JP2002357120A - Exhaust emission control device - Google Patents

Exhaust emission control device

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JP2002357120A
JP2002357120A JP2001163061A JP2001163061A JP2002357120A JP 2002357120 A JP2002357120 A JP 2002357120A JP 2001163061 A JP2001163061 A JP 2001163061A JP 2001163061 A JP2001163061 A JP 2001163061A JP 2002357120 A JP2002357120 A JP 2002357120A
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Japan
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exhaust gas
section
particulate
particulate matter
catalyst
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JP2001163061A
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Japanese (ja)
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Kazuo Osumi
和生 大角
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device utilizing a plurality of catalysts or the like which are different in activation condition or baking condition from each other, integrated with an NO oxidization portion, a PM filter, and a NOx cleaning portion. SOLUTION: In the exhaust emission control device 1 for exhaust gas containing nitrogen oxide and particulate matters PM, a non-woven fabric laminate 5 formed by sticking fibers 7 with each other and laminating them at random is divided into, from the upstream to the downstream of the exhaust gas, a nitric monoxide oxidation portion 2, a particulate matter trap portion 3, and a nitrogen oxide cleaning portion 4. Each divided portion of the fabrics 7 carries at least a kind of particulate treating agent such as a catalyst with processing function depending on the purpose of the processing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化装置
に関し、更に詳細にはディーゼルエンジン排気ガスなど
のように粒子状物質および窒素酸化物を含む排気ガスの
浄化装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus, and more particularly to an apparatus for purifying exhaust gas containing particulate matter and nitrogen oxides such as diesel engine exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジン排気ガス中には、煤
および溶解性有機物分(SOF)から成る粒子状物質
(PM) 並びに窒素酸化物(NOx)が存在すること、
そしてこれらの健康阻害成分を浄化する各種の技術が提
案されていることはよく知られている。
2. Description of the Related Art Diesel engine exhaust contains particulate matter composed of soot and soluble organic matter (SOF).
(PM) and the presence of nitrogen oxides (NOx);
It is well known that various techniques for purifying these health-inhibiting components have been proposed.

【0003】例えば、排気ガス中の一酸化窒素を酸化触
媒によって二酸化窒素に変換し、生成した二酸化窒素と
フィルター(DPF)に捕集され前記PMとを触媒反応
させて、これらを窒素と二酸化炭素に変換させて無害化
する方法が知られている。
For example, nitrogen monoxide in exhaust gas is converted to nitrogen dioxide by an oxidation catalyst, and the generated nitrogen dioxide is collected by a filter (DPF) to cause a catalytic reaction between the PM and the PM to convert them into nitrogen and carbon dioxide. There is known a method of converting the harmlessness into harmless.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
方法は、窒素酸化物と粒子状物質とが化学量論的にバラ
ンスしないと安定した浄化性能が得られないのに対し、
ディーゼルエンジン排気ガス中の前記PMは、エンジン
の燃焼状態によっては窒素酸化物量とバランスしないと
いう問題がある。そこで、酸化窒素をエンジンの燃料で
ある軽油によって還元することで低減させる方法が提案
されているが、エンジンの燃費を低減させるという問題
がある。
In the conventional method, a stable purification performance cannot be obtained unless the nitrogen oxide and the particulate matter are stoichiometrically balanced.
There is a problem that the PM in the exhaust gas of a diesel engine does not balance with the amount of nitrogen oxides depending on the combustion state of the engine. Therefore, a method of reducing nitrogen oxide by reducing it with light oil, which is a fuel for the engine, has been proposed. However, there is a problem that the fuel efficiency of the engine is reduced.

【0005】これに対し特開2000−17052号公
報に開示された方法は、排気ガスの上流から下流に向か
ってNOx吸蔵触媒(例えば貴金属もしくはアルカリ土
類金属またはその酸化物など)担時層、酸化触媒担持
層、粒子状物質捕集用フィルターを配置し、フィルター
上にPMが堆積して排気ガスの流通抵抗が高くなると、
制御装置を作動させてNOx触媒層の上流側で軽油を排
気ガスに噴射することを提案している。
[0005] On the other hand, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-17052 discloses a method in which a NOx storage catalyst (for example, a noble metal or an alkaline earth metal or an oxide thereof) is supported from upstream to downstream of an exhaust gas. When the oxidation catalyst supporting layer and the particulate matter trapping filter are arranged, and PM accumulates on the filter and the exhaust gas flow resistance increases,
It has been proposed to operate a control device to inject light oil into exhaust gas upstream of the NOx catalyst layer.

