(57)【要約】【課題】ＮＯｘ浄化性能を低下させることなく、ＣＯ浄化性能を向上させることができ、排ガス浄化性能に優れる排ガス浄化システムを提供すること。【解決手段】ガスを排出する内燃機関２と、内燃機関２よりもガスの流れ方向下流側においてガスの流れ方向に沿って配置される第１排ガス浄化部５と、第１排ガス浄化部５よりもガスの流れ方向下流側に配置される第２排ガス浄化部６とを備える排ガス浄化システム１において、第１排ガス浄化部５に銅を含有するとともに貴金属を含有しない第１排ガス浄化用触媒を備え、第２排ガス浄化部６に貴金属を含有する第２排ガス浄化用触媒を備え、また、その第１排ガス浄化部５において、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量を、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量よりも、多くする。【選択図】図１
2015104702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを排出する内燃機関と、
前記内燃機関よりもガスの流れ方向下流側において、前記ガスの流れ方向に沿って配置される第１排ガス浄化部と、
前記第１排ガス浄化部よりもガスの流れ方向下流側に配置される第２排ガス浄化部と
を備え、
前記第１排ガス浄化部は、銅を含有するとともに貴金属を含有しない第１排ガス浄化用触媒を備え、
前記第２排ガス浄化部は、貴金属を含有する第２排ガス浄化用触媒を備え、
前記第１排ガス浄化部において、
前記ガスの流れ方向下流側に配置される前記第１排ガス浄化用触媒が、
前記ガスの流れ方向上流側に配置される前記第１排ガス浄化用触媒に比べ、
多くの銅を含有している
ことを特徴とする、排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化システム、詳しくは、内燃機関などから排出される排気ガスを浄化するための排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関から排出される排気ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などが含まれており、これらを浄化するための排ガス浄化装置が知られている。
【０００３】
これらを浄化するための触媒として、活性成分である貴金属元素（Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）など）が、ジルコニア−セリア系複合酸化物、ペロブスカイト複合酸化物またはアルミナなどの耐熱性酸化物に、担持または固溶している排ガス浄化用触媒が種々知られている。
【０００４】
一方、このような貴金属は高価であるため、貴金属に代えて銅などの遷移金属を用い、低コスト化を図ることも検討されている。具体的には、例えば、アルミナ担体に銅を、アルミニウム原子に対する銅原子のモル比（Ｃｕ／Ａｌ）が０．０１〜０．１となるように担持させて得られる排ガス浄化用触媒が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−３２９３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、このような排ガス浄化装置としては、排ガス浄化性能のさらなる向上が要求されており、例えば、排ガス浄化用触媒に含有される銅の量を増加させることにより、排ガス浄化性能を向上させることが検討される。
【０００７】
しかしながら、単に銅の量を増加させるだけでは、ＣＯ浄化性能を向上させることができる一方、ＮＯｘ浄化性能が低下する場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、ＮＯｘ浄化性能を低下させることなく、ＣＯ浄化性能を向上させることができ、排ガス浄化性能に優れる排ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化システムは、ガスを排出する内燃機関と、前記内燃機関よりもガスの流れ方向下流側において、前記ガスの流れ方向に沿って配置される第１排ガス浄化部と、前記第１排ガス浄化部よりもガスの流れ方向下流側に配置される第２排ガス浄化部とを備え、前記第１排ガス浄化部は、銅を含有するとともに貴金属を含有しない第１排ガス浄化用触媒を備え、前記第２排ガス浄化部は、貴金属を含有する第２排ガス浄化用触媒を備え、前記第１排ガス浄化部において、前記ガスの流れ方向下流側に配置される前記第１排ガス浄化用触媒が、前記ガスの流れ方向上流側に配置される前記第１排ガス浄化用触媒に比べ、多くの銅を含有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の排ガス浄化システムは、第１排ガス浄化部が、銅を含有するとともに貴金属を含有しない第１排ガス浄化用触媒を備え、ガスの流れ方向に沿って配置されており、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒が、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒に比べ、多くの銅を含有している。
