(57)【要約】  本発明は、窒素酸化物類、一酸化炭素、炭化水素類及び粒状物質を含む、内燃機関からの排ガスを浄化する方法であって、該排ガスを、ガス不浸透性の交差して波形を設けた（ｃｒｏｓｓ  ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ）二つ又はより多くのシートの間に配置された、交差して波形を設けた一つ又はより多くのワイヤーメッシュシート上の一種又は複数種の触媒と接触させる工程、を含む該方法に関する。該排ガスは、一つ又はより多くの交差して波形を設けたシート上の異なる領域に被覆された、一種又は複数種の触媒と接触される。燃焼機関からの排ガスは、浄化された排ガスによって加熱することができる。本発明はまた、内燃機関からの排ガスを浄化する方法のための装置をさらに含む。
2013509523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物類、一酸化炭素、炭化水素類及び粒状物質を含む、内燃機関からの排ガスを浄化する方法であって、
該排ガスを、ガス不浸透性の交差して波形を設けた（ｃｒｏｓｓ  ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ）二つ又はより多くのシートの間に配置された、交差して波形を設けた一つ又はより多くのワイヤーメッシュシート上の一種又は複数種の触媒と接触させる工程、
を含む、上記の方法。
【請求項２】
前記排ガスを、前記一つ又はより多くの交差して波形を設けたシート上の異なる領域に被覆された、一種又は複数種の触媒と接触させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記排ガス中の粒状物質が、前記ガス不浸透性シートの、多孔質で、そして任意に酸化触媒で被覆された領域中に保持される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記燃焼機関からの排ガス及び浄化された排ガスが、互いに熱交換の関係にある、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記燃焼機関からの排ガスが、次の連続する、
−  前記排ガス中へ炭化水素を噴射する工程；
−  前記排ガス及び炭化水素を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガスを、触媒的に被覆されたフィルターに通過させ、そして粒状物質を酸化する工程；
−  還元剤を噴射する工程；
−  前記酸化され、フィルター処理された排ガス中の窒素酸化物類を、窒素への還元剤によって選択接触還元する工程；
−  前記還元剤の残部を触媒的に酸化する工程；及び
−  浄化された排ガス流を引き出す工程、
によって浄化される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記内燃機関からの排ガスが、次の連続する、
−  還元剤を噴射する工程；
−  前記酸化され、フィルター処理された排ガス中の窒素酸化物類を、窒素への還元剤によって選択接触還元する工程；
−  前記還元剤の残部を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガス中へ炭化水素を噴射する工程；
−  前記排ガス及び炭化水素を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガスを、触媒的に被覆されたフィルターに通過させ、そして粒状物質を酸化する工程；及び
−  浄化された排ガス流を引き出す工程、
によって浄化される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記燃焼機関からの排ガスが、次の連続する、
−  還元剤を噴射する工程；
−  前記排ガス中の窒素酸化物類を、窒素への還元剤によって選択接触還元する工程；
−  前記還元剤の残部を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガスを、触媒的に被覆されたフィルターに通過させ、そして粒状物質を酸化する工程；
−  前記排ガス中へ炭化水素を噴射する工程；
−  前記排ガス及び炭化水素を触媒的に酸化する工程；及び
−  浄化された排ガス流を引き出す工程、
によって浄化される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記炭化水素が前記機関への燃料であり、そして前記還元剤が、尿素水溶液、アンモニア及びアンモニア水溶液である、請求項５〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記酸化する工程が、希土類によって促進されたアルミナ上の白金及び／又はパラジウムである触媒の存在下で行われ、
前記フィルターが、希土類及びジルコニウムの混合酸化物上のパラジウム及び／又は白金である触媒で被覆され、
前記選択接触還元する工程が、酸化チタン上の酸化バナジウム及び／又は酸化タングステン、又はゼオライト上の鉄及び／又は銅であり；そして
前記還元剤の残部が、ゼオライト上の白金、ゼオライト上のパラジウム、又はゼオライト上の白金及びパラジウムである触媒によって酸化される、
請求項５〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の内燃機関からの排ガスを浄化するための装置であって、ハウジング内に、
−  該ハウジング内に、互いに平行かつ離間して組み込まれた、二つ又はより多くの交差して波形を設けたガス不浸透性金属シート；及び
