JP2002276332A - 排気ガス浄化方法とその装置 - Google Patents
排気ガス浄化方法とその装置Info
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】比較的低温の排気ガスで連続的にPMを酸化除
去できて、装置のサイズを小さくでき、また、フィルタ
再生のためのエンジンの複雑な制御も不要にして、単純
な制御システムで低コストでかつ信頼性を高くすること
ができる排気ガス浄化方法及びその装置を提供する。 【解決手段】セル12の密度が順次大きくなるハニカム
構造体22のセル12内を通過させることにより、排気
ガスG中の微粒子状物質PMの拡散作用を利用して、微
粒子状物質PMを酸化触媒13に接触させて、微粒子状
物質PMの可溶性有機成分23を上流側のセル12
a...内で酸化して、スート31を分離して微細化
し、前記微細化したスート31を下流側のセル12
e...内で酸化して、微粒子状物質PMを酸化し浄化
する。
去できて、装置のサイズを小さくでき、また、フィルタ
再生のためのエンジンの複雑な制御も不要にして、単純
な制御システムで低コストでかつ信頼性を高くすること
ができる排気ガス浄化方法及びその装置を提供する。 【解決手段】セル12の密度が順次大きくなるハニカム
構造体22のセル12内を通過させることにより、排気
ガスG中の微粒子状物質PMの拡散作用を利用して、微
粒子状物質PMを酸化触媒13に接触させて、微粒子状
物質PMの可溶性有機成分23を上流側のセル12
a...内で酸化して、スート31を分離して微細化
し、前記微細化したスート31を下流側のセル12
e...内で酸化して、微粒子状物質PMを酸化し浄化
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等の排気ガス中に含まれる微粒子物質(PM)を連続
的に酸化除去する排気ガス浄化方法及びその装置に関す
る。
ン等の排気ガス中に含まれる微粒子物質(PM)を連続
的に酸化除去する排気ガス浄化方法及びその装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排気ガス中に排
出される微粒子状物質(PM:パティキュレート)は、
NOx,CO,HC等と共に、年々規制が強化されてき
ており、エンジンの改良だけでは対応しきれなくなって
きている。そのため、排気ガス中のPMをディーゼルパ
ティキュレートフィルタ(DPF)と呼ばれるフィルタ
で捕集して、PMの排出量を低減することが行われてい
る。
出される微粒子状物質(PM:パティキュレート)は、
NOx,CO,HC等と共に、年々規制が強化されてき
ており、エンジンの改良だけでは対応しきれなくなって
きている。そのため、排気ガス中のPMをディーゼルパ
ティキュレートフィルタ(DPF)と呼ばれるフィルタ
で捕集して、PMの排出量を低減することが行われてい
る。
【0003】このPMのような微粒子の捕集には、図5
に示すような、「慣性作用(慣性衝突)」、「さえぎり
作用(直接さえぎり)」、「拡散作用(ブラウン拡
散)」の3つの原理の利用が考えられるが、現在のDP
F装置では主に「慣性作用」と「さえぎり作用」を利用
した方式が用いられている。
に示すような、「慣性作用(慣性衝突)」、「さえぎり
作用(直接さえぎり)」、「拡散作用(ブラウン拡
散)」の3つの原理の利用が考えられるが、現在のDP
F装置では主に「慣性作用」と「さえぎり作用」を利用
した方式が用いられている。
【0004】この「慣性作用」を利用した方式のDPF
は、図6、図7に示すような繊維状に形成したセラミッ
ク製や金属製の繊維型フィルタを用いて、この細かく高
密度で形成された繊維間に排気ガスを通過させることに
より、PMを慣性力によって繊維に衝突させて付着さ
せ、この慣性衝突によりPMを捕集している。
は、図6、図7に示すような繊維状に形成したセラミッ
ク製や金属製の繊維型フィルタを用いて、この細かく高
密度で形成された繊維間に排気ガスを通過させることに
より、PMを慣性力によって繊維に衝突させて付着さ
せ、この慣性衝突によりPMを捕集している。
【0005】この繊維型フィルタは、熱歪みによる破損
等に強く、耐久性は高いが、細い繊維の離脱飛散や低捕
集効率、捕集PMのブローオフ等の問題がある。
等に強く、耐久性は高いが、細い繊維の離脱飛散や低捕
集効率、捕集PMのブローオフ等の問題がある。
【0006】また、「さえぎり作用」を利用した方式の
DPFでは、図8に示すような多孔質薄壁を持つフィル
タのセルの出入口を千鳥状に目封じしたセラミック製の
モノリスハニカム型フィルタを用いて、排気ガスをセル
の壁面となる多孔質薄壁に設けられた狭い流路に導入し
て多孔質薄壁を通過させることにより、PMをこの狭い
流路の入口で引っかけて、さえぎり作用により捕集して
いる。
DPFでは、図8に示すような多孔質薄壁を持つフィル
タのセルの出入口を千鳥状に目封じしたセラミック製の
モノリスハニカム型フィルタを用いて、排気ガスをセル
の壁面となる多孔質薄壁に設けられた狭い流路に導入し
て多孔質薄壁を通過させることにより、PMをこの狭い
流路の入口で引っかけて、さえぎり作用により捕集して
いる。
【0007】この多孔質薄壁のフィルタは、捕集効率が
高く、ブローオフ等の問題は無いが、熱歪みによる破損
等の耐久性の問題がある。
高く、ブローオフ等の問題は無いが、熱歪みによる破損
等の耐久性の問題がある。
【0008】そして、これらのフィルタに捕集されたP
Mは蓄積して、フィルタが目詰まりするため、定期的に
捕集されたPMを除去してフィルタを再生する必要があ
る。
Mは蓄積して、フィルタが目詰まりするため、定期的に
捕集されたPMを除去してフィルタを再生する必要があ
る。
【0009】次に、このフィルタの再生方法について説
明するが、この再生方法には間欠型と連続型とがある。
明するが、この再生方法には間欠型と連続型とがある。
【0010】間欠型の再生方法では、殆どが図9に示す
排気ガス浄化装置のように、二系統の浄化経路を持ち、
経路を切り替えてPM捕集とフィルタ再生を交互に行い
ながら、排気ガスを浄化している。このフィルタの再生
は、フィルタを電気ヒータやバーナー等で強制的に加熱
したり、空気で逆洗したりすることで行っている。
排気ガス浄化装置のように、二系統の浄化経路を持ち、
経路を切り替えてPM捕集とフィルタ再生を交互に行い
ながら、排気ガスを浄化している。このフィルタの再生
は、フィルタを電気ヒータやバーナー等で強制的に加熱
したり、空気で逆洗したりすることで行っている。
【0011】この間欠型の再生方式では、フィルタ再生
作業が、エンジンの運転に影響され難く、再生効率も高
くなるという利点があるが、一方、再燃焼時の消費エネ
ルギーが大きいので燃費の悪化をもたらすと共に、シス
テムが大型化し、二系統の浄化経路を切り替えるため、
複雑な制御が必要となるので、コストが高くなり、乗用
車には向かないという問題がある。
作業が、エンジンの運転に影響され難く、再生効率も高
くなるという利点があるが、一方、再燃焼時の消費エネ
ルギーが大きいので燃費の悪化をもたらすと共に、シス
テムが大型化し、二系統の浄化経路を切り替えるため、
複雑な制御が必要となるので、コストが高くなり、乗用
車には向かないという問題がある。
【0012】また、連続型の再生方法では、PMの酸化
において、NO2 はO2 よりエネルギー障壁が低いた