【００１１】
そのため、例えば、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒と、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒とが、同量の銅を含有している場合などに比べ、ＮＯｘ浄化性能を低下させることなく、ＣＯ浄化性能を向上させることができ、効率的に排ガスを浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の排ガス浄化システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図２は、各実施例および各比較例におけるＣＯ浄化性能を示すグラフである。
【図３】図３は、各実施例および各比較例におけるＮＯｘ吸蔵放出量およびＮＯｘ浄化性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１において、排ガス浄化システム１は、ガスを排出する内燃機関２と、内燃機関２からガスを排出するための排気管３と、内燃機関２よりもガスの流れ方向（矢印参照）下流側において、排気管３に介在されるように配置される排ガス処理部４とを備えている。
【００１４】
内燃機関２としては、例えば、レシプロエンジン、ロータリーエンジンなどの、燃料としてガソリンを使用する公知のエンジン（Ｅ／Ｇ）などが挙げられる。
【００１５】
このような内燃機関２には、空気と燃料とが混合された混合気が供給され、混合気が内燃機関２の内部で爆発燃焼される。これにより、内燃機関２はエネルギーを生じさせる。
【００１６】
排気管３としては、例えば、内燃機関２が多気筒型のエンジンである場合には、エンジンの各気筒から排出されるガスを案内および収束する排気多岐管（エキゾーストマニホールド）などが挙げられる。排気多岐管は、図示しないが、各気筒に接続される分岐管と、それら各分岐管をガス流れ方向下流側で統合する集気管とを備えている。
【００１７】
なお、排気管３が排気多岐管である場合、好ましくは、排ガス処理部４は集気管に介在される。
【００１８】
排ガス処理部４は、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などを含むガスを浄化するための第１排ガス浄化部５および第２排ガス浄化部６を備えている。
【００１９】
第１排ガス浄化部５は、第１排ガス浄化用触媒（後述）を備えており、ガスの流れ方向において内燃機関２よりも下流側、かつ、第２排ガス浄化部６よりも上流側において、ガスの流れ方向に沿って複数（例えば、２つ）配置されている。
【００２０】
より具体的には、複数（例えば、２つ）の第１排ガス浄化部５は、それぞれ、担体（例えば、ハニカム状のモノリス担体など（図示せず））と、その担体の表面にコート層（図示せず）として担持される第１排ガス浄化用触媒とを備えている。
【００２１】
第１排ガス浄化用触媒としては、銅を含有するとともに、貴金属を含有しない第１排ガス浄化用触媒が挙げられる。
【００２２】
このような、第１排ガス浄化用触媒として、具体的には、例えば、耐熱性酸化物に銅（Ｃｕ）が担持されている排ガス浄化用触媒が挙げられる。
【００２３】
耐熱性酸化物としては、特に制限されないが、例えば、ジルコニア−セリア系酸化物、アルミナなどが挙げられる。
【００２４】
ジルコニア−セリア系酸化物としては、例えば、下記一般式（１）で示されるジルコニア−セリア系複合酸化物が挙げられる。
【００２５】
Ｚｒ１−（ａ＋ｂ）ＣｅａＲｂＯ２−ｃ      （１）
（式中、Ｒは、希土類元素（ただし、Ｃｅを除く。）および／またはアルカリ土類金属を示し、ａは、Ｃｅの原子割合を示し、ｂは、Ｒの原子割合を示し、１−（ａ＋ｂ）は、Ｚｒの原子割合を示し、ｃは、酸素欠陥量を示す。）
一般式（１）において、Ｒで示される希土類元素としては、例えば、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）などが挙げられる。
【００２６】
また、Ｒで示されるアルカリ土類金属としては、例えば、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｒａ（ラジウム）などが挙げられる。
【００２７】
これら希土類元素およびアルカリ土類金属は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００２８】
また、ａで示されるＣｅの原子割合は、０．１〜０．８の範囲であり、好ましくは、０．１〜０．６の範囲である。
【００２９】
また、ｂで示されるＲの原子割合は０〜０．２の範囲である（すなわち、Ｒは必須成分ではなく任意的に含まれる任意成分であり、含まれる場合には、０．２以下の原子割合である）。０．２を超えると、相分離や他の複合酸化物相を生成する場合がある。
【００３０】
