(57)【要約】【課題】ＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理時に高濃度のＳＯ2ガスが発生しないようにした排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気管４の途中にＮＯx吸蔵還元触媒５を備えて該ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側に燃料８を添加し得るようにした排気浄化装置に関し、ＮＯx吸蔵還元触媒５より下流側で排気ガス３中に水１５を霧化して散布する水噴霧手段１８と、該水噴霧手段１８の下流側で硫酸ミストを捕え且つ該硫酸ミストと反応して硫化物を成すミストキャッチャ（ミストキャッチ板１９や脱硫ケース１２の後壁部２０、テールパイプ２１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を備えて該ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加し得るようにした排気浄化装置において、ＮＯx吸蔵還元触媒より下流側で排気ガス中に水を霧化して散布する水噴霧手段と、該水噴霧手段の下流側で硫酸ミストを捕え且つ該硫酸ミストと反応して硫化物を成すミストキャッチャとを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
水噴霧手段とミストキャッチャとの間に、水分を保持しながら排気ガスを通過せしめる水分保持フィルタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
硫酸ミストと反応して硫化物を成し得る金属フィルタにより水分保持フィルタを構成したことを特徴とする請求項１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、ＮＯx吸蔵還元触媒を用いた排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中の酸素濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒を排気管の途中に装備し、このＮＯx吸蔵還元触媒によりＮＯxの排出濃度を低減することが行われている。
【０００３】
ただし、ＮＯx吸蔵還元触媒においては、ＮＯxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のＮＯxを吸蔵できなくなるため、定期的にＮＯx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの酸素濃度をＨＣ等の還元剤により低下させてＮＯxを分解放出させる必要がある。
【０００４】
例えば、ガソリンエンジンに使用した場合であれば、機関の運転空燃比を低下（機関をリッチ空燃比で運転）することにより、排気ガス中の酸素濃度を低下し且つ排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯ等の還元成分を増加してＮＯxの分解放出を促すことができるが、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼルエンジンの排気浄化装置として使用した場合には機関をリッチ空燃比で運転することが困難である。
【０００５】
このため、ＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料を添加することにより、この添加燃料を還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒上で酸素と反応させることで排気ガス中の酸素濃度を低下させる必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−８１３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、燃料の軽油中に含まれる硫黄分に由来したＳＯ2ガス（亜硫酸ガス）が存在しているため、このＳＯ2ガスがＮＯx吸蔵還元触媒上でＮＯxと同様に酸化して硫酸塩として吸蔵されてしまうことが避けられないが、この硫酸塩は硝酸塩と比べて安定であるため、ＮＯx吸蔵還元触媒を再生させるべく燃料添加を実行しても、該ＮＯx吸蔵還元触媒に吸蔵されている硫酸塩が一部しか放出されずに残留してしまう結果、ＮＯx吸蔵還元触媒のＮＯx吸蔵サイトの回復割合が小さくなって吸蔵能力が低下してしまうという問題があり、この硫酸塩の残留の問題に関しては未だ具体的な実用レベルの解決策が確立されていないのが実情である。
【０００７】
即ち、ＮＯx吸蔵還元触媒から硫酸塩を脱離させる手法自体は、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度を約６００〜７００℃の脱硫温度条件まで上げて酸欠状態に保つことにより、ＮＯx吸蔵還元触媒から硫酸塩をＳＯ2ガスとして放出させてＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理を図り得ることが既に知られているが、その脱硫処理の際にＮＯx吸蔵還元触媒に時間をかけて蓄えられていたＳＯ2ガスが一度にまとまって放出されてしまうことで高濃度のＳＯ2ガスが発生するという問題があり、この高濃度のＳＯ2ガスの発生がＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理の実用化を阻む大きな要因となっていた。
【０００８】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、ＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理時に高濃度のＳＯ2ガスが発生しないようにした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】
【０００９】
