(57)【要約】  燃焼室における燃焼プロセスから生じる排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が記載される。排気ガス浄化装置は、排気ガス流路であって、燃焼室と流体連通して配置されており、該排気ガス流路を通って排気ガスが流れる排気ガス流路と、低温炎ガスを供給する低温炎ガス供給部とを備える。低温炎ガス供給部は、低温炎ガスを排気ガス流路内に流れている排気ガスに噴射することで、排気ガス中に存在する粒子状物質、ＮＯｘ及び炭化水素のような不純物を少なくとも部分的に除去することができるように、排気ガス流路と流体連通して配置される。排気ガスを浄化する方法も記載される。
2012519249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室における燃焼プロセスから生じる排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、
排気ガス流路であって、前記燃焼室と流体連通して配置されており、該排気ガス流路を通って前記排気ガスが流れる、排気ガス流路と、
低温炎ガスを供給する低温炎ガス供給部と、
を備え、
前記低温炎ガス供給部は、前記低温炎ガスが、前記排気ガス流路内に流れている前記排気ガスに噴射されることで、該排気ガス中に存在する不純物を少なくとも部分的に除去することができるように、前記排気ガス流路と流体連通して配置されることを特徴とする、排気ガス浄化装置。
【請求項２】
排気ガス流路には混合室が設けられ、該混合室を通って前記排気ガスが流れ、該混合室において前記低温炎ガスと前記排気ガスとが混合されることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記混合室には、前記排気ガスと前記低温炎ガスとの混合を高める混合手段が設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記低温炎ガス供給部は、前記排気ガス流路と流体連通して配置される低温炎ガス発生器を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記低温炎ガス供給部は、低温炎ガス用の貯槽を含み、該貯槽は、前記低温炎ガス発生器及び前記排気ガス流路と流体連通して配置されることを特徴とする、請求項４に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記貯槽は、該貯槽内に収容されている前記低温炎ガスの温度が該低温炎ガスの凝縮点を超えて保たれるように、加熱手段を含むことを特徴とする、請求項５に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
前記加熱手段は熱交換器を含み、前記低温炎ガスが前記排気ガスによって加熱されることを特徴とする、請求項６に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
排気ガス再循環ループをさらに含み、該排気ガス再循環ループを通って、前記排気ガス流路内に流れている前記排気ガスの一部を前記燃焼室に再循環することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
前記排気ガス再循環ループは排気ガス再循環ループ粒子フィルタを含むことを特徴とする、請求項８に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
前記排気ガス再循環ループ粒子フィルタは、該排気ガス再循環ループ粒子フィルタが前記低温炎ガスによって再生することができるように、前記低温炎ガス供給部と流体連通して配置されることを特徴とする、請求項９に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１１】
排気ガス流路には排気ガス流路粒子フィルタが設けられ、前記低温炎ガスが前記排気ガス流路に噴射される前に前記排気ガスが前記排気ガス流路粒子フィルタを通って流れるようにすることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
前記排気ガス流路粒子フィルタは、該排気ガス流路粒子フィルタが前記低温炎ガスによって再生することができるように、前記低温炎ガス供給部と流体連通して配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１３】
前記低温炎ガス発生器は前記排気ガス流路内に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１４】
燃焼室における燃焼プロセスから生じる排気ガスを浄化する方法であって、該排気ガスは、前記燃焼室と流体連通して配置される排気ガス流路内に流れており、
該方法は、
低温炎ガスを供給するステップと、
前記排気ガス流路内に流れている前記排気ガスに前記低温炎ガスを噴射するステップと、