また、１−（ａ＋ｂ）で示されるＺｒの原子割合は、０．２〜０．９の範囲であり、好ましくは、０．２〜０．５の範囲である。
【００３１】
さらに、ｃは酸素欠陥量を示し、これは、Ｚｒ、ＣｅおよびＲの酸化物が通常形成するホタル石型の結晶格子において、その結晶格子にできる空孔の割合を意味する。
【００３２】
このようなジルコニア−セリア系複合酸化物は、特に制限されることなく、例えば、特開２００４−２４３３０５号の段落番号〔００９０〕〜〔０１０２〕の記載に準拠して、複合酸化物を調製するための適宜の方法、例えば、共沈法、クエン酸錯体法、アルコキシド法などの製造方法によって、製造することができる。
【００３３】
アルミナとしては、例えば、αアルミナ、θアルミナ、γアルミナなどが挙げられ、好ましくは、θアルミナが挙げられる。
【００３４】
αアルミナは、結晶相としてα相を有し、例えば、ＡＫＰ−５３（商品名、高純度アルミナ、住友化学社製）などが挙げられる。このようなαアルミナは、例えば、アルコキシド法、ゾルゲル法、共沈法などの方法によって得ることができる。
【００３５】
θアルミナは、結晶相としてθ相を有し、αアルミナに遷移するまでの中間（遷移）アルミナの一種であって、例えば、ＳＰＨＥＲＡＬＩＴＥ  ５３１Ｐ（商品名、γアルミナ、プロキャタリゼ社製）などが挙げられる。このようなθアルミナは、例えば、市販の活性アルミナ（γアルミナ）を、大気中にて、９００〜１１００℃で、１〜１０時間熱処理することによって得ることができる。
【００３６】
γアルミナは、結晶相としてγ相を有し、特に限定されず、公知のものが挙げられる。
【００３７】
また、これらのアルミナにＬａおよび／またはＢａが含まれるアルミナを用いることもできる。Ｌａおよび／またはＢａを含むアルミナは、特開２００４−２４３３０５号の段落番号〔００７３〕の記載に準拠して、製造することができる。
【００３８】
これら耐熱性酸化物は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００３９】
耐熱性酸化物として、好ましくは、アルミナが挙げられる。
【００４０】
そして、第１排ガス浄化用触媒を得るには、例えば、特開２００４−２４３３０５号の段落番号〔０１２２〕〜〔０１２７〕の記載に準拠して、上記の耐熱性酸化物に銅を担持させる。
【００４１】
具体的には、例えば、銅を含む塩の溶液を調製し、この含塩溶液を耐熱性酸化物に含浸させた後、焼成すればよい。
【００４２】
含塩溶液としては、例えば、硝酸塩水溶液、塩化物水溶液、ヘキサアンミン塩化物水溶液、ジニトロジアンミン硝酸水溶液、ヘキサクロロ酸水和物などが挙げられ、また実用的には、硝酸塩水溶液、ジニトロジアンミン硝酸溶液、塩化物水溶液などが挙げられる。
【００４３】
耐熱性酸化物に銅を含む塩の溶液を含浸させた後は、例えば、３５０〜１０００℃で１〜１２時間焼成する。
【００４４】
また、耐熱性酸化物に銅を担持させる他の方法として、例えば、耐熱性酸化物が、ジルコニア系複合酸化物やセリア系複合酸化物である場合には、ジルコニウム、セリウムおよびアルカリ土類金属および／または希土類元素を含む塩の溶液や混合アルコキシド溶液を共沈あるいは加水分解するときに、銅塩の溶液を加えて、ジルコニア系複合酸化物やセリア系複合酸化物の各成分とともに銅を共沈させて、その後、焼成する方法が例示される。
【００４５】
また、耐熱性酸化物がθアルミナ、αアルミナあるいはγアルミナである場合には、そのθアルミナ、αアルミナあるいはγアルミナの製造工程において、アルミニウム塩水溶液からアンモニアなどを用いて沈殿させるときに、銅塩の溶液を加えて、θアルミナ、αアルミナあるいはγアルミナとともに銅を共沈させて、その後、焼成する方法が例示される。
【００４６】
また、銅を、１度に担持させてもよく、また、複数回に分けて、順次担持させてもよい。
【００４７】
これにより、耐熱性酸化物に銅を担持させることができ、銅を担持する耐熱性酸化物として、第１排ガス浄化用触媒を得ることができる。
【００４８】
また、この方法では、必要により、銅を担持する耐熱性酸化物を、還元雰囲気（例えば、水素−窒素混合ガス雰囲気など）下において熱処理することができる。
【００４９】
熱処理条件としては、加熱温度が、例えば、５００℃以上、好ましくは、６００℃以上であり、例えば、１０００℃以下、好ましくは、８００℃以下である。また、加熱時間が、例えば、０．５時間以上、好ましくは、１．０時間以上であり、例えば、１０．０時間以下、好ましくは、５．０時間以下である。
【００５０】
また、例えば、上記のように還元雰囲気下において熱処理することなく、銅を担持する耐熱性酸化物を第１排ガス浄化用触媒として用い、高温の排ガスに曝露することにより、使用と同時に熱処理することもできる。
【００５１】
また、第１排ガス浄化用触媒としては、上記に限定されず、例えば、酸化銅（ＣｕＯ）と耐熱性酸化物との混合物なども挙げられる。
【００５２】
酸化銅（ＣｕＯ）は、特に制限されず、公知の方法により得ることができ、また、市販品を用いることもできる。
【００５３】
酸化銅（ＣｕＯ）と耐熱性酸化物との混合割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００５４】