−  該ガス不浸透性金属シートの間の各空間に組み込まれた、一つ又はより多くの交差して波形を設けた、触媒的に被覆されたワイヤーメッシュシート、
を含む、上記の装置。
【請求項１１】
前記交差して波形を設けた不浸透性金属シートの間の各空間が、互いに積層された、複数の交差して波形を設けた触媒的に被覆されたワイヤーメッシュシートを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記交差して波形を設けた不浸透性の金属シートが、角度を有するよう波形を設けられる、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記交差して波形を設けたシートのパターンが、平行するチャンネルを形成し、該チャンネルのそれぞれが、
第二の真っ直ぐなチャンネルに続く、第一の真っ直ぐなチャンネル；
該第一のチャンネルと第一の角度を形成し、そして第三のチャンネルに続く該第二の真っ直ぐなチャンネル；
該第一のチャンネルに平行で、そして第四のチャンネルに続く、該第三のチャンネル；及び
該第一の角度と同じサイズであるが、それとは反対方向にある第二の角度を該第一のチャンネルと形成する、該第四のチャンネル、
である、繰り返し形状を有する、請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
前記不浸透性金属シートそれぞれの二つ又は三つの縁部が、シーリングワイヤーを使って互いに、それら縁部に沿って、流れの方向において一緒にシールされ、任意に、一つおきの空間において、シーリングワイヤーが、一つの流れ方向における一つの縁部及び隣接する縁部に沿って配置され、そして、別のシーリングワイヤーが、その流れ方向における他の側部の一部に対して配置され、そしてこのワイヤーと、装置の流れ方向に対して垂直なワイヤーとの間に空間が残される、請求項１０〜１３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１５】
前記ハウジングが、インレットチャンバー及びアウトレットチャンバーを含む、請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
前記ハウジングが、そのハウジングの一方の端部にインレットチャンバー及びアウトレットチャンバーを、そして該ハウジングの他方の端部にターニングチャンバーを含み、その際、該ガスは、該ガス不浸透性のシートの間においては一つおきの空間中を一方向において流れ、そして他の空間においては対向する方向において流れる、請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
前記ワイヤーメッシュシート及び、任意に、不浸透性の金属シートが、それぞれが異なる触媒を有する領域内で触媒的に被覆される、請求項１０〜１６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
前記ガス不浸透性のシートの、一方の端部における長さが均一、かつ多孔質であり、そして一つおきの空間において、シーリングワイヤーと一緒にシールされ、任意に、それらシートの該多孔質部分が、粒状物質の燃焼において活性な触媒で被覆される、請求項１０〜１７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
前記ユニットのインレット／アウトレットにおける該シートの領域が、触媒的に被覆されておらず、熱交換領域を形成している、請求項１０〜１８に記載の装置。
【請求項２０】
−  前記排ガス中に炭化水素を噴射する手段；
−  前記排ガス及び炭化水素の触媒的な酸化において活性な第一の触媒；
−  粒状物質の燃焼において活性な第二の触媒で被覆された前記ガス不浸透性のシートのフィルター部分；
−  ターニングチャンバー中へ還元剤を噴射するための手段；
−  該酸化された、フィルター処理された排ガスの該還元剤による選択接触還元において活性な第三の触媒；及び
−  該還元剤の残部の接触酸化において活性な第四の触媒、
を上記の順に含む、請求項１８又は１９に記載の装置。
【請求項２１】
−  前記排ガス中に還元剤を噴射する手段；
−  前記排ガスの該還元剤による選択接触還元において活性な第一の触媒；
−  該還元剤の残部の接触酸化において活性な第二の触媒；
−  ターニングチャンバー中へ炭化水素を噴射するための手段；
−  前記排ガス及び炭化水素の接触酸化において活性な第三の触媒；及び
−  粒状物質の燃焼において活性な第四の触媒で被覆された前記ガス不浸透性のシートのフィルター部分；
を上記の順に含む、請求項１８又は１９に記載の装置。
【請求項２２】
−  前記排ガス中に還元剤を噴射する手段；
−  前記排ガスの該還元剤による選択接触還元において活性な第一の触媒；
−  該還元剤の残部の接触酸化において活性な第二の触媒；
−  粒状物質の燃焼において活性な第三の触媒で被覆された前記ガス不浸透性のシートのフィルター部分；
−  ターニングチャンバー中へ炭化水素を噴射するための手段；及び
−  前記排ガス及び炭化水素の接触酸化において活性な第四の触媒、
を上記の順に含む、請求項１８又は１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関からの排ガスを浄化することに関する。
【０００２】
本発明は、特に、窒素酸化物類、一酸化炭素、炭化水素類、及び粒状物質を、触媒で被覆されたワイヤーメッシュ及び多孔質の壁部材を通過させることによって除去することに関する。
【０００３】
本発明は、特に、ディーゼル駆動車両からの排ガスの浄化に対して、技術的かつ商業的に有用である。
