JP2012225326A

JP2012225326A - 内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法

Info

Publication number: JP2012225326A
Application number: JP2011096178A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Shoji; 佳伸正司
Original assignee: UMEZAWA HISAKO
Current assignee: UMEZAWA HISAKO
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2012-11-15

Abstract

【課題】ＮＯ_x、ＳＯ_x等の有害成分やＣＯ₂等を削減して環境汚染に対処するという観点から、特に車輛等の内燃機関を具備する構造体の構成を複雑化することなく、そのような内燃機関からの排気ガスに含まれるＮＯ_x、ＳＯ_x、ＣＯ等の有害成分やＣＯ₂を削減して排気ガスを浄化することの実効を図ることができ、しかも車輛等に適用した場合に、燃費を向上させることもできる内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法を提供することを課題とする。
【解決手段】内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けられたエアフィルターに鉱石を接着し、又は鉱石が接着されたエアフィルターを内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けて、前記燃焼部からの排気ガスを浄化することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法、さらに詳しくは、主として車輛の内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物ＮＯ_x、硫黄酸化物ＳＯ_x等の有害成分や二酸化炭素ＣＯ₂等を減少させることにより、内燃機関の燃焼部からの排気ガスを浄化させるための浄化方法に関する。

近年、大気中に存在する窒素酸化物（ＮＯ_x) 、硫黄酸化物（ＳＯ_x）、一酸化炭素ＣＯ等の有害成分が、大気汚染の要因として環境破壊防止の観点から、一種の社会問題とされている。また、二酸化炭素（ＣＯ₂）は、有害成分ではないものの、地球温暖化の要因として社会問題視されている。

このようなＮＯ_x、ＳＯ_x、ＣＯ等の有害成分やＣＯ₂等は、工場排ガス等に含まれており、その対策もむろん講じられるべきであるが、むしろ排出量を考慮すると、自動車等の車輛から排出される排気ガス中の有害成分やＣＯ₂の量は全世界的にも膨大であり、この問題をいかに解決するかは、今やグローバルな問題となっている。

このような車輛等の内燃機関内の空気を清浄にして燃焼効率を向上させるために、一般にエアフィルターが設けられているが、その効果は十分ではない。このような問題点に鑑み、従来では、下記特許文献１乃至３のように、車輛等における内燃機関の排気浄化のための特許出願がなされている。

しかしながら、これら特許文献１乃至３に記載された技術は、いずれも排気ガスを浄化するために制御手段や濃度検出手段等が、内燃機関を具備する構造体に設けられており、その構造体の構成も複雑なものとなっていた。また、これらの技術によっては、排気ガスを浄化することの実効が図られているとは必ずしもいえないものであった。

特開２００８−２９７９６９号公報特開２００８−２６７３２４号公報特開２００８−４５４７９号公報

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、ＮＯ_x、ＳＯ_x等の有害成分やＣＯ₂等を削減して環境汚染に対処するという観点から、特に車輛等の内燃機関を具備する構造体の構成を複雑化することなく、そのような内燃機関からの排気ガスに含まれるＮＯ_x、ＳＯ_x、ＣＯ等の有害成分やＣＯ₂を削減して排気ガスを浄化することの実効を図ることができ、しかも車輛等に適用した場合に、燃費を向上させることもできる内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法を提供することを課題とするものである。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けられたエアフィルターに鉱石を接着し、又は鉱石が接着されたエアフィルターを内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けて、前記燃焼部からの排気ガスを浄化することを特徴とする内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法を提供するものである。

鉱石を、内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に存在するエアフィルターに接着することによって、内燃機関の燃焼部に流入される空気が改質されることとなり、それによって、燃焼部から排出される排気ガスが浄化されることとなる。

鉱石をエアフィルターに接着するに際しては、たとえばポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂、アクリル酸エステル共重合樹脂、デンプン、グルコマンナン、カゼイン、ゼラチン、セルロース誘導体、アクリルゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、及び天然ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の接着剤が用いられる。

鉱石としては、たとえば平津長石が用いられる。

本発明においては、上記のように内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けられたエアフィルターに鉱石を接着し、又は鉱石が接着されたエアフィルターを内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けるので、内燃機関の燃焼部からの排気ガスに含まれるＮＯ_x、ＳＯ_x、ＣＯ等の有害成分やＣＯ₂を削減して排気ガスを浄化することが可能となった。

また、内燃機関を車輛等に適用した場合に、燃費を向上させることも可能となる。ちなみに、本発明においては、ＳＯ_x、ＣＯ、ＮＯ_x等を１０〜４０％程度削減することができ、またＣＯ₂も１０％程度削減することができ、さらには燃費を１０〜２０％程度向上させることができる。

