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1. (WO2019009304) 気体処理装置、ガス製造システム及びエネルギー生成システム
Document

明 細 書

発明の名称 気体処理装置、ガス製造システム及びエネルギー生成システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

発明の開示

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013  

発明の効果

0014  

図面の簡単な説明

0015  

発明を実施するための形態

0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039  

符号の説明

0040  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

発明の名称 : 気体処理装置、ガス製造システム及びエネルギー生成システム

技術分野

[0001]
 本発明は、気体処理装置及、ガス製造システム及びエネルギー生成システムに関する。

背景技術

[0002]
 従来、空気または燃料に電離作用を有するα線を照射することによって燃焼効率を改善するために、特許文献1に示すように、α線放射体である酸化トリウムを表面に付着させた粒状体を金網等の保持材に所定間隔で保持させ、この保持材を自動車用エンジンのエアクリーナー内にエア流通方向と交差する方向に設置したものが知られている。
[0003]
 また、一般に酸化トリウムはα線放射体として知られており、α線は他の放射線に比して物質を透過する能力(透過力)は最も弱いが、電離作用は最も強いことも広く知られている。
特許文献1 : 特開2005-9898号公報

発明の開示

発明が解決しようとする課題

[0004]
 しかし、上記特許文献1に示されるもののように、酸化トリウムからなるα線放射体を含ませたものを粒状体の表面に付着させて焼成したものを金網等に保持させたものを使用して、比較的長い気体通路において気体を処理するためには、気体通路に複数枚の金網等を配置する必要がある。この場合、各金網等において、気流が乱れ、気体の流通抵抗が大きくなる欠点がある。
[0005]
 本発明はかかる問題の解決を試み、効率的に気体を処理する気体処理装置、ガス製造システム及びエネルギー生成システムの提供を目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 第一の発明は、気体の通路となる本体部材と、前記本体部材に前記気体が入る入口側と前記本体部材から前記気体が出る出口側にそれぞれ配置される中空形状のゲート部材とを有する気体処理装置であって、前記本体部材には、気体の通路となる複数の貫通孔が形成されており、前記貫通孔の内側面にα線放射体が固定されている、気体処理装置である。
[0007]
 第一の発明の構成によれば、気体は貫通孔を通過し、貫通孔の内側面に固定されたα線放射体から放射されるα線によって処理される。このとき、複数の網状部材の主面を気体の流れ方向に直交するようにして、複数枚並べて配置した場合と比べて、流通抵抗は大きくならない。これにより、効率的に気体を処理することができる。
[0008]
 第二の発明は、第一の発明の構成において、前記ゲート部材の内側面には、前記ゲート部材の一方の端部から他方の端部にわたって、複数の溝が形成されており、前記ゲート部材の内側面にα線放射体が固定されている、気体処理装置である。
[0009]
 第三の発明は、第一の発明または第二の発明の構成において、前記本体部材は、複数の部分部材から形成されており、前記部分部材には、複数の前記部分部材を貫通することで複数の前記部分部材を固定するための棒状部材を貫通させるための貫通孔が形成されており、前記棒状部材の端部が前記ゲート部材に固定されるように形成されている、気体処理装置である。
[0010]
 第四の発明は、第二の発明または第三の発明の構成において、複数の前記溝のうちの一部の前記溝において、前記棒状部材の端部を格納することができるように形成されている、気体処理装置である。
[0011]
 第五の発明は、第一の発明乃至第四の発明のいずれかの構成において、前記ゲート部材は、円錐形状において頂点部分を除いたコーン形状に形成されており、前記本体部材に接する側の端部の外形が、他方の端部の外形よりも大きく構成されている、気体処理装置である。
[0012]
 第六の発明は、第一の発明乃至第五の発明のいずれかに記載の気体処理装置を備えたガス製造システムである。
[0013]
 第七の発明は、第一の発明乃至第五の発明のいずれかに記載の気体処理装置を備えたエネルギー生成システムである。