【0006】また特開2000−303878号公報に
開示された方法は、リーンバーンガソリンエンジンに適
用するものであって、捕集したPMの酸化触媒を担持さ
せたフィルターとその下流に酸素濃度が常に所定濃度以
上となるように調整する排ガス組成制御手段を設け、フ
ィルター出口酸素濃度を常に一定となるようにエンジン
の点火時期調整を行なわせ、下流側に白金(Pt)など
の硫黄酸化物(SOx)吸収部および白金およびアルカ
リ土類金属またはそれらの酸化物などを担持させた吸蔵
還元型NOx触媒部を設けたものである。
The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-303878 is applied to a lean-burn gasoline engine, and a filter supporting an oxidation catalyst for trapped PM and an oxygen concentration always downstream of the filter. Exhaust gas composition control means for adjusting the concentration to be equal to or higher than a predetermined concentration is provided, the ignition timing of the engine is adjusted so that the oxygen concentration at the filter outlet is always constant, and a sulfur oxide (SOx) such as platinum (Pt) is provided downstream. A) an absorption section and a storage-reduction type NOx catalyst section supporting platinum and alkaline earth metals or oxides thereof.

【0007】以上説明した各公報に記載された排気ガス
浄化装置は、エンジンの燃料制御や、軽油添加装置など
の付帯設備を必要とし、燃費の悪化を招くなどの問題が
ある。これら付帯設備を無くし、触媒、吸着剤などによ
る浄化装置とするためには、これらの化学剤の活性条件
や、触媒を担持させるための焼付け条件などが異なり、
複数の触媒等に対して最適な条件で担体に担持させるこ
とは困難である。
[0007] The exhaust gas purifying devices described in the above-mentioned publications require additional equipment such as engine fuel control and a light oil adding device, and have problems such as deterioration of fuel efficiency. In order to eliminate these ancillary facilities and make a purification device using a catalyst and an adsorbent, the activation conditions of these chemical agents and the baking conditions for supporting the catalyst are different.
It is difficult to support a plurality of catalysts on a carrier under optimal conditions.

【0008】本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、活性化条件や焼付ける担持条件が異なる複
数の触媒其の他の排気ガス浄化用化学剤を使用して一酸
化窒素(NO)酸化部、粒子状物質(PM)フィルタ
ー、酸化窒素(NOx)浄化部を一体的に形成可能な排
気ガス浄化装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and uses a plurality of catalysts and other exhaust gas purifying chemicals having different activation conditions and baking loading conditions to use nitric oxide. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of integrally forming an (NO) oxidizing section, a particulate matter (PM) filter, and a nitrogen oxide (NOx) purifying section.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明の排気ガス浄化装置は、窒素酸化物と粒子状
物質とを含有する排気ガスの浄化装置であって、該装置
は、繊維同士を互いに固着させずにランダムに積層した
不織布状積層体からなり、該積層体を排気ガス上流から
下流に向かって一酸化窒素酸化部、粒子状物質捕集部お
よび窒素酸化物浄化部に区分し、各区分ごとに目的の処
理機能を有する触媒などの粒子状処理剤を少なくとも1
種類前記積層体に担持させたものである。
An exhaust gas purifying apparatus according to the present invention for achieving the above object is a purifying apparatus for exhaust gas containing nitrogen oxides and particulate matter. It consists of a nonwoven fabric-like laminate in which fibers are randomly laminated without being fixed to each other, and the laminate is passed from exhaust gas upstream to downstream in a nitric oxide oxidizing section, a particulate matter collecting section, and a nitrogen oxide purifying section. And at least one particulate treatment agent such as a catalyst having a desired treatment function for each division.
Kind is carried on the laminate.

【0010】前記一酸化窒素酸化部(場合によって窒素
酸化物浄化部も)を構成する前記積層体の繊維積層密度
は、前記捕集部の繊維積層密度より低い密度とすること
が好ましい。少なくとも前記捕集部の繊維積層密度を、
排気ガス上流側から下流側に向かって連続的または断続
的に大きくすることが好ましい。
[0010] It is preferable that the lamination density of the laminate constituting the nitric oxide oxidizing section (and the nitrogen oxide purifying section in some cases) is lower than the fiber lamination density of the trapping section. At least the fiber lamination density of the collection unit,
It is preferable to increase continuously or intermittently from the exhaust gas upstream to the downstream.