【背景技術】
【０００４】
いくつかの排ガス浄化プロセス及び装置が既に知られている。
【０００５】
米国特許第６，８４５，６１２Ｂ２号明細書（特許文献１）は、排ガスを、触媒で被覆されたチャンネルを通過させることによってその排ガスから窒素酸化物類を除去する装置を開示している。それらチャンネルは、触媒被覆金属プレートを折り重ねることによって形成される。
【０００６】
別の浄化装置が、米国特許出願第２００６／００９６２８２Ａ号明細書（特許文献２）中に記載されている。排ガスは、平坦なプレートの間の空間中を流れ、該プレートは、一種又は複数種の触媒で充填されるか又は被覆される。インレットガスは、一つおきの空間中を流れ、デバイスの端部において該ガスはチャンバー中へ流れ、そして方向転換し、そして別の空間を通って還流する。燃料又は酸素を含有するガスを、チャンバー中のガスへ導入することができ、それ故、酸化触媒を、アウトレット空間中へ組み入れることができる。その触媒は組み入れるために複合化され、そして、それにより圧力低下が生じるか、その触媒が制限された表面を有する。
【０００７】
米国特許第６，５３４，０２１Ｂ号明細書（特許文献３）には、ガス不浸透性プレートとワイヤーメッシュプレートとの交互層を有するフィルターが示されている。そのガス不浸透性プレートは、平坦であることができ、そしてそのワイヤーメッシュプレートは波形が設けられているか、あるいは、そのガス不浸透性プレートは波形を設けられていて、このワイヤーメッシュプレートは平坦である。ガスは、チャンネル上を垂直に流れ、該チャンネルは波形を設けることによって形成される。しかしながら、これはある程度の空間を必要とする。ワイヤーメッシュ及びフィルター本体の両方を触媒的に被覆できる。更に、単一のかつ波形を設けた層だけを、その不浸透性プレートの間に設けることができる。
【０００８】
特許出願の国際公開第２００７／１２２２８３Ａ号パンフレット（特許文献４）は、平坦なワイヤーメッシュシートの間に配置された、交互に波形を設けたシートを有する、排ガスを処理するための基板を開示している。その波形を設けたシートの窪み部は、該平坦なワイヤーメッシュシートの窪み部と整合する。その波形を設けた、かつ平坦なワイヤーメッシュシート（２）は透過性であり、そして一方向においてのみ波形を設けられており、そして、交互のＶ字形のシート（３）が他方上に落ちるのを防ぐことが必要である。かくして、シート（３）は波形を設けられているが、交差して波形を設けられておらず、そしてそれらシート（３）の一つだけを、その透過性シート（２）の間に提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，８４５，６１２Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００６／００９６２８２Ａ号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５３４，０２１Ｂ号明細書
【特許文献４】国際公開第２００７／１２２２８３Ａ号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、小型の装置において、排ガスから窒素酸化物類、一酸化炭素、炭化水素類及び粒状物質を除去するための、該排ガスと触媒との間の良好な接触が得られ、生じる圧力低下が小さく、そして、熱交換を含む一つ以上のプロセスが、本発明の装置において実行できるよう、そのレイアウトが自由に変えられる（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）、方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、窒素酸化物類、一酸化炭素、炭化水素類及び粒状物質を含む、内燃機関からの排ガスを浄化するための方法及び装置を提供する。その装置において行われる方法は、排ガスを一種又は複数種の触媒と、二つ又はより多くのガス不浸透性の、交差して波形を設けたシートの間に配置された一つ又はより多くの、交差して波形を設けたワイヤーメッシュシート上で接触させる工程を含む。該排ガスは、その一つ又はより多くの、交差して波形を設けたワイヤーメッシュシート上の異なる領域に被覆された、一種又は複数種の触媒と接触させる。排ガス中の粒状物質は、上記のガス不浸透性シートの領域中に保持され、該領域は、多孔質であり、そして任意に、酸化触媒で被覆される。燃焼機関からの排ガスは、浄化された排ガスによって加熱することができる。
【００１２】
それにより、本発明によって、ガス中における高い乱流に起因する、向上された排ガスの浄化が得られ、本発明により、ガスと触媒との近接した接触が提供されることによって、低減された空間の要件と同時に、低減された、生じた圧力低下、並びに、洗浄プロセスの自由な選択が結果として得られる。
【００１３】
交差した波形のために、ガス不浸透性の、交差して波形を設けたシートの間に複数のワイヤーメッシュを積層させることが、今や可能となる。
【００１４】
内燃機関からの排ガスは毒性の不純物を含んでいる。特にディーゼルの排ガスは、窒素酸化物類、一酸化炭素、炭化水素類、煤及び粒状物質を含む。
【００１５】
それら窒素酸化物類は、遊離窒素へ還元されなければならず、粒状物質はフィルターで補足されなければならず、そして補足された粒状物質、炭化水素類及び一酸化炭素は酸化されて、二酸化炭素及び水にならなければならない。これらの工程は、触媒の存在下で行われる。
【００１６】
本発明は、これらの不純物を除去するための方法及び装置を提供するものであり、さらに熱交換を含んでもよい、小型の多機能ディーゼル排気ユニットを含んでなる。