発明の効果

[0014]
 以上のように、本発明によれば、効率的に流体を処理することができる。

図面の簡単な説明

[0015]
[図1] 気体処理装置の概略斜視図である。
[図2] 本体部材の概略平面図である。
[図3] ゲート部材を前方から視た概略平面図である。
[図4] ゲート部材を後方から視た概略平面図である。
[図5] 部分部材の固定態様を示す概略図である。
[図6] エネルギー生成システムを示す概略図である。

発明を実施するための形態

[0016]
 本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。
[0017]
 図1に示すように、気体処理装置1(以下、「装置1」という。)は、両端部が縮径した円柱状の全体形状に形成されている。装置1は、気体の通路となる本体部材10と、本体部材10に矢印X1に示す方向から気体が入る入口側と、本体部材10から矢印X2に示す方向に気体が出る出口側にそれぞれ配置される中空形状のゲート部材30を有する。本体部材10は本体部材の一例であり、ゲート部材30はゲート部材の一例である。
[0018]
 本体部材10は、円柱形状に形成されている。ゲート部材30は、円錐形状において頂点部分を除いたコーン形状に形成されており、本体部材10に接する側の端部30cの外形が、他方の端部30aの外形よりも大きく構成されている。ゲート部材30において、外径が小さい端部30aの側を前方と呼び、外径が大きい端部30cの側を後方と呼ぶ。
[0019]
 本体部材10は、複数の部分部材10A,10B,10C及び10Dから形成されている。部分部材10A,10B,10C及び10Dは、部分部材の一例である。
[0020]
 本体部材10及びゲート部材30は、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン合金で形成されている。
[0021]
 装置1の長さL1(図1参照)は、例えば、600mm(ミリメートル)である。各部分部材10A等の長さL2は、例えば、10~60mmであり、本実施形態においては、50mmである。装置1の直径d1は、例えば、216.3mmである。部分部材10A等の数を減らしたり、増やすことによって、装置1の長さL1を短くしたり、長くしたりする長さの調整を行うことができる。
[0022]
 図2に示すように、部分部材10A等には、複数の貫通孔14が形成されている。貫通孔14の内側面にはα線放射体(以下、「放射体」という。)が固定されている。放射体は、酸化トリウムを主材とする。放射体は、公知の作用によって、燃焼用空気などの気体の分子を活性化する。放射体が放射するα線の作用によって、気体の各分子は活性化され、一部の気体は電離される。放射体は、4~10MeV/個程度の解離エネルギーを有するα線を放射するようにしている。放射体は、炭素を主成分とするポリマー等で構成される固着剤に混入され、その固着剤が貫通孔14の内側面に吹き付けられ、加熱焼成して固定される。放射体の厚さは、0.5ミリメートル以上1.0ミリメートル以下であり、例えば、1.0ミリメートルである。
[0023]
 各貫通孔14は、すべての部分部材10A等において同一の位置及び大きさにおいて形成されており、部分部材10A等を組み合わせて本体部材10を構成したときに、本体部材10を貫通する貫通孔になる。すなわち、貫通孔14の孔本体の長さ方向に並べて配置される複数の部分部材10A~10Dにそれぞれ形成された貫通孔14が組み合わされて、本体部材10を貫通する貫通孔が形成される。
[0024]
 部分部材10A等の貫通孔14は、例えば、直径が10mmであり、その数は197個である(図2においては、その一部のみを示している。)。
[0025]
 部分部材10A等には、また、棒状止め金具40(図5参照)を貫通させるための貫通孔16が形成されている。棒状止め金具40は棒状部材の一例である。ここで、棒状止め金具40について説明する。図5に示すように、棒状止め金具40は、ボルト42とナット44で構成される。ボルト42は、頭部42aと螺子部42bが一体に形成されている。
[0026]
 貫通孔16は、図2に示すように、それぞれ90度の角度だけ乖離した位置において、4個形成されている。棒状止め金具40の螺子部42b(図5参照)が、部分部材10A等を貫通することで部分部材10A等が一体となって固定され、本体部材10を形成するようになっている。貫通孔16の直径は、貫通孔14の直径よりも小さく、かつ、螺子部42bの外径よりも大きく形成されており、例えば、8mmである。
[0027]
 図3及び図4に示すように、ゲート部材30の内側面には、ゲート部材30の一方の端部30aから他方の端部30cにわたって、複数の溝30dが形成されている。中間部30bにも溝30dは形成されている。
 なお、本実施形態とは異なり、ゲート部材30の内側面には、溝が形成されていなくてもよい。
[0028]
 ゲート部材30の内側面、すなわち、溝30dにも、放射体が固定されている。溝30dは、所定の幅L3を有する底部30d1と所定の高さh1を有する壁部30d2で形成される。端部30cにおける溝30dの幅L3は、棒状止め金具40の頭部42a及びナット44を格納できる大きさとして規定されている。頭部42aの直径が10mmであれば、端部30cにおける溝30dの幅L3は10.5mmである。なお、端部30aから中間部30bを経て端部30cに向かうに連れて、溝部30dの幅L3は徐々に広くなる。端部30aにおける幅L3は、例えば、3mmであり、端部30cにおける溝30dの幅L3は10.5mmである。