を含み、
それによって、前記排気ガス中に存在する不純物を該排気ガスから少なくとも部分的に除去することを特徴とする、排気ガス浄化方法。
【請求項１５】
前記排気ガスが通って流れる混合室を設けると共に、前記低温炎ガス及び前記排気ガスが前記混合室において混合されるように前記低温炎ガスを噴射するステップを含む、請求項１４に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１６】
前記排気ガスと前記低温炎ガスとの混合を高める混合手段を設けるステップを含む、請求項１４又は１５に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１７】
低温炎ガス発生器内で低温炎ガスを生成するステップを含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１８】
前記低温炎ガス発生器によって生成された前記低温炎ガスを貯槽内に収容するステップを含む、請求項１７に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項１９】
前記低温炎ガスの温度が該低温炎ガスの凝縮点を超えて保たれるように、前記貯槽内に収容されている前記低温炎ガスを加熱するステップを含む、請求項１８に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項２０】
前記排気ガス流路内に流れている前記排気ガスの一部を排気ガス再循環ループで前記燃焼室に再循環するステップを含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項２１】
前記排気ガス再循環ループ内に排気ガス再循環ループ粒子フィルタを設けることによって、前記排気ガス再循環ループ内に流れている前記排気ガス中の粒子を除去するステップを含む、請求項２０に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項２２】
前記排気ガス再循環ループ粒子フィルタを前記低温炎ガスによって再生することができるように、前記排気ガス再循環ループ粒子フィルタを前記低温炎ガス供給部と流体連通して配置するステップを含む、請求項２１に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項２３】
排気ガス流路粒子フィルタを前記排気ガス流路内に設けるステップを含む、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項２４】
前記排気ガス流路粒子フィルタを前記低温炎ガスによって再生することができるように、前記排気ガス流路粒子フィルタを前記低温炎ガス供給部と流体連通して配置するステップを含む、請求項２３に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項２５】
低温炎ガスを排気ガスに噴射することによって、該排気ガス中に存在する不純物を除去するための低温炎ガスの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置、及び燃焼プロセスから生じる排気ガスを浄化する方法に関する。排気ガス浄化装置及び関連する方法は、排気ガス中に存在するＮＯｘ、炭化水素及び煤のような望ましくない燃焼生成物を除去するのに特に適している。本発明はまた、排気ガスからのＮＯｘ及び粒子状物質を除去するための低温炎ガスの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
低温炎はこれまであまり注目されていない現象である。低温炎では、燃料が予熱空気中で部分的に酸化し、温度が約４５０℃で一定に保たれる。温度は空燃比及び滞留時間に依存しない。低温炎プロセスでは、燃料の発熱量の２％〜２０％しか放出されず、この熱を用いて燃料を気化させる結果、均質な気体燃料が得られる。そのような気体燃料を以下で低温炎ガスと呼ぶ。その場合、低温炎ガスの定義は、空気と炭化水素との混合気中の炭化水素（燃料）の部分的な酸化によって形成されるガスであって、空気の比較的少量（空気の５％〜１０％）しか酸化に消費されないガスとすることができる。
【０００３】
低温炎ガス現象についてのより完全な記載は特許文献１に見ることができる。
【０００４】
本出願人によって行われた、低温炎ガスの使用に関する開発研究中、最初に、低温炎ガスが反応器壁から炭素堆積物を除去できることが観察された。本出願人が低温炎ガスを利用する用途に関する研究を続けると、低温炎ガスが酸化特性だけでなく還元特性も有することがさらに見いだされた。この理由はまだ確固たるものではないが、低温炎ガス中に存在する遊離基、すなわち部分的に酸化された気体燃料によるものと考えられる。
【０００５】
