(57)【要約】燃焼によって生成される排気ガスを処理するためのプラントであって、排気ガス中に含まれるチッ素酸化物を還元する添加剤の供給配管（４）が開通する排気ガスの導管（３）と、前記添加剤をろ過するためのポリマー材料で製作されたフィルタ素子（６５）とを備えている。
2011528412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼の際に生成される排気ガスを処理するためのプラントであって、
排気ガス中に含まれるチッ素酸化物の還元を生じさせる添加剤の供給配管（４）が開通する排気ガスの導管（３）と、
前記添加剤をろ過するためのフィルタ素子（６５）とを備え、
このフィルタ素子（６５）がポリマー材料で製作されていることを特徴とするプラント。
【請求項２】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリプロピレンで製作されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項３】
前記フィルタ素子（６５）が、デプスフィルタ膜であることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項４】
前記フィルタ素子（６５）が、ひだ付きの膜であることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項５】
前記フィルタ素子（６５）が、メルトブロー法によって得られていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項６】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作されたケーシング（５０）に収容され、該ケーシング（５０）に、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）が設けられ、前記フィルタ素子（６５）が、前記ケーシング（５０）と同じポリマー材料で製作されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項７】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作された支持手段（６０、６１、６２）へと拘束され、かつ、該支持手段（６０、６１、６２）によって、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）を提供しているケーシングの内部に取り付けられており、前記フィルタ素子（６５）が、前記支持手段（６０、６１、６２）と同じポリマー材料で製作されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項８】
燃焼によって生成された排気ガスを処理するためのプラントにおいて、ポリマー材料で製作されたフィルタ素子（６５）を、チッ素酸化物の還元を生じさせる添加剤のろ過に使用すること。
【請求項９】
前記フィルタ素子（６５）がポリプロピレンで製作されている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１０】
前記フィルタ素子（６５）がデプスフィルタ膜である請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１１】
前記フィルタ素子（６５）がひだ付きの膜である請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１２】
前記フィルタ素子（６５）が、メルトブロー法によって得られている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１３】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作されたケーシング（５０）に収容され、該ケーシング（５０）に、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）が設けられ、前記フィルタ素子（６５）が、前記ケーシング（５０）と同じポリマー材料で製作されている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１４】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作された支持手段（６０、６１、６２）へと拘束され、かつ、該支持手段（６０、６１、６２）によって、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）を備えているケーシングの内部に取り付けられており、前記フィルタ素子（６５）が、前記支持手段（６０、６１、６２）と同じポリマー材料で製作されている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くには、燃焼（特に、車両の内燃機関における空気／燃料混合物の燃焼。）によって生成される排気ガス中のチッ素酸化物の選択触媒還元（ＳＣＲ）のためのプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
選択触媒還元（ＳＣＲ）は、チッ素酸化物（ＮＯｘ）の排出を低減するための化学プロセスである。そのような化学プロセスにおいては、化学試薬（典型的には、アンモニアまたは尿素などのチッ素を含有している還元剤）が、排気ガス中に含まれるチッ素酸化物と反応できるように排気ガスへと加えられ、チッ素分子（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）が生成される。