【００１７】
浄化ユニットは、交差して波形を設けた金属シートからなり、それらシートの幾つかはガス不浸透性シートであり、そして、これら不浸透性シートの間には多数の、交差して波形を設けたワイヤーメッシュシートが配置される。それら不浸透性シート部分は多孔質であることができる。波形パターンは、ジグザグパターンの一種であり、そしてそれらシートが本発明に従って積層されるとき、シート間にライナーを設けることなく、かつ、流路チャンネルを壊さずに維持した状態で、全シートを相互に直接積層させることができる。
【００１８】
従って、一つだけではなく、いくつかの、交差して波形を設けたワイヤーメッシュシートを、二つ又はより多くのガス不浸透性の、交差して波形を設けたシートの間に提供することができる。
【００１９】
国際公開第２００７／１２２２８３Ａ号パンフレット（特許文献４）の、その最上面が平坦な、波形を設けたシート（３）とは対照的に、本発明のワイヤーメッシュシートは、交差して波形が設けられているため、その最上面は平坦ではなく波形である。ジグザグパターン又は波状パターンは、シートの一方向にだけに存在するのではない。
【００２０】
交差して波形を設けたシートの一つ又はより多くの領域は、触媒で被覆することができる。その触媒は、典型的に、噴霧によってシート上に適用される。
【００２１】
組み立てられたワイヤーメッシュは同一である。一つおきにシートを上下逆に反転させると、傾斜のあるチャンネルが、非平行状態で互いに接触し、そしてそれ故、シートは互いからの距離が維持される。
【００２２】
シートは上述のように積層され、その後ハウジング中に挿入されて浄化ユニットを形成する。ガスはチャンネル中を流れ、そのチャンネルは波形によって形成されている。しかしながら、ジグザグパターンによって、該ガスはしばしば、ある程度強制的に向きを変えさせられる。これにより乱流が生じて、触媒とガスとの間の接触が著しく改善される。同時に、ワイヤーメッシュを通る流れは、過剰な圧力低下を生じさせない。
【００２３】
ガス不浸透性シートは、一端において平坦かつ多孔質であることができ、一つおきの空間毎に、ワイヤーによってその縁部が互いにシールされる。煤燃焼触媒は、シートのこの多孔質の部分上に適用される。シートのこれらの多孔質の部分は、浄化ユニット中で煤フィルターを形成する。ガスは、プレートの一端において、一つおきの空間から他の空間へ流れる。この実施形態において、その不浸透性シートの多孔質部分は、平坦であることができる。
【００２４】
上述したように、ガスが、ガス不浸透性シートの間の一つおきの空間を通って流れるとき、ユニットには、ガスが流出し、そして流れの方向を変えて他の空間を通って還流するチャンバーが設けることができる。この実施形態においてもまた、本発明の浄化ユニット中に、給／排熱交換機能を構築できる。この場合、そのユニットのインレット／アウトレット端では、シートの領域は触媒的に被覆されておらず、そして熱は、被覆されたシートと比較して遙かに高い熱伝導率でもって金属シートを通過する。
【００２５】
ガス不浸透性シートは、流れ方向における側部に沿って配置された金属糸（ｔｈｒｅａｄｓ）によって一緒にシールされる。この糸は、ガス不浸透性シートの間の距離とほぼ同じ径を有する。
【００２６】
ガスがチャンバー内で方向転換する実施形態においては、インレット／アウトレット端におけるガス不浸透性シートの間の一つおきの空間が同様にしてシールされ、そして、対応する側の短い一部は開放されたままである。この開放によりガスの出口が形成される。ガスは、次いで、一方の端部においてユニット中へ流れ込み、そしてそのユニットの同じ端部又は反対側の端部において、ユニットの側部から流出する。
【００２７】
アウトレット端において、波形を設けたワイヤーメッシュシートは、ガス不浸透性シートよりも僅かに短い。
【００２８】
ガスが、ターニングチャンバーに進入する前にフィルター処理される実施形態においては、フィルター処理されていないガスを有するガス不浸透性シート間の空間もまた、そのターニングチャンバーの端部において金属糸でシールされる。
【００２９】
別の実施形態において、炭化水素を、浄化ユニットのインレットにおいて導入させ、そしてインレットチャンバー内で排ガスと混合させることができる。混合されたガスはその後、酸化触媒で被覆されたワイヤーメッシュの一部へ流れ、そして一酸化炭素並びに炭化水素は発熱酸化される。このようにして、例えば、フィルター上での煤の燃焼又はエンジンの低温始動時の温度上昇が下流で必要とされる場合に温度は上昇する。
【００３０】
上述のターニングチャンバーにおいては、尿素水溶液、アンモニア、アンモニア水溶液、シアヌル酸、アンメリド、アンメリン、シアヌル酸アンモニウム、ビウレット、カルバミン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、メラミン又はトリシアノ尿素（ｔｒｉｃｙａｎｏｕｒｅａ）のような還元剤を噴射して、酸化されたガスと混合することができ、その際、次いで窒素酸化物類を、ＳＣＲ触媒で被覆された領域を通過させることによって、選択的、触媒的に遊離窒素へ還元させることができる。任意に、還元剤の可能性のある残部、つまりスリップ（ｓｌｉｐ）を、ガスが流出する前に、別の触媒処理された領域で酸化させることができる。
【００３１】
この統合された設計により、この小型のユニットにおいて以下の工程を行うことができる。
ＨＣ噴射−ディーゼルの接触酸化−触媒的に被覆されたフィルター中への粒状物の保持−尿素噴射−窒素酸化物類の選択接触還元−アンモニアスリップの接触酸化；
又は、
