(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の排気ガスを後処理装置におけるキャニングケース内のＮＯｘ吸蔵還元触媒で浄化すると共に脱硫処理により生じた二酸化硫黄が排気ガス中の水と反応して生じる亜硫酸水溶液の一部が水素イオンとして解離することで前記キャニングケースの酸化皮膜を破壊して起こる腐食を抑制するためのキャニングケースの腐食抑制装置であって、前記キャニングケースに前記亜硫酸水溶液の解離を抑制して解離過程で生じる水素イオンの濃度を低下させるべく電子を与えて腐食の進行を抑制するために、前記キャニングケースの一端に直流電気回路の一端を接続し、前記キャニングケースの他端に前記直流電気回路の他端を接続し、前記キャニングケースには、前記亜硫酸水溶液を溜める貯留部と、該貯留部に貯留された亜硫酸水溶液の電導率を計測する電導率計測センサと、前記貯留部に貯留された亜硫酸水溶液を外部に排出する排水孔と、該排水孔を前記キャニングケース内の排気圧力により閉塞し、排気圧力が大気圧に下がると前記排水孔を開放する開閉弁とが設けられ、前記電導率計測センサを用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値以上の時に、前記キャニングケースへの通電を所定時間行う制御装置を有することを特徴とするキャニングケースの腐食抑制装置。
【請求項２】
前記制御装置が、前記電導率計測センサを用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値以上の時に、燃料中の硫黄濃度が過多であることを運転手に警告することを特徴とする請求項１に記載のキャニングケースの腐食抑制装置。
【請求項３】
前記直流電気回路が、バッテリと、定電流ダイオードと、抵抗と、前記キャニングケースに対する通電非通電を切り換えるスイッチとを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のキャニングケースの腐食抑制装置。
【請求項４】
前記キャニングケースが、前記自動車の車体の支持部に電気絶縁機能を有する振動干渉部材を介して支持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のキャニングケースの腐食抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒用のキャニングケースの腐食抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気ガス中の窒素酸化物を除去するＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＬＮＴ蝕媒ともいう。）は、アルカリ又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持し、リーン状態でＮＯを酸化させ、硝酸塩としてＬＮＴ触媒上に吸着（吸蔵）し、ＮＯｘを浄化（還元）している。前記ＬＮＴ触媒を使った後処理装置では、軽油やガソリンを燃料とする自動車からの排気ガスを浄化し、大気環境の悪化を抑制しているが、燃料中の硫黄（Ｓ）により前記ＬＮＴ触媒が被毒・劣化し、ＮＯｘの吸着性能が低下することで浄化率が悪化するため、前記ＬＮＴ触媒から硫黄を除去する必要があり、定期的にＬＮＴ触媒の昇温・加熱と酸素濃度低減処理（いわゆるリッチ処理）を行っている。
【０００３】
また、このような脱硫処理により放出された硫黄は、二酸化硫黄（ＳＯ２）又は硫化水素（Ｈ２Ｓ）となって排出されるが、硫化水素はその濃度が極微量であっても異臭として感知されてしまうことから、硫化水素を二酸化硫黄に変える処理を脱硫過程で行っている。なお、関連する技術としては、自動車排気系金属部材の腐食防止法（特許文献１）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１１８２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記二酸化硫黄は極めて水に溶けやすく（例えばその可溶容積比は２０℃の温度において約４０倍である。）