燃焼機関からの排気ガスは、粒子状物質（煤）、ＮＯｘ、並びに不完全燃焼生成物すなわち炭化水素（ＨＣ）及びＣＯのような不純物を含有しているであろう。不完全燃焼生成物は酸化触媒によって除去できるのに対し、粒子状物質は粒子フィルタを用いて排気ガスから除去できる。ＮＯｘは、排気ガスがわずかに減少している場合（オットーエンジンにおけるように）は排気ガスから触媒的に除去できる、又は他の場合（例えば圧縮点火エンジンからの排気ガスの場合）はＮＯｘ吸収剤によって除去できる。
【０００６】
排気ガスの完全処理には、粒子フィルタ、ＮＯｘ吸収剤及び酸化触媒が今日使用されている。一定期間使用した後に、粒子フィルタ及びＮＯｘ吸収剤を再生する必要がある。そのような浄化プロセスは、粒子フィルタが酸化環境において高温（約６００℃）下で再生されるのに対し、ＮＯｘ吸収剤が還元環境において低温（ＣＯガスを用いて約５００℃）で再生されるため、２回の動作を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６７９３６９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明の目的はしたがって、燃焼プロセスからの排気ガスを処理する簡素化した装置及び簡素化した方法を提供することである。
【０００９】
より具体的には、本発明の目的は、燃焼プロセスからの排気ガスからＮＯｘ、粒子状物質及び炭化水素のような不純物を除去する簡素化した装置及び簡素化した方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、独立請求項に規定される本発明によって達成される。本発明のさらなる実施の形態は従属請求項において規定される。
【００１１】
不純物は、本明細書、及び特許請求の範囲において、煤粒子、ＮＯｘ（窒素酸化物）、炭化水素、及び、低温炎ガスによって除去（酸化又は還元）することができる他の物質を含むものと規定される。
【００１２】
燃焼室における燃焼プロセスから生じる排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、排気ガス流路であって、燃焼室と流体連通して配置されており、該排気ガス流路を通って前記排気ガスが流れる、排気ガス流路と、低温炎ガスを供給する低温炎ガス供給部と、を備える、排気ガス浄化装置が提供される。
【００１３】
低温炎ガス供給部は、低温炎ガスが、排気ガス流路内に流れている排気ガスに噴射されることで、排気ガス中に存在する、ＮＯｘ及び／又は粒子状物質（例えば煤）及び／又は炭化水素のような不純物を少なくとも部分的に除去することができるように、排気ガス流路と流体連通してさらに配置される。
【００１４】
燃焼室は、内燃機関、例えば圧縮点火エンジン（不正確にディーゼルエンジンと呼ばれる）又はオットーエンジンの一部とすることができる。排気ガスは、例えば導管、パイプ、チューブ、又は、排気ガスを導くのに適した任意の他の手段のような排気流路を通って燃焼室から除去される。燃焼室は、例えば石炭又は任意の他の可燃物の燃焼プロセスに基づく焼却プラント又はパワープラントの一部とすることもできる。他の分野への本発明の用途も容易に考えられる。燃焼室は、浄化を必要とする排気ガスを生じる、可燃物の燃焼が行われる場所である。燃焼室が、用途の技術分野に応じて、すなわち、エンジン、焼却プラント、パワープラント等において多くの異なる形態をとることができることは明らかである。燃焼室内で燃焼される可燃物が液体又は気体の形態でない場合（これは焼却プラント又はパワープラントにおいて当てはまるであろう）、排気ガス浄化装置は好ましくは、可燃物を燃焼室に給送する給送手段（図示せず）を備える。この場合、燃料タンクが炭化水素燃料を低温炎ガス発生器だけに給送することが好ましい。
【００１５】
同様に、低温炎ガスを排気流路内に流れている排気ガスに噴射できるように、流体ラインを有する排気流路に接続される場合がある低温炎ガス供給部が設けられる。流体ラインには好ましくは、排気流路への低温炎ガスの噴射を調節することができるように必要な弁手段が設けられる。低温炎ガス発生器は、該低温炎ガス発生器に給送される燃料及び／又は空気の量を調整することによって調節され得る。弁手段は好ましくは、温度及び／若しくは圧力の測定値、並びに／又は、排気ガス流路内の１つ又は複数の位置で測られた排気ガスの組成に関連する測定値に基づいて自動的に制御される。
【００１６】
排気ガスと低温炎ガスは排気流路内の混合室において混合される。混合室は、排気ガスと低温炎ガスとの効率的な混合が確実となる限り、単に排気流路自体の一部とすることができる。あるいは、排気ガス流路に混合室を設けることができ、この混合室を通って排気ガスが流れ、この混合室において低温炎ガスと排気ガスが混合される。混合室は、排気ガス流路の直径又は断面積に比して増大した直径又は断面積を有する導管として構成され得る。あるいは、混合室は、排気ガス流路が接続される、より大きな容器として構成され得る。低温炎ガスは好ましくは、混合室の上流の排気流路に噴射されるか、又は、排気ガスが混合室に入る地点に比較的近い、混合室の上流端部に噴射される。
【００１７】