給熱交換−ＨＣ噴射−ディーゼルの接触酸化−触媒的に被覆されたフィルター中への粒状物の保持−尿素噴射−窒素酸化物類の選択接触還元−アンモニアスリップの接触酸化−排熱交換。
【００３２】
本発明の別の実施形態においては、プロセスは次の工程を含む。
尿素噴射−窒素酸化物類の選択接触還元−アンモニアスリップの接触酸化−ＨＣ噴射−ディーゼルの接触酸化−触媒的に被覆されたフィルター中への粒状物の保持；
又は、
給熱交換−尿素噴射−窒素酸化物類の選択接触還元−アンモニアスリップの接触酸化−ＨＣ噴射−ディーゼルの接触酸化−触媒的に被覆されたフィルター中への粒状物の保持−排熱交換。
この場合、ガスは側部からユニットへ進入する。
【００３３】
本発明の他の実施形態において、プロセスは次の工程を含む。
尿素噴射−窒素酸化物類の選択接触還元−アンモニアスリップの接触酸化−触媒的に被覆されたフィルター中への粒状物の保持−ディーゼルの接触酸化；
又は、
給熱交換−尿素噴射−窒素酸化物類の選択接触還元−アンモニアスリップの接触酸化−触媒的に被覆されたフィルター中への粒状物の保持−ＨＣ噴射−ディーゼルの接触酸化−排熱交換。
【００３４】
交差して波形を設けたワイヤーメッシュシートは触媒で被覆され、これらは領域中に適用される。
【００３５】
酸化触媒は、希土類で促進された酸化アルミニウム上の白金及び／又はパラジウム、又は酸化珪素又は促進された酸化チタン上の白金及び／又はパラジウムを含む。該触媒はまた、酸化ジルコニウムで促進された酸化セリウム又は酸化銅及び酸化マンガンの混合物上の白金及び／又はパラジウム、又は酸化銅及び酸化マンガンの混合物上のパラジウムであることもできる。
【００３６】
多孔質のフィルターは、希土類、アルミニウム及びジルコニウム、任意にパラジウム及び／又は白金の混合された酸化物で被覆される。
【００３７】
ＳＣＲ（選択接触還元（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ））の触媒は、追加の酸化タングステン又は酸化モリブデンを有し得る酸化チタン上の酸化バナジウムである。該触媒はまた、変性されたベータゼオライト、ＺＳＭ−５又は菱沸石であるゼオライト上の銅及び／又は鉄を含んでなるゼオライト触媒であることもできる。あるいは、該触媒は、酸性のセリウム−ジルコニウム酸化物混合物及びジルコニウム−チタン酸化物混合物を含んでなる、機能化された酸性の卑金属が混合された酸化物触媒であることができる。
【００３８】
還元剤の存在し得る残部を酸化するための触媒、“アンモニアスリップ触媒”は、任意に、ゼオライト、ＳＣＲゼオライト、アルミニウム酸化物、希土類酸化物又は酸化珪素で促進されたアルミニウム酸化物、酸化セリウム、酸化ジルコニウム又はそれらの混合物上の白金又はパラジウムのような貴金属である。
【００３９】
しかしながら、最も典型的に酸化に使用されるのは、希土類で促進されたアルミナ上の白金及び／又はパラジウムを有する触媒であり、そして、酸化チタン上の酸化バナジウム及び／又は酸化タングステン、又はゼオライト上の鉄及び／又は銅による選択接触還元（ＳＣＲ）触媒である。アンモニアスリップ触媒に使用されるのは、ゼオライト上の白金及び／又はパラジウムであり、そしてフィルター触媒は、典型的な、希土類及びジルコニウムの混合酸化物上のパラジウム及び／又は白金である。
【００４０】
最も用いられるゼオライトは、ＺＳＭ−５ゼオライト、β−ゼオライト及び菱沸石である。
【００４１】
本発明の方法により、炭化水素類、一酸化炭素、窒素酸化物類及び粒状物質の８０〜９９．９％の転換を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の断面の概要図である。
【図２】図２は、二つの方向における波形を示す、本発明の洗浄装置における層の概要図である。
【図３】図３は、本発明のワイヤーメッシュシートの写真である。
【図４ａ】図４ａは、本発明の二つの実施形態の断面の概要図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の二つの実施形態の断面の概要図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の二つの実施形態の断面の概要図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の、シーリングワイヤーを有する不浸透性シートの概要図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の、シーリングワイヤーを有する不浸透性シートの概要図である。
【図６】図６は、本発明の内部の概念図である。
【図７】図７は、本発明の形状の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の一実施形態が図１に示されており、該図において、燃焼機関からの排ガス１は、浄化ユニットのハウジング３中へ流れ、そして清浄な排ガス２として流出する。該ハウジング３の内部には、交差して波形を設けたガス不浸透性金属シート４が組み込まれ、互いに平行である。該不浸透性シート４の間の各空間には、交差して波形を設けた多数のワイヤーメッシュシート５が配置される。
【００４４】
上記のシートは、図２においてより詳細に示されており、ワイヤーメッシュプレート５が不浸透性シート４の間の各空間に配置されていることが見られる。波形をつけたパターンにより、チャンネル６が形成される。しかしながら、各チャンネルは、二つ半のチャンネルを含み、そのそれぞれがジグザグ形状を有するが、それらは、互いを支持するように相互に交差しており、そして同時に、それらによって乱流ガス流が作り出される。点線は、真下のシートの交差した波形を示している。