そして、このような第１排ガス浄化用触媒を、担体上にコート層として形成するには、まず、上記した第１排ガス浄化用触媒、さらには、必要により混合されるその他の耐熱性酸化物に、水を加えてスラリーとした後、担体上にコーティングし、大気中において、例えば、５０〜２００℃で１〜４８時間乾燥し、さらに、２５０〜１０００℃で１〜１２時間焼成すればよい。
【００５５】
なお、第１排ガス浄化用触媒とともに配合される、その他の耐熱性酸化物としては、例えば、上記した第１排ガス浄化用触媒に用いられる耐熱性酸化物と同様の耐熱性酸化物などが挙げられる。
【００５６】
モノリス担体に対する第１排ガス浄化用触媒の担持量は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定されるが、この排ガス浄化システム１では、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化部５（以下、第１排ガス浄化部５ａと称する場合がある。）の第１排ガス浄化用触媒が、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化部５（以下、第１排ガス浄化部５ｂと称する場合がある。）の第１排ガス浄化用触媒に比べ、多くの銅を含有するように、設定される。
【００５７】
また、ガスの流れ方向において最も下流側に配置される第１排ガス浄化部５ａの第１排ガス浄化用触媒は、その他の第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒に比べて、銅の量が最も多くなるように設計される。また、ガスの流れ方向において最も上流側に配置される第１排ガス浄化部５ｂの第１排ガス浄化用触媒は、その他の第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒に比べて、銅の量が最も少なくなるように設計される。
【００５８】
第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒に含有される銅の量は、耐熱性酸化物および銅の総量に対して、例えば、１．５質量％以上、好ましくは、６質量％以上であり、例えば、２４質量％以下、好ましくは、１２質量％以下である。
【００５９】
また、第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒に含有される銅の量は、例えば、２．５ｇ／Ｌ以上、好ましくは、１０ｇ／Ｌ以上であり、例えば、４０ｇ／Ｌ以下、好ましくは、２０ｇ／Ｌ以下である。
【００６０】
そして、含有される銅の総量が上記の範囲にある、互いに隣接する２つの第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒において、下流側の第１排ガス浄化部５（例えば、第１排ガス浄化部５ａ）の第１排ガス浄化用触媒に含有される銅の量は、上流側の第１排ガス浄化部５（例えば、第１排ガス浄化部５ｂ）の第１排ガス浄化用触媒に含有される銅の量に対して１００質量％を超過しており、例えば、１５０質量％以上、好ましくは、２００質量％以上、通常、４００質量％以下である。
【００６１】
また、互いに隣接する２つの第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒における銅の量の差は、例えば、５ｇ／Ｌ以上、好ましくは、１０ｇ／Ｌ以上であり、例えば、３７．５ｇ／Ｌ以下、好ましくは、２０ｇ／Ｌ以下である。
【００６２】
このように、ガスの流れ方向上流側から下流側に向かうに従って、第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒における銅の量が、順次多くなるように設計される。
【００６３】
第２排ガス浄化部６は、貴金属を含有する第２排ガス浄化用触媒を備えており、ガスの流れ方向において、第１排ガス浄化部５よりも下流側に配置されている。
【００６４】
より具体的には、第２排ガス浄化部６は、例えば、ハニカム状のモノリス担体（図示せず）と、そのモノリス担体の表面にコート層（図示せず）として担持される第２排ガス浄化用触媒とを備えている。
【００６５】
第２排ガス浄化用触媒としては、例えば、白金族元素（例えば、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）など）の貴金属が担持された耐熱性酸化物など、公知の排ガス浄化用触媒（三元触媒）が挙げられる。
【００６６】
モノリス担体に対する第２排ガス浄化用触媒の担持量は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００６７】
また、排ガス処理部４は、さらに、内燃機関２から排出されたガスが第１排ガス浄化部５に至る前に、そのガスを予備的に浄化するための、予備排ガス浄化部７を備えることができる。
【００６８】