め、NO2 による酸化は排気ガス中のO2 により酸化よ
りも低い温度で行うことができるのて、これを利用して
PM酸化による再生温度を低下させる。そのため、外部
からエネルギーの供給なしに、排気ガス中の熱エネルギ
ーで連続的にPMを酸化してフィルタの再生を行うこと
ができる。
において、NO2 はO2 よりエネルギー障壁が低いた
め、NO2 による酸化は排気ガス中のO2 により酸化よ
りも低い温度で行うことができるのて、これを利用して
PM酸化による再生温度を低下させる。そのため、外部
からエネルギーの供給なしに、排気ガス中の熱エネルギ
ーで連続的にPMを酸化してフィルタの再生を行うこと
ができる。
【0013】この連続型の再生方法の排気ガス浄化装置
の例を、図10〜図12に示す。
の例を、図10〜図12に示す。
【0014】図10の排気ガス浄化装置では、通常のウ
ォールフローフィルタの上流に酸化触媒を置き、排気ガ
ス中のNOをNO2 に酸化し、後流側の排気ガス中のN
Oxを殆どNO2 にする。また、図11に示すこのシス
テムの改良タイプでは、酸化触媒をウォールフローフィ
ルタの壁面に塗布し、システムを簡略化している。ま
た、図12のシステムはウォールフローフィルタの壁表
面に酸化物等のPM直接酸化触媒を塗布し、直接触媒で
低温でフィルタに蓄積したPMを燃焼し連続再生させて
いる。
ォールフローフィルタの上流に酸化触媒を置き、排気ガ
ス中のNOをNO2 に酸化し、後流側の排気ガス中のN
Oxを殆どNO2 にする。また、図11に示すこのシス
テムの改良タイプでは、酸化触媒をウォールフローフィ
ルタの壁面に塗布し、システムを簡略化している。ま
た、図12のシステムはウォールフローフィルタの壁表
面に酸化物等のPM直接酸化触媒を塗布し、直接触媒で
低温でフィルタに蓄積したPMを燃焼し連続再生させて
いる。
【0015】これらの排気ガス浄化装置では、酸化触媒
を利用し、PM再生温度を下げ、外部からエネルギーの
供給を受けることなく、エンジンからの排気熱でPMを
酸化しフィルタの再生を行う。この場合には、基本的に
はフィルタの再生を連続的に行うことができるため、よ
り簡素化された一系統のシステムになり、再生制御も簡
素化されるという利点がある。
を利用し、PM再生温度を下げ、外部からエネルギーの
供給を受けることなく、エンジンからの排気熱でPMを
酸化しフィルタの再生を行う。この場合には、基本的に
はフィルタの再生を連続的に行うことができるため、よ
り簡素化された一系統のシステムになり、再生制御も簡
素化されるという利点がある。
【0016】しかし、図11のシステムの場合には、触
媒をウォールフローフィルタの壁表面に塗るため初期の
フィルタ圧損が増大するという問題があり、図12のシ
ステムの場合には、接触表面積から固体の煤を触媒で燃
焼させるのが難しいという問題がある。
媒をウォールフローフィルタの壁表面に塗るため初期の
フィルタ圧損が増大するという問題があり、図12のシ
ステムの場合には、接触表面積から固体の煤を触媒で燃
焼させるのが難しいという問題がある。
【0017】そして、これらの現在提案されているフィ
ルタや再生方式の問題点を解決するものとして、触媒作
用を利用したNO2 によるPMの酸化によって、通常の
フィルタよりPMの酸化開始温度を低下させて、PM燃
焼によってフィルタの連続再生の実現を図る、連続型再
生方式の排気ガス浄化装置が考えられている。
ルタや再生方式の問題点を解決するものとして、触媒作
用を利用したNO2 によるPMの酸化によって、通常の
フィルタよりPMの酸化開始温度を低下させて、PM燃
焼によってフィルタの連続再生の実現を図る、連続型再
生方式の排気ガス浄化装置が考えられている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この連
続型再生方式の排気ガス浄化装置においても、まだ、3
50℃程度の排気温度が必要であるため、アイドル運転
や低負荷運転におけるエンジン運転状態では排気ガス温
度が低いので、PMを酸化できず、フィルタの再生を行
うことができないという問題がある。
続型再生方式の排気ガス浄化装置においても、まだ、3
50℃程度の排気温度が必要であるため、アイドル運転
や低負荷運転におけるエンジン運転状態では排気ガス温
度が低いので、PMを酸化できず、フィルタの再生を行
うことができないという問題がある。
【0019】そのため,アイドル運転や低負荷運転が継
続すると捕集されたPMが堆積して溜まり、排圧が上昇
し燃費の悪化やエンジンの停止を招き、更に、PMの堆
積量が多いために一旦燃焼が生じると、フィルタ内の温
度が急上昇し高温になるため、フィルタに熔損やクラッ
クが生じ、フィルタが破損するという問題がある。
続すると捕集されたPMが堆積して溜まり、排圧が上昇
し燃費の悪化やエンジンの停止を招き、更に、PMの堆
積量が多いために一旦燃焼が生じると、フィルタ内の温
度が急上昇し高温になるため、フィルタに熔損やクラッ
クが生じ、フィルタが破損するという問題がある。
【0020】一方、「さえぎり作用」を利用したセラミ
ック製のモノリスハニカム型フィルタにおける多孔質セ
ル壁の捕集されたPMの様子を断面走査型電子顕微鏡
(SEM像)写真で調べると、多孔質薄壁表面にPM
が、積み重ねられた大きな固まりとして蓄積されている
ことが分かった。また、「慣性作用」を利用した、細い
繊維にPMを随時衝突、吸着させるフィルタでも、PM
は大きな固まりとして蓄積されていることが分かった。
ック製のモノリスハニカム型フィルタにおける多孔質セ
ル壁の捕集されたPMの様子を断面走査型電子顕微鏡
(SEM像)写真で調べると、多孔質薄壁表面にPM
が、積み重ねられた大きな固まりとして蓄積されている
ことが分かった。また、「慣性作用」を利用した、細い
繊維にPMを随時衝突、吸着させるフィルタでも、PM
は大きな固まりとして蓄積されていることが分かった。
【0021】この大きな固まりのPMの構造の模式図を
図4に示す。このPMの固まり30Bでは、0.01〜
0.08μmの超微粒子状の炭素を主成分とするSOO
T(スート、煤)粒子31とSOF(Soluble Organic
Fraction: 可溶性有機成分)32等から構成される。
図4に示す。このPMの固まり30Bでは、0.01〜
0.08μmの超微粒子状の炭素を主成分とするSOO
T(スート、煤)粒子31とSOF(Soluble Organic
Fraction: 可溶性有機成分)32等から構成される。
【0022】このSOF32は、PM30Bに含まれる
各種成分の内の、ベンゼン、トルエン等の有機溶剤に溶
ける成分で、燃料やオイルの燃え残りであり、高温では
蒸気となっているが、温度が下がると液化してSOOT
31に付着してSOOT同士を接着して、大きなPMの
固まり30Bを形成し、このPMの固まり30Bを更に
接着SOF32が接着し、図3(a)に示すような、更
に大きなPMの固まり30Aを形成し、巨大化してい
る。
各種成分の内の、ベンゼン、トルエン等の有機溶剤に溶
ける成分で、燃料やオイルの燃え残りであり、高温では
蒸気となっているが、温度が下がると液化してSOOT
31に付着してSOOT同士を接着して、大きなPMの
固まり30Bを形成し、このPMの固まり30Bを更に
接着SOF32が接着し、図3(a)に示すような、更
に大きなPMの固まり30Aを形成し、巨大化してい
る。
【0023】上記のように、エンジンから排出されるP
