(57)【要約】【課題】低温でＮＯｘの還元を行なえる排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気管１に組み込まれるグランド電極を兼ね且つＮＯｘ還元触媒を担持した触媒担体２と、触媒担体２よりも排気管１の上流側に組み込まれる高圧電極を兼ね且つ触媒担体２側に向けて還元剤３を噴霧し得る添加ノズル４と、添加ノズル４に高電圧をパルス状に印加し得る電源５とを備えている。  すなわち、添加ノズル４に高電圧を印加することにより、低温プラズマ１８を発生させ、添加ノズル４から触媒担体２側に向かう還元剤３を低温プラズマで活性化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気経路に組み込まれるグランド又は高圧電極を兼ね且つＮＯｘ還元触媒を担持した触媒担体と、該触媒担体よりも排気経路の上流側に組み込まれる高圧又はグランド電極を兼ね且つ触媒担体側に向けて還元剤を噴霧し得る添加ノズルと、該添加ノズルと触媒担体間に高電圧を印加し得る電源とを備えてなることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
エンジンの排気経路に組み込まれるグランド又は高圧電極を兼ね且つＮＯｘ還元触媒を担持した触媒担体と、該触媒担体よりも排気経路の上流側に組み込まれる高圧又はグランド電極と、該高圧又はグランド電極よりも排気経路の上流側に組み込まれ且つ触媒担体側に向けて還元剤を噴霧し得る添加ノズルと、高圧電極に高電圧を印加し得る電源とを備えてなることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
ＮＯｘ還元触媒に吸蔵還元型触媒を用いた請求項１または請求項２のいずれかに記載の排気浄化装置。
【請求項４】
ＮＯｘ還元触媒に選択還元型触媒を用いた請求項１または請求項２のいずれかに記載の排気浄化装置。
【請求項５】
高圧電極又はグランド電極を誘電体で覆った請求項１または請求項２のいずれかに記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは燃料を空気が過剰な状態で燃焼を行なうので、ＨＣ及びＣＯの不完全燃焼成分の排出量が少ないが、燃焼に寄与しなかった残余のＯ2と空気中のＮ2が反応して生成されるＮＯｘの排出量が多くなる。
【０００３】
そこで、ＮＯｘを硝酸塩の状態で一時的に吸蔵してから無害なＮ2として還元浄化するＮＯｘ還元触媒（吸蔵還元型触媒）を担持した触媒担体、及びＯ2を活性化させるためのプラズマ発生装置をディーゼルエンジンの排気経路に組み込んだ排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、触媒Ｐｔによりエンジン排気が含有しているＮＯｘと酸素からＮＯ2を生成し、当該ＮＯ2が吸蔵剤Ｂａに反応して硝酸塩Ｂａ（ＮＯ3）2となり保持される。
【０００５】
また、触媒Ｐｔによりエンジン排気が含有しているＳＯｘと酸素からＳＯ4を生成し、当該ＳＯ4が吸蔵剤Ｂａに反応して硫酸塩ＢａＳＯ4となり保持される。
【０００６】
この後、排気経路に燃料を添加し且つプラズマ発生装置を作動させると、Ｈ2、ＣＯを含んだＨＣによりＮ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏが脱離し、Ｂａ（ＮＯ3）2がＢａに戻る。
【０００７】
つまり、結果的にＮＯ2がＮ2に還元される。
【０００８】
同時に、Ｈ2、ＣＯ、ＨＣによりＮ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、ＳＯ2が脱離し、ＢａＳＯ4がＢａに戻る。
【０００９】
更に、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）などの酸化物、またはＣｕやゼオライトで組成したＮＯｘ還元触媒（選択還元型触媒）を、ディーゼルエンジンの排気経路に組み込んだ排気浄化装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２１０２５号公報
【特許文献２】特開２００２−１６１７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のものでは、バリアされている高電圧極とグランド極が交互に配置されているため、電極構造が複雑化し、多数の電極のギャップを一定にすることや絶縁が困難であるなどの問題がある。
【００１１】
また、放電部が触媒担体よりも排気経路の上流側に組み込んであるため、放電部と還元部の距離が長くなり、寿命の短いラジカル種等が触媒表面まで届かない。