予備排ガス浄化部７は、例えば、排ガス浄化用触媒（例えば、上記の第２排ガス浄化用触媒と同様の排ガス浄化用触媒など）を備えており、ガスの流れ方向において、第１排ガス浄化部５よりも上流側に配置されている。
【００６９】
より具体的には、予備排ガス浄化部７は、例えば、ハニカム状のモノリス担体（図示せず）と、そのモノリス担体の表面にコート層（図示せず）として担持される排ガス浄化用触媒とを備えている。
【００７０】
モノリス担体に対する排ガス浄化用触媒の担持量は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００７１】
そして、このような排ガス浄化システム１は、第１排ガス浄化部５が、銅を含有するとともに貴金属を含有しない第１排ガス浄化用触媒を備え、ガスの流れ方向に沿って配置されており、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒が、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒に比べ、多くの銅を含有している。
【００７２】
そのため、例えば、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒と、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒とが、同程度の量の銅を含有している場合などに比べ、ＮＯｘ浄化性能を低下させることなく、ＣＯ浄化性能を向上させることができ、効率的に排ガスを浄化することができる。
【００７３】
以下において、上記の排ガス浄化システム１を用いた排ガス浄化方法について、詳述する。
【００７４】
この方法では、まず、内燃機関２に所定の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が供給され、内燃機関２において燃焼される。そして、これによりエネルギーが生じるとともに、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、さらには、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）などを含むガスが、内燃機関２から排出される。
【００７５】
混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、内燃機関２の駆動状態に応じて、例えば、１４．５〜１４．７（ストイキオメトリ領域）をまたぐように変動する。なお、通常、空燃比（Ａ／Ｆ）が１４．５〜１４．７（ストイキオメトリ領域）である状態をストイキバーン状態（ストイキ状態）、空燃比（Ａ／Ｆ）が１４．５未満である場合をリッチバーン状態（リッチ状態）、空燃比（Ａ／Ｆ）が１４．７を超過する場合をリーンバーン状態（リーン状態）と称する。
【００７６】
なお、内燃機関２に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、内燃機関２から排出されるガスのＯ２濃度から推定される。また、ガスのＯ２濃度は、内燃機関２の下流側、かつ、排ガス処理部４の上流側において、図示しない公知のセンサ（Ａ／Ｆセンサ）により測定される。
【００７７】
そして、上記の内燃機関２から排出されたガスは、予備排ガス浄化部７に供給され、その一部が浄化された後、第１排ガス浄化部５に供給され、浄化される。また、第１排ガス浄化部５が浄化しきれずに残存するガスが、第２排ガス浄化部６に供給され、さらに浄化される。
【００７８】
このような排ガス浄化システム１では、第１排ガス浄化部５の排ガス浄化性能は、通常、第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量に比例する。そのため、第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量を増加させることにより、排ガス浄化性能、とりわけ、ＣＯの浄化性能を向上させることができる。
【００７９】
一方、排ガス浄化システム１において、第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量を増加させると、第２排ガス浄化部６における排ガス浄化性能、とりわけ、ＮＯｘの浄化性能が低下する場合がある。
【００８０】
より具体的には、このような排ガス浄化システム１において、第１排ガス浄化部５は、銅を含有する第１排ガス浄化用触媒の補助的な効果として、ＮＯｘ吸蔵放出機能を有している。
【００８１】
なお、ＮＯｘ吸蔵放出機能とは、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態である場合の排ガスが供給されると、ガス中のＮＯｘを吸蔵し、一方、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態である場合の排ガスが供給されると、ＮＯｘを放出する性能を示す。
【００８２】