Mは、殆どが大きなサイズのPMの固まり群となって排
出されており、これらのPMの固まりをフィルタで捕集
すると、更に大きなサイズに成長する。
Mは、殆どが大きなサイズのPMの固まり群となって排
出されており、これらのPMの固まりをフィルタで捕集
すると、更に大きなサイズに成長する。
【0024】そして、PMが大きな固まりとなってしま
うと、ガスや触媒との接触面となる表面積が著しく低下
するため、NO2 で酸化することにより酸化開始温度を
下げようとしても、NO2 等との酸化反応が促進され
ず、また、PMの反応面積が小さいため、直接PM触媒
を作用してPM粒子を酸化させようとしても、触媒とP
M粒子の接触が著しく少なくなるため、PMの酸化温度
即ちフィルタの再生温度が低下しないという問題が生じ
る。
うと、ガスや触媒との接触面となる表面積が著しく低下
するため、NO2 で酸化することにより酸化開始温度を
下げようとしても、NO2 等との酸化反応が促進され
ず、また、PMの反応面積が小さいため、直接PM触媒
を作用してPM粒子を酸化させようとしても、触媒とP
M粒子の接触が著しく少なくなるため、PMの酸化温度
即ちフィルタの再生温度が低下しないという問題が生じ
る。
【0025】このPMの表面積の減少が反応温度の低下
を阻害する要因であることは、電気炉で、時間を掛けて
フィルタに蓄積したPMを燃焼させると、大気中の触媒
なしの条件下でも、300℃程度の温度で十分燃焼しフ
ィルタが再生することにより、裏付けられている。
を阻害する要因であることは、電気炉で、時間を掛けて
フィルタに蓄積したPMを燃焼させると、大気中の触媒
なしの条件下でも、300℃程度の温度で十分燃焼しフ
ィルタが再生することにより、裏付けられている。
【0026】本発明は、これらの知見を得て、上述の問
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
連続型再生方式の排気ガス浄化装置において、比較的低
温の排気ガスで連続的にPMを酸化除去できて、排気ガ
ス浄化装置のサイズを小さくでき、また、フィルタ再生
のためのエンジンの複雑な制御も不要にして、単純な制
御システムで、低コストで信頼性の高い装置とすること
ができる排気ガス浄化方法及びその装置を提供すること
にある。
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
連続型再生方式の排気ガス浄化装置において、比較的低
温の排気ガスで連続的にPMを酸化除去できて、排気ガ
ス浄化装置のサイズを小さくでき、また、フィルタ再生
のためのエンジンの複雑な制御も不要にして、単純な制
御システムで、低コストで信頼性の高い装置とすること
ができる排気ガス浄化方法及びその装置を提供すること
にある。
【0027】
【課題を解決するための手段】〔排気ガス浄化方法〕以
上のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、
エンジンの排気ガスを、ハニカム構造体の酸化触媒を壁
面に担持したセル内を通過させて、排気ガス中の微粒子
状物質を酸化して浄化する排気ガス浄化方法であって、
排気ガス通路の断面に対するセルの密度が段階的又は断
続的に大きくなる前記ハニカム構造体のセル内を通過さ
せることにより、排気ガス中の微粒子状物質の拡散作用
を利用して、微粒子状物質を前記酸化触媒に接触させ
て、上流側のセル内では微粒子状物質の可溶性有機成分
を酸化して、該可溶性有機成分の酸化によりスートを分
離して微細化し、下流側のセル内では、前記微細化した
スートを酸化して、微粒子状物質を浄化する方法であ
る。
上のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、
エンジンの排気ガスを、ハニカム構造体の酸化触媒を壁
面に担持したセル内を通過させて、排気ガス中の微粒子
状物質を酸化して浄化する排気ガス浄化方法であって、
排気ガス通路の断面に対するセルの密度が段階的又は断
続的に大きくなる前記ハニカム構造体のセル内を通過さ
せることにより、排気ガス中の微粒子状物質の拡散作用
を利用して、微粒子状物質を前記酸化触媒に接触させ
て、上流側のセル内では微粒子状物質の可溶性有機成分
を酸化して、該可溶性有機成分の酸化によりスートを分
離して微細化し、下流側のセル内では、前記微細化した
スートを酸化して、微粒子状物質を浄化する方法であ
る。
【0028】そして、上記の排気ガス浄化方法におい
て、排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に触媒作用を
利用して酸化し、更に、この二酸化窒素で微粒子状物質
を触媒作用を利用して酸化する。
て、排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に触媒作用を
利用して酸化し、更に、この二酸化窒素で微粒子状物質
を触媒作用を利用して酸化する。
【0029】あるいは、前記の排気ガス浄化方法におい
て、排気ガス中の酸素で微粒子状物質を触媒作用を利用
して酸化する。
て、排気ガス中の酸素で微粒子状物質を触媒作用を利用
して酸化する。
【0030】ここで、段階的にセル密度が大きくなると
は、排気ガスの入口との距離に関して、同じセル密度の
部分もあるが、階段状に入口側より出口側の方のセル密
度が大きくなることを意味する。また、断続的にセル密
度が大きくなるとは、入口から出口の途中において、部
分的に、セル密度が小さくなるところが設けられていて
も、セル密度の高い通路だけを抜き出して見た時に、入
口側のセル密度の高い通路よりも、出口側のセル密度の
高い通路の方のセル密度が高くなっていることを意味す
る。
は、排気ガスの入口との距離に関して、同じセル密度の
部分もあるが、階段状に入口側より出口側の方のセル密
度が大きくなることを意味する。また、断続的にセル密
度が大きくなるとは、入口から出口の途中において、部
分的に、セル密度が小さくなるところが設けられていて
も、セル密度の高い通路だけを抜き出して見た時に、入
口側のセル密度の高い通路よりも、出口側のセル密度の
高い通路の方のセル密度が高くなっていることを意味す
る。
【0031】本発明の排気ガス浄化方法は、微粒子状物
質(PM)を、微粒子状物質のブラウン運動による拡散
作用(ブラウン拡散)を利用して、酸化触媒に接触させ
て、比較的燃焼し易い可溶性有機成分(SOF)を初め
に燃焼させて、スート(SOOT)の接合を解いて、微
粒子状物質を微細化(微粒子化)して表面積を飛躍的に
増大させることにより、酸化触媒と二酸化窒素(N
O2 )や酸素(O2 )と接触の機会を増大させて、低い
排気ガス温度で、微粒子状物質を酸化する方法である。
質(PM)を、微粒子状物質のブラウン運動による拡散
作用(ブラウン拡散)を利用して、酸化触媒に接触させ
て、比較的燃焼し易い可溶性有機成分(SOF)を初め
に燃焼させて、スート(SOOT)の接合を解いて、微
粒子状物質を微細化(微粒子化)して表面積を飛躍的に
増大させることにより、酸化触媒と二酸化窒素(N
O2 )や酸素(O2 )と接触の機会を増大させて、低い
排気ガス温度で、微粒子状物質を酸化する方法である。
【0032】この場合に、PMをセラミック(金属も含
む)ハニカムフィルタ内に担持した酸化触媒で酸化して
浄化するが、PM表面のSOFの酸化によりPMが微細