さらに、鉱石をエアフィルターに接着するだけであるので、車輛等の構造体に特別な部材を設けることも必要とせず、内燃機関を具備する車輛等の構造体を複雑化することがない。また、エアフィルターを具備する構造体自体は従来のものと変更する必要がないので、既存の構造体のエアフィルターにそのまま本発明の浄化方法を適用することできる。

また、接着することで、鉱石をフィルターに多く具備させることができる。さらに、接着によって鉱石をフィルターに具備させるので、安定して鉱石の効能を持続させることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法は、上述のように、内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けられたエアフィルターに鉱石を接着し、又は鉱石が接着されたエアフィルターを内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けて、前記燃焼部からの排気ガスを浄化することを特徴とする内燃機関の燃焼部からの排気ガスを浄化する方法である。

鉱石をエアフィルターに接着するに際しては、たとえばポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂、アクリル酸エステル共重合樹脂（アクリル酸エチルエステル、アクリル酸メチルエステル、アクリル酸ブチルエステル等）等の合成樹脂系の接着剤、デンプン、グルコマンナン、カゼイン、ゼラチン、セルロース誘導体（カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース）等の天然物系の接着剤、アクリルゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム等のゴム系接着剤を用いることができる。

接着の手段としては、ハケ等でフィルターに鉱石を直接接着する手段、予め接着テープに鉱石を接着し、これをフィルターに貼着する手段、鉱石を付着させた接着剤をフィルターに吹き付ける手段等を採用することができる。

鉱石としては、たとえば平津長石を用いることができる。平津長石としては、たとえば次の組成（（Ａ）の組成）のものが例示される。

成分重量％
ＳｉＯ₂ ５６．８
Ｋ₂Ｏ３．２
ＭｇＯ０．１２
Ａｌ₂Ｏ₃ ２８．８
Ｆｅ₂Ｏ₃ ５．４
ＣａＯ５．６８

上記（Ａ）の組成のもの以外に、各成分の配合量が次の範囲内の平津長石を用いることもできる。ただし、各成分の総計は１００．０である。
成分重量％
ＳｉＯ₂ ５５．０〜５８．０
Ｋ₂Ｏ３．０〜３．５
ＭｇＯ０．１〜０．３
Ａｌ₂Ｏ₃ ２８．０〜３０．０
Ｆｅ₂Ｏ₃ ５．０〜６．０
ＣａＯ５．０〜６．０

さらに、上記（Ａ）の組成の平津長石以外に、たとえば次の組成（（Ｂ）の組成）のような平津長石も使用可能である。
成分重量％
ＳｉＯ２６６．１５
Ａｌ２Ｏ３１９．３７
Ｆｅ２Ｏ３０．０６
ＣａＯ０．２５
ＭｇＯ０．０７
Ｋ２Ｏ６．９５
Ｎａ２Ｏ６．００
その他１．１５

上記（Ｂ）の組成のもの以外に、各成分の配合量が次の範囲内の平津長石を用いることもできる。ただし、各成分の総計は１００．０である。
成分重量％
ＳｉＯ２６５．０〜６７．０
Ａｌ２Ｏ３１８．０〜２０．０
Ｆｅ２Ｏ３０．０５〜０．０７
ＣａＯ０．２〜０．３
ＭｇＯ０．０５〜０．０９
Ｋ２Ｏ６．８〜７．０
Ｎａ２Ｏ５．８〜６．２
その他１．０〜１．２

鉱石として平津長石を用いることで、ＮＯ_x、ＳＯ_x、ＣＯ等の有害成分やＣＯ₂を削減して排気ガスを浄化する効果や、車輛等に適用した場合の燃費を向上させる効果が一層良好となる。

鉱石は、エアフィルター全体の１０〜２５重量％となるように、エアフィルターに接着されるのが望ましい。エアフィルター全体の１０重量％未満であれば、排気ガスを浄化する効果や燃費を向上させる効果が損なわれるおそれがある一方で、エアフィルター全体の２５重量％を超えると、エアフィルター本来の機能が損なわれるおそれがあるからである。

鉱石の性状は特に限定されるものではないが、好ましくは粉末状のものを使用することができる。鉱石として粉末状のものを使用した場合には、鉱石をフィルターに確実に具備させることができる。粉末状の鉱石を使用する場合の鉱石の粒径は特に限定されないが、１〜１００とすることが好ましく、１〜５０μｍとすることがより好ましい。１μｍ未満であると、鉱石粒子の取り扱いや製造が難しくなるおそれがある一方で、１００μｍを超えるとエアフィルターに接着するのが困難になるおそれがあるからである。この場合の粒径は、粒度分布を測定することによって定めることができ、測定機器としては、たとえばレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置ＬＡ９２０（株式会社堀場製作所製）を用いることができる。

