(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス流路に設置されＮＯｘ吸着材を有するＮＯｘ吸着装置と、このＮＯｘ吸着材に放電を行う放電装置Ｂと、上記ＮＯｘ吸着装置の上流側に設置された放電装置Ａを備え、
上記放電装置Ａは、排気ガスに放電を行ってＮＯｘが上記ＮＯｘ吸着材に吸着するのを促進し、
上記放電装置Ｂは、上記ＮＯｘ吸着材に吸着したＮＯｘを放電により分解除去し、
上記ＮＯｘ吸着装置は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種を金属酸化物上に担持して成り、貴金属を含まないＮＯｘ吸着材と、排気ガス流れに対して該ＮＯｘ吸着材の下流側に設置されたアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種と貴金属とを金属酸化物上に担持して成る他のＮＯｘ吸着材を有する
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項２】
上記放電装置Ｂは、上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘ飽和吸着量に達する以前に放電を実行することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
上記放電装置Ａと上記放電装置Ｂの作動を制御する制御装置を更に備え、この制御装置は、上記放電装置Ａを排気ガス雰囲気がリーン乃至はストイキの時に作動させ、上記放電装置Ｂを上記ＮＯｘ吸着材がＮＯｘ飽和吸着量に達する以前に作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項４】
上記放電装置Ａの放電方式が誘電体バリア放電であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項５】
上記放電装置Ａがオゾン発生装置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項６】
上記放電装置Ｂの放電方式が誘電体バリア放電であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項７】
上記制御装置は、上記放電装置Ａを排気ガス温度が２５０℃以下の時に作動させ、２５０℃超のときに停止することを特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項８】
上記制御装置は、上記放電装置Ａを排気ガス温度が２００℃以下の時に作動させ、２００℃超のときに停止することを特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項９】
上記ＮＯｘ吸着材におけるアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種がバリウムであることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項１０】
上記ＮＯｘ吸着材における金属酸化物が多孔質金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項１１】
上記ＮＯｘ吸着材における金属酸化物がアルミナであることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項１２】
上記他のＮＯｘ吸着材における貴金属が白金であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項１３】
上記他のＮＯｘ吸着部材におけるアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種がバリウムであることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項１４】
上記他のＮＯｘ吸着部材における金属酸化物が多孔質金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項１５】
上記他のＮＯｘ吸着材における金属酸化物がアルミナであることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化システムに関する。更に詳細には、本発明は、放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、省燃費性能を向上させ得る排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リーンＮＯｘトラップ触媒システムにおいては、排気ガス雰囲気がリーン雰囲気のときにＮＯｘを吸着し、その後間欠的に排気ガス雰囲気をリッチ雰囲気（リッチスパイク）とすることにより、ＮＯｘを脱離・浄化している。
しかしながら、間欠的であっても排気ガス雰囲気をリッチ雰囲気にする必要性があるため、省燃費性能が悪化してしまうという問題点があった。