化していくため、この微細化の進展に従って、ハニカム
のセル密度を挙げてセルの通路を狭くしてブラウン拡散
によるPMと酸化触媒との接触効率を上げると共に、微
細化していくPMとセルのサイズを合理的に対応させて
セラミックハニカムフィルタの目詰まりを防ぐ。
む)ハニカムフィルタ内に担持した酸化触媒で酸化して
浄化するが、PM表面のSOFの酸化によりPMが微細
化していくため、この微細化の進展に従って、ハニカム
のセル密度を挙げてセルの通路を狭くしてブラウン拡散
によるPMと酸化触媒との接触効率を上げると共に、微
細化していくPMとセルのサイズを合理的に対応させて
セラミックハニカムフィルタの目詰まりを防ぐ。
【0033】この排気ガス浄化方法によれば、従来技術
のDPF装置のフィルタのように、PMを大きな固まり
として捕集しないので、酸化触媒が低温域から有効に作
用し、低温域からPMの酸化が生じる。そのため、アイ
ドル運転等の排気ガス温度が低い低負荷運転から、PM
の排出量の多い高負荷運転までPMの連続再生を行うこ
とができ、高効率でPMを浄化することになる。
のDPF装置のフィルタのように、PMを大きな固まり
として捕集しないので、酸化触媒が低温域から有効に作
用し、低温域からPMの酸化が生じる。そのため、アイ
ドル運転等の排気ガス温度が低い低負荷運転から、PM
の排出量の多い高負荷運転までPMの連続再生を行うこ
とができ、高効率でPMを浄化することになる。
【0034】〔排気ガス浄化装置〕以上のような排気ガ
ス浄化方法を実施するための排気ガス浄化装置は、排気
ガスが通過するセルに酸化触媒を担持させたハニカム構
造体を有し、前記ハニカム構造体の排気ガス通路の断面
積におけるセル密度を上流側から下流側に順次、段階的
又は断続的に大きくなるように形成して構成される。
ス浄化方法を実施するための排気ガス浄化装置は、排気
ガスが通過するセルに酸化触媒を担持させたハニカム構
造体を有し、前記ハニカム構造体の排気ガス通路の断面
積におけるセル密度を上流側から下流側に順次、段階的
又は断続的に大きくなるように形成して構成される。
【0035】また、上記の排気ガス浄化装置において、
前記ハニカム構造体を、排気ガス通路の断面におけるセ
ル密度が異なる複数のハニカム構造部材で形成し、該ハ
ニカム構造部材を、上流側から下流側に向かってセル密
度が大きくなるように、上流側から下流側に順次、直列
に並べて形成する。
前記ハニカム構造体を、排気ガス通路の断面におけるセ
ル密度が異なる複数のハニカム構造部材で形成し、該ハ
ニカム構造部材を、上流側から下流側に向かってセル密
度が大きくなるように、上流側から下流側に順次、直列
に並べて形成する。
【0036】更に、上記の排気ガス浄化装置において、
前記ハニカム構造体のセルの断面の壁面の間の距離を、
入口側では、0.5mm〜1.5mmで、出口側では、
0.1mm〜0.4mmになるように形成する。あるい
は、断面積では、入口側では、0.25mm2 〜2.2
5mm2 で、出口側では、0.01mm2 〜0.16m
m2 になるように形成する。
前記ハニカム構造体のセルの断面の壁面の間の距離を、
入口側では、0.5mm〜1.5mmで、出口側では、
0.1mm〜0.4mmになるように形成する。あるい
は、断面積では、入口側では、0.25mm2 〜2.2
5mm2 で、出口側では、0.01mm2 〜0.16m
m2 になるように形成する。
【0037】そして、上記の排気ガス浄化装置におい
て、前記酸化触媒を、排気ガス中の一酸化窒素(NO)
を二酸化窒素(NO2 )に触媒作用を利用して酸化し、
更に、この二酸化窒素(NO2 )で微粒子状物質を触媒
作用を利用して酸化する触媒で形成する。
て、前記酸化触媒を、排気ガス中の一酸化窒素(NO)
を二酸化窒素(NO2 )に触媒作用を利用して酸化し、
更に、この二酸化窒素(NO2 )で微粒子状物質を触媒
作用を利用して酸化する触媒で形成する。
【0038】あるいは、上記の排気ガス浄化装置におい
て、前記酸化触媒を、排気ガス中の酸素で微粒子状物質
を触媒作用を利用して酸化する触媒で形成する。
て、前記酸化触媒を、排気ガス中の酸素で微粒子状物質
を触媒作用を利用して酸化する触媒で形成する。
【0039】このハニカム構造体における、セルの密
度、即ち、排気ガスの通路断面に対するセルの個数で表
される値(セルの個数/排気ガスの通路断面積)は、セ
ルを構成する壁面の間の距離を小さくしたり、セルのガ
ス通過の断面積を小さくすることにより、大きくするこ
とができる。
度、即ち、排気ガスの通路断面に対するセルの個数で表
される値(セルの個数/排気ガスの通路断面積)は、セ
ルを構成する壁面の間の距離を小さくしたり、セルのガ
ス通過の断面積を小さくすることにより、大きくするこ
とができる。
【0040】また、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素
(NO2 )に酸化する触媒は、Pt等/アルミナ等で形
成することができ、微粒子状物質(PM)を酸素
(O2 )で直接酸化する触媒は、Pt等/アルミナ、セ
リウム等で形成することができる。
(NO2 )に酸化する触媒は、Pt等/アルミナ等で形
成することができ、微粒子状物質(PM)を酸素
(O2 )で直接酸化する触媒は、Pt等/アルミナ、セ
リウム等で形成することができる。
【0041】〔PM浄化のメカニズム〕次に、本発明の
排気ガス浄化方法及びその装置による排気ガス中の微粒
子状物質(PM)の浄化のメカニズムについて、図2〜
図4を参照して説明する。
排気ガス浄化方法及びその装置による排気ガス中の微粒
子状物質(PM)の浄化のメカニズムについて、図2〜
図4を参照して説明する。
【0042】図3、図4に示したように、エンジン出口
状態では殆どのPMがSOFによって微粒子のSOOT
を接着して巨大化しているので、排気ガス浄化装置(ブ
ラウン拡散型DPF)の上流側の触媒13を備えたハニ
カム構造体12a..を、セル数を少なくしてセル密度
を低くし、セル通路における詰まりを防止する。
状態では殆どのPMがSOFによって微粒子のSOOT
を接着して巨大化しているので、排気ガス浄化装置(ブ
ラウン拡散型DPF)の上流側の触媒13を備えたハニ
カム構造体12a..を、セル数を少なくしてセル密度
を低くし、セル通路における詰まりを防止する。
【0043】そして、このセル12a..内に排気ガス
Gを通過させると、大きなPM粒子30Aが広いハニカ
ムセル12a..の中にブラウン拡散していき、酸化触
媒13が塗布された壁面12Wに接触すると同時に、P
M30S表面の接着SOF32を酸化し、また、PM表
面に位置するSOOT31も同時に酸化燃焼する。
Gを通過させると、大きなPM粒子30Aが広いハニカ
ムセル12a..の中にブラウン拡散していき、酸化触
媒13が塗布された壁面12Wに接触すると同時に、P
M30S表面の接着SOF32を酸化し、また、PM表
面に位置するSOOT31も同時に酸化燃焼する。
【0044】この接着SOF32の酸化により、残りの
PMは接着が解かれて微細化(微粒子化)する。この微
細化したPMは、セル数を増加しセル密度が増加したハ
ニカム構造部材12e.のより狭いセル12e..に導
入する。
PMは接着が解かれて微細化(微粒子化)する。この微
細化したPMは、セル数を増加しセル密度が増加したハ
ニカム構造部材12e.のより狭いセル12e..に導
入する。
【0045】このより狭いセル12e..内で、ブラウ
