場合には電磁弁５は閉じられる。この場合、受液器７は、加圧液体状態の作動圧力を保持し、２つの電磁弁は閉じられる。
【００１６】
エンジンが始動されると電磁弁６が開き、受液器７内に蓄えられた圧力は、排気蒸発器内において直ちに冷気を生成する。この構成は、直ちに機能できない触媒ボックスシステムとは異なっており、触媒ボックスシステムは数分間の加熱時間を必要とする。
前記の排気ボックスの上流側には、ガスの温度を約５０°Ｃまで低下させ得る第１の冷却ステージ１６がある。
【００１７】
排気ボックス１０の近傍には、温度センサ（図示せず）によって調整される膨張弁８がある。アンモニアは蒸発器９内で蒸発し、その膨張は−２５°Ｃに達する温度低下を引き起こす。膨張弁８は、排気ボックスのガスを約４°Ｃまで冷却するように調整されている。
ボックス１０内において、蒸発器９の下側には凝縮液体のレキュペレータ１５がある。流路により、凝縮液体はポンプで汲み上げ燃料容器中に再注入できるようになっている。
【００１８】
アンモニアの圧力は、最初、ボイラの出口では約１５バールであり、最終的には、蒸発器９内で約１又は２バールになる。サイクルが終了するとアンモニアは吸収器１１内に送られて水に吸収され、ポンプ１２によってボイラ１内に圧送される。逆止弁１３は、エンジン停止時に混合物がポンプ内へ逆流するのを防止する。
【００１９】
１つの実施形態において、加圧アンモニアの一部分は、第２の系統１４に導かれ、車両の乗客室又は冷却チャンバを冷却するための冷気を生成するようになっている。このような方法で冷気を生成すると殆どエネルギーを消費しない、即ち車両の性能に影響しない（この点が現行のシステムと異なっている）ばかりでなく、車両の排気ガスを浄化する利点も有することに留意されたい。
【００２０】
図２は、排気ボックス１０内に配置されたコイル１７に沿って堆積物が形成されるのを防止する簡潔な方法を示す。排気ガスは、内部の種々の部品、特にコイル１７を閉塞する傾向にあることが分かっている。このことは装置性能の急激な低下を引き起こす場合もある。この閉塞を防止する新規な解決法が考えられており、この方法は、２枚の固定板１９の間にコイル１７を各々の端部において組み付け、２枚の固定板の間に複数の可動板１８を組み付けたものであり、可動板は、コイル径に合致した開口部を有している。固定板１９は、ガスを自由に通過させるための多数の開口部を備えている。可動板１８は、その間のスペーサー２１により支持されており、可動板により形成される組立体は、小さな捻りモーメントをもつスプリング２０によってスタンバイ位置に支持されており、固定板１９に連結されている。従って、排気ガスがボックス内に入ると、ガスは可動板１８を押し、可動板１８はコイル１７を長手方向に擦ることになり、そこに固着した残留物を除去する。エンジン速度が急激に低下すると、排気ボックス内には逆の圧力が引き起こされ、可動板１８はボックスの入口方向に引っ張られる。この前後方向の運動によりコイルの自動清浄が確実に行われることになる。
【００２１】
可動板１８は、ボックス径を完全には閉塞せず部分的に開放しており、例えば、１つ目は下側が、次のものは上側が開放されている。この配置では、ボックス出口までガスがジグザグ運動して、可動板に対する圧力を確保するようになっている。また、この配置では、ガスは、該ガスに含まれる水蒸気の凝縮により形成される水受液器を通るようになっている。液体を通過するこの経路は、ガスに含まれる粒子が捕捉されることを可能にする。
【００２２】
これらの粒子は排気ボックスの下側に堆積し、十分な高さになるとレキュペレータに入る。本発明の１つの実施形態によれば、レキュペレータは約８０，０００ｋｍごとに空にされる。
【００２３】
図３において、小型の触媒−ボイラ組立体の実施形態が示されている。触媒−ボイラの役割は、排気ガス中の残留成分（ＣＯ−ＮＯｘ−ＨＣ）を、触媒手段を用いて燃焼させることと、混合マトリックス冷却器（３）及び沸騰チャンバ（４）によってＨ２ＯからＮＨ３を分離するために、例えばＮＨ３Ｈ２Ｏである濃い溶液を再加熱することである。
【００２４】
排気ガスは、１つ又はそれ以上の入口２４（ボイラを捕捉器の位置に配置するか、又は捕捉器の後側に配置するかによる）から触媒チャンバ内に入ることができ、触媒チャンバには、材質及び個数が車両に応じて変わり得る（特定のステンレス鋼等への金メッキや白金メッキ）、板が設けられている。
例えば、１０６４°Ｃで溶融する金は、軽油に適している。ガソリンエンジンには、白金を用いることが適しており、白金は１７５５°Ｃで溶融する。
【００２５】
触媒チャンバの後方で、排気ガスは混合マトリックス冷却器２６を通過するが、この中で排気ガスは、例えば、ＮＨ３−Ｈ２Ｏである液体を再加熱し、Ｈ２ＯからＮＨ３を分離するのに十分な温度まで上昇させる。従って、この装置において、排気ガス中の大部分のＮＯｘ−ＣＯ、及びＨＣは除去され、液体は濃い溶液２９を再加熱して冷却用流体を分離するようになっている。
【００２６】
液体ＮＨ３−Ｈ２Ｏの例を検討する。１リットルのＨ２Ｏは、２０°Ｃで約５２０ｇ又は０．８リットルのＮＨ３を吸収し、ＮＨ３の温度が上昇する。温度が１００°Ｃを超えると（１５０に達することができる）、−３３°Ｃで沸騰するＮＨ３がＨ２Ｏから分離されて圧力が発生し、ＮＨ３は蒸気となり、Ｈ２Ｏは液体状態で残る（モリエの法則）。従って、この作用は、新しいサイクルに備えて、ＮＨ３を冷却剤の形態２８に移し、以下では薄い溶液３０と呼ぶＨ２Ｏを吸収剤の形態に移すだけで、Ｈ２ＯからＮＨ３を分離することを可能にする。