【０００３】
化学還元剤は、チッ素酸化物の還元が触媒なしで自発的に生じる場合と比べてより低い温度（いずれにせよ、２５０°超。）およびより高い還元性能で生じることができるようにする適切な触媒の存在下で、排気ガスへと加えられる。
【０００４】
内燃機関を備える車両においては、還元剤が、一般的に、アドブルー（ＡｄＢｌｕｅ）という名称で知られている添加剤の形態で供給される。
【０００５】
この添加剤は、安定かつ無色の水状の液体であり、その３２．５％が尿素であり、残りが脱イオン水である。これは、毒性が低く、慢性疾患の危険を伴わず、可燃性でも爆発性でもなく、したがって車両に搭載された単純なタンクにて容易に携行することができる。
【０００６】
この添加剤が、消音器へと一体化されておりチッ素酸化物の還元を加速させるＳＣＲ触媒の上流において、排気管へと直接的に流れる供給配管を通って排気ガスの流れへと注入される。
【０００７】
排気ガスの流れは、触媒への入口において循環に入り、機関の始動後に迅速に触媒を、チッ素酸化物の還元反応を開始させるために必要な比較的高い温度（２５０°超）に達するまで加熱する。
【０００８】
液体添加剤が排気管に進入するとき、排気管内に含まれる尿素が、アンモニアおよび二酸化炭素へと分解される。アンモニアが、ＮＯｘを還元してチッ素分子および水を生じさせる試薬である。
【０００９】
添加剤の供給配管は、概略的には、貯蔵タンクと、貯蔵タンクに収容された添加剤を計量バルブへと運ぶポンプとを備えており、計量バルブが、添加剤を計り取って排気管へと注入する。
【００１０】
液体添加剤をろ過するフィルタも、供給配管に沿って（通常はポンプの上流に）配置されている。
【００１１】
フィルタは、添加剤の入口および出口が設けられた外ケーシングを備えている。この外ケーシングは、添加剤を通過させて添加剤に含まれる不純物を補足するフィルタ素子を収容している。
【００１２】
フィルタ素子は、通常は、ひだ状の表面および星状の形状を有する膜であり、セルロース主体の材料から作られている。
【００１３】
しかしながら、このセルロース主体の材料は、水または水溶液で濡れたときに早期に軟化および劣化を生じがちであり、ＳＣＲプロセスに使用される添加剤のろ過においては、その有効性および持続時間が実際のところきわめて低い。
【００１４】
特には、星状の形状を有しこの種の材料で作られている膜は、すぐに変形する傾向にあり、ひだ状の構成を失い、不定の形態をとり、利用可能なろ過面が大幅に限定される。
【００１５】
この欠点を克服するために、フィルタ膜のセルロース材料は、添加剤との適合性を向上させるための物質、すなわち特定の添加剤とともに使用されるときの経時的な抵抗および安定性を向上させる物質で処理されることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、尿素および水の溶液は腐食性であるため、フィルタ膜の経時的な安定性を保証することは、たとえセルロース主体の材料を上述の物質で処理しても不可能である。
【００１７】
本発明の目的は、この欠点を、簡単、合理的、かつ高価でない技術的解決策の範囲において取り除くことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、独立請求項に記載される本発明の特徴によって達成される。従属請求項が、本発明の好ましい態様および／または特に好都合な態様を示している。
【００１９】
特には、本発明は、燃焼によって生成される排気ガスを処理するためのプラントであって、排気ガス中に含まれるチッ素酸化物を還元する添加剤の供給配管が開通する排気ガスの導管と、前記添加剤をろ過するポリマー材料で製作された少なくともフィルタ素子とを備えている。
【００２０】
ポリマー材料は、ＳＣＲプロセスにおいて一般的に使用される水および尿素の添加剤に完璧に適合し、添加剤の腐食性にあまり影響されない。したがって、フィルタ素子は、この種の用途に使用されている現時点のフィルタと比べて、はるかに高い耐久性および安定性を有するようになる。
【００２１】
好ましくは、フィルタ膜が、添加剤との適合性という上述の特徴を最大限の範囲まで有し利用可能なポリマーの１つであるポリプロピレンから製作される。
【００２２】
本発明の好ましい態様においては、フィルタ素子が、高いろ過効率の保証に加えて、より長い可使時間を保証する大きな蓄積容量を有するデプスフィルタ膜である。
【００２３】
あるいは、フィルタ素子が、ひだ付きの表面を備える表面フィルタ膜（おそらくは、星状の構成を有する）であってよい。
【００２４】
メルトブロー法により、フィルタ素子をポリマー繊維から製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明のさらなる特徴および利点が、あくまでも本発明を限定するものではない例として添付の図面の図の助けを借りて提示される以下の説明から、明らかになるであろう。
【００２６】
【図１】車両の内燃機関の排気ガスを処理するための本発明によるプラントの概略図である。
【図２】図１のプラントに設置される添加剤用のフィルタの垂直面に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、自動車、トラック、バス、などの車両に搭載された内燃機関２（典型的にはディーゼルエンジンであるが、ディーゼルエンジンに限られるわけではない。）によって生成される排気ガスを処理するためのプラント１を概略的に示している。