これに対して、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が担持された担体の上流側で放電を行う第１の放電装置と、前記担体の内部で放電を行う第２の放電装置と、前記第１および第２の放電装置を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒による吸蔵時に前記第１の放電装置を動作させ、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒による還元時に前記第２の放電装置を動作させる排ガス浄化装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の排ガス浄化装置であっても、放電によって発生するオゾンを十分に活用しきれておらず、省燃費性能が十分な排ガス浄化装置となっていないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、省燃費性能を向上させ得る排気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】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、排気ガス流路に設置されＮＯｘ吸着材を有する所定のＮＯｘ吸着装置と、このＮＯｘ吸着材に放電を行う放電装置Ｂと、該ＮＯｘ吸着装置の上流側に設置された放電装置Ａを備え、該放電装置Ａは、排気ガスに放電を行ってＮＯｘが該ＮＯｘ吸着材に吸着するのを促進し、該放電装置Ｂは、該ＮＯｘ吸着材に吸着したＮＯｘを放電により分解除去するという構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明の排気ガス浄化システムは、排気ガス流路に設置されＮＯｘ吸着材を有するＮＯｘ吸着装置と、このＮＯｘ吸着材に放電を行う放電装置Ｂと、上記ＮＯｘ吸着装置の上流側に設置された放電装置Ａを備え、上記放電装置Ａは、排気ガスに放電を行ってＮＯｘが上記ＮＯｘ吸着材に吸着するのを促進し、上記放電装置Ｂは、上記ＮＯｘ吸着材に吸着したＮＯｘを放電により分解除去し、上記ＮＯｘ吸着装置は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種を金属酸化物上に担持して成り、貴金属を含まないＮＯｘ吸着材と、排気ガス流れに対して該ＮＯｘ吸着材の下流側に設置されたアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種と貴金属とを金属酸化物上に担持して成る他のＮＯｘ吸着材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排気ガス流路に設置されＮＯｘ吸着材を有するＮＯｘ吸着装置と、このＮＯｘ吸着材に放電を行う放電装置Ｂと、該ＮＯｘ吸着装置の上流側に設置された放電装置Ａを備え、該放電装置Ａは、排気ガスに放電を行ってＮＯｘが該ＮＯｘ吸着材に吸着するのを促進し、該放電装置Ｂは、該ＮＯｘ吸着材に吸着したＮＯｘを放電により分解除去し、該ＮＯｘ吸着装置は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種を金属酸化物上に担持して成り、貴金属を含まないＮＯｘ吸着材と、排気ガス流れに対して該ＮＯｘ吸着材の下流側に設置されたアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種と貴金属とを金属酸化物上に担持して成る他のＮＯｘ吸着材を有する構成としたため、放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、省燃費性能を向上させ得る排気ガス浄化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図２】参考例１に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図３】実施例２に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図４】実施例３に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図５】参考例４に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図６】参考例５に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図７】参考例６に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図８】各例のＮＯｘ浄化性能の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の排気ガス浄化システムについて詳細に説明する。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムを示す説明図である。同図に示すように、本実施形態の排気ガス浄化システム（１）は、排気ガス流路に設置されＮＯｘ吸着材を有するＮＯｘ吸着装置（２）と、このＮＯｘ吸着材に放電を行う放電装置Ｂ（６）と、ＮＯｘ吸着装置の上流側に設置された放電装置Ａ（４）とを備えている。
そして、放電装置Ａは、排気ガスに放電を行ってＮＯｘがＮＯｘ吸着材に吸着するのを促進し、放電装置Ｂは、ＮＯｘ吸着材に吸着したＮＯｘを放電により分解除去する。
そして、このような構成とすることにより、放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、省燃費性能を向上させることができる。
なお、図中の矢印は、排気ガスの流れ方向を示す。
また、図示しないが、放電装置Ａ及びＢは一体であってもよい。
【００１２】
また、排気ガス浄化システムは、放電装置ＢがＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸着量がＮＯｘ飽和吸着量に達する以前に放電を実行することにより、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができるため望ましい。
なお、従来の排ガス浄化装置においては、放電を行うに当たってリッチ雰囲気とすることが必要であったが、本発明の排気ガス浄化システムにおいては、放電を行う際にリッチ雰囲気とする必要性は必ずしもない。
【００１３】