、水に溶け込んだ二酸化硫黄は亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）となり、その一部を水素イオンとして解離するので、前記ＬＮＴ触媒を収容したキャニングケースの内壁面に付着した排気ガス由来の水によりキャニングケースの内周面の酸化皮膜を破壊して酸化膜から酸素を奪い、キャニングケースの主要構成成分である鉄（Ｆｅ）と水が接触する機会を与え、いわゆる錆が発生して腐食し、その進行によってキャニングケースに空孔を生じさせ、触媒担体の保持機構が損なわれて排ガス浄化性能を低下させてしまう虞があった。
【０００６】
また、前記キャニングケースにおいては、外周面に走行環境による様々な腐食要因物質が付着し、例えば融雪剤である塩化カリウム（ＫＣｌ2）や塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）がキャニングケースの外表面に付着した水滴に溶け込むことにより電解質の水溶液が生成され、カリウム（Ｋ）やナトリウム（Ｎａ）は電子を与えてニッケルやクロムから酸素を奪い鉄を露出させて錆を発生させることがある。
【０００７】
本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、キャニングケースの内外周面の腐食を抑制することができるキャニングケースの腐食抑制装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は、自動車の排気ガスを後処理装置におけるキャニングケース内のＮＯｘ吸蔵還元触媒で浄化すると共に脱硫処理により生じた二酸化硫黄が排気ガス中の水と反応して生じる亜硫酸水溶液の一部が水素イオンとして解離することで前記キャニングケースの酸化皮膜を破壊して起こる腐食を抑制するためのキャニングケースの腐食抑制装置であって、前記キャニングケースに前記亜硫酸水溶液の解離を抑制して解離過程で生じる水素イオンの濃度を低下させるべく電子を与えて腐食の進行を抑制するために、前記キャニングケースの一端に直流電気回路の一端を接続し、前記キャニングケースの他端に前記直流電気回路の他端を接続し、前記キャニングケースには、前記亜硫酸水溶液を溜める貯留部と、該貯留部に貯留された亜硫酸水溶液の電導率を計測する電導率計測センサと、前記貯留部に貯留された亜硫酸水溶液を外部に排出する排水孔と、該排水孔を前記キャニングケース内の排気圧力により閉塞し、排気圧力が大気圧に下がると前記排水孔を開放する開閉弁とが設けられ、前記電導率計測センサを用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値以上の時に、前記キャニングケースへの通電を所定時間行う制御装置を有することを特徴とする。
【０００９】
前記直流電気回路が、バッテリと、定電流ダイオードと、抵抗と、前記キャニングケースに対する通電非通電を切り換えるスイッチとを有することが好ましい。
【００１０】
前記キャニングケースが、前記自動車の車体の支持部に電気絶縁機能を有する振動干渉部材を介して支持されていることが好ましい。
【００１２】
前記制御装置が、前記電導率計測センサを用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値以上の時に、燃料中の硫黄濃度が過多であることを運転手に警告することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、キャニングケースの内外周面の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るキャニングケースの腐食抑制装置を示す構成図である。
【図２】図１のキャニングケースの支持構造を示す図である。
【図３】キャニングケースに設けられた貯留部の開閉弁が閉じた状態を示す断面図である。
【図４】貯留部に貯留される亜硫酸水溶液の電導率計測装置を示す概略図である。
