(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の途中にＰＭフィルターを装備した排気浄化装置であって、
前記ＰＭフィルター内部に、セリア、ランタン、及びバリウムよりなる群から選ばれた単一の触媒又は前記群より選ばれた複数の触媒の組み合わせを担持する第１の区画を備え、
その区画の両側に、白金、パラジウム、アルミナ、クロム、及びマンガンよりなる群から選ばれた単一の触媒又は前記群より選ばれた複数の触媒の組み合わせを担持する第２の区画を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
第１の区画の両側に、左右対称になるように、第２の区画を備える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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）は、炭素からなる煤と、高沸点炭化水素成分からなる可溶性有機成分とを主成分とし、微量のミスト状硫酸塩化合物を副成分として含む。この種のＰＭ低減対策として、ＰＭフィルターが用いられる。ＰＭフィルターは、ディーゼルエンジンなどの排気管の途中に装着される排気浄化装置に装備されるセラミック製のフィルターである。図３において、その詳細な構造を示す。
【０００３】
図３（ａ）に、ＰＭフィルター１２の横断面を示す。ＰＭフィルター１２は、多数の通路３２からなり、その横断面で、それら通路３２が格子を形成するように構成されている。
【０００４】
図３（ｂ）に、ＰＭフィルターの縦断面を示す。通路３２を隔てる隔壁３４はハニカム状になっており、排気ガスは通過できるが、ＰＭは通過できない微小の穴が無数にある。各通路３２は交互に、入口か出口のどちらか一方だけが塞がれているので、入口３６から入った気体は、必ず一度は隔壁３４を通過して、出口３８から出ていく。排気ガスが隔壁３４を通過するとき、排気ガス中のＰＭは隔壁孔にトラップされ、そこに堆積する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常のディーゼルエンジン稼働温度では、堆積したＰＭの自己燃焼温度に達しないため、このようなＰＭフィルターには、煤によってフィルターが目詰まりするという問題がある。このフィルター目詰まりを防止するため、電気ヒーターや燃焼バーナー等による積極的な加熱による煤燃焼再生方式が考案された。しかし、加熱による煤燃焼再生方式では、電気系統や燃料系統を敷設しなければならず、システムが複雑化し、コストが高騰するという問題が生じた。
【０００６】
そこで、触媒酸化反応による煤酸化連続再生方式、即ち触媒を用いて煤中の炭素の酸化反応を促進させる方式が考案された。しかし、炭素の酸化反応が完全ではなく、不完全酸化によって有害な一酸化炭素が発生し、しかもフィルターの目詰まりが比較的早期に起きるという問題が生じた。
【０００７】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、ＰＭフィルターにおいて、炭素の酸化反応を促進する触媒の両側にＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持させることによって、触媒酸化反応による煤酸化連続再生方式においても、有害な一酸化炭素発生が抑制される装置を提供することを目的とする。また、ＰＭフィルターを左右対称に構成することによって、一方向からの排気ガスの流れで目詰まりした場合でも、ＰＭフィルターを逆向きに装備し、逆方向から排気ガスを流すことにより、排気浄化装置の使用可能期間を延ばすことを目的とする。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、排気管の途中にＰＭフィルターを装備した排気浄化装置であって、前記ＰＭフィルター内部に、排気ガス中の炭素の酸化反応を促進する触媒を担持する区画を備え、その区画の両側に、排気ガス中のＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持する区画を備えていることを特徴とする。従って、本発明では、触媒酸化反応による煤酸化連続再生方式であっても、排気ガス中の炭素の酸化反応後に、ＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持するフィルターを通ることにより、有害な一酸化炭素発生が抑制されるようになる。また、一方向からの排ガス流入による目詰まりが起きても、他方向からの排ガス流入を行うことによって、使用可能期間が延長できるようになる。
【０００９】
また、ＰＭフィルターの中央部に、排気ガス中の炭素の酸化反応を促進する触媒を担持する区画を備え、その区画の両側に、左右対称になるように、排気ガス中のＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持する区画を備えることにより、一方向からの排ガス流入による目詰まりが起きても、効率的に他方向からの排ガス流入を行うことができるようになる。
【００１０】
また、排気ガス中のＣＯの酸化反応を促進する触媒が、白金、パラジウム、アルミナ、クロム、及びマンガンよりなる群から選ばれた単一の触媒又は前記群より選ばれた複数の触媒の組み合わせであることにより、効率的にＣＯの酸化反応を促進させることができるようになる。
【００１１】