本発明は、排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を備えて該ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加し得るようにした排気浄化装置において、ＮＯx吸蔵還元触媒より下流側で排気ガス中に水を霧化して散布する水噴霧手段と、該水噴霧手段の下流側で硫酸ミストを捕え且つ該硫酸ミストと反応して硫化物を成すミストキャッチャとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
而して、ＮＯx吸蔵還元触媒に脱硫処理を施すにあたり、該ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加すると、この添加燃料がＮＯx吸蔵還元触媒上で酸素と反応することにより周囲の排気ガス中の酸素濃度が低下し且つその反応熱により触媒床温度が脱硫温度条件まで上げられ、ＮＯx吸蔵還元触媒から硫酸塩がＳＯ2ガスとして放出されることになる。
【００１１】
この際、ＮＯx吸蔵還元触媒の下流側で水噴霧手段により水を霧化して散布すると、排気ガス中でＳＯ2ガスが水と反応して硫酸（Ｈ2ＳＯ4）となることで液化し、その液化した硫酸ミストがミストキャッチャに捕えられて該ミストキャッチャと反応することで硫化物を成し、そのままミストキャッチャの一部として保持されることになるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理時にＳＯ2ガスがまとまって車外へ放出されてしまう虞れがなくなる。
【００１２】
尚、ミストキャッチャは、硫酸ミストによる硫化が進むにつれて該硫酸ミストを硫化物として取り込むことが困難になってくるため、ミストキャッチャの硫化が十分に進んで全体が硫化物となってきた頃合で新しいミストキャッチャと交換するようにすれば良い。
【００１３】
また、本発明においては、水噴霧手段とミストキャッチャとの間に、水分を保持しながら排気ガスを通過せしめる水分保持フィルタを備えることが好ましく、このようにすれば、水噴霧手段から散布された水分が水分保持フィルタにより保持され、該水分保持フィルタを通過する排気ガス中のＳＯ2ガスと水との接触頻度が高められるので、ＳＯ2ガスと水との反応効率が向上される。
【００１４】
更に、本発明においては、硫酸ミストと反応して硫化物を成し得る金属フィルタにより水分保持フィルタを構成することが好ましく、このようにすれば、水分保持フィルタで硫酸生成の反応が起こるだけでなく、その生成された硫酸が直ちに水分保持フィルタを成す金属フィルタと反応して硫化物として保持されることになる。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、脱硫処理時にＮＯx吸蔵還元触媒から放出されるＳＯ2ガスを水と反応させて硫酸（Ｈ2ＳＯ4）とし、その液化した硫酸ミストをミストキャッチャにより捕えて該ミストキャッチャと反応させることで硫化物とし、そのままミストキャッチャの一部として保持させて確実に処理することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理時に高濃度のＳＯ2ガスが発生してしまう問題を解決することができる。
【００１７】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、水噴霧手段から散布された水分を水分保持フィルタにより保持して排気ガス中のＳＯ2ガスと水との接触頻度を著しく高めることができるので、ＳＯ2ガスと水との反応効率を大幅に向上することができて更に確実なＳＯ2ガスの処理を図ることができる。
【００１８】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、水分保持フィルタで硫酸生成の反応が起こし、その生成された硫酸を直ちに水分保持フィルタを成す金属フィルタと反応させて硫化物として保持することができるので、ＳＯ2ガスから硫化物とするまでの反応を効率良く進めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、フロースルー方式のハニカム構造を有するＮＯx吸蔵還元触媒５が触媒ケース６に抱持されて装備されており、該触媒ケース６の入口部分には、軽油タンク７内の燃料８（軽油）を軽油ポンプ９を介し導いて噴射する燃料添加インジェクタ１０が設けられている。
【００２１】
尚、ここに図示している例では、前記触媒ケース６内におけるＮＯx吸蔵還元触媒５の後段に、酸化触媒を担持して成る触媒担持型のパティキュレートフィルタ１１が装備されており、前段のＮＯx吸蔵還元触媒５を経た排気ガス３中に含まれるパティキュレートを捕集して更なる排気浄化を図り得るようにしてある。
【００２２】
更に、この触媒ケース６の直後に、脱硫ケース１２が連絡配管１３を介して接続されていると共に、この脱硫ケース１２の入口部分には、水タンク１４内の水１５を水ポンプ１６を介し導いて噴霧する噴射ノズル１７が設けられており、これら水タンク１４と水ポンプ１６と噴射ノズル１７とにより、排気ガス３中に水１５を霧化して散布する水噴霧手段１８が構成されるようになっている。
【００２３】
また、前記脱硫ケース１２内における後段側には、後述の硫酸ミストを捕え且つ該硫酸ミストと反応して硫化物を成すミストキャッチャとして、鉄系金属から成るミストキャッチ板１９が配設されており、該ミストキャッチ板１９は、パンチングメタルや金属メッシュ等により構成された通気構造を成すものとなっている。
【００２４】
更に、脱硫ケース１２の後壁部２０や、該後壁部２０の最下位置に接続されたテールパイプ２１も夫々鉄系金属により製作されてミストキャッチャとしての役割を果し得るようにしてある。
【００２５】
尚、これらのミストキャッチャの材質は、硫酸ミストと反応して硫化物を成す金属であれば良く、必ずしも鉄系金属で制作することに限定されるものではない。
【００２６】