ン拡散によりPM30Bは酸化触媒13に接触し、PM
30Bの表面のSOF32とSOOT31を酸化燃焼
し、更に微細化する。
ン拡散によりPM30Bは酸化触媒13に接触し、PM
30Bの表面のSOF32とSOOT31を酸化燃焼
し、更に微細化する。
【0046】この繰り返しにより、PM30Cは、超微
粒子化し表面積が著しく大きくなったSOOT31のみ
となるので、容易に酸化触媒13の触媒作用により低温
域においても酸化燃焼することができ、二酸化炭素と水
になり消滅する。
粒子化し表面積が著しく大きくなったSOOT31のみ
となるので、容易に酸化触媒13の触媒作用により低温
域においても酸化燃焼することができ、二酸化炭素と水
になり消滅する。
【0047】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気ガス浄化
方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照し
ながら説明する。
方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照し
ながら説明する。
【0048】〔排気ガス浄化装置〕最初に、本発明に係
る排気ガス浄化方法を実施するための排気ガス浄化装置
について説明する。
る排気ガス浄化方法を実施するための排気ガス浄化装置
について説明する。
【0049】図1に示すように、この排気ガス浄化装置
10は、ディーゼルエンジン1の排気通路2に配置する
が、排気温度の低下を防ぐためにエンジン1に近い位置
に配置する。このエンジン1は、燃料タンク3から燃料
の供給を受けて、電子制御装置5により制御される噴射
ポンプシステム6により燃料噴射されるように構成され
ている。そして、排気ガス浄化装置10の下流側の排気
通路2には消音器7が設けられ、電子制御装置5の電源
としてバッテリー4が配置されている。
10は、ディーゼルエンジン1の排気通路2に配置する
が、排気温度の低下を防ぐためにエンジン1に近い位置
に配置する。このエンジン1は、燃料タンク3から燃料
の供給を受けて、電子制御装置5により制御される噴射
ポンプシステム6により燃料噴射されるように構成され
ている。そして、排気ガス浄化装置10の下流側の排気
通路2には消音器7が設けられ、電子制御装置5の電源
としてバッテリー4が配置されている。
【0050】この排気ガス浄化装置10は、図2に示す
ように、排気ガスGの入口21と浄化された排気ガスG
cの出口22を有するケース20と、このケース20に
収容された、多数のセル12a〜12hを有するハニカ
ム構造体11から形成し、このセル12a〜12hの壁
面12Wには酸化触媒13を担持させる。
ように、排気ガスGの入口21と浄化された排気ガスG
cの出口22を有するケース20と、このケース20に
収容された、多数のセル12a〜12hを有するハニカ
ム構造体11から形成し、このセル12a〜12hの壁
面12Wには酸化触媒13を担持させる。
【0051】このハニカム構造体11は、直列に配置さ
れた複数(図1では8個)のハニカム構造部材11a〜
11hで構成し、これらのハニカム構造部材11a〜1
1hはコーディエライトやアルミナ等のセラミックや、
ステンレス等の金属で形成する。
れた複数(図1では8個)のハニカム構造部材11a〜
11hで構成し、これらのハニカム構造部材11a〜1
1hはコーディエライトやアルミナ等のセラミックや、
ステンレス等の金属で形成する。
【0052】そして、このハニカム構造部材11a〜1
1hに設けたセル12a〜12hのセル密度(セル数/
ハニカム構造部材のガス通路断面積)を、排気ガスGの
上流側から下流側に数段階に分けて下流に行くほど増加
させる。この構成により、ハニカム構造体11の排気ガ
ス通路の断面積におけるセル密度は上流側から下流側に
順次、段階的に大きくなる。
1hに設けたセル12a〜12hのセル密度(セル数/
ハニカム構造部材のガス通路断面積)を、排気ガスGの
上流側から下流側に数段階に分けて下流に行くほど増加
させる。この構成により、ハニカム構造体11の排気ガ
ス通路の断面積におけるセル密度は上流側から下流側に
順次、段階的に大きくなる。
【0053】このセル密度の増加に関しては、図2に示
すように、セル12a〜12hを構成する壁面12Wの
間の距離δを小さくしたり、セル12a〜12hのガス
通過の断面積を小さくすることにより、セル密度を大き
くすることができる。
すように、セル12a〜12hを構成する壁面12Wの
間の距離δを小さくしたり、セル12a〜12hのガス
通過の断面積を小さくすることにより、セル密度を大き
くすることができる。
【0054】この各セル12a〜12hは、入口側から
出口側に一方的に連通して形成される。この構成によ
り、排気ガスGH、入口21から壁面12Wに沿ってセ
ル12a〜12hの内部を通過し、浄化されて出口22
から排出される。この場合、通常は排気ガスGは壁面1
2Wを貫通することはない。
出口側に一方的に連通して形成される。この構成によ
り、排気ガスGH、入口21から壁面12Wに沿ってセ
ル12a〜12hの内部を通過し、浄化されて出口22
から排出される。この場合、通常は排気ガスGは壁面1
2Wを貫通することはない。
【0055】このハニカム構造体11のセル12a〜1
2hの壁面12W,12Wの間の距離δを、入口側で
は、0.5mm〜1.5mmで、出口側では、0.1m
m〜0.4mmになるように形成する。あるいは、セル
12a〜12hの断面積では、入口側では、0.25m
m2 〜2.25mm2 で、出口側では、0.01mm 2
〜0.16mm2 になるように形成する。
2hの壁面12W,12Wの間の距離δを、入口側で
は、0.5mm〜1.5mmで、出口側では、0.1m
m〜0.4mmになるように形成する。あるいは、セル
12a〜12hの断面積では、入口側では、0.25m
m2 〜2.25mm2 で、出口側では、0.01mm 2
〜0.16mm2 になるように形成する。
【0056】そして、酸化触媒13は、白金やロジウム
等の触媒金属等で形成し、上流側においては、可溶性有
機成分(SOF)を酸化すると共に、排気ガスG中の一
酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2 )に酸化し、ま
た、下流側においては、NO 2 で微粒子状物質(PM)
を酸化する触媒作用を持つものである。
等の触媒金属等で形成し、上流側においては、可溶性有
機成分(SOF)を酸化すると共に、排気ガスG中の一
酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2 )に酸化し、ま
た、下流側においては、NO 2 で微粒子状物質(PM)
を酸化する触媒作用を持つものである。
【0057】なお、NO2 でPMを酸化する代わりに、
直接、排気ガス中の酸素(O2 )で、PMを酸化する場
合には、この触媒は、O2 でPMを酸化する触媒作用を
持つ酸化触媒13とする必要があり、この酸化触媒13
は、白金及びセリウム等で形成することになる。
直接、排気ガス中の酸素(O2 )で、PMを酸化する場
合には、この触媒は、O2 でPMを酸化する触媒作用を
持つ酸化触媒13とする必要があり、この酸化触媒13
は、白金及びセリウム等で形成することになる。
【0058】〔排気ガス浄化方法〕そして、上記の排気