つまり、上記の排ガス浄化システム１において、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態であるときに、その排ガスが第１排ガス浄化用触媒に供給されると、ガス中のＮＯｘは第１排ガス浄化用触媒に吸蔵され、また、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態に切り替わり、その排ガスが第１排ガス浄化用触媒に供給されると、第１排ガス浄化用触媒からＮＯｘが放出される。
【００８３】
そして、第１排ガス浄化用触媒におけるＮＯｘ吸蔵放出量は、第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量に比例する。
【００８４】
そのため、上記したように、排ガス（とりわけ、ＣＯ）の浄化性能の向上を図るために、第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量を単に増加させると、第１排ガス浄化用触媒は、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態であるときに、排ガスからより多量のＮＯｘを吸蔵し、また、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態に切り替わると、より多量のＮＯｘを放出する。
【００８５】
そして、第１排ガス浄化用触媒から放出されたＮＯｘは、通常、第２排ガス浄化部６において、第２排ガス浄化用触媒に浄化される。
【００８６】
一方、第２排ガス浄化部６の第２排ガス浄化用触媒（三元触媒など）の排ガス浄化性能は、ガスの状態（各成分濃度）に応じて変化する。
【００８７】
より具体的には、例えば、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態である場合の排ガスが第２排ガス浄化部６に供給される場合には、第２排ガス浄化用触媒（三元触媒など）は、排ガス（とりわけ、ＮＯｘ）の浄化性能を十分に発現できる。一方、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態である場合の排ガスが第２排ガス浄化部６に供給される場合には、第２排ガス浄化用触媒（三元触媒など）は、排ガス（とりわけ、ＮＯｘ）の浄化性能を十分に発現できない場合がある。
【００８８】
そして、排ガス浄化システム１において、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態からストイキオメトリ状態またはリッチ状態に切り替わった直後は、第１排ガス浄化部５から多量のＮＯｘが放出されるが、第２排ガス浄化部６内には、未だ、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態であったときの排ガスが残留している場合がある。
【００８９】
このような場合には、従来の排ガス浄化システム１では、第２排ガス浄化用触媒は、十分に排ガス（とりわけ、ＮＯｘ）の浄化性能を発現できないため、第１排ガス浄化用触媒から放出される多量のＮＯｘを、十分に浄化できない場合がある。
【００９０】
これに対して、上記した排ガス浄化システム１では、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒が、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒に比べ、多くの銅を含有している。
【００９１】
すなわち、上記した排ガス浄化システム１では、銅の含有量をガスの流れ方向に沿って一様に増加させるのではなく、例えば、ガス流れ方向下流側の第１排ガス浄化部５（例えば、第１排ガス浄化部５ａ）の第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量だけを増加させる。
【００９２】
このような排ガス浄化システム１では、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態である場合に、ガスが排出されると、ガス流れ方向上流側の第１排ガス浄化部５（第１排ガス浄化部５ｂ）では、比較的少量のＮＯｘが第１排ガス浄化用触媒に吸蔵される。また、ガス流れ方向下流側の第１排ガス浄化部５（例えば、第１排ガス浄化部５ａ）では、比較的多量のＮＯｘが第１排ガス浄化用触媒に吸蔵される。
【００９３】
そして、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態に切り替わると、その排ガスは、まず、ガス流れ方向上流側の第１排ガス浄化部５（第１排ガス浄化部５ｂ）に供給され、比較的少量のＮＯｘが第１排ガス浄化用触媒から放出される。
【００９４】
このように放出された比較的少量のＮＯｘは、ガス流れ方向下流側の第１排ガス浄化部５（例えば、第１排ガス浄化部５ａ）を通過し、第２排ガス浄化部６に供給され、第２排ガス浄化触媒により、浄化される。
【００９５】