[0029]
 図5に示すように、部分部材10A等は重ねられて、棒状止め金具40の螺子部42bが部分部材10A等に共通の複数の貫通孔16を貫通することによって、固定される。このとき、部分部材10A等の複数の貫通孔14は、本体部材10を構成する貫通孔を構成するようになっている。すなわち、複数の貫通孔16について、螺子部42bを貫通させることによって、複数の貫通孔14の位置決めを行うことができる。例えば、部分部材10Dの面12aから4本のボルト42の螺子部42bをそれぞれ貫通孔16に挿入し、部分部材10Aの面12aから露出した螺子部42bにナット44を螺合させることによって、部分部材10A等が互いに固定され、本体部材10を形成する。この状態において、棒状止め金具40のボルト42の頭部42a及びナット44は、面12aから突き出た状態になる。この状態で、ゲート部材30の溝部30dに頭部42a及びナット44が格納されるように(図4参照)、本体部材10にゲート部材30を係合させることによって、装置1が形成される。すなわち、溝30dは、気体の整流及び改質手段としての機能に加えて、本体部材10を固定する固定手段としても機能する。
[0030]
 図1を参照して、装置1の機能を説明する。矢印X1に示す方向から気体が装置1に入ると、まず、入口側のゲート部材30の溝部30dによって、整流され、溝部30dに固定された放射体によって、改質される。また、溝部30dが形成されていることによって、溝部30dが存在しない場合よりも、ゲート部材30の内側面の面積、すなわち、気体が内側面に接する面積も大きくなり、放射体による改質がより効果的に実施される。
[0031]
 続いて、気体は本体部材10に入ると、複数の貫通孔14を通過しつつ、貫通孔14の内側に固定された放射体によって、さらに改質される。貫通孔14は、直径10mmであり、放射体の厚さが1mmとすれば、気体の通路の直径は8mmである。α線の飛翔可能距離(約25mm)を考慮すると、貫通孔14を通過する間に、ほぼすべての気体の粒子がα線の照射を受けることができる。
[0032]
 続いて、気体が出口側のゲート部材30に入ると、整流され、溝部30dに固定された放射体によって、さらに、改質される。
[0033]
 以上のように、入口側のゲート部材30、本体部材10及び出口側のゲート部材30の3段階にわたって気体が改質され、整流された気体が、矢印X2に示す方向に装置1から排出され、次の工程に流れていく。
[0034]
 図6に示すように、装置1は、エネルギー生成システム100において使用される。エネルギー生成システム100は、ガス発生炉110、ガス精製装置112及び発電用エンジン114を管路102A~102Dで連結して構成される。なお、ガス発生炉110、ガス精製装置112及び関連する管路が、ガス製造システムを構成する。
[0035]
 装置1は、例えば、ガス発生炉110の前段、発電用エンジン114の前段及び後段に配置される。
[0036]
 装置1は、ガス発生炉110の前段において、管路102A内に配置されている。管路102Aと分岐した分岐管104Aの間には、バルブ(図示せず)が配置されており、管路102Aを通過させる燃焼用空気の量を調整することができるようになっている。燃焼用空気の成分は、主に、窒素(N )、酸素(O )及び水(H O)である。これらの成分が、装置1を通過する過程においてα線を照射されることによって、活性化し、水の一部は電離して、H O=H +H +O 2-、あるいは、2H O=2H +O という反応をする。このように活性化、及び/または、電離(イオン化)した燃焼用空気がガス発生炉110に供給されることによって、ガス発生炉110において、効率的に燃焼性ガスを製造することができる。
[0037]
 装置1は、発電用エンジン114の前段において、管路102C内に配置されている。管路102Cと分岐管104Bの間には、バルブ(図示せず)が配置されており、管路102Cを通過させる燃焼用ガスの量を調整することができるようになっている。燃焼用ガスの成分は、例えば、メタン(CH )、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO )、水素(H2)及び水(H O)である。これらの成分が、装置1を通過する過程においてα線を照射されることによって、活性化し、水の一部は電離して、H O=H +H +O 2-、あるいは、2H O=2H +O という反応をする。このように活性化、及び/または、電離した燃焼用ガスが発電用エンジン114に供給されることによって、発電用エンジン114において、効率的に発電することができる。
[0038]
 装置1は、発電用エンジン114の後段において、管路102D内に配置されている。管路102Dと分岐管104Cの間には、バルブ(図示せず)が配置されており、管路102Dを通過させる排気ガスの量を調整することができるようになっている。排気ガスには、窒素酸化物NOxや炭化水素HCが含まれている。少なくとも窒素酸化物NOx及び炭化水素HCの一部が、装置1を通過する過程においてα線を照射されることによって、活性化し、電離(イオン化)及び分解される反応が促進される。これにより、排出される窒素酸化物NOxや炭化水素HCの量を低減することができる。
[0039]
 なお、本発明の気体処理装置、ガス製造システム及びエネルギー生成システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。