本発明の一実施の形態では、混合室内、すなわち排気流路内又は混合室内のいずれかに、排気ガス及び低温炎ガスの混合を高める混合手段が設けられる。そのような混合手段は多孔質材を含むことができ、この多孔質材を通って排気ガス及び低温炎ガスが流れることでこれらのガスが混合状態となる。混合手段はブレード又は同様の装置も含むことができ、このブレード又は同様の装置は混合室内に配置されると共に、混合手段が流れに乱流を引き起こすことで排気ガスと低温炎ガスとのより効率的な混合を引き起こすように配置される。排気ガスと低温炎ガスとの混合がより均一となる結果、一方で低温炎ガスの成分と他方で排気ガス中の不純物との間のより効率的な化学反応が得られる。その結果、大部分の不純物を低温炎ガスによって排気ガスから除去することができる。
【００１８】
低温炎ガス供給部は単に、排気ガス流路と流体連通して配置される低温炎ガス発生器だけを含むことができる。低温炎発生器は当業者に既知であるため、それらの構成はここではこれ以上説明しない。低温炎ガス発生器は排気ガス流路の外部に配置することができ、その場合、低温炎ガス発生器への、空気及び炭化水素燃料用の別個の供給流体ラインが存在する。あるいは、低温炎ガス発生器は排気ガス流路内に配置される。その場合、炭化水素燃料用の別個の供給流体ラインが設けられる。低温炎ガス発生器用の酸素は、この場合では好ましくは、排気ガス中の空気を通して供給されるか、又は代替的に排気ガス流路の外部から空気を供給する空気用の別個の供給流体ラインを通して供給される。低温炎ガス発生器が排気ガス流路の外部に配置される場合、空気供給部は、排気ガス中に含まれている熱エネルギーを利用して空気を予熱する熱交換器を使用することによって予熱できる。
【００１９】
低温炎ガス供給部は低温炎ガス用の貯槽（リザーバ）も含むことができ、この貯槽は流体ラインを通して低温炎ガス発生器及び排気ガス流路と流体連通して配置され得る。貯槽自体は、低温炎ガス発生器及び排気ガス流路と接続する流体ラインよりも大きな内径を有する直列導管として構成され得る。貯槽の導管の長さは貯槽の所望の収容量に応じて決定されるものとする。あるいは、貯槽は別個のタンクとして構成されることができ、これは大量の低温炎ガスを収容する必要がある場合に適するであろう。これらの代替形態の場合はいずれも、好ましくは、低温炎ガスが貯槽を通過することなく低温炎ガス発生器から排気ガス流路に直接流れることができるようにバイパス流体ラインが設けられる。好ましくは、任意のバイパス流体ラインを含む流体ライン内に弁手段も設けられ、該弁手段が低温炎ガス発生器から貯槽及び／又は排気ガス流路への、並びに貯槽から排気ガス流路への低温炎ガスの流れを調節する。したがって、排気ガス流路は制御可能な量の低温炎ガスを受け入れることができる。
【００２０】
本発明の一実施の形態では、貯槽は、該貯槽内に収容されている低温炎ガスの温度が低温炎ガスの凝縮点を超えて保たれるように加熱手段を含む。加熱手段は、熱交換器と、低温炎ガスを排気ガスによって加熱できるように熱交換器及び排気ガス流路を接続する流体ラインとを含み得る。好ましくは、低温炎ガスの温度が所望の（低温炎ガスの凝縮点を超える）温度間隔内に保たれることができるように流体ライン内に弁手段も提供される。
【００２１】
本発明のさらなる実施の形態では、排気ガスを用いて低温炎ガス発生器を加熱する。この加熱は、上記で説明したように低温炎ガス貯槽が加熱されるのと同じ方法で行うことができる。
【００２２】
あるいは、貯槽及び低温炎ガス発生器を、例えば１つ又は複数の電気ヒータのような他の手段によって加熱することが可能であろう。
【００２３】
排気ガス浄化装置のさらなる実施の形態では、排気ガス浄化装置は、排気ガス再循環ループ（ＥＧＲループ）をさらに含み、この排気ガス再循環ループを通って、排気流路内に流れている排気ガスの一部を燃焼室に再循環できる。排気ガス再循環ループは、好ましくは混合ゾーンの下流の排気ガス流路から燃焼室に延びる流体ラインを含む。流体ラインには好ましくは、燃焼室に再循環される排気ガスの量を調節できるように弁手段が設けられる。概して、排気ガスの最大４０％が排気ガス再循環ループを通って再循環され得る。
【００２４】
本発明のさらなる実施の形態では、排気ガス再循環ループは、低温炎ガスによって酸化されていない煤粒子のようないかなる粒子状物質をも除去できるように、排気ガス再循環ループ粒子フィルタ（EGR-loop particle filter）を含む。排気ガス再循環ループ粒子フィルタの再生を容易にするために、排気ガス再循環ループ粒子フィルタは低温炎ガス供給部と流体連通して配置される。この流体連通は、低温炎ガス用の貯槽又は低温炎ガス発生器から排気ガス再循環ループ粒子フィルタに延びる流体ラインによって行われ得る。好ましくは、排気ガス再循環ループ粒子フィルタへの低温炎ガスの流れを制御及び調節できるように流体ライン内に弁手段が設けられる。
【００２５】