【図５】電導率の計測値に基いてキャニングケースの腐食を抑制する方法を示すフローチャートである。
【図６】電導率の計測値に基いて燃料中の硫黄濃度過多を警告する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１６】
図１ないし図２に示すように、自動車の排気ガス中の窒素酸化物を除去する後処理装置におけるキャニングケース１は例えばＳＵＳ材により筒状例えば円筒状に形成されており、このキャニングケース１の内部にはＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＬＮＴ触媒）２が取付けられている。前記後処理装置においては、燃料中の硫黄（Ｓ）により前記ＬＮＴ触媒が被毒・劣化し、ＮＯｘの吸着性能が低下することで浄化率が悪化するのを抑制するために、前記ＬＮＴ触媒２から硫黄を除去するべく定期的にＬＮＴ触媒２の昇温・加熱と酸素濃度低減処理（いわゆるリッチ処理）を行う脱硫処理が行われる。
【００１７】
そして、前記脱硫処理により生じた二酸化硫黄が排気ガス中の水と反応して生じる亜硫酸水溶液ｗの一部が水素イオンとして解離することで前記キャニングケース１の酸化皮膜を破壊して起こる腐食を抑制するために、前記キャニングケース１には腐食抑制装置３が設けられている。
【００１８】
この場合、前記キャニングケース１内は、排気ガスの流れ方向である軸方向の前部と後部に分けられ、その前部に前記ＬＮＴ触媒２が取付けられ、後部は空洞部４とされている。また、前記キャニングケース１は後部の後端部にこれよりも小径の排気筒部５を一体的に有している。
【００１９】
図３ないし図４にも示すように前記キャニングケース１の後部の空洞部４の下面部には、その空洞部４の内周面に付着して流下する前記亜硫酸水溶液ｗを一時的に貯留して亜硫酸水溶液ｗの電導率を計測するための貯留部６が凹面状に形成されている。
【００２０】
前記貯留部６であるキャニングケース１の底部には、貯留された亜硫酸水溶液ｗの電導率を計測する電導率計測センサ７と、前記貯留部６に貯留された亜硫酸水溶液ｗを外部（路上）に排出するための排水孔８と、該排水孔８を前記キャニングケース１内の排気圧力により閉塞し、排気圧力が大気圧に下がると前記排水孔８を開放する開閉弁９とが設けられている。
【００２１】
前記開閉弁９は、本実施形態では、前記底部の外面部に軸受１０及び支軸１１を介して揺動可能に支持された板状の弁体１２と、この弁体１２の下面に大気圧が作用するように前記底部に形成された開口部１３と、この開口部１３と前記弁体１２との隙間を封止するベローズ１４と、弁体１２の先端部に設けられ前記排水孔８を上部から閉塞する閉塞部材１５と、弁体１２の後端部に設けられ弁体１２をキャニングケース１内の排気圧よりも小さい力で開弁方向（上方）に付勢するバネ１６とから構成されている。
【００２２】
前記電導率計測センサ７は、図４に示すように電気絶縁材７ａを介して設けられた白金等の腐食しにくい金属からなる一対の電極板７ｂ，７ｃを有している。この電導率計測センサ７の一方の電極板７ｂには導電率計測装置１７の直流電気回路（電導率計測用電気回路ともいう。）１８の一端１８ａが接続され、他方の電極板７ｃに電導率計測用電気回路１８の他端１８ｂが接続されている。この電導率計測用電気回路１８は、バッテリ１９と、前記電導率計測センサ７の電極板７ｂ，７ｃに対する通電非通電を切り換えるセンサ用スイッチ２０と、電極板７ｂ，７ｃ間の電導率を測定するための電圧計２１とを有している。
【００２３】
前記キャニングケース１の腐食抑制装置３は、図１に示すように前記キャニングケース１に前記亜硫酸水溶液ｗの解離を抑制して解離過程で生じる水素イオンの濃度を低下させるべく電子（ｅ-）を与えて腐食の進行を抑制するために、前記キャニングケース１の一端に腐食抑制用の直流電気回路２２の一端２２ａを接続し、前記キャニングケース１の他端に腐食抑制用の直流電気回路２２の他端２２ｂを接続して構成されている。
【００２４】