【００４５】
図３は、ワイヤーメッシュシートの写真であり、そして矢印はガス流の方向を示している。この写真から、交差して波形を設けたシートのパターンが、平行なチャンネルを形成し、各チャンネルが、繰り返し形状からなることがわかる。その形状は、第一の真っ直ぐなチャンネルであり、該第一のチャンネルと第一の角度を形成する第二の真っ直ぐなチャンネルに続き、そして、その第一のチャンネルと平行な第三のチャンネルに続き、そして、その第一のチャンネルと、該第一の角度と同じであるが、反対方向の第二の角度を形成する第四のチャンネルに続く。交差して波形を設けたシートは、それ故、互いに角度を作る二つの方向で波形を有している。
【００４６】
本発明の一実施形態が図４ａに示されている。機関からの排ガス１はインレットチャンバー１０へ流れ、そこから該ガスは、ハウジング３中の不浸透性の、交差して波形を設けたシート４の間の一つおきの空間へ流れる。炭化水素１１は、インレットチャンバー１０へ噴射される。不浸透性シート４の間の各空間には、多数の、交差して波形を設けたワイヤーメッシュシート５が組み込まれ、そしてそれらを通って混合ガスが流れる。あるワイヤーメッシュ領域は、ディーゼルの酸化触媒２１で被覆され、そこで炭化水素、一酸化炭素及び粒状物質が酸化される。シートの端部１２は多孔質であり、そして燃焼触媒２２で被覆され、それらはガスのためのフィルターを形成し、そしてそこに保持された粒状物質が触媒的に燃焼される。チャンバー１４中には還元剤１５が導入され、そして酸化され、フィルター処理された排ガスと混合され、その混合ガスはその後、窒素酸化物類を窒素へと選択接触還元するための触媒２３で被覆されたワイヤーメッシュ領域を通る。更に、下流では、ワイヤーメッシュシート５は、スリップ触媒２４で被覆することができ、該触媒は、還元剤１５の残部を酸化する。ガスは、ユニットの側部を通って流出し、そして浄化された排ガス２としてそこを出る。
【００４７】
本発明の、他のプロセスによる別の実施形態が図４ｂに示されている。機関からの排ガス１は、還元剤１５と混合されて、浄化ユニットの側部におけるインレットへ流れ、そこから、窒素酸化物類を窒素へと選択接触還元するための触媒２３で被覆されたワイヤーメッシュ領域へ流れる。還元剤１５の残部を酸化するスリップ触媒２４で被覆されたワイヤーメッシュシート５がこの後に続く。チャンバー１４では、炭化水素１１が噴射されて、ディーゼルの酸化触媒２１で被覆された、波形を設けたワイヤーメッシュ領域を通って流れる前に、排ガスと混合され、該領域では炭化水素類、一酸化炭素及び存在し得る還元剤の残部が酸化される。その酸化触媒２１の下流では、不浸透性シートは多孔質であり、そして燃焼触媒２２で被覆され、ガスのためのフィルターを形成し、そしてそこでは、保持された粒状物質が触媒的に燃焼される。
【００４８】
本発明の、別のプロセスによる更に別の実施形態が図４ｃに示されている。機関からの排ガス１は還元剤１５と混合され、そして浄化ユニットの側部におけるインレットへ流れ、そこからガスは熱交換領域２５へ流れ、そこではシートは触媒で被覆されていない。領域２５において、供給ガスは、ユニットを出る浄化されたガスによって加熱される。混合され、加熱された排ガスは、その後、窒素酸化物類を窒素へと選択接触還元するための触媒２３で被覆されたワイヤーメッシュシートを通る。還元剤１５の残部を酸化するスリップ触媒２４で被覆されたワイヤーメッシュシート５の領域がこの後に続く。そのスリップ酸化触媒２４の下流では、不浸透性シートの領域１２は多孔質であり、かつ、燃焼触媒２２で被覆されていて、ガスのためのフィルターを形成し、そしてそこで保持された粒状物質が触媒的に燃焼される。チャンバー１４中では、炭化水素１１が噴射されて、ディーゼルの酸化触媒２１で被覆された、波形を設けたワイヤーメッシュ領域を通って流れる前に、排ガスと混合され、該領域では炭化水素類、一酸化炭素及び存在し得る還元剤の残部が酸化される。酸化により熱が作り出され、そして、加熱され、浄化された排ガスは、浄化された排ガス２として装置から出る前に、熱交換領域２５において機関からの排ガス１を加熱する。
【００４９】
図５ａは、不浸透性シートであって、その各縁部において、流れの方向に沿って、シーリング金属ワイヤー７を備えた該シートを示している。二つのシートの間にはこのシーリングがあり、それらシートの間を、ガスがユニットを真っ直ぐに通って流れる。それに対して、図５ｂは、流れの方向において、かつ、一端において、縁部に沿ったシーリングワイヤー８、及びシールされた端部に穴を残すように、流れの方向における他の縁部のほとんどに沿ったシーリングワイヤー９を示している。二つの不浸透性シートの間にはこのシーリングがあり、それらシートの間において、ガスは一端から進入し、他方の端の側部から流出する。
【００５０】
また、図６においてもこれらのシーリングワイヤー７、８及び９が示されているが、多数の不浸透性シート４の間には、多数の、交差して、波形を設けたワイヤーメッシュシート５が含まれている。この透視図は、いかにしてインレットガス１が、一つおきの空間の間に進入できるか、そしていかにしてアウトレットガス２が、ユニットの側部ではあるが、同じ端部の別の経路から出るかを示している。
【００５１】
シートの全てはハウジング内に組み込まれ、これは図７に示されている。該図は、ユニットの実施形態を示しており、そこでは、ガスがユニットの同じ端部から進入し、かつ、出て行く。
【００５２】
本発明の特徴は次の通りである。
１．  窒素酸化物類、一酸化炭素、炭化水素類及び粒状物質を含む、内燃機関からの排ガスを浄化する方法であって、