本発明のさらなる実施の形態では、同様に、排気ガス流路には排気ガス流路粒子フィルタが設けられ、低温炎ガスが排気ガス流路に噴射される前に排気ガスが排気ガス流路粒子フィルタを通って流れるようにする。その場合、低温炎ガスが排気ガスに噴射される前に煤粒子のような粒子状物質の少なくとも一部を排気ガスから除去することができる。排気ガス流路粒子フィルタは、該排気ガス流路粒子フィルタが低温炎ガスによって再生できるように低温炎ガス供給部と流体連通してさらに配置され得る。この流体連通は、低温炎ガス用の貯槽又は低温炎ガス発生器から排気ガス流路粒子フィルタに延びる流体ラインによって達成され得る。好ましくは、排気ガス流路粒子フィルタへの低温炎ガスの流れを制御及び調節できるように流体ライン内に弁手段が設けられる。
【００２６】
低温炎ガスを用いて粒子フィルタを再生することができる方法の、より包括的な説明に関して、本出願人自身の国際出願ＰＣＴ／ＮＯ２００８／０００３０９号及びＰＣＴ／ＮＯ２００８／００３１０号が参照される。
【００２７】
本発明のさらなる実施の形態では、酸化触媒が排気ガス再循環ループの下流の排気ガス流路内に設けられる。酸化触媒は、低温炎ガスによって酸化されていない炭化水素及びＣＯを除去する。酸化触媒内の温度を調節すると共に、酸化触媒における酸化プロセスに十分な酸素が存在することを確実にするために、排気ガス流路には、排気ガスが酸化触媒に入る前に空気が排気ガス流路に給送されるように、酸化触媒の上流に空気供給手段を設けることができる。
【００２８】
同様に、燃焼室における燃焼プロセスから生じる排気ガスを浄化する方法が提供される。ここでは、排気ガスが燃焼室と流体連通して配置される排気ガス流路内に流れている。本方法は、低温炎ガスを供給するステップと、該低温炎ガスを排気ガス流路内に流れている排気ガスに噴射するステップとを含む。このようにして、ＮＯｘ及び／又は粒子状物質（例えば煤）及び／又は炭化水素のような不純物を排気ガスから少なくとも部分的に除去する。
【００２９】
燃焼室は、内燃機関、例えば圧縮点火エンジン（不正確にディーゼルエンジンと呼ばれる）又はオットーエンジンの一部とすることができる。排気ガスは、例えば導管、パイプ、チューブ、又は該排気ガスを導くのに適した任意の他の手段のような排気流路を通って、燃焼室から除去される。燃焼室は、例えば石炭又は任意の他の可燃物の燃焼プロセスに基づく焼却プラント又はパワープラントの一部とすることもできる。本発明の用途の他の分野も容易に考えられる。燃焼室は、浄化を必要とする排気ガスを生じる、可燃物の燃焼が行われる場所である。燃焼室が、用途の技術分野に応じて、すなわち、エンジン、焼却プラント、パワープラント等の多くの異なる形態をとることができることは明らかである。
【００３０】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、排気ガスが通って流れる混合室を設けると共に、低温炎ガス及び排気ガスが混合室において混合されるように低温炎ガスを噴射するステップを含み得る。
【００３１】
本発明の一実施の形態では、本方法は、排気ガスと低温炎ガスとの混合を高める混合手段を設けるステップを含み得る。上記で説明したように、そのような混合手段は多孔質材を含むことができ、この多孔質剤を、排気ガス及び低温炎ガスが混合されるようにこれらの２つのガスが通過する。あるいは、流体流に排気ガスと低温炎ガスとの混合を高める乱流が作り出されるようにブレード又は他のタイプの機械的な混合手段を混合室内に設けることができる。
【００３２】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、低温炎ガスを低温炎ガス発生器内で生成するステップを含む。上記で説明したように、低温炎発生器は当業者によく知られている。
【００３３】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、低温炎ガス発生器によって生成された低温炎ガスを貯槽内に収容するステップを含み得る。上記で説明したように、貯槽は、低温炎ガス発生器及び排気ガス流路を接続する流体ラインに比して大きな直径を有する直列導管として構成されることができる。あるいは、貯槽はより大きな容器として構成される。双方の場合において、低温炎ガスが低温炎ガス発生器から排気ガス流路に直接流れることができるようにバイパス流体ラインを設けることができる。
【００３４】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、低温炎ガスの温度が低温炎ガスの凝縮点を超えて保たれるように、貯槽内に収容されている低温炎ガスを加熱するステップを含むことができる。上記で説明したように、この加熱は、排気ガス中に含まれている熱エネルギーを用いて貯槽内の低温炎ガスを加熱することができるか又は低温炎ガスを凝縮点を超えた一定温度に保つことができるように、排気ガス流路と流体連通して配置される熱交換器を用いて行われることができる。貯槽内の低温炎ガスを凝縮点を超えた温度に加熱すること又は凝縮点を超えた温度に保つことの代替形態としては、１つ又は複数の規則的な電気加熱素子を用いることがある。低温炎ガス発生器もまた、排気ガス中の熱エネルギーを用いることによって又は代替的に電気加熱素子を用いることによって同様にして加熱されるか又は高温に（warm）保たれることができる。