【００１２】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、構造を簡略化し且つ低温領域でも効率よくＮＯｘの還元を行なえる排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため本発明では、エンジンの排気経路に組み込まれるグランド電極を兼ね且つＮＯｘ還元触媒を担持した触媒担体と、該触媒担体よりも排気経路の上流側に組み込まれる高圧電極を兼ね且つ触媒担体側に向けて還元剤を噴霧し得る添加ノズルと、該添加ノズルに高電圧を印加し得る電源とを備えた構成を採る。
【００１４】
すなわち、添加ノズルに高電圧を印加することにより、低温プラズマを発生させ、添加ノズルから触媒担体側に向かう還元剤を低温プラズマで活性化する。
【００１５】
あるいは、エンジンの排気経路に組み込まれるグランド電極を兼ね且つＮＯｘ還元触媒を担持した触媒担体と、該触媒担体よりも排気経路の上流側に組み込まれる高圧電極と、該高圧電極よりも排気経路の上流側に組み込まれ且つ触媒担体側に向けて還元剤を噴霧し得る添加ノズルと、高圧電極に高電圧を印加し得る電源とを備えた構成を採る。
【００１６】
すなわち、高圧電極に高電圧を印加することにより、低温プラズマを発生させ、添加ノズルから触媒担体側に向かう還元剤を低温プラズマで活性化する。
【００１７】
上記いずれの構造においても、電極を誘電体で覆うことができ、誘電体で覆わない場合は電極間にパルス高電圧を印加して低温プラズマを発生させ、また、誘電体で覆った場合は任意の交流高電圧で低温プラズマを発生させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の排気浄化装置によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【００１９】
（１）請求項１に記載の排気浄化装置では、添加ノズルと触媒担体の間に低温プラズマが均等に発生し、これにより、添加ノズルから触媒担体側へ向かう還元剤の活性化が図られ、ＮＯｘの還元が効率よく行なえる。
【００２０】
（２）請求項２に記載の排気浄化装置では、高圧電極と触媒担体の間に低温プラズマが均等に発生し、これにより、添加ノズルから触媒担体側へ向かう還元剤の活性化が図られ、ＮＯｘの還元が効率よく行なえる。
【００２１】
（３）請求項１または請求項２に記載の排気浄化装置のいずれにおいても、プラズマ発生空間と触媒部が近いため、多くの活性種を触媒部へ供給できる。また、プラズマより帯電した還元剤が静電的に触媒担体に付着するため、効率よく還元でき、同時にＨＣ（ＮＨ3）のリークを抑えることができる。更に、パティキュレートの静電捕集効果があり、パティキュレート減効果を発揮し、触媒表面に付着したパティキュレートを還元剤として利用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２３】
図１及び図２は本発明の排気浄化装置の第１の例であり、排気管１に組み込まれるグランド電極を兼ね且つＮＯｘ還元触媒を担持した触媒担体２と、該触媒担体２よりも排気管１の上流側に組み込まれる高圧電極を兼ね且つ触媒担体２側に向けて還元剤３を噴霧し得る添加ノズル４と、該添加ノズル４に高電圧をパルス状に印加し得る電源５とを備えている。
【００２４】
触媒担体２は、ＳｉＣや金属などの導電性物質を素材とし、排気６が通過できるようなハニカム構造を採っている。
【００２５】
還元剤３は、ＮＯｘ還元触媒に見合った物性であり、触媒Ｐｔと吸蔵剤Ｂａで組成した吸蔵還元触媒ではＨＣを主な成分とする燃料を用い、Ｖ、Ｔｉ、Ｗなどの酸化物、または銅やゼオライトで組成した選択還元型触媒では尿素水を用いる。
【００２６】
添加ノズル４は、触媒担体２の上流側の端面に向き合うように排気管１内方に配置した中空の金属環状体７と、平行に並んで上下両端が金属環状体７に連通し且つ触媒担体２側に複数の噴射孔８を有する金属パイプ９と、平行に並んで左右両端が金属環状体７に連通し且つ触媒担体２側に複数の噴射孔１０を有する金属パイプ１１と、排気管１上部を貫通し且つ下端が金属環状体７に連なる金属パイプ１２と、該金属パイプ１２外周面と排気管１貫通部位の間に介装したインシュレータ１３とを主な構成要素としている。添加ノズル４はどのような形状であってもよいが、特に噴射孔１０の部分を注射針のように尖らせた形状とすることか好ましい。
【００２７】
金属パイプ１２の上端は、インシュレータ１４及び配管１５を介して還元剤送給ポンプ１６に連なり、また、電源５と金属パイプ１２は導線１７により接続してある。
【００２８】
この排気浄化装置では、電源５を作動させて添加ノズル４に対して高電圧をパルス状に印加した際には、アークを形成する前に高電圧が途切れるため、添加ノズル４と触媒担体２の間に低温プラズマ１８が均等に発生することになる。