更に、排気ガス浄化システム（１）は、放電装置Ａ（４）と放電装置Ｂ（６）の作動を制御する制御装置を備えることが必須ではないが、制御装置（８）を備える。そして、その制御装置が、放電装置Ａを排気ガス雰囲気がリーン乃至はストイキの時に作動させ、放電装置ＢをＮＯｘ吸着材がＮＯｘ飽和吸着量に達する以前に作動させることにより、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができるため望ましい。
【００１４】
また、排気ガス浄化システムは、放電装置Ａの放電方式が誘電体バリア放電であることが望ましい。このような構成とすることにより、排気ガスの活性化によるＮＯｘ吸着能が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができるため望ましい。プラスマを生成する方法は多数あるが、その中でも電子温度のみが高く、空間温度が上昇しない誘電体バリア放電がより望ましい。例えば、アーク放電等では、空間温度が非常に高くなるため、触媒や他の部品等に悪影響を与えてしまうおそれがある。
【００１５】
上述のような放電装置Ａとしては、例えばオゾン発生装置を挙げることができる。オゾン発生放置は、例えば、排気ガス中における放電によって、窒素のような他のガスが活性化されない程度の強さの放電を行って、オゾンを生成することができる。発生したオゾンは、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの吸着を促進する傾向がある。
【００１６】
更に、排気ガス浄化システムは、放電装置Ｂの放電方式が誘電体バリア放電であることが望ましい。このような構成とすることにより、ＮＯｘ吸着材及びＮＯｘ吸着材上のＮＯｘ吸着種の活性化による低温活性が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができるため望ましい。プラスマを生成する方法は多数あるが、その中でも電子温度のみが高く、空間温度が上昇しない誘電体バリア放電がより望ましい。例えば、アーク放電等では、空間温度が非常に高くなるため、触媒や他の部品等に悪影響を与えてしまうおそれがある。
【００１７】
更にまた、排気ガス浄化システムは、制御装置が、放電装置Ａを排気ガス温度が２５０℃以下の時に作動させ、２５０℃超のときに停止する、好ましくは、制御装置が、放電装置Ａを排気ガス温度が２００℃以下の時に作動させ、２００℃超のときに停止する。
このような構成とすることにより、排気ガスの活性化によるＮＯｘ吸着能が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができるため望ましい。２５０℃を超える場合においては、生成したオゾンが、気相中で分解し、酸素に戻り、効果がなくなってしまうため、２５０℃以下で用いることが好ましく、オゾンが確実に残存しているという観点から、２００℃以下で用いることが好ましい。
【００１８】
以下、ＮＯｘ吸着装置について詳細に説明する。
【００１９】
ＮＯｘ吸着装置は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種を金属酸化物上に担持して成るＮＯｘ吸着材を有するものであることが望ましい。
このような構成とすることにより、ＮＯｘ吸着能が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができる。ＮＯｘ吸着時の形態は、酸性であるＮＯ３の形であるため、塩基性の材料であるアルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましい。
【００２０】
上述のＮＯｘ吸着材におけるアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種としては、バリウムを好適例として挙げることができるが、これに限定されるものではない。ＮＯｘを吸着することができるものであれば、例えばリチウムやセシウム、カルシウム、更にはランタンやイットリウムなどの希土類を挙げることもできる。
【００２１】
また、上述のＮＯｘ吸着材における金属酸化物は多孔質金属酸化物であることが望ましい。このような構成とすることにより、ＮＯｘ吸着能が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができる。例えばバリウムを高分散に担持するためには、比表面積の大きい、多孔質な金属酸化物材料が適している。具体例としては、アルミナを挙げることができるが、これに限定されるものではない。すなわち、シリカやゼオライトを好適に用いることもできる。
【００２２】
また、ＮＯｘ吸着装置は、排気ガス流れに対して上記ＮＯｘ吸着材の下流側に設置されたアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種と貴金属とを金属酸化物上に担持して成る他のＮＯｘ吸着材を更に有するものであることが望ましい。
このような構成とすることにより、ＮＯｘ吸着能が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができる。
貴金属はオゾンの分解特性が非常に高いため、放電装置Ａにて生成したオゾンが容易に分解してしまい、酸素に戻ってしまうおそれがある。そのため、貴金属を用いる場合には、逆に性能が低下してしまうおそれがある。そこで、貴金属を用いる場合には、排気ガスが先に貴金属を含まないＮＯｘ吸着材に触れるようにすることが望ましい。
なお、貴金属を含まないＮＯｘ吸着材と貴金属を含む他のＮＯｘ吸着材は、これらを排気ガス流路において直列に配置したり、コージェライトなどのハニカム担体にコート層を形成する場合には貴金属を含まないＮＯｘ吸着材を含む層を上層側に配置した積層構造としたりすることができる。
【００２３】
更に、上述の他のＮＯｘ吸着材における貴金属は白金であることが望ましい。このような構成とすることにより、ＮＯｘ吸着能が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができる。ＮＯｘを酸素とからＮＯ２へと酸化させるために貴金属を使うことが好ましく、その中でも白金が適している。しかしながら、これに限定されるものではなく、他の貴金属種を用いることもできる。