符号の説明

[0040]
1 気体処理装置
10 本体部材
10A,10B,10C,10D 部分部材
14,16 貫通孔
30 ゲート部材
30d 溝
40 棒状止め金具
42 ボルト
42a 頭部
42b 螺子部
44 ナット
100 エネルギー生成システム

請求の範囲

[請求項1]
 気体の通路となる本体部材と、前記本体部材に前記気体が入る入口側と前記本体部材から前記気体が出る出口側にそれぞれ配置される中空形状のゲート部材とを有する気体処理装置であって、
 前記本体部材には、
 気体の通路となる複数の貫通孔が形成されており、
 前記貫通孔の内側面にα線放射体が固定されている、
気体処理装置。
[請求項2]
 前記ゲート部材の内側面には、前記ゲート部材の一方の端部から他方の端部にわたって、複数の溝が形成されており、
 前記ゲート部材の内側面にα線放射体が固定されている、請求項1に記載の気体処理装置。
[請求項3]
 前記本体部材は、複数の部分部材から形成されており、
 前記部分部材には、複数の前記部分部材を貫通することで複数の前記部分部材を固定するための棒状部材を貫通させるための貫通孔が形成されており、
 前記棒状部材の端部が前記ゲート部材に固定されるように形成されている、
請求項1または請求項2に記載の気体処理装置。
[請求項4]
 複数の前記溝のうちの一部の前記溝において、前記棒状部材の端部を格納することができるように形成されている、
請求項2または請求項3に記載の気体処理装置。
[請求項5]
 前記ゲート部材は、円錐形状において頂点部分を除いたコーン形状に形成されており、
 前記本体部材に接する側の端部の外形が、他方の端部の外形よりも大きく構成されている、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の気体処理装置。
[請求項6]
 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の気体処理装置を備えたガス製造システム。
[請求項7]
 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の気体処理装置を備えたエネルギー生成システム。


図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]