【００２８】
プラント１は、排気ガスに選択触媒還元（ＳＲＣ）プロセスを加えるように設計されており、ＳＲＣプロセスにおいて、排気ガスに含まれるチッ素酸化物（ＮＯｘ）が還元の化学反応にさらされて、チッ素分子および水が生じる。
【００２９】
プラント１は、排気ガスのための導管３（この場合には、エンジン２の排気マニホールドを消音器に接続する排気管。）と、排気ガスに含まれるチッ素酸化物の還元を生じさせる添加剤のための供給配管４とを備えている。
【００３０】
添加剤は、還元剤であり、一般的にはチッ素を含有する液体の形態であり、その約３２．５％が尿素であり、残りが脱イオン化水である。この添加剤は、アドブルーという名称で知られている。
【００３１】
供給配管４は、タンク４０と、タンク４０に収容された添加剤を吸い上げて計量バルブ４２へと供給するポンプ４１とを備えている。計量バルブ４２は、添加剤を計り取って排気ガスのための導管３へと直接的に注入する。
【００３２】
特には、計量バルブ４２は、消音器へと組み込まれた触媒３０の上流において、排気ガスの流れへと添加剤を注入し、触媒３０において、適切な触媒物質がチッ素酸化物の還元を促進する。
【００３３】
エンジン２の始動後に、排気ガスの流れが、チッ素酸化物の還元反応を開始させるために必要な比較的高い温度（２５０°超）に達するまで、触媒３０を速やかに加熱する。このような状態で、添加剤が排気管３に進入すると、添加剤に溶解している尿素がアンモニアおよび二酸化炭素へと分解される。高い温度および触媒３０の存在のおかげで、アンモニアがＮＯｘを還元してチッ素分子および水を生じさせ、チッ素分子および水が消音器を通って大気へと排出される。
【００３４】
還元反応が正しく生じるためには、添加剤が、排気ガスの温度および排気ガス中に含まれるＮＯｘの割合に基づく正しい量にて注入されなければならない。この正しい量は、好ましくは触媒３０の下流において排気管３に取り付けられた温度センサ９０および排気ガスセンサ９１からの信号に応答して、ポンプ４１および計量バルブ４２の動作を制御する電子制御ユニット９によって自動的に達成される。
【００３５】
さらに供給配管４は、添加剤をろ過するフィルタ５を備えている。フィルタ５は、好ましくはタンク４０とポンプ４１との間に配置されている。図２に示されるとおり、フィルタ５は、好ましくはポリマー材料から製作される外ケーシング５０を備えている。外ケーシング５０の内部空間が、カートリッジ６によって２つの別個の部屋へと分割されており、そのうちの第１の部屋７が、ろ過対象の添加剤の入力パイプ５１に連絡しており、第２の部屋８が、ろ過後の添加剤の出力パイプ５２に連絡している。
【００３６】
さらに詳しくは、外ケーシング５０が、筒状のビーカー形の下部容器５３を備えており、その開口が、開閉可能な上部カバー５４によって気密に閉じられている。入力パイプ５１および出力パイプ５２の両者は、上部カバー５４に固定され、それぞれ中央および外周付近の位置に配置されている。
【００３７】
カートリッジ６は、２枚の同軸な支持プレートの間に配置された中央の円筒形のケージ６０を備えている。下側のプレート６１は完全に閉じられており、上側のプレート６２に、入力パイプ５１の内部の部分へとリングシール６４を介在させて着脱可能に挿入される中央の中空ブシュ６３が備えられている。
【００３８】
中央のケージ６０および支持プレート６１、６２は、いずれもポリマー材料で製作され、好ましくは外ケーシング５０に使用される同じ種類のポリマー材料で製作される。
【００３９】
略円筒形のフィルタ素子６５は、中央のケージ６０へと同軸に挿入され、カートリッジ６の支持プレート６１および６２の間に固定されている。添加剤の流れは、添加剤に含まれる不純物を捕らえるように、第１の部屋７から第２の部屋８へと流れる。フィルタ素子６５は、ろ過対象の添加剤に最適に適合したポリマー材料（好ましくは、ポリプロピレン。）から製作され、すなわち添加剤がフィルタ素子を通過して流れ、フィルタ素子を濡らすときに、腐食または損傷に悩むことがなく、あるいは過度に軟化することがない。
【００４０】
このようにして、フィルタ素子６５は、この種の用途に使用される従来技術のフィルタ素子よりもはるかに長い可使時間を有し、従来技術のフィルタ素子と比べて時間が経ってもより効率的かつ安定的である。
【００４１】
本発明の好ましい態様においては、フィルタ素子６５が、外ケーシング５０を構成するポリマー材料と同じポリマー材料で製作され、おそらくは中央のケージ６０ならびに支持プレート６１および６２を構成するポリマー材料と同じポリマー材料で製作される。
【００４２】
このようにして、フィルタ素子６５ならびにケーシング５０およびカートリッジ６の他の構成部品が異なる製造プロセスを必要とするが、フィルタ５の全体をポリマー材料について規定された手順に単純に従うことによって処分することができ、分解も廃棄物の分類も不要であるため、原材料の供給コストおよびフィルタ５の除去コストの両方を削減することが好都合に可能である。特には、フィルタ素子６５を、例えばメルトブロー法を使用して得られるポリマー繊維の不織布から製作することが可能である。
【００４３】
図示の例では、フィルタ素子６５が、優れたろ過効率を保証するとともに、飽和までにかなりの不純物を溜めることができ、したがってフィルタ５の可使時間を大幅に長くすることができるデプスフィルタ膜である。
【００４４】