このような場合にも、上記したように、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態に切り替えられた直後は、空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン状態であったときの排ガスが第２排ガス浄化部６内に残留し、第２排ガス浄化触媒の排ガス（とりわけ、ＮＯｘ）の浄化性能が抑制される場合がある。しかし、第１排ガス浄化部５から放出されるＮＯｘが比較的少量であるため、排ガス（とりわけ、ＮＯｘ）の浄化性能が抑制された第２排ガス浄化部６においても、ＮＯｘを良好に浄化することができる。
【００９６】
その後、このような排ガス浄化システム１では、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態である場合の排ガスが、ガス流れ方向下流側の第１排ガス浄化部５（例えば、第１排ガス浄化部５ａ）に供給される。そして、その第１排ガス浄化用触媒から、比較的多量のＮＯｘが放出され、第２排ガス浄化部６に供給される。
【００９７】
このときには、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態に切り替えられてから、十分に時間が経過している。そのため、第２排ガス浄化部６内には、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキオメトリ状態またはリッチ状態である場合の排ガスが供給されており、十分な排ガス（とりわけ、ＮＯｘ）の浄化性能が確保されている。
【００９８】
そのため、第２排ガス浄化部６に比較的多量のＮＯｘが供給される場合にも、ＮＯｘを良好に浄化することができる。
【００９９】
このように、排ガス浄化システム１において、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒が、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒に比べ、多くの銅を含有するように銅の含有量を増加させることによって、ＮＯｘ浄化性能を低下させることなく、ＣＯ浄化性能を向上させることができ、効率的に排ガスを浄化することができる。
【０１００】
なお、上記した説明では、第１排ガス浄化部５において銅の含有量（総量）を増加させているが、第１排ガス浄化部５の銅の含有量（総量）を増加させることなく、ガス流れ方向上流側と下流側とにおいて、銅の含有量に差をつけることもできる。
【０１０１】
また、上記した説明では、予備排ガス浄化部７、ＮＯｘ吸蔵放出部５および排ガス浄化部６から排ガス処理部４が構成されているが、例えば、予備排ガス浄化部７を備えることなく、ＮＯｘ吸蔵放出部５および排ガス浄化部６から排ガス処理部４を構成することもできる。なお、排ガス浄化システム１は、ＮＯｘ吸蔵放出部５および排ガス浄化部６における排ガス処理の負荷を低減させる観点から、好ましくは、予備排ガス浄化部７を備える。
【０１０２】
また、上記した説明では、排ガス浄化システム１では、複数（例えば、２つ）の第１排ガス浄化部５を個別に備え、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化部５ａの第１排ガス浄化用触媒と、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化部５ｂの第１排ガス浄化用触媒との間において、銅の含有量が異なっているが、例えば、複数（例えば、２つ）の第１排ガス浄化部５を、一体的に備えることもできる。
【０１０３】
そのような場合にも、第１排ガス浄化用触媒の銅の含有量は、ガスの流れ方向下流側に配置される第１排ガス浄化用触媒が、ガスの流れ方向上流側に配置される第１排ガス浄化用触媒に比べ、多くの銅を含有するよう、設計される。
【０１０４】
より具体的には、図示しないが、例えば、単数（１つ）の部材内において、第１排ガス浄化部５として複数（例えば、２つ）の領域が区画され、ガスの流れ方向上流側から下流側に向かうに従って、各第１排ガス浄化部５（領域）の第１排ガス浄化用触媒の銅の量が、順次多くなるように設計することができる。
【０１０５】
また、図示しないが、例えば、単数（１つ）の部材内において、領域を区画することなく、ガスの流れ方向上流側から下流側に向かうに従って、徐々に銅の量が多くなるように設計することもできる。
【０１０６】
また、上記した説明では、排ガス浄化システム１では、２つの第１排ガス浄化部５を備えているが、第１排ガス浄化部５の数は、特に制限されず、例えば、３つ以上の第１排ガス浄化部５を備えることもできる。
【０１０７】
また、第１排ガス浄化部５が３つ以上配置される場合、各第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒に含有される銅の量が、ガスの流れ方向上流側から下流側に向かうに従って、規則的（比例的）に多くなるように設計されていてもよく、また、例えば、隣接する第１排ガス浄化部５の第１排ガス浄化用触媒に含有される銅の量の差が互いに異なり、ガスの流れ方向上流側から下流側に向かうに従って、不規則的に多くなるように設計されていてもよい。
【実施例】