【００２４】
上述の他のＮＯｘ吸着材におけるアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種としては、バリウムを好適例として挙げることができるが、これに限定されるものではない。ＮＯｘを吸着することができるものであれば、例えばリチウムやセシウム、カルシウム、更にはランタンやイットリウムなどの希土類を挙げることもできる。
【００２５】
また、上述の他のＮＯｘ吸着材における金属酸化物は多孔質金属酸化物であることが望ましい。このような構成とすることにより、ＮＯｘ吸着能が向上し、より効率的に放電を利用してＮＯｘの吸着や分解除去をすることができ、より省燃費性能を向上させることができる。例えばバリウムを高分散に担持するためには、比表面積の大きい、多孔質な金属酸化物材料が適している。具体例としては、アルミナを挙げることができるが、これに限定されるものではない。すなわち、シリカやゼオライトを好適に用いることもできる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２７】
（参考例１）
コージェライト製ハニカム担体にバリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートして、本例に用いるＮＯｘ吸着装置を作製した。
得られたＮＯｘ吸着装置の担体中心部に高電圧電極を設置し、これを排ガス流路に設置してケースを接地電極とした放電装置Ｂを構成した。ＮＯｘ吸着装置の上流側に放電装置Ａを設置し、これらの放電装置を制御装置に接続して、図２に示すような本例の排気ガス浄化システムを構築した。
【００２８】
（実施例２）
排気ガス流れに対して上流側のコージェライト製ハニカム担体に、バリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートし、下流側のコージェライト製ハニカム担体に、白金及びバリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートして、本例に用いるＮＯｘ吸着装置を作製したこと以外は、参考例１と同様の操作を繰り返して、図３に示すような本例の排気ガス浄化システムを構築した。
【００２９】
（実施例３）
コージェライト製ハニカム担体に白金及びバリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートし、次いで、バリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートして、本例に用いるＮＯｘ吸着装置を作製したこと以外は、参考例１と同様の操作を繰り返して、図４に示すような本例の排気ガス浄化システムを構築した。
【００３０】
（参考例４）
コージェライト製ハニカム担体に白金及びバリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートして、本例に用いるＮＯｘ吸着装置を作製したこと以外は、参考例１と同様の操作を繰り返して、図５に示すような本例の排気ガス浄化システムを構築した。
【００３１】
（参考例５）
排気ガス流れに対して上流側のコージェライト製ハニカム担体に、白金及びバリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートし、下流側のコージェライト製ハニカム担体に、バリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートして、本例に用いるＮＯｘ吸着装置を作製したこと以外は、参考例１と同様の操作を繰り返して、図６に示すような本例の排気ガス浄化システムを構築した。
【００３２】
（参考例６）
コージェライト製ハニカム担体にバリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートし、次いで、白金及びバリウムを担持したアルミナを含むスラリーをコートして、本例に用いるＮＯｘ吸着装置を作製したこと以外は、参考例１と同様の操作を繰り返して、図７に示すような本例の排気ガス浄化システムを構築した。
【００３３】
＜性能評価＞
各例の排気ガス浄化システムについて、下記条件下におけるＮＯｘ浄化性能を評価した。得られた結果を図８に示す。
【００３４】
（評価条件）
放電装置Ａ：６０秒間作動させた後、４秒間停止させた。
放電装置Ｂ：放電装置Ａが停止している４秒間作動させた。
ガス組成  ：ＮＯｘ；５００ｐｐｍ、Ｏ２；１％、Ｎ２；バランス
ガス温度  ：１００℃、３００℃
【００３５】
図８より、本発明の範囲に属する実施例２、３の排気ガス浄化システムは、排気ガス雰囲気をリッチ雰囲気とすることなく、放電を利用して、ＮＯｘの吸着や分解除去をすることができる。よって、省燃費性能を向上させることができることが分かる。
また、図８より、本発明の範囲に属する排気ガス浄化システムのうち、実施例２、３の排気ガス浄化システムは、３００℃の高温域だけでなく、１００℃の低温域においても、優れたＮＯｘの浄化性能を示すことが分かる。
【符号の説明】
【００３６】
１    排気ガス浄化システム
２    ＮＯｘ吸着装置
２ａ  ＮＯｘ吸着材
２ｂ  他のＮＯｘ吸着材
４    放電装置Ａ
６    放電装置Ｂ
８    制御装置
【図１】
0005693110.tif 000002
【図２】
0005693110.tif 000003
【図３】
0005693110.tif 000004
【図４】
0005693110.tif 000005
【図５】
0005693110.tif 000006
【図６】
0005693110.tif 000007
【図７】
0005693110.tif 000008
【図８】
0005693110.tif 000009