しかしながら、本発明は、フィルタ素子６５が、より薄いひだ状の表面膜（おそらくは中心軸の周囲へと巻かれて星状の形状を獲得する。）の形態を有する可能性を排除するものではない。
【００４５】
当然ながら、当業者であれば、技術および応用に関する性質の多数の変更を、以下の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲から離れることなく、上述のプラント１へと導入できるであろう。
【符号の説明】
【００４６】
１    プラント
３    導管
４    供給配管
５０    ケーシング
５１    入口
５２    出口
６０、６１、６２    支持手段
６５    フィルタ素子
【図１】
2011528412.tif 000003
【図２】
2011528412.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月10日(2010.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼の際に生成される排気ガスを処理するためのプラントであって、
排気ガス中に含まれるチッ素酸化物の還元を生じさせる添加剤の供給配管（４）が開通する排気ガスの導管（３）と、
前記添加剤をろ過するためのフィルタ素子（６５）とを備え、
該フィルタ素子（６５）がポリマー材料で製作されていることを特徴とするプラント。
【請求項２】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリプロピレンで製作されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項３】
前記フィルタ素子（６５）が、デプスフィルタ膜であることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項４】
前記フィルタ素子（６５）が、ひだ付きの膜であることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項５】
前記フィルタ素子（６５）が、メルトブロー法によって得られていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項６】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作されたケーシング（５０）に収容され、該ケーシング（５０）に、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）が設けられ、前記フィルタ素子（６５）が、前記ケーシング（５０）と同じポリマー材料で製作されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項７】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作された支持手段（６０、６１、６２）へと拘束され、かつ、該支持手段（６０、６１、６２）によって、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）を提供しているケーシングの内部に取り付けられており、前記フィルタ素子（６５）が、前記支持手段（６０、６１、６２）と同じポリマー材料で製作されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項８】
燃焼によって生成された排気ガスを処理するためのプラントにおいて、ポリマー材料で製作されたフィルタ素子（６５）を、チッ素酸化物の還元を生じさせる添加剤のろ過に使用すること。
【請求項９】
前記フィルタ素子（６５）がポリプロピレンで製作されている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１０】
前記フィルタ素子（６５）がデプスフィルタ膜である請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１１】
前記フィルタ素子（６５）がひだ付きの膜である請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１２】
前記フィルタ素子（６５）が、メルトブロー法によって得られている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１３】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作されたケーシング（５０）に収容され、該ケーシング（５０）に、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）が設けられ、前記フィルタ素子（６５）が、前記ケーシング（５０）と同じポリマー材料で製作されている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【請求項１４】
前記フィルタ素子（６５）が、ポリマー材料で製作された支持手段（６０、６１、６２）へと拘束され、かつ、該支持手段（６０、６１、６２）によって、ろ過対象の添加剤のための少なくとも入口（５１）および出口（５２）を備えているケーシングの内部に取り付けられており、前記フィルタ素子（６５）が、前記支持手段（６０、６１、６２）と同じポリマー材料で製作されている請求項８に記載のフィルタ素子の使用。
【国際調査報告】
2011528412.tif 000005
2011528412.tif 000006