この腐食抑制用の直流電気回路２２は、バッテリ２３と、定電流ダイオード２４と、抵抗２５と、前記キャニングケース１に対する通電非通電を切り換えるスイッチ２６とを有している。この場合、腐食抑制用のバッテリ２３と、前記電導率計測用のバッテリ１９、自動車の共通のバッテリが用いられる。暗電流によりバッテリの機能（エンジン始動や各電装品の電源）を損なわないようにするために、電流値が３０ｍＡ以下の微弱電流を流すように前記定電流ダイオード２４及び抵抗２５が用いられている。前記スイッチ２６は、断続的な通電とするタイマー機能を有していることが好ましい。
【００２５】
前記腐食抑制装置３は、前記電導率計測センサ７を用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値以上の時に、キャニングケース１への通電を所定時間行うための制御装置２７を有していることが好ましい。この場合の制御は、図５に示すように、自動車のエンジンの始動を確認したら（Ｓ１）、電導率の計測処理を実施する（Ｓ２）。電導率の計測値が閾値Ａ１を超えているかを判定し（Ｓ３）、超えている場合に電導率により脱硫量の判定処理を実施する（Ｓ４）。すなわち、平均電導率が所定値Ａ２を超えている場合には（Ｓ５）、キャニングケース１への通電を開始し（Ｓ６）、所定時間（必要通電時間Ｔ１）通電したら（Ｓ７）、通電を停止する（Ｓ８）。
【００２６】
この場合の通電時間は、亜硫酸水溶液（Ｈ2ＳＯ3）の解離度Ｘから求めることができる。反応平衡定数は、０．０１４ｍｏｌ／リットルである。
【００２７】
Ｈ2ＳＯ3→Ｈ+＋ＨＳＯ3-であるから、Ｈ+とＨＳＯ3-それぞれの生成濃度をＸｍｏｌ／リットルとすれば、平衡定数を使って解離度を求めることができる。
【００２８】
０．０１４＝Ｘ＊Ｘ／（１−Ｘ）
これを解いて、解離度Ｘ＝０．０１１２を得る。解離度０．０１１２のとき、水素イオンも同一体積あたり同濃度である。
【００２９】
亜硫酸水溶液の量を１リットルとして、この時の電気量はファラデー定数９６５００Ｃにより１０８０８Ｃを得る。亜硫酸水溶液の量を０．０１リットル程度に制限すれば、電気量は１０８Ｃを得る。暗電流の許容値を３０ｍＡ程度と仮定し、１０８Ｃの電気を与える時間Ｔ１は、Ｔ１＊０．０３＝１０８として、Ｔ１＝３６００秒、すなわち１時間程度となる。
【００３０】
一方、前記制御装置２７が、前記電導率計測センサ７を用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値Ａ２以上の時に、燃料中の硫黄濃度が過多であることを運転手に警告することが好ましい。この場合の制御は、図６に示すように、自動車のエンジンの始動を確認したら（Ｓ１）、電導率の計測処理を実施する（Ｓ２）。電導率の計測値が閾値Ａ１を超えているかを判定し（Ｓ３）、超えている場合に電導率により脱硫量の判定処理を実施する（Ｓ４）。すなわち、平均電導率が所定値Ａ２を超えている場合（Ｓ５）又は平均電導率の増加割合が閾値ΔＡ３を超えている場合（Ｓ９）には、燃料中の硫黄濃度が過多であることすなわち燃料が異常であることを運転手に警告する（Ｓ１０）。
【００３１】
前記キャニングケース１は、図２に示すように前記自動車の車体の支持部２８に例えばゴム等の電気絶縁機能を有する振動干渉部材２９を介して支持されていることが好ましい。キャニングケース１の両側部には鍔部３０が設けられ、これら鍔部３０が振動干渉部材２９を介して前記支持部２８に支持されている。
【００３２】
以上の構成からなる本実施形態の作用を説明する。本実施形態によれば、自動車の排気ガスを後処理装置におけるキャニングケース１内のＮＯｘ吸蔵還元触媒２で浄化すると共に脱硫処理により生じた二酸化硫黄が排気ガス中の水と反応して生じる亜硫酸水溶液の一部が水素イオンとして解離することで前記キャニングケース１の酸化皮膜を破壊して起こる腐食を抑制するためのキャニングケース１の腐食抑制装置３であって、前記キャニングケース１に前記亜硫酸水溶液の解離を抑制して解離過程で生じる水素イオンの濃度を低下させるべく電子を与えて腐食の進行を抑制するために、前記キャニングケース１の一端に直流電気回路２２の一端２２ａを接続し、前記キャニングケース１の他端に前記直流電気回路２２の他端２２ｂを接続したので、キャニングケース１の内外周面の腐食を抑制することができる。