ガス浄化装置10を使用した排気ガス浄化方法は、次の
ようになる。
ガス浄化装置10を使用した排気ガス浄化方法は、次の
ようになる。
【0059】図1及び図2に示すように、ディーゼルエ
ンジン1の排気ガスGが、排気ガス浄化装置10に流入
すると、排気ガスGはハニカム構造体11のセル12a
〜12h内を順次通過する。このセル12a〜12h内
の通過に際して、排気ガスG中のPM30A(図3
(a))は、ブラウン運動による拡散作用により、セル
12a〜12hの壁面12Wに担持された酸化触媒13
に接触する。
ンジン1の排気ガスGが、排気ガス浄化装置10に流入
すると、排気ガスGはハニカム構造体11のセル12a
〜12h内を順次通過する。このセル12a〜12h内
の通過に際して、排気ガスG中のPM30A(図3
(a))は、ブラウン運動による拡散作用により、セル
12a〜12hの壁面12Wに担持された酸化触媒13
に接触する。
【0060】そして、上流側では、この酸化触媒13の
触媒作用により、図3(a)に示すようなPM30Aの
スート(SOOT)31の接着の役割を果たしている可
溶性有機成分(SOF)32を酸化・燃焼して、このS
OF32の燃焼により、SOOT31を分離してPM3
0Aを微細化し、図3(b)に示すようなPM30Bの
状態を経て、更に図3(c)に示すようなSOOT31
が個々に分離しているPM30Cの状態にする。
触媒作用により、図3(a)に示すようなPM30Aの
スート(SOOT)31の接着の役割を果たしている可
溶性有機成分(SOF)32を酸化・燃焼して、このS
OF32の燃焼により、SOOT31を分離してPM3
0Aを微細化し、図3(b)に示すようなPM30Bの
状態を経て、更に図3(c)に示すようなSOOT31
が個々に分離しているPM30Cの状態にする。
【0061】また、これと共に、この上流側では、この
酸化触媒13の触媒作用により、排ガスG中のNOを酸
化してNO2 とする。
酸化触媒13の触媒作用により、排ガスG中のNOを酸
化してNO2 とする。
【0062】そして、下流側では、セル密度が大きくな
り、通路が狭くなったセル12d〜12h内を通過させ
ることにより、排ガスG中の微細化したPM30Cを、
ブラウン運動による拡散作用により、セル12d〜12
hの壁面12Wに担持された酸化触媒13に接触させ
る。
り、通路が狭くなったセル12d〜12h内を通過させ
ることにより、排ガスG中の微細化したPM30Cを、
ブラウン運動による拡散作用により、セル12d〜12
hの壁面12Wに担持された酸化触媒13に接触させ
る。
【0063】この微細化したPM30Cと酸化触媒13
との接触により、PM30Cを排ガス中のNO2 と反応
させて酸化し、図3(d)に示すようなPM30Dの状
態を経由して、二酸化炭素(CO2 )や水(H2 O)に
して完全に浄化する。
との接触により、PM30Cを排ガス中のNO2 と反応
させて酸化し、図3(d)に示すようなPM30Dの状
態を経由して、二酸化炭素(CO2 )や水(H2 O)に
して完全に浄化する。
【0064】なお、排気ガス中のO2 で直接、PM30
A〜30Dを触媒作用により酸化する場合には、上流側
では、SOF32を燃焼するが、排ガス中のO2 が残る
ようにして、下流側で、直接、排気ガスG中のO2 でP
M30C,30Dを酸化して、CO2 やH2 Oとし浄化
する。
A〜30Dを触媒作用により酸化する場合には、上流側
では、SOF32を燃焼するが、排ガス中のO2 が残る
ようにして、下流側で、直接、排気ガスG中のO2 でP
M30C,30Dを酸化して、CO2 やH2 Oとし浄化
する。
【0065】上記の排気ガス浄化方法により、エンジン
1から排出された排気ガスG中のPM30Aは、セル1
2a〜12h内を通過する際にブラウン拡散により酸化
触媒13に接触して、この触媒作用により酸化され微細
化されながら、最終的には全部が酸化されてCO2 やH
2 Oとなり浄化される。
1から排出された排気ガスG中のPM30Aは、セル1
2a〜12h内を通過する際にブラウン拡散により酸化
触媒13に接触して、この触媒作用により酸化され微細
化されながら、最終的には全部が酸化されてCO2 やH
2 Oとなり浄化される。
【0066】つまり、「慣性作用」、「さえぎり作用」
よりも「拡散作用」を主に利用して、微粒子状物質(P
M)30Aを捕集し、低温活性の高い酸化触媒13で、
上流側で、PM30AのSOOT31を接着して巨大化
させている、比較的燃焼し易いSOF32を酸化し、こ
のSOF32の酸化除去により、PM30A,30Bを
随時微細化して、最終的にPM30Aを超微粒子のSO
OT31からなるPM30C,30Dにすることによ
り、PMの表面積を飛躍的に増加させて、低い温度で触
媒作用により酸化して浄化する。
よりも「拡散作用」を主に利用して、微粒子状物質(P
M)30Aを捕集し、低温活性の高い酸化触媒13で、
上流側で、PM30AのSOOT31を接着して巨大化
させている、比較的燃焼し易いSOF32を酸化し、こ
のSOF32の酸化除去により、PM30A,30Bを
随時微細化して、最終的にPM30Aを超微粒子のSO
OT31からなるPM30C,30Dにすることによ
り、PMの表面積を飛躍的に増加させて、低い温度で触
媒作用により酸化して浄化する。
【0067】そして、この微細化していくPM30A〜
30Dを効率よく酸化触媒13に接触させるために、酸
化触媒13を担持したハニカム構造体11のセル12a
〜12hのセル密度を下流側に行くに従って大きくす
る。
30Dを効率よく酸化触媒13に接触させるために、酸
化触媒13を担持したハニカム構造体11のセル12a
〜12hのセル密度を下流側に行くに従って大きくす
る。
【0068】そのため、排気ガスG中のPMは連続的に
しかも低い排ガス温度で浄化されることになる。
しかも低い排ガス温度で浄化されることになる。
【0069】〔効果〕従って、上記の構成の排気ガス浄
化方法及び排気ガス浄化装置10によれば、次のような
効果を得ることができる。
化方法及び排気ガス浄化装置10によれば、次のような
効果を得ることができる。
【0070】上流側では、酸化開始温度の低いSOF3
2を酸化し、下流側では、このSOF32の酸化により
微細化し、PMの表面積が飛躍的に増大して、低温でも
酸化し易くなったPM30C,30Dを酸化することに
より、排ガス中のPM30Aを浄化するので、比較的低
い排ガス温度(例えば150℃〜200℃程度)で、排
ガスGを浄化できる。
2を酸化し、下流側では、このSOF32の酸化により
微細化し、PMの表面積が飛躍的に増大して、低温でも
酸化し易くなったPM30C,30Dを酸化することに
より、排ガス中のPM30Aを浄化するので、比較的低
い排ガス温度(例えば150℃〜200℃程度)で、排
ガスGを浄化できる。
【0071】このPM表面積の飛躍的な増大により、酸
化触媒13の効果を増加させることができるので、PM
30Aを形成する各成分の中でも特に燃焼が難しいと言
われている成分であるスート(SOOT)31も低温域
で酸化して浄化できるようになる。
化触媒13の効果を増加させることができるので、PM
30Aを形成する各成分の中でも特に燃焼が難しいと言
われている成分であるスート(SOOT)31も低温域
で酸化して浄化できるようになる。
【0072】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係る排