また、排気ガス中の炭素の酸化反応を促進する触媒が、白金、パラジウム、アルミナ、セリナ、ランタン、及びバリウムよりなる群から選ばれた単一の触媒又は前記群より選ばれた複数の触媒の組み合わせであることにより、効率的に炭素の酸化反応を促進させることができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、排気管１０の途中にＰＭフィルター１２を搭載した排気浄化装置の概略図である。ＰＭフィルター１２はケース１４に保持され、前後ケース１６とボルト１８などで装着されている。このように、頑強である一方、容易に解体しやすい構造にすることにより、燃料やオイルの灰分除去のため、定期的に触媒ケースを取り外し、水や圧縮空気で容易に洗浄できるようにする。また、フィルターが目詰まりした際に排気ガスを逆流させる場合も、ケース１４の内部でＰＭフィルター１２を逆向きに取り付けるだけでよい。また、前後ケース１６を設けることによって、そこに消音用サイレンサーを組み込み、触媒マフラとして活用してもよい。
【００１４】
図２において、ＰＭフィルター１２内での触媒の担持様式を説明する。ＰＭフィルター１２において、両端から約５分の１ずつの部分Ａ２０及び部分Ｃ２１に、ＮＯ２生成反応とＣＯ酸化反応の両方の反応を促進する機能を持つ第１の触媒を担持させる。第１の触媒は、白金、パラジウム、アルミナ、クロム、マンガンなどの触媒を単独で、あるいは複数を組み合わせて用いるのが望ましい。
【００１５】
中央の約５分の３の部分Ｂ２２には、炭素酸化反応を促進させる第２の触媒を担持させる。第２の触媒は、白金、パラジウム、アルミナ、セリア、ランタン、バリウムなどの触媒を単独で、あるいは複数を組み合わせて用いるのが望ましい。
【００１６】
第１の触媒を第２の触媒の両側に、対称に担持させることによって、ＰＭフィルター１２洗浄後の取り付けの際、ＰＭフィルター１２の前後方向は気にしなくてもよくなるので、ＰＭフィルター１２の前後方向、あるいは取り付け方向を示す必要がなくなる。
【００１７】
吸入口から吸い込まれた排気ガスは、炭素からなる煤と、ＮＯＸを含む。そのうち、一酸化窒素ＮＯは、吸入口側の部分Ａ２０を通過する際、担持された触媒により、式１により酸化され、二酸化窒素ＮＯ２を生じる。
＜化学式１＞ＮＯ＋１／２Ｏ２→ＮＯ２
【００１８】
次に、部分Ａ２０を通った排気ガスが、部分Ｂ２２を通るとき、式２または式３により、煤中の炭素が酸化される。
＜化学式２＞ＮＯ２＋Ｃ→ＣＯ２＋ＮＯ
＜化学式３＞Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２＋ＣＯ
【００１９】
さらに、後端部分Ｃ２１で第１のフィルターを再び通るとき、担持された触媒によって、式１及び式４により一酸化窒素と一酸化炭素が酸化され、それぞれ二酸化窒素と二酸化炭素が生じる。
＜化学式４＞ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２
【００２０】
このように、部分Ｂ２２で煤中の炭素が酸化される際、不完全な酸化により一酸化炭素が発生しても、後端部分Ｃ２１で再び第１の触媒と接することにより、一酸化炭素が酸化され、排出される排気ガス中の一酸化炭素が減少する。
【００２１】
このＰＭフィルター１２を一定期間使用すると、目詰まりによって使用不能になるが、排ガス中の煤は、ＰＭフィルター１２を通るにつれて分解されていくので、前半部のほうが後半部より目詰まりが激しい。この実施例によるＰＭフィルター１２は、触媒が前後対称に担持されているため、ＰＭフィルター１２の前後方向を逆向きにして取り付けることが可能であり、そうすることにより、比較的目詰まりのしていない部分を前半部にもってくることができる。このようにして、一方向から使用不可能になったＰＭフィルター１２でも、逆方向からは使用可能であり、逆向きに取り付けることにより、ＰＭフィルター１２の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
なお、この実施例では、ＣＯの酸化反応を促進する触媒を、炭素の酸化反応を促進する触媒の両側に対称に担持させたが、必ずしも対称である必要はない。
【００２３】
また、この実施例では、炭素の酸化反応を促進する触媒の両側に、直接ＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持させたが、その間に別の触媒が担持されてもよい。さらに、ＣＯの酸化反応を促進する触媒の前後に、別の触媒が担持されても良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明による排気管の途中にＰＭフィルターを装備した排気浄化装置においては、ＰＭフィルターの内部に、排気ガス中の炭素の酸化反応を促進する触媒を担持する区画を設け、その両側にＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持する区画を設けることによって、触媒酸化反応による煤酸化連続再生方式において、有害な一酸化炭素発生が抑制される装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の排気浄化装置の構成図である。
【図２】本発明による一実施例のＰＭフィルターの構成図である。
【図３】（ａ）は従来例のＰＭフィルターの横断面図である。
（ｂ）は従来例のＰＭフィルターの縦断面図である。
【符号の説明】
１０  排気管
１２  ＰＭフィルター
２０  ＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持する区画
２１  ＣＯの酸化反応を促進する触媒を担持する区画
２２  炭素の酸化反応を促進する触媒を担持する区画
【図１】
0004217407.tif 000002
【図２】
0004217407.tif 000003
【図３】
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