【００３３】
すなわち、キャニングケース１に電流を流して電子を与えるため、脱硫処理で生成した二酸化硫黄が排気ガス中の水と反応して生じる亜硫酸水溶液の解離を抑制し、解離過程で生じる水素イオンの濃度を低下させてキャニングケースの表面の酸化膜の破壊を抑えると共に、酸化膜の破壊により露出した鉄（Ｆｅ）の成分の酸化を抑制することができ、キャニングケース１の耐久性を向上させることができる。キャニングケース１の内周面については、脱硫処理で発生した二酸化硫黄由来の酸によるキャニングケース１の腐食進行の抑制が可能となり、キャニングケース１の外周面については融雪剤によるキャニングケース１の腐食進行の抑制が可能となる。
【００３４】
前記直流電気回路２２が、バッテリ２３と、定電流ダイオード２４と、抵抗２５と、前記キャニングケース１に対する通電非通電を切り換えるスイッチ２６とを有するため、腐食抑制装置３の構造の簡素化が図れる。
【００３５】
前記キャニングケース１は、前記自動車の車体の支持部２８に電気絶縁機能を有する振動干渉部材２９を介して支持されているため、腐食抑制装置３からの電流が自動車の車体側に漏電するのを防止することができる。
【００３６】
前記キャニングケース１には、前記亜硫酸水溶液を溜める貯留部６と、該貯留部６に貯留された亜硫酸水溶液ｗの電導率を計測する電導率計測センサ７と、前記貯留部６に貯留された亜硫酸水溶液ｗを外部に排出する排水孔８と、該排水孔８を前記キャニングケース１内の排気圧力により閉塞し、排気圧力が大気圧に下がると前記排水孔８を開放する開閉弁９とが設けられ、前記電導率計測センサ７を用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値Ａ２以上の時に、キャニングケース１への通電を所定時間行う制御装置２７を有するため、簡単な構成でキャニングケース１の腐食を抑制することができる。
【００３７】
前記電導率計測センサ７により、二酸化硫黄が溶け込んで生じた亜硫酸水溶液ｗの水素イオン濃度を推定することができ、脱硫程度の定量的把握が可能となる。また、亜硫酸水溶液ｗの酸素程度を把握し、使用燃料量から燃料中の硫黄濃度を推定することができる。
【００３８】
エンジンの停止により大気圧まで低下する排気ガス圧力によって、開閉弁９が開き、キャニングケース１内の貯留部６の亜硫酸水溶液ｗを排水孔８から路上等に排出するため、キャニングケース１の腐食の進行を抑制することができる。
【００３９】
前記制御装置２７が、前記電導率計測センサ７を用いて所定時間毎に計測した平均電導率が所定値Ａ２以上の時に、燃料中の硫黄濃度が過多であることを運転手に警告するため、燃料成分の異常な燃料を直ちに交換することができる。また、使用している燃料中の硫黄濃度が使用地域の規格値を超えている場合にも運転手に警告することができる。燃料中に含まれる硫黄の濃度が急激に増加した場合、燃料成分の異常を警告するため、脱硫処理のインターバルを短くしてＮＯｘの浄化性能の急激な低下を予防することが可能となる。
【００４０】
ＬＮＴ触媒が脱硫処理により硫黄を二酸化硫黄として放出した後で継続的に亜硫酸水溶液の電導率を計測するが、亜硫酸水溶液が溜まり易いのは一定時間の走行を繰り返した後となるため、計測は時間インターバルを設けて断続的に行えばよい。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  キャニングケース
２  Ｎｏｘ吸蔵還元触媒
ｗ  亜硫酸水溶液
３  腐食抑制装置
６  貯留部
７  電導率計測センサ
８  排水孔
９  開閉弁
２２  直流電気回路
２３  バッテリ
２４  定電流ダイオード
２５  抵抗
２６  スイッチ
２７  制御装置
２８  支持部
２９  振動干渉部材
【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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