気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法によれば、次のよ
うな効果を得ることができる。
気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法によれば、次のよ
うな効果を得ることができる。
【0073】「慣性作用」、「さえぎり作用」よりも
「拡散作用」を主に利用して、微粒子状物質(PM)を
捕集し、低温活性の高い酸化触媒で、上流側で、PMを
接着して巨大化させている、比較的燃焼し易い可溶性有
機成分(SOF)を酸化し、この可溶性有機成分を酸化
除去することにより、微粒子状物質を随時微細化して、
最終的にPMを超微粒子のスート(SOOT)にしてP
Mの表面積を飛躍的に増加させることができる。
「拡散作用」を主に利用して、微粒子状物質(PM)を
捕集し、低温活性の高い酸化触媒で、上流側で、PMを
接着して巨大化させている、比較的燃焼し易い可溶性有
機成分(SOF)を酸化し、この可溶性有機成分を酸化
除去することにより、微粒子状物質を随時微細化して、
最終的にPMを超微粒子のスート(SOOT)にしてP
Mの表面積を飛躍的に増加させることができる。
【0074】その上、酸化触媒を担持したハニカム構造
体のセルのセル密度が下流側に行くに従って大きく形成
しているので、ガス通路が下流側に行くに従って狭くな
り、この微細化していくPMを効率よく酸化触媒に接触
させることができる。
体のセルのセル密度が下流側に行くに従って大きく形成
しているので、ガス通路が下流側に行くに従って狭くな
り、この微細化していくPMを効率よく酸化触媒に接触
させることができる。
【0075】そのため、比較的低い排気ガス温度でPM
を酸化して連続して浄化できるので、アイドル運転域
や、低負荷運転域でも連続してPMの酸化除去を行うこ
とができる。
を酸化して連続して浄化できるので、アイドル運転域
や、低負荷運転域でも連続してPMの酸化除去を行うこ
とができる。
【0076】しかも、PMのサイズを大きくする事無く
浄化することができるため、排気ガス浄化装置の目詰ま
りによる排圧上昇を抑制でき、この排圧上昇に起因する
燃費悪化やエンジンストール等の不具合の発生を回避で
きる。
浄化することができるため、排気ガス浄化装置の目詰ま
りによる排圧上昇を抑制でき、この排圧上昇に起因する
燃費悪化やエンジンストール等の不具合の発生を回避で
きる。
【0077】また、比較的低温で連続的にPMを酸化除
去しているため、フィルタの目詰まりが発生しないの
で、従来のディーゼルパティキュレートフィルタ(DP
F)装置のように蓄積されたPMを短時間で燃焼させる
再生操作を行う必要が無くなるので、このフィルタ再生
操作の際に発生し易い高温によるセラミックハニカムや
繊維フィルタ等の熔損や破損を回避できる。
去しているため、フィルタの目詰まりが発生しないの
で、従来のディーゼルパティキュレートフィルタ(DP
F)装置のように蓄積されたPMを短時間で燃焼させる
再生操作を行う必要が無くなるので、このフィルタ再生
操作の際に発生し易い高温によるセラミックハニカムや
繊維フィルタ等の熔損や破損を回避できる。
【0078】従って、比較的低温の排気ガスで連続的に
PMを酸化除去できるため、排気ガス浄化装置のサイズ
を小さくでき、また、フィルタ再生のためのエンジンの
複雑な制御も不要になるので、単純な制御システムとな
り、低コストで信頼性の高い装置となるので、乗用車等
の搭載に適した装置となる。
PMを酸化除去できるため、排気ガス浄化装置のサイズ
を小さくでき、また、フィルタ再生のためのエンジンの
複雑な制御も不要になるので、単純な制御システムとな
り、低コストで信頼性の高い装置となるので、乗用車等
の搭載に適した装置となる。
【図1】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化装置の
配置を示す、自動車の模式的な構造図である。
配置を示す、自動車の模式的な構造図である。
【図2】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化装置の
構造を模式的に示す図である。
構造を模式的に示す図である。
【図3】本発明に係る排気ガス浄化方法における微粒子
状物質の変遷を示す図であり、(a)は、エンジンから
排出された状態の微粒子状物質を示す図で、(b)は排
気ガス浄化装置の上流側における状態の微粒子状物質を
示す図で、(c)は、可溶性有機成分(SOF)が酸化
除去された状態の微粒子状物質を示す図で、(d)は、
分離されたスート(SOOT)が酸化されて小さくなっ
ている状態を示す図である。
状物質の変遷を示す図であり、(a)は、エンジンから
排出された状態の微粒子状物質を示す図で、(b)は排
気ガス浄化装置の上流側における状態の微粒子状物質を
示す図で、(c)は、可溶性有機成分(SOF)が酸化
除去された状態の微粒子状物質を示す図で、(d)は、
分離されたスート(SOOT)が酸化されて小さくなっ
ている状態を示す図である。
【図4】排気ガス中の微粒子状物質を模式的に示す図で
ある。
ある。
【図5】微粒子の捕集に使用される3つの原理を示す図
で、(a)は「慣性作用(慣性衝突)」を示す図で、
(b)は「さえぎり作用(直接さえぎり)」を示す図
で、(c)は「拡散作用(ブラウン拡散)」を示す図で
ある。
で、(a)は「慣性作用(慣性衝突)」を示す図で、
(b)は「さえぎり作用(直接さえぎり)」を示す図
で、(c)は「拡散作用(ブラウン拡散)」を示す図で
ある。
【図6】「慣性作用」を利用した方式の繊維型フィルタ
を示す図で、(a)はフィルタの構成を、(b)はフィ
ルタユニットの構成を示す図である。
を示す図で、(a)はフィルタの構成を、(b)はフィ
ルタユニットの構成を示す図である。
【図7】「慣性作用」を利用した方式の別の繊維型フィ
ルタのフィルタユニットの構成を示す図である。
ルタのフィルタユニットの構成を示す図である。
【図8】「さえぎり作用」を利用した多孔質薄壁を持つ
セラミック製のモノリスハニカム型フィルタユニットの
構成を示す図である。
セラミック製のモノリスハニカム型フィルタユニットの
構成を示す図である。
【図9】二系統の浄化経路を持つ間欠型の再生方法の排
気ガス浄化装置の構成を示す図である。
気ガス浄化装置の構成を示す図である。
【図10】DPFの上流に酸化触媒を配置した連続型の
再生方法の排気ガス浄化装置の構成を示す図である。
再生方法の排気ガス浄化装置の構成を示す図である。
【図11】DPFのフィルタの壁面に酸化触媒を配置し
た連続型の再生方法の排気ガス浄化装置の構成を示す図
である。
た連続型の再生方法の排気ガス浄化装置の構成を示す図
である。
【図12】DPFのフィルタの壁面にPM酸化触媒を配
置した連続型の再生方法の排気ガス浄化装置の構成を示
す図である。
置した連続型の再生方法の排気ガス浄化装置の構成を示
す図である。
10 排気ガス浄化装置 11 ハニカム構造体 11a〜11h ハニカム構造部材 12a〜12h セル 13 酸化触媒 G 排気ガス PM 微粒子状物質 δ セルの壁面の間の距離