一方、前記脱硫ケース１２内における前段側には、排気ガス３を拡散させて水分の分散を促す分散板２２が設けられており、この分散板２２も前述のミストキャッチ板１９と同様にパンチングメタルや金属メッシュ等により構成された通気構造を成すものとなっている。
【００２７】
そして、前記脱硫ケース１２内における分散板２２とミストキャッチ板１９とに挟まれた空間には、水分を保持しながら排気ガス３を通過せしめる水分保持フィルタとして、コージェライト等から成る多孔質のセラミックフィルタ２３が配置されており、このセラミックフィルタ２３は、前記パティキュレートフィルタ１１と略同様のハニカム構造を有し、格子状に区画された各流路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については、その出口が目封じされるようになっている。
【００２８】
而して、このように構成された排気浄化装置に関し、ＮＯx吸蔵還元触媒５に吸蔵されて残留する硫酸塩をＳＯ2ガスとして放出させる脱硫処理を施すにあたり、ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側に燃料添加インジェクタ１０から燃料８を添加すると、この添加した燃料８がＮＯx吸蔵還元触媒５上で酸素と反応することにより周囲の排気ガス３中の酸素濃度が低下し且つその反応熱により触媒床温度が脱硫温度条件まで上げられ、ＮＯx吸蔵還元触媒５から硫酸塩がＳＯ2ガスとして放出されることになる。
【００２９】
この際、水タンク１４内の水１５を水ポンプ１６を介し導いて噴射ノズル１７により排気ガス３中に霧化して散布すると、排気ガス３中でＳＯ2ガスが水１５と反応して硫酸（Ｈ2ＳＯ4）となることで液化し、その液化した硫酸ミストがミストキャッチ板１９に捕えられて該ミストキャッチ板１９と反応することで硫化鉄（硫化物）となり、そのままミストキャッチ板１９の一部として保持されることになるので、ＮＯx吸蔵還元触媒５の脱硫処理時にＳＯ2ガスがまとまって車外へ放出されてしまう虞れがなくなる。
【００３０】
ここで、同様の反応は脱硫ケース１２の後壁部２０やテールパイプ２１においても起こり、これら脱硫ケース１２の後壁部２０やテールパイプ２１にも硫酸ミストが捕えられて硫化鉄（硫化物）を成し、そのまま脱硫ケース１２の後壁部２０やテールパイプ２１の一部として保持されることになる。
【００３１】
尚、ミストキャッチ板１９や脱硫ケース１２の後壁部２０、テールパイプ２１といったミストキャッチャは、硫酸ミストによる硫化が進むにつれて該硫酸ミストを硫化鉄として取り込むことが困難になってくるため、ミストキャッチ板１９の硫化が十分に進んで全体が硫化鉄となってきた頃合で新しいものと交換するようにすれば良い。
【００３２】
また、特に本形態例においては、水噴霧手段１８とミストキャッチ板１９との間にセラミックフィルタ２３を備えているので、水噴霧手段１８から散布された水分がセラミックフィルタ２３により保持され、該セラミックフィルタ２３を通過する排気ガス３中のＳＯ2ガスと水１５との接触頻度が高められる結果、ＳＯ2ガスと水１５との反応効率が向上されることになる。
【００３３】
従って、上記によれば、脱硫処理時にＮＯx吸蔵還元触媒５から放出されるＳＯ2ガスを水１５と反応させて硫酸（Ｈ2ＳＯ4）とし、その液化した硫酸ミストをミストキャッチ板１９や脱硫ケース１２の後壁部２０、テールパイプ２１といったミストキャッチャにより捕えて硫化鉄として取り込み、そのままミストキャッチ板１９や脱硫ケース１２の後壁部２０、テールパイプ２１の一部として保持させて確実に処理することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒５の脱硫処理時に高濃度のＳＯ2ガスが発生してしまう問題を解決することができる。
【００３４】
また、特に本形態例においては、水噴霧手段１８から散布された水分をセラミックフィルタ２３により保持して排気ガス３中のＳＯ2ガスと水１５との接触頻度を著しく高めることができるので、ＳＯ2ガスと水１５との反応効率を大幅に向上することができて更に確実なＳＯ2ガスの処理を図ることができる。
【００３５】
図２は本発明の別の形態例を示すもので、本形態例においては、図１のセラミックフィルタ２３に替えて、硫酸ミストと反応して硫化物を成し得る金属フィルタ２４を水分保持フィルタとして採用したものとなっており、この種の金属フィルタ２４には、ミクロンオーダーの金属繊維を積層焼結したもの、金属粉末の焼結体、金属メッシュを積層焼結したもの、金属メッシュに金属粉末を焼結させたもの等を用いることができる。
【００３６】
而して、このようにすれば、金属フィルタ２４で硫酸生成の反応が起こるだけでなく、その生成された硫酸が直ちに水分保持フィルタを成す金属フィルタ２４と反応して硫化物として保持されることになるので、ＳＯ2ガスから硫化物とするまでの反応を効率良く進めることができる。
【００３７】
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、ミストキャッチャは、硫酸ミストを捕えて硫化物を成すものであれば良く、図示の如きミストキャッチ板や脱硫ケースの後壁部、テールパイプに限定されないこと、その他、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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の別の形態例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
３  排気ガス
４  排気管
５  ＮＯx吸蔵還元触媒
８  燃料
１５  水
１８  水噴霧手段
１９  ミストキャッチ板（ミストキャッチャ）
２０  後壁部（ミストキャッチャ）
２１  テールパイプ（ミストキャッチャ）
２３  セラミックフィルタ（水分保持フィルタ）
２４  金属フィルタ（水分保持フィルタ）
【図１】
2007218108.tif 000003
【図２】
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