(57)【要約】【課題】最初から高温の条件下であっても液化サルフェートの発生を防止する触媒層を備えた排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガスが流通する排気管の途中に、吸着材と希土類系金属とアルミナを混在する触媒層１６を設けた排気浄化装置であって、触媒層１６には貴金属とアルミナの集合体１７を含む。このように、貴金属が触媒層１６に混在しないよう、貴金属とアルミナの集合体１７を触媒層１６に含むので、集合体１７のアルミナにより貴金属の強力な酸化剤の作用を抑制して、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応を防止することができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する排気管の途中に、吸着材と希土類系金属とアルミナを混在する触媒層を設けた排気浄化装置であって、前記触媒層には貴金属とアルミナの集合体を含むことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
排気ガスが流通する排気管の途中に、吸着材と希土類系金属とアルミナを混在する触媒層を設けた排気浄化装置であって、前記触媒層には貴金属と遷移元素系金属の集合体を含むことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
貴金属が白金である請求項１又は２記載の排気浄化装置。
【請求項４】
遷移元素系金属がチタン、ジルコニウム、或いはその酸化物のうちの少なくとも一つ以上である請求項２記載の排気浄化装置。
【請求項５】
希土類系金属が、ランタン、セリウム、プラセシオジム、ネオジム、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上である請求項１、２、３又は４記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用される排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示す如くディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）１は、カーボンの成分が多いドライスート（ＩｎＳｏｌｕｂｌｅ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｆｒａｃｔｉｏｎ：ＩＯＦ）２と、高沸点炭化水素成分から成る可溶性有機成分（Ｓｏｌｕｂｌｅ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｆｒａｃｔｉｏｎ：ＳＯＦ）３とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレート１の低減対策として、図３、図４に示すように、ディーゼルエンジン４からの排気ガス５が流通する排気管６の途中にパティキュレートフィルタ７を装備することが考えられている。
【０００３】
パティキュレートフィルタ７は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路８の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路８については、その出口が目封じされるようになっており、各流路８を区画する多孔質薄壁９を透過した排気ガス５のみが下流側へ排出されて、前記多孔質薄壁９の内側表面にパティキュレート１が捕集されるようにしてある。
【０００４】
又、他のパティキュレート１の低減対策としては、パティキュレートフィルタ７との併用で、もしくはパティキュレートフィルタ７の代わりに、図５、図６に示す如くフロースルー方式のハニカム構造物１０を用いることが考えられている。
【０００５】
ハニカム構造物１０は、コージェライト等のセラミック層１１の上面に触媒層１２を形成しており、触媒層１２は、セリウム（Ｃｅ）等の希土類金属１３や、白金（Ｐｔ）等の貴金属１４がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とシリカの化合物等の吸着材１５に偏りなく混在して形成されている。
【０００６】
ハニカム構造物１０にパティキュレート１が接触した際には、炭素類のガス成分やパティキュレート１がハニカム構造物１０の触媒層１２へ瞬間的に吸着し、パティキュレート１中の可溶性有機成分３を〔数１〕の如くＨ２ＯとＣＯ２ガスに分解し、更に可溶性有機成分３の燃焼熱によってドライスート２を〔数２〕の如く反応させている。ここで、希土類金属１３は、酸素の量が多い場合には吸着し、且つ酸素の量が少ない場合には放出する酸素調整剤として作用し、貴金属１４は、希土類金属１３による可溶性有機成分３やドライスート２の酸化を促進させるよう強力な酸化剤として作用している。又、ガス成分の炭素類（図示せず）は可溶性有機成分３と同様に反応して燃焼している。
【０００７】
【数１】
２ＨＣ＋３Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋２ＣＯ２
【数２】
Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最初から高温の条件下において触媒層１２にパティキュレート１が接触した際には、ガス成分中のＳＯ２が非常に強力な酸化反応を起してＳＯ３、ＳＯ４の液化サルフェート（図示せず）になるため、ガス中の水が酸性の液となり、図６に示す如くパティキュレート１の低減効率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、最初から高温の条件下であっても液化サルフェートの発生を防止する触媒層を備えた排気浄化装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、排気ガスが流通する排気管の途中に、吸着材と希土類系金属とアルミナを混在する触媒層を設けた排気浄化装置であって、前記触媒層には貴金属とアルミナの集合体を含むことを特徴とする排気浄化装置に係るものである。
【００１１】
本発明の請求項２は、排気ガスが流通する排気管の途中に、吸着材と希土類系金属とアルミナを混在する触媒層を設けた排気浄化装置であって、前記触媒層には貴金属と遷移元素系金属の集合体を含むことを特徴とする排気浄化装置に係るものである。
【００１２】
又、本発明の請求項３は、貴金属が白金である請求項１又は２記載の排気浄化装置に係るものであり、本発明の請求項４は、遷移元素系金属がチタン、ジルコニウム、或いはその酸化物のうちの少なくとも一つ以上である請求項２記載の排気浄化装置に係るものあり、本発明の請求項５は、希土類系金属が、ランタン、セリウム、プラセシオジム、ネオジム、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上である請求項１、２、３又は４記載の排気浄化装置に係るものである。
【００１３】
而して、このような請求項１の排気浄化装置によれば、貴金属が触媒層に混在しないよう、貴金属とアルミナの集合体を触媒層に含むので、集合体のアルミナにより貴金属の強力な酸化剤の作用を抑制して、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応を防止し、結果的に、パティキュレートの低減効率を向上させることができる。
【００１４】
又、請求項２の排気浄化装置によれば、貴金属が触媒層に混在しないよう、貴金属と遷移元素系金属の集合体を触媒層に含むので、集合体の遷移元素系金属により貴金属の強力な酸化剤の作用を抑制して、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応を防止し、結果的に、パティキュレートの低減効率を向上させることができる。
【００１５】
請求項３に示す如く貴金属が白金であり、又は請求項４に示す如く遷移元素系金属がチタン、ジルコニウム、或いはその酸化物のうちの少なくとも一つ以上であり、本発明の請求項５に示す如く希土類系金属が、ランタン、セリウム、プラセシオジム、ネオジム、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上であると、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応をいっそう防止してパティキュレートの低減効率を確実に向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の第一例を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は本発明の排気浄化装置を実施する形態の第一例を示すもので、第一例の排気浄化装置は、排気管６の途中にフロースルー方式のハニカム構造物１０を備えている。ここで排気浄化装置は、ハニカム構造物１０と共にパティキュレートフィルタ７を併用してもよい。
【００１８】
ハニカム構造物１０は、コージェライト等のセラミック層１１の上面に触媒層１６を形成し、触媒層１６は、吸着材と希土類系金属とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を混在して形成されている（図１では吸着材、希土類系金属、アルミナを図示せず）。ここで、吸着材はシリカ（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の化合物等が好ましく、希土類系金属は、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセシオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）等、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上が用いられている。
【００１９】
又、触媒層１６の中には、貴金属（図示せず）が混在しないよう、貴金属とアルミナの集合体１７を点在状態で含んでおり、貴金属は白金であると共に０．１ｇ／Ｌ以下の割合で配置されている。
【００２０】
以下、本発明を実施する形態の第一例の作用を説明する。
【００２１】
最初から高温の条件下でハニカム構造物１０の触媒層１６にパティキュレート１が接触した際には、ガス成分の炭素類やパティキュレート１がハニカム構造物１０の触媒層１６へ瞬間的に吸着し、パティキュレート１中の可溶性有機成分３やドライスート２を反応させて燃やす。同時にサルフェートのＳＯ２は、貴金属とアルミナの集合体１７によりＳＯ３及びＳＯ４の液化サルフェートになるような非常に強力な酸化反応を起こすことがなく、種々の手段により処理される。
【００２２】
このように、第一例の排気浄化装置によれば、貴金属が触媒層１６に混在しないよう、貴金属とアルミナの集合体１７を触媒層１６に含むので、集合体１７のアルミナにより貴金属の強力な酸化剤の作用を抑制して、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応を防止し、結果的に、パティキュレート１の低減効率を向上させることができる。ここで、貴金属の強力な酸化剤の作用は貴金属とアルミナの集合体１７により抑制されるが、通常の条件下であっても、パティキュレート１の低減効率に影響を与えることがない。