フロントページの続き Fターム(参考) 3G090 AA02 AA06 3G091 AA18 AB02 AB13 BA13 GA17 GB05W GB06W GB11X HA08 HA21 HA39 4D048 AA14 AB01 BA03X BA10X BA39X BA41X BA42X BB01 BB02 BB05 4G069 AA03 AA11 BA01B BA13B BA17 BC71B BC75B CA03 CA07 CA18 DA06 EA01Y EA06 EE05
Claims (8)
- 【請求項1】 エンジンの排気ガスを、ハニカム構造体
の酸化触媒を壁面に担持したセル内を通過させて、排気
ガス中の微粒子状物質を酸化して浄化する排気ガス浄化
方法であって、排気ガス通路の断面に対するセルの密度
が段階的又は断続的に大きくなる前記ハニカム構造体の
セル内を通過させることにより、排気ガス中の微粒子状
物質の拡散作用を利用して、微粒子状物質を前記酸化触
媒に接触させて、上流側のセル内では微粒子状物質の可
溶性有機成分を酸化して、該可溶性有機成分の酸化によ
りスートを分離して微細化し、下流側のセル内では、前
記微細化したスートを酸化して、微粒子状物質を浄化す
ることを特徴とする排気ガス浄化方法。 - 【請求項2】 前記排気ガス浄化方法において、排気ガ
ス中の一酸化窒素を二酸化窒素に触媒作用を利用して酸
化し、更に、この二酸化窒素で微粒子状物質を触媒作用
を利用して酸化することを特徴とする請求項1記載の排
気ガス浄化方法。 - 【請求項3】 前記排気ガス浄化方法において、排気ガ
ス中の酸素で微粒子状物質を触媒作用を利用して酸化す
ることを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項4】 排気ガスが通過するセルに酸化触媒を担
持させたハニカム構造体を有し、前記ハニカム構造体の
排気ガス通路の断面積におけるセル密度を上流側から下
流側に順次、段階的又は断続的に大きくなるように形成
したことを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 【請求項5】 前記ハニカム構造体を、排気ガス通路の
断面におけるセル密度が異なる複数のハニカム構造部材
で形成し、該ハニカム構造部材を、上流側から下流側に
向かってセル密度が大きくなるように、上流側から下流
側に順次、直列に並べて形成したことを特徴とする請求
項4記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項6】 前記ハニカム構造体のセルの壁面の間の
距離を、入口側では、0.5mm〜1.5mmで、出口
側では、0.1mm〜0.4mmになるように形成した
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の排気ガス浄化
装置。 - 【請求項7】 前記酸化触媒を、排気ガス中の一酸化窒
素を二酸化窒素に触媒作用を利用して酸化し、更に、こ
の二酸化窒素で微粒子状物質を触媒作用を利用して酸化
する触媒で形成したことを特徴とする請求項4〜6のい
ずれか1項に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項8】 前記酸化触媒を、排気ガス中の酸素で微
粒子状物質を触媒作用を利用して酸化する触媒で形成し
たことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載
の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001073341A JP2002276332A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 排気ガス浄化方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001073341A JP2002276332A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 排気ガス浄化方法とその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002276332A true JP2002276332A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18930782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001073341A Pending JP2002276332A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 排気ガス浄化方法とその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002276332A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007114495A1 (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 |
WO2009051058A1 (ja) | 2007-10-16 | 2009-04-23 | Yanmar Co., Ltd. | 黒煙浄化装置 |
WO2012169622A1 (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
CN112657284A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-16 | 佛山光腾新能源股份有限公司 | 一种多层异孔径组合式陶瓷触媒空气消毒杀菌模组 |
-
2001
- 2001-03-15 JP JP2001073341A patent/JP2002276332A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007114495A1 (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 |
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WO2012169622A1 (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
JPWO2012169622A1 (ja) * | 2011-06-10 | 2015-02-23 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
US10527369B2 (en) * | 2011-06-10 | 2020-01-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat exchanger element, manufacturing method therefor, and heat exchanger |
CN112657284A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-16 | 佛山光腾新能源股份有限公司 | 一种多层异孔径组合式陶瓷触媒空气消毒杀菌模组 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040916 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060808 |