さらに、鉱石の種類も、上記のような平津長石に限定されるものではなく、トルマリン鉱石、竜王石、医王石、角モン石、麦飯石、黒曜石等を使用することができる。ただし、平津長石を用いた場合には、窒素酸化物ＮＯ_xや硫黄酸化物ＳＯ_x等の有害成分の削減や、二酸化炭素ＣＯ₂等の削減を好適に行うことができ、その結果、環境汚染に対処することができるという効果がある。

さらに、エアフィルターを具備する対象物の種類としては、自動車、トラック、バス、オートバイ等の車輛の内燃機関の所定の部分に適用することができ、また、これらの車輛以外に、たとえば船舶や飛行機等の内燃機関の所定の部分に適用することもでき、さらには、ボイラー等、燃料を必要とする一般の装置類に設置されているエアフィルターに適用することもでき、その対象物は問うものではない。

また、エアフィルターの素材は、不織布からなるもの、紙製のもの等、その種類は問わない。さらに、エアフィルターの形状も、たとえば円筒状とすることができる他、これ以外の形状に形成することもでき、その形状は問わない。尚、アコーディオンのように折り畳まれた形態のものとすることもできる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）ディーゼルエンジン浄化テスト
本実施例では、平津長石の粉末をエアフィルターに接着させて、ディーゼルエンジン浄化テストを行った。ディーゼルエンジンを搭載した車輛として、普通貨物自動車（日野キャブオーバー型）を用いた。平津長石としては、上記（Ａ）の組成のものを用いた。

浄化テストを行う前に、本実施例で用いる平津長石の粉末の粒度分布を測定した。粒度分布の測定機器には、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置ＬＡ９２０（株式会社堀場製作所製）を用いた。また測定方式は、湿式法フローセル測定によって行った。分散媒としては水を用い、分散剤としてはヘキサメタリン酸ナトリウムを用い、超音波照射強度７、超音波照射時間３０分の条件下で行った。測定の結果、粒子径は１〜５０μｍの範囲で分布していることがわかった。また、平均粒子径（メジアン径）は、１２．３μｍであった。

平津長石の粉末をエアフィルターに接着させる接着剤としては、アクリル系エマルジョンの接着剤［レヂテックスＡ−７８８（商品名：株式会社レヂテックス製）］を用いた。このレヂテックスＡ−７８８は、アクリル酸エステル共重合体を主成分とするもので、無機粉体の分散性に優れた水溶性の接着剤である。

上記平津長石の粉末を、上記アクリル系エマルジョンの接着剤に分散させて、２０重量％の平津長石粉末と、８０重量％のアクリル系エマルジョン接着剤とからなる調製液を調製した。この調製液をエアフィルターに塗着することによって、平津長石の粉末をエアフィルターに接着させた。

本実施例では、平津長石の粉末をエアフィルターに接着する前の排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素の濃度と、平津長石の粉末をエアフィルターに接着した後の排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素の濃度とをそれぞれ測定し、平津長石粉末接着前の濃度に対する接着後の濃度の増減率を求めた。

測定機器としては、ＣＯ、ＣＯ₂測定装置ＸＣＧＴ１０２Ａ（株式会社島津製作所製）、化学発光式ＮＯ_x濃度計ＢＣＬ−６１１（株式会社ベスト測器製）、炭化水素計ＨＣＭ−１８（株式会社島津製作所製）を用いた。その結果を表１に示す。尚、表１において、ＨＣは炭化水素を示す。また「接着前」とは平津長石の粉末をエアフィルターに接着する前の濃度、「接着後」とは平津長石の粉末をエアフィルターに接着した後の濃度を意味する。さらに接着前及び接着後の濃度の単位である「％」は体積％であり、「ｐｐｍ」はｖ／ｖｐｐｍである。

表１からも明らかなように、平津長石の粉末をエアフィルターに接着させることによって、その接着前に比べてＮＯ_x濃度は１９％減少し、ＣＯ濃度は５０％減少し、ＣＯ₂濃度は１１％減少し、炭化水素濃度は１２％減少した。これらのことから、本実施例においては、排気ガス中のＮＯ_x、ＣＯ、ＣＯ₂、及び炭化水素のいずれの濃度も減少させることができた。

Claims

内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けられたエアフィルターに鉱石を接着し、又は鉱石が接着されたエアフィルターを内燃機関の燃焼部よりも上流側の空気の流路に設けて、前記燃焼部からの排気ガスを浄化することを特徴とする内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法。
前記鉱石をエアフィルターに接着する接着剤として、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂、アクリル酸エステル共重合樹脂、デンプン、グルコマンナン、カゼイン、ゼラチン、セルロース誘導体、アクリルゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、及び天然ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の接着剤が用いられる請求項１記載の内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法。
前記鉱石が平津長石である請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼部からの排気ガスの浄化方法。