【０１０８】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。以下に示す実施例の数値は、実施形態において記載される数値（すなわち、上限値または下限値）に代替することができる。
＜第１排ガス浄化用触媒＞
製造例１
θアルミナに、硝酸銅水溶液を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、６５０℃で１時間熱処理（焼成）することにより、Ｃｕ担持θアルミナ粉末として第１排ガス浄化用触媒を得た。
【０１０９】
この粉末のＣｕ含有割合は、第１排ガス浄化用触媒の総量に対して、６質量％であった。
【０１１０】
製造例２
市販の酸化銅と、市販のθアルミナとを乳鉢で物理混合するとともに粉砕し、第１排ガス浄化用触媒を得た。
【０１１１】
この粉末のＣｕ含有割合は、第１排ガス浄化用触媒の総量に対して、１２質量％であった。
＜排ガス浄化システム＞
実施例１
図１に示す排ガス浄化システム１の、ガス流れ方向上流側の第１排ガス浄化部５ｂに、製造例１で得られた第１排ガス浄化用触媒（Ｃｕ含有量：６質量％）を配置し、ガス流れ方向下流側の第１排ガス浄化部５ａに、製造例２で得られた第１排ガス浄化用触媒（Ｃｕ含有量：１２質量％）を配置した。
【０１１２】
なお、製造例１で得られた第１排ガス浄化用触媒の使用量と、製造例２で得られた第１排ガス浄化用触媒の使用量とが、同量となるように調整した。
【０１１３】
さらに、第２排ガス浄化部６および予備排ガス浄化部７には、第２排ガス浄化用触媒として、ＰｄおよびＲｈを含有する三元触媒を配置した。これにより、排ガス浄化システム１を組み立てた。
【０１１４】
そして、得られた排ガス浄化システム１により、排ガスを浄化した。
【０１１５】
具体的には、内燃機関２としてのガソリンエンジンを、空燃比（Ａ／Ｆ）が１５．１（リーン状態）となるように駆動させ、所定時間後、空燃比（Ａ／Ｆ）が１４．１（リッチ状態）となるように切り替えて駆動させた。なお、空燃比（Ａ／Ｆ）は、排ガス中のＯ２濃度から推定した。
【０１１６】
そして、内燃機関２から排出される排ガスを、排ガス処理部４において処理し、ガスの状態が切り替わった後、５０秒間に第１排ガス浄化部５（下流側の第１排ガス浄化部５ａ）から放出されたＮＯｘの量を積算し、さらに、第２排ガス浄化部６から放出されたＮＯｘおよびＣＯの量を積算した。その結果を、図２および図３に示す。
【０１１７】
比較例１
ガス流れ方向下流側の第１排ガス浄化部５ａに、製造例１で得られた第１排ガス浄化用触媒（Ｃｕ含有量：６質量％）を配置した以外は、実施例１と同様にして、排ガス浄化システム１を組み立て、得られた排ガス浄化システム１により、排ガスを浄化した。その結果を、図２および図３に示す。
【０１１８】
比較例２
ガス流れ方向上流側の第１排ガス浄化部５に、製造例２で得られた第１排ガス浄化用触媒（Ｃｕ含有量：１２質量％）を配置し、ガス流れ方向下流側の第１排ガス浄化部５ａに、製造例１で得られた第１排ガス浄化用触媒（Ｃｕ含有量：６質量％）を配置した以外は、実施例１と同様にして、排ガス浄化システム１を組み立て、得られた排ガス浄化システム１により、排ガスを浄化した。その結果を、図２および図３に示す。
【０１１９】
比較例３
ガス流れ方向上流側の第１排ガス浄化部５に、製造例２で得られた第１排ガス浄化用触媒（Ｃｕ含有量：１２質量％）を配置した以外は、実施例１と同様にして、排ガス浄化システム１を組み立て、得られた排ガス浄化システム１により、排ガスを浄化した。その結果を、図２および図３に示す。
【０１２０】
【表１】
2015104702.tif 000003
【０１２１】
＜考察＞
図２から、第１排ガス浄化部５に含まれる銅の量（上流から下流まで総量）が多くなるに従って、ＣＯ浄化性能が向上することがわかる。
【０１２２】
また、図３の比較例１〜３を参照すると、第１排ガス浄化部５に含まれる銅の量（上流から下流まで総量）が多くなるに従って、より多量のＮＯｘが吸蔵および放出されるが、その一方、ＮＯｘ浄化性能が低下していることがわかる。
【０１２３】
なお、図３において、第１排ガス浄化部５の下流側におけるＮＯｘ積算量（５０秒）が、第１排ガス浄化部５におけるＮＯｘの吸蔵放出量を示し、第２排ガス浄化部６の下流側におけるＮＯｘ積算量（５０秒）が、排ガス処理部４のＮＯｘ浄化性能を示す。
【０１２４】
一方、図３の実施例１および比較例１を参照すると、下流側の第１排ガス浄化部５に含まれる銅の量のみを多くした実施例１は、比較例１に比べ、第１排ガス浄化部５の下流側におけるＮＯｘ積算量、すなわち、ＮＯｘの吸蔵放出量は増加するが、第２排ガス浄化部６の下流側におけるＮＯｘ積算量は増加していない。
【０１２５】
このことから、実施例１では、ＮＯｘ浄化性能が低下することなく、ＣＯ浄化性能が向上していることが分かる。
【符号の説明】
【０１２６】
１    排ガス浄化システム
２    内燃機関
５    第１排ガス浄化部
６    第２排ガス浄化部
【図１】
2015104702.tif 000004
【図２】
2015104702.tif 000005
【図３】
2015104702.tif 000006