該排ガスを、ガス不浸透性の交差して波形を設けた（ｃｒｏｓｓ  ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ）二つ又はより多くのシートの間に配置された、交差して波形を設けた一つ又はより多くのワイヤーメッシュシート上の一種又は複数種の触媒と接触させる工程、
を含む、上記の方法。
【００５３】
２．  前記排ガスを、前記一つ又はより多くの交差して波形を設けたシート上の異なる領域に被覆された、一種又は複数種の触媒と接触させる、上記の特徴１に記載の方法。
【００５４】
３．  前記排ガス中の粒状物質が、前記ガス不浸透性シートの、多孔質で、そして任意に酸化触媒で被覆された領域中に保持される、上記の特徴１又は２に記載の方法。
【００５５】
４．  前記燃焼機関からの排ガス及び浄化された排ガスが、互いに熱交換の関係にある、上記の特徴１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【００５６】
５．  前記燃焼機関からの排ガスが、次の連続する、
−  前記排ガス中へ炭化水素を噴射する工程；
−  前記排ガス及び炭化水素を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガスを、触媒的に被覆されたフィルターに通過させ、そして粒状物質を酸化する工程；
−  還元剤を噴射する工程；
−  前記酸化され、フィルター処理された排ガス中の窒素酸化物類を、窒素への還元剤によって選択接触還元する工程；
−  前記還元剤の残部を触媒的に酸化する工程；及び
−  浄化された排ガス流を引き出す工程、
によって浄化される、上記の特徴１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【００５７】
６．  前記燃焼機関からの排ガスが、次の連続する、
−  還元剤を噴射する工程；
−  前記酸化され、フィルター処理された排ガス中の窒素酸化物類を、窒素への還元剤によって選択接触還元する工程；
−  前記還元剤の残部を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガス中へ炭化水素を噴射する工程；
−  前記排ガス及び炭化水素を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガスを、触媒的に被覆されたフィルターに通過させ、そして粒状物質を酸化する工程；及び
−  浄化された排ガス流を引き出す工程、
によって浄化される、上記の特徴１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【００５８】
７．  前記燃焼機関からの排ガスが、次の連続する、
−  還元剤を噴射する工程；
−  前記排ガス中の窒素酸化物類を、窒素への還元剤によって選択接触還元する工程；
−  前記還元剤の残部を触媒的に酸化する工程；
−  前記排ガスを、触媒的に被覆されたフィルターに通過させ、そして粒状物質を酸化する工程；
−  前記排ガス中へ炭化水素を噴射する工程；
−  前記排ガス及び炭化水素を触媒的に酸化する工程；及び
−  浄化された排ガス流を引き出す工程、
によって浄化される、上記の特徴１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【００５９】
８．  前記炭化水素が前記機関への燃料であり、そして前記還元剤が、尿素水溶液、アンモニア及びアンモニア水溶液である、上記の特徴５〜７のいずれか一つに記載の方法。
【００６０】
９．  前記酸化する工程が、希土類によって促進されたアルミナ上の白金及び／又はパラジウムである触媒の存在下で行われ、
前記フィルターが、希土類及びジルコニウムの混合酸化物上のパラジウム及び／又は白金である触媒で被覆され、
前記選択接触還元する工程が、酸化チタン上の酸化バナジウム及び／又は酸化タングステン、又はゼオライト上の鉄及び／又は銅であり；そして
前記還元剤の残部が、ゼオライト上の白金、ゼオライト上のパラジウム、又はゼオライト上の白金及びパラジウムである触媒によって酸化される、
上記の特徴５〜８のいずれか一つに記載の方法。
【００６１】
１０．  請求項１〜９に記載の内燃機関からの排ガスを浄化するための装置であって、ハウジング内に、
−  該ハウジング内に、互いに平行かつ離間して組み込まれた、二つ又はより多くの交差して波形を設けたガス不浸透性金属シート；及び
−  該ガス不浸透性金属シートの間の各空間に組み込まれた、一つ又はより多くの交差して波形を設けた、触媒的に被覆されたワイヤーメッシュシート、
を含む、上記の装置。
【００６２】
１１．  前記交差して波形を設けた不浸透性金属シートの間の各空間が、互いに積層された、複数の交差して波形を設けた触媒的に被覆されたワイヤーメッシュシートを含む、上記の特徴１０に記載の装置。
【００６３】
１２．  前記交差して波形を設けた不浸透性の金属シートが、角度を有するよう波形を設けられる、上記の特徴１０又は１１に記載の装置。
【００６４】
１３．  前記交差して波形を設けたシートのパターンが、平行するチャンネルを形成し、該チャンネルのそれぞれが、
第二の真っ直ぐなチャンネルに続く、第一の真っ直ぐなチャンネル；
該第一のチャンネルと第一の角度を形成し、そして第三のチャンネルに続く該第二の真っ直ぐなチャンネル；
該第一のチャンネルに平行で、そして第四のチャンネルに続く、該第三のチャンネル；及び
該第一の角度と同じサイズであるが、それとは反対方向にある第二の角度を該第一のチャンネルと形成する、該第四のチャンネル、