【００３５】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、排気ガス流路内に流れている排気ガスの一部を排気ガス再循環ループで燃焼室に再循環するステップを含み得る。上記で説明したように、排気ガス再循環ループは、排気ガス流路及び燃焼室に接続される流体ラインを含む。さらに、本方法は、排気ガス再循環ループ内に排気ガス再循環ループ粒子フィルタを設けることによって、排気ガス再循環ループ内に流れている排気ガス中の粒子を除去するステップを含む。
【００３６】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、排気ガス再循環ループ粒子フィルタを低温炎ガスによって再生することができるように、排気ガス再循環ループ粒子フィルタを低温炎ガス供給部と流体連通して配置するステップを含み得る。
【００３７】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、排気ガス流路粒子フィルタを排気ガス流路内に設けるステップを含み得る。
【００３８】
排気ガス再循環ループに関して、本方法は、排気ガス流路粒子フィルタを低温炎ガスによって再生することができるように、排気ガス流路粒子フィルタを低温炎ガス供給部と流体連通して配置するステップをさらに含み得る。
【００３９】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、低温炎ガスの噴射の下流の排気流路内に酸化触媒を設けるステップを含み得る。
【００４０】
本発明のさらなる実施の形態では、本方法は、酸化触媒内の温度を調節することができると共に、酸化触媒における酸化プロセスに十分な酸素を確保することができるように、酸化触媒の上流の排気ガス流路に空気を噴射するステップを含み得る。
【００４１】
低温炎ガスを排気ガスに噴射することによって、排気ガス（例えば内燃機関、焼却プラント、パワープラント等における燃焼プロセスから生じる可能性がある排気ガス）からＮＯｘ及び／又は粒子状物質（例えば煤）及び／又は炭化水素のような不純物を除去するための低温炎ガスの使用も提供される。
【００４２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態の詳細な説明が続く。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略図を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態の概略図を示す。
【図３】本発明の第３の実施形態の概略図を示す。
【図４】本発明の第４の実施形態の概略図を示す。
【図５】本発明の第５の実施形態の概略図を示す。
【図６】本発明の第６の実施形態の概略図を示す。
【図７】本発明の第６の実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、排気ガス浄化装置１００の第１の実施形態を開示している。ディーゼル燃料のような炭化水素燃料用の燃料タンク１０が流体ライン５０によって燃焼室１２に接続されている。低温炎ガス発生器１６が流体ライン５３を介して燃料タンク１０に接続されている。弁手段８０が燃料タンク１０から低温炎ガス発生器１６への燃料の流れを制御及び調節する。空気供給部１７が流体ライン５４を介して低温炎ガス発生器１６に接続されている。空気圧縮機、フィルタ又は弁手段のような、空気供給部１７に必要な装置は図示されていない。燃焼室１２内で燃焼される可燃物が液体又は気体の形態でない場合（これは焼却プラント又はパワープラントにおいて当てはまるであろう）、排気ガス浄化装置１００は好ましくは、可燃物を燃焼室に給送する給送手段（図示せず）を備える。この場合では、燃料タンク１０は好ましくは、炭化水素燃料を低温炎ガス発生器１６だけに給送する。
【００４５】
混合室１４が排気ガス流路５１を介して燃料室１２に接続されている。混合室は、排気ガス流体パイプ自体の一部であり、排気ガス流路又は容器の直径に比して増大した直径を有する流体ラインセクションとすることができる。混合室１４には、排気ガスと低温炎ガスとの混合を高める混合手段を設けることができる。混合室１４の後、排気ガスは排気ガス流路５２を通って出る。排気ガス流路５１、５２は導管、パイプ、チューブ、又は排気ガスを導くのに適した他の手段の形態とすることができる。低温炎ガス発生器１６は流体ライン５５を介して混合室１４に接続されている。弁手段８１が、低温炎ガス発生器１６から混合室１４への低温炎ガスの流れを制御及び調節する。
【００４６】