【００２３】
又、貴金属が白金であり、希土類系金属が、ランタン、セリウム、プラセシオジム、ネオジム、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上であると、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応をいっそう防止してパティキュレート１の低減効率を確実に向上させることができる。更に、貴金属及び希土類系金属は酸素放出時に強酸化することができる。
【００２４】
続いて本発明の実施の形態の第二例を説明する。
【００２５】
第二例の排気浄化装置は、第一例のハニカム構造物１０の触媒層を変更したものであり、触媒層は、第一例と略同様に吸着材と希土類系金属とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を混在して形成されており、触媒層の中には、貴金属が混在しないよう、貴金属と遷移元素系金属の集合体を点在状態で含んでおり、貴金属は白金であると共に０．１ｇ／Ｌ以下の割合で配置されている。ここで、遷移元素系金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上が用いられている。
【００２６】
以下、本発明を実施する形態の第二例の作用を説明する。
【００２７】
最初から高温の条件下でハニカム構造物１０の触媒層にパティキュレート１が接触した際には、第一例と略同様に、ガス成分の炭素類やパティキュレート１がハニカム構造物１０の触媒層へ瞬間的に吸着し、パティキュレート１中の可溶性有機成分３やドライスート２を反応させて燃やす。同時にガス成分中のＳＯ２は、貴金属と遷移元素系金属の集合体によりＳＯ３及びＳＯ４の液化サルフェートになるような非常に強力な酸化反応を起こすことがなく、種々の手段により処理される。
【００２８】
このように、第二例の排気浄化装置によれば、貴金属が触媒層に混在しないよう、貴金属と遷移元素金属の集合体を触媒層に含むので、集合体の遷移元素金属により貴金属の強力な酸化剤の作用を抑制して、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応を防止し、結果的に、パティキュレート１の低減効率を向上させることができる。ここで、貴金属の強力な酸化剤の作用は貴金属と遷移元素系金属の集合体により抑制されるが、通常の条件下であっても、パティキュレート１の低減効率に影響を与えることがない。
【００２９】
又、貴金属が白金であり、遷移元素系金属がチタン、ジルコニウム、或いはその酸化物のうちの少なくとも一つ以上であり、更に希土類系金属が、ランタン、セリウム、プラセシオジム、ネオジム、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上であると、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応をいっそう防止してパティキュレート１の低減効率を確実に向上させることができる。又、貴金属及び希土類系金属は酸素放出時に強酸化することができる。
【００３０】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３２】
（Ｉ）請求項１の排気浄化装置によれば、貴金属が触媒層に混在しないよう、貴金属とアルミナの集合体を触媒層に含むので、集合体のアルミナにより貴金属の強力な酸化剤の作用を抑制して、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応を防止し、結果的に、パティキュレートの低減効率を向上させることができる。
【００３３】
（ＩＩ）請求項２の排気浄化装置によれば、貴金属が触媒層に混在しないよう、貴金属と遷移元素系金属の集合体を触媒層に含むので、集合体の遷移元素系金属により貴金属の強力な酸化剤の作用を抑制して、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応を防止し、結果的に、パティキュレートの低減効率を向上させることができる。
【００３４】
（ＩＩＩ）請求項３に示す如く貴金属が白金であり、又は請求項４に示す如く遷移元素系金属がチタン、ジルコニウム、或いはその酸化物のうちの少なくとも一つ以上であり、本発明の請求項５に示す如く希土類系金属が、ランタン、セリウム、プラセシオジム、ネオジム、或いはその酸化物のうちの少くとも一つ以上であると、最初から高温の条件下での貴金属によるＳＯ２から液化サルフェートへの反応をいっそう防止し、パティキュレートの低減効率を確実に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置に用いる触媒層の形態の第一例を示す概念図である。
【図２】パティキュレートの構造を示す概念図である。
【図３】排気浄化装置を示す概略図である。
【図４】図３のパティキュレートフィルタの構造を示す断面図である。
【図５】ハニカム構造物の構造を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図６】排気浄化装置に用いる触媒層の形態例を示す概念図である。
【符号の説明】
６　　排気管
１６　　触媒層
１７　　集合体
【図１】
2004066106.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004066106.tif 000007
【図６】
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