である、繰り返し形状を有する、上記の特徴１０〜１２のいずれか一つに記載の装置。
【００６５】
１４．  前記不浸透性金属シートそれぞれの二つ又は三つの縁部が、シーリングワイヤーを使って互いに、それら縁部に沿って、流れの方向において一緒にシールされ、任意に、一つおきの空間において、シーリングワイヤーが、一つの流れ方向における一つの縁部及び隣接する縁部に沿って配置され、そして、別のシーリングワイヤーが、その流れ方向における他の側部の一部に対して配置され、そしてこのワイヤーと、装置の流れ方向に対して垂直なワイヤーとの間に空間が残される、上記の特徴１０〜１３のいずれか一つに記載の装置。
【００６６】
１５．  前記ハウジングが、インレットチャンバー及びアウトレットチャンバーを含む、上記の特徴１０〜１４のいずれか一つに記載の装置。
【００６７】
１６．  前記ハウジングが、そのハウジングの一方の端部にインレットチャンバー及びアウトレットチャンバーを、そして該ハウジングの他方の端部にターニングチャンバーを含み、その際、該ガスは、該ガス不浸透性のシートの間においては一つおきの空間中を一方向において流れ、そして他の空間においては対向する方向において流れる、上記の特徴１０〜１４のいずれか一つに記載の装置。
【００６８】
１７．  前記ワイヤーメッシュシート及び、任意に、不浸透性の金属シートが、それぞれが異なる触媒を有する領域内で触媒的に被覆される、上記の特徴１０〜１６のいずれか一つに記載の装置。
【００６９】
１８．  前記ガス不浸透性のシートの、一方の端部における長さが均一、かつ多孔質であり、そして一つおきの空間において、シーリングワイヤーと一緒にシールされ、任意に、それらシートの該多孔質部分が、粒状物質の燃焼において活性な触媒で被覆される、上記の特徴１０〜１７のいずれか一つに記載の装置。
【００７０】
１９．  前記ユニットのインレット／アウトレットにおける該シートの領域が、触媒的に被覆されておらず、熱交換領域を形成している、上記の特徴１０〜１８に記載の装置。
【００７１】
２０．  −  前記排ガス中に炭化水素を噴射する手段；
−  前記排ガス及び炭化水素の触媒的な酸化において活性な第一の触媒；
−  粒状物質の燃焼において活性な第二の触媒で被覆された前記ガス不浸透性のシートのフィルター部分；
−  ターニングチャンバー中へ還元剤を噴射するための手段；
−  該酸化された、フィルター処理された排ガスの該還元剤による選択接触還元において活性な第三の触媒；及び
−  該還元剤の残部の接触酸化において活性な第四の触媒、
を上記の順に含む、上記の特徴１８又は１９に記載の装置。
【００７２】
２１．  −  前記排ガス中に還元剤を噴射する手段；
−  前記排ガスの該還元剤による選択接触還元において活性な第一の触媒；
−  該還元剤の残部の接触酸化において活性な第二の触媒；
−  ターニングチャンバー中へ炭化水素を噴射するための手段；
−  前記排ガス及び炭化水素の接触酸化において活性な第三の触媒；及び
−  粒状物質の燃焼において活性な第四の触媒で被覆された前記ガス不浸透性のシートのフィルター部分；
を上記の順に含む、上記の特徴１８又は１９に記載の装置。
【００７３】
２２．  −  前記排ガス中に還元剤を噴射する手段；
−  前記排ガスの該還元剤による選択接触還元において活性な第一の触媒；
−  該還元剤の残部の接触酸化において活性な第二の触媒；
−  粒状物質の燃焼において活性な第三の触媒で被覆された前記ガス不浸透性のシートのフィルター部分；
−  ターニングチャンバー中へ炭化水素を噴射するための手段；及び
−  前記排ガス及び炭化水素の接触酸化において活性な第四の触媒、
を上記の順に含む、上記の特徴１８又は１９に記載の装置。
【実施例】
【００７４】
本発明のフィルターユニットは以下の通りである。
波形を設けたシートは、０．１〜０．２ｍｍの厚さを有する。
ワイヤーメッシュのワイヤーの厚さは４０〜６０μｍである。
ワイヤーメッシュシートは、典型的に、６．４５ｃｍ２当たり１００×１００メッシュ空間を有する。
【００７５】
波形を設けたシートの高さは１．０〜１．５ｍｍである。
多孔質領域における孔の寸法は、５〜２５μｍである。
ハウジングのプレート厚さは０．７〜１．０ｍｍである。
フィルターは、乗用車では２〜５  ｌの寸法、そして小型トラックでは５〜２０  ｌの寸法を有する。
【００７６】
具体的な一実施形態：
交差して、波形を設けたガス不浸透性の金属シート、及び、交差して、波形を設けたワイヤーメッシュ金属シートを製造することにより、ワイヤーメッシュシートを崩壊させることなく、積層原理が提供された。１０ｃｍ×１０ｃｍのシートを、そのガス不浸透性シートの間でワイヤーメッシュシートと共に積層した。ワイヤーメッシュのワイヤーは、５６μｍ厚であり、そしてシートは６．４５ｃｍ２当たり１００×１００メッシュ空間を有するものであった。波形パターンによって形成された波形は、１．１ｍｍの高さであった。
【図１】
2013509523.tif 000003
【図２】
2013509523.tif 000004
【図３】
2013509523.tif 000005
【図４ａ】
2013509523.tif 000006
【図４ｂ】
2013509523.tif 000007
【図４ｃ】
2013509523.tif 000008
【図５ａ】
2013509523.tif 000009
【図５ｂ】
2013509523.tif 000010
【図６】
2013509523.tif 000011
【図７】
2013509523.tif 000012
【国際調査報告】
2013509523.tif 000013
2013509523.tif 000014