図２は、図１に示されている実施形態と同様の実施形態を示す。低温炎ガス発生器１６は、この実施形態では、燃焼室１２と混合室１４との間の排気ガス流路と直列で設けられている。排気ガス流路５６が燃焼室１２と低温炎ガス発生器１６とを接続しているのに対し、排気ガス流路５７は低温炎ガス発生器１６と混合室１４とを接続している。低温炎ガス発生器１６と混合室１４とを組み合わせて１つのユニットにすることも可能である。その場合、排気ガス流路５７は不要となる。低温炎ガスの生成に必要な酸素は排気ガス中の空気から供給される。さらに、供給流体ライン５９が低温炎ガス発生器１６に燃料を供給する。弁手段８３が、燃料タンク１０から低温炎ガス発生器１６への燃料の流れを制御及び調節する。
【００４７】
図３は、低温炎ガス用の貯槽１８が設けられている、排気ガス浄化装置１００の一実施形態を示す。貯槽１８を設けることで、例えば燃焼機関の全開時に、必要な場合に利用可能な低温炎ガスの十分な保存があることを確実にする。本発明のこの実施形態に図示されている貯槽は、流体ライン６０、６１よりも大きな直径を有する或る長さのパイプ、チューブ等によって形成され得る直列貯槽である。前述のように、燃焼室１２は、流体ライン５０を介して燃料タンク１０に、排気ガス流路５１を介して混合室１４に接続されている。低温炎ガス発生器１６は、流体ライン５３を介して燃料タンク１０に、かつ流体ライン６０を介して貯槽１８に接続されている。燃焼室１２内で燃焼される可燃物が液体又は気体の形態でない場合（これは焼却プラント又はパワープラントにおいて当てはまるであろう）、排気ガス浄化装置１００は好ましくは、可燃物を燃焼室に給送する給送手段（図示せず）を備える。この例では、燃料タンク１０は好ましくは、炭化水素燃料を低温炎ガス発生器１６だけに給送する。
【００４８】
貯槽は流体ライン６１を介して混合室１４に接続されている。弁手段８０が、燃料タンク１０から低温炎ガス発生器１６への燃料の流れを制御及び調節する。弁手段８４が、低温炎ガス発生器１６から貯槽１８への低温炎ガスの流れを制御及び調節し、弁手段８５が、貯槽１８から混合室１４への低温炎ガスの流れを制御及び調節する。前述のように、低温炎ガス発生器は流体ライン５４を介して空気供給部１７に接続されており、排気ガスは浄化後、混合室１４から排気ガス流路５２を通って出る。
【００４９】
図４は、低温炎ガス用の貯槽２０を有する排気ガス浄化装置１００の一実施形態を示す。低温炎ガス発生器１６は流体ライン６２を介して混合室１４に接続されている。貯槽２０は、図示のように流体ライン６２に接続されている流体ライン６３を介して低温炎ガス発生器１６に接続されるか、又は、低温炎ガス発生器１６に直接接続される。弁手段８７が、低温炎ガス発生器１６から貯槽２０への流体の流れを制御及び調節する。貯槽２０は、図示のように流体ライン６２に接続されている流体ライン６４を介して混合室１４に接続されるか、又は、混合室１４に直接接続される。弁手段８８が、貯槽２０から混合室１４への低温炎ガスの流れを制御及び調節する。弁手段８６が、流れライン６２を通って混合室１４へ直行する低温炎ガスの流れを制御及び調節する。したがって、弁手段８７、８８が閉じられている場合、流体ライン６２は貯槽２０のバイパス流体ラインとして役割を果たす。図４に示す残りの機構（features）は上記で説明したのと同じであるため、ここでは繰り返さない。
【００５０】
図５は、排気ガス再循環ループ６８が含まれている排気ガス浄化装置１００の一実施形態を示す。前述のように、燃料タンク１０は流体ライン５０を介して燃焼室１２に接続されている。燃焼室１２は排気ガス流路５１を介して混合室１４に接続されている。混合室１４の後、排気ガスは排気ガス流路５２を通って出る。低温炎ガス発生器１６は流体ライン５３を介して燃料タンク１０に接続されており、弁手段８０が、低温炎ガス発生器１６への炭化水素燃料の流れを制御及び調節する。空気供給部１７は、流体ライン５４を通して低温炎発生器１６に空気を供給する。燃焼室１２内で燃焼される可燃物が液体又は気体の形態でない場合（これは焼却プラント又はパワープラントにおいて当てはまるであろう）、排気ガス浄化装置１００は好ましくは、可燃物を燃焼室に給送する給送手段（図示せず）を備える。この場合では、燃料タンク１０は好ましくは、炭化水素燃料を低温炎ガス発生器１６だけに給送する。
【００５１】
低温炎ガス発生器１６は、流体ライン６５及び６６を通して混合室１４に接続されている。弁手段８９が、低温炎ガス発生器１６から混合室１４への低温炎ガスの流れを制御及び調節する。排気ガス再循環ループは、その最も単純な形態では、図示のように排気ガス流路５２に、又は代替的に排気ガスの一部を燃焼室１２に再循環できるように、排気ガス流路５１及び燃焼室１２（このことは図示されていない）に接続される流体ライン６８を含む。弁手段９１が、排気ガス再循環ループを通る排気ガスの流れを制御及び調節する。図５に示す排気ガス再循環ループは、排気ガス中に存在する可能性がある煤のようないかなる粒子状物質も除去する排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２も含む。