排気ガスは、ＮＯｘ−ＣＯ及びＨＣの大部分が分離され、部分的に冷却されて、他のデカンテーション３１に供給される。
【００２７】
小型のエンジンが、特にアイドリング速度で運転されている場合、冷気の生成が不十分なこともある。このことは、冷気が車両の乗客室の冷却等の他の目的にも使用される場合に特に当てはまる。
同様な問題が、冷却チャンバの冷却と同時に電気エネルギーの発生を受け持つ小型自律型エンジンにも起こることが分かっている。
【００２８】
冷気の生成を改善するために、即ち、冷気を生成するためにエンジンから発生する熱を使用する能力を改善するために、ボイラ１の出口に、水−アンモニア混合物をボイラへ送る前に予熱する、第１の混合マトリックス冷却器２２を付加することが考えられる。混合マトリックス冷却器２２は、混合物の加熱を促進して排気ガスを効率的に予冷する。
【００２９】
ボイラ出口でのガス温度は約１４０°Ｃであり、混合マトリックス冷却器２２の出口では約６０°Ｃの温度まで低下する。その結果、冷却ステージ１６は不要となり、ガスは、混合マトリックス冷却器２２により十分に冷却される。冷却エネルギー生成のためにエンジンが発生する熱の全体的な効率は５０％を超える。
【００３０】
ガス冷却システムの後に残る汚染物質の残留物に対して測定を行った結果、排出物の７５％が凝縮されることが分かっている。実際には、冷却システムは炭化水素の殆ど全て、及び粒子の全てを除去するが、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、及び低沸点の炭化水素（ＨＣ）は通過させる。
触媒は、それら全てを燃焼させるが、粒子は通過させ、鉛よりも明らかに有害な白金、パラジウム、ロジウム等を生成する。
【００３１】
この結果を改善するために、自動車に通常使用される触媒と、前述の冷却システムとを組み合わせることが考えられる。
これを達成するために、別個の触媒２３をエンジン２出口でボイラ１の前方に配置する。これら２つの技術を組み合わせることによって、全ての粒子を除去することができ、汚染排出物の９９％を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンエンジンの燃焼ガスをエネルギー源として使用するガス浄化システムを示す。
【図２】蒸発器の自動清浄装置を示す。
【図３】触媒−ボイラ要素を一体化したものを示す。
【国際公開パンフレット】
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2004507636.tif 000005
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2004507636.tif 000018
2004507636.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成13年10月18日(2001.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
排気ガスにより供給される熱エネルギーが冷却剤−吸収剤混合物を生成するようになったボイラ（１）と、
前記ボイラ（１）の上部出口に配置される液分離器（３）と、
前記冷却剤−吸収剤混合物の再混合のために吸収器（１１）に入る前記排気ガスの冷却を可能にする蒸発器（９）と、
を備える排気ガス系統に配置され自動車に組み付けられる燃焼ガスの浄化装置であって、
前記エンジンのガス出口で前記ボイラ（１）の前方に配置される触媒（２３）と、
前記ボイラ（１）の出口に配置された前記吸収器（１１）の上流側にあり、排気ボックス（１０）に組み付けられている前記蒸発器（９）の上流側に配置される膨張弁（８）と、
前記吸収器（１１）の下流側にあり、前記冷却剤−吸収剤混合物を前記ボイラ（１）に供給するためのポンプ（１２）と、
前記液分離器（３）と前記膨張弁との間に配置され、冷却剤の蒸気のみを通過させるようになった前記液分離器（３）によって濾過された蒸気を、システムによって生成された圧力によって、液体形態に変える凝縮器（４）と、
を備えることを特徴とする装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この形式の装置は、例えば、焼却工場の煙突や他の工業用煙突の用途のみならず内燃機関を備える自動車分野等の多数の装置に利用できる。
本発明は、自動車分野において、車両の排気ガスの熱エネルギーを回収することによって冷気を生成する装置（例えば、空調装置）にも及ぶものである。
このような装置は、従来技術に説明されており、特に、ＧＢ−Ａ−１３５７０３４は、請求項１のプリアンブル部による燃焼ガスの浄化装置を説明している。




【国際調査報告】
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2004507636.tif 000021
2004507636.tif 000022
2004507636.tif 000023