【0011】前記不織布状またはフェルト状積層体は、
それ自体フィルターとして作用する。したがって前記積
層密度を、目開き、気孔径、気孔密度などフィルターの
性能を現す従来の数値に換算すると、例えば一酸化窒素
(NO)酸化部、DPF部などの目詰まりの可能性、使
用期限の予測などに有利に使用できる。
[0011] The nonwoven fabric or felt-like laminate is
It itself acts as a filter. Therefore, when the lamination density is converted into a conventional numerical value representing the performance of the filter such as aperture, pore diameter, and pore density, for example, the possibility of clogging of a nitric oxide (NO) oxidized portion, a DPF portion, etc., It can be used advantageously for prediction.

【0012】本発明で使用する繊維には特に限定はな
く、被処理排気ガスの組成、温度、流速などの状態に対
して安定したものであればよい。例えばエンジンの排気
ガス浄化用としては高温度に曝されるため耐熱性、高温
での化学的、機械的安定性、経済性などが求められる。
使用しうる繊維としては、炭化ケイ素系、窒素化ケイ素
系、ムライト系、アルミナ系、シリカ系などのセラミッ
クス繊維、鉄−クロム−アルミニウム系金属線などの耐
熱性無機繊維を例示することができる。
The fibers used in the present invention are not particularly limited as long as they are stable with respect to the composition, temperature, flow rate and the like of the exhaust gas to be treated. For example, for exhaust gas purification of an engine, since it is exposed to a high temperature, heat resistance, chemical and mechanical stability at a high temperature, and economic efficiency are required.
Examples of usable fibers include ceramic fibers such as silicon carbide, silicon nitride, mullite, alumina, and silica, and heat-resistant inorganic fibers such as iron-chromium-aluminum metal wires.

【0013】前記一酸化窒素酸化部、粒子状物質の捕集
部および窒素酸化物浄化部を互に接しあって、即ち一体
的に形成することができる。このようにすると構造が簡
単になるばかりでなく、装置の小型化のみでなく発生し
た熱を下流側処理部に伝達させ易くするなどの利点が得
られる。
The nitric oxide oxidizing section, the particulate matter trapping section and the nitrogen oxide purifying section can be in contact with each other, that is, integrally formed. This not only simplifies the structure, but also provides advantages such as not only miniaturization of the apparatus but also easy transmission of the generated heat to the downstream processing section.

【0014】前記粒子状処理剤を複数以上担持させた前
記処理層において、前記副数の粒子状処理剤の配合比、
種類、担持量を連続的または断続的に変化させること
で、酸化効率などを向上させることができる。
In the treatment layer carrying a plurality of the particulate processing agents, the mixing ratio of the sub-number of the particulate processing agents is as follows:
Oxidation efficiency and the like can be improved by continuously or intermittently changing the type and amount of support.

【0015】前記一酸化窒素酸化部、粒子状物質捕集部
および窒素酸化物浄化部のいずれかにおいて、同じ領域
で同時的に使用する複数の粒子状処理剤をそれぞれ別の
繊維に担持さることができる。このようにすると、混合
すると性能が劣化する複数の触媒、担持させる条件が異
なる複数の触媒などを、混合することなく同時に近接さ
せて使用することができる。
In one of the nitric oxide oxidizing section, the particulate matter trapping section and the nitrogen oxide purifying section, a plurality of particulate treating agents used simultaneously in the same region are supported on different fibers. Can be. In this way, a plurality of catalysts whose performance is degraded when mixed, a plurality of catalysts having different loading conditions, and the like can be used in close proximity without mixing.

【0016】前記粒子状物質捕集部を構成する繊維に、
捕集された粒子状物質の酸化触媒を担持させ、フィルタ
ー面に堆積し、目詰まりの原因となる粒子状物質を燃焼
・除去し、フィルター機能を再生可能にすることができ
る。
[0016] The fibers constituting the particulate matter trapping section include:
An oxidation catalyst for the collected particulate matter can be supported, deposited on the filter surface, and the particulate matter causing clogging can be burned and removed, and the filter function can be regenerated.

【0017】前記粒子状処理剤は、使用対象となる一酸
化窒素酸化部、粒子状物質捕集部および窒素酸化物浄化
部の使用区分ごとに従来から使用されるものをそのまま
用いることができる。