粒子フィルタは上述の流体ライン６８を介して排気ガス流路５１、５２に、流体ライン６９を介して燃焼室１２に接続されている。さらに、排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２が煤によって目詰まりを生じた場合に再生されることができるように、流体ライン６７が排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２を流体ライン６５に、それによって低温炎発生器１６に接続している。弁手段９０が、低温炎ガス発生器１６から排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２への低温炎ガスの流れを制御及び調節する。
【００５２】
図６は、図４に示された実施形態に関連して記載した貯槽２０、図５に示された実施形態に関連して記載した排気ガス再循環ループ、図２の実施形態を除いた全ての実施形態に関連して記載した低温炎ガス発生器１６、並びに例えば図１に示された実施形態に関連して記載した燃焼室１２及び混合室１４を含む、排気ガス浄化装置１００の一実施形態を示す。ゆえに、これらの機構は再度説明しない。図６に示された実施形態もまた、排気ガス流路７３を介して燃焼室１２に、かつ排気ガス流路７４を介して混合室１４に接続されている排気ガス流路粒子フィルタ２４を含む。排気ガス流路粒子フィルタ２４もまた、該排気ガス流路粒子フィルタ２４が煤によって目詰まりを生じた場合に該排気ガス流路粒子フィルタ２４の再生を行うことができるように、流体ライン７０及び７１を介して低温炎ガス発生器に接続されている。弁手段９２が、低温炎ガス発生器１６から排気ガス流路粒子フィルタ２４への低温炎ガスの流れを制御する。排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２は、該排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２が煤によって目詰まりを生じた場合に該排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２を再生するために流体ライン７０及び７２を介して低温炎ガス発生器１６に接続されている。弁手段９３が、低温炎ガス発生器１６から排気ガス再循環ループ粒子フィルタ２２への低温炎ガスの流れを制御及び調節する。排気ガス浄化装置１００のこの実施形態では、混合室１４の下流に配置されている酸化触媒２６も含まれる。酸化触媒２６は、混合室１４の後に、排気ガス中に依然として存在する可能性がある炭化水素及びＣＯのような物質を酸化させる。さらに、空気供給部２８が、排気ガスが酸化触媒２６に入る前に空気を排気ガスに給送することができるように排気ガス流路７９に接続することができる。空気の追加を用いて、酸化触媒２６内の温度を制御することができると共に、酸化プロセスに十分な酸素が存在することを確実にすることができる。弁手段９７が排気ガス流路７９への空気の流れを制御及び調節する。
【００５３】
図７は、図３に示す実施形態と同様の排気ガス浄化装置１００の一実施形態を示す。しかしながら、図７の実施形態は、貯槽１８用の加熱手段３０、及び低温炎ガス発生器１６用の加熱手段３２を含む。加熱手段３０、３２は、本発明のこの実施形態において示されているように、排気ガス中の熱エネルギーを利用して貯槽１８又は低温炎ガス発生器１６内で低温炎ガスを加熱する熱交換器とすることができる。加熱手段３２は、流入する排気ガス用の流体ライン７５及び７７を介して図示のように排気ガス流路５１に、又は代替的に、流出する排気ガス用の流体ライン７８及び７６を介して排気ガス流路５２に接続される。弁手段９６が、貯槽１８内の低温炎ガスの温度（低温炎ガスの凝縮点を超えて保たれねばならない）に基づいて加熱手段３０を通る排気ガスの流れを制御及び調節する。同様に、加熱手段３２は、流入する排気ガス用の流体ライン７５によって排気ガス流路５１に、又は代替的に、流出する排気ガス用の流体ライン７６によって排気ガス流路５２に接続される。弁手段９５が、加熱手段３２を通る排気ガスの流れを制御及び調節する。弁手段９４も含めることができる。図７に示す他の機構は、図３に示された実施形態に関して説明されているため、ここでは繰り返さない。
【００５４】
図に示された本発明の実施形態は全て、図示されてはいないが制御ユニットを含み、この制御ユニットは、温度、圧力及び他の関連の測定値を記録し、それらの測定値に基づいて、弁手段、及び制御可能である排気ガス浄化装置１００の他の機能を制御する。
【００５５】
さらに、明確にするため、本発明に関連しない機構はそれ自体図示していない。しかしながら、当業者は本発明の機構を適用する際にそのような機構を直に追加することができるであろう。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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