【００２９】
更に、還元剤送給ポンプ１６を作動させて、還元剤３を添加ノズル４から触媒担体２側へ噴霧すると、低温プラズマ１８により還元剤３の活性化が図られ、低温でＮＯｘの還元が行なわれる。
【００３０】
このとき、プラズマ発生空間と触媒担体２が近いため、多くの活性種を触媒へ供給できる。また、プラズマより帯電した還元剤３が静電的に触媒担体２に付着するため、効率よく還元でき、同時にＨＣ（ＮＨ3）のリークを抑えることができる。更に、パティキュレートの静電捕集効果があり、パティキュレート減効果を発揮し、触媒表面に付着したパティキュレートを還元剤として利用することもできる。
【００３１】
図３及び図４は本発明の排気浄化装置の第２の例であり、排気管１に組み込まれるグランド電極を兼ね且つＮＯｘ還元触媒を担持した触媒担体２と、該触媒担体２よりも排気管１の上流側に組み込まれる高圧電極１９と、該高圧電極１９よりも排気管１の上流側に組み込まれ且つ触媒担体２側に向けて還元剤３を噴霧し得る添加ノズル２０と、前記高圧電極１９に高電圧をパルス状に印加し得る電源５とを備えている。
【００３２】
触媒担体２の素材や構造、ＮＯｘ還元触媒及び還元剤３の組み合わせは、先述した第１の例と同様である。
【００３３】
高圧電極１９は、触媒担体２の上流側の端面に向き合うように排気管１内方に配置した金属環状体２１と、平行に並んで上下両端が金属環状体２１に係止された金属棒２２と、平行に並んで左右両端が金属環状体２１に係止された金属棒２３と、これら金属棒２２，２３から触媒担体２側へ延びる突起２４と、排気管１上部を貫通し且つ金属環状体２１と電源５を接続する導線２５と、該導線２５外周面と排気管１貫通部位の間に介装したインシュレータ２６とを主な構成要素としている。高圧電極１９はどのような形状であってもよいが、先端を尖らせた形状とすることが好ましい。
【００３４】
添加ノズル２０には、排気管１上部を貫通して還元剤送給ポンプ１６に連なる配管２７が接続してある。
【００３５】
この排気浄化装置では、電源５を作動させて高圧電極１９に対して高電圧をパルス状に印加した際には、アークを形成する前に高電圧が途切れるため、高圧電極１９と触媒担体２の間に低温プラズマ１８が均等に発生することになる。
【００３６】
更に、還元剤送給ポンプ１６を作動させて、還元剤３を添加ノズル２０から触媒担体２側へ噴霧すると、低温プラズマ１８により還元剤３の活性化を図られ、低温でＮＯｘの還元が行なわれる。
【００３７】
このとき、プラズマ発生空間と触媒担体２が近いため、多くの活性種を触媒へ供給できる。また、プラズマより帯電した還元剤３が静電的に触媒担体２に付着するため、効率よく還元でき、同時にＨＣ（ＮＨ3）のリークを抑えることができる。更に、パティキュレートの静電捕集効果があり、パティキュレート減効果を発揮し、触媒表面に付着したパティキュレートを還元剤として利用することもできる。
【００３８】
本発明の排気浄化装置の第１の例、あるいは第２の例において、一方、もしくは双方の電極を誘電体で覆うと、任意の交流高電圧で低温プラズマを発生させることができる。触媒担体２側を誘電体で覆う場合は、メタル（又はＳｉＣ等）のハニカム担体へのアルミナコーティングなどで代用できる。
【００３９】
また、本発明の排気浄化装置の第１の例、あるいは第２の例では、図示のように高電圧極、グランド極としたが、これは入れ替えてもよい。但し、触媒担体２側を高電圧極とする場合は、触媒担体２と排気管１の間に絶縁体を介在させる必要が生じる。
【００４０】
なお、本発明の排気浄化装置は、上述した実施の形態のみに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において変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の排気浄化は、様々な車種に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の排気浄化装置の第１の例を示す概念図である。
【図２】図１に関連する添加ノズルの概念図である。
【図３】本発明の排気浄化装置の第２の例を示す概念図である。
【図４】図３に関連する高圧電極の概念図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  排気管（排気経路）
２  触媒担体
３  還元剤
４  添加ノズル
５  電源
１９  高圧電源
２０  添加ノズル
【図１】
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【図２】
2007107450.tif 000004
【図３】
2007107450.tif 000005
【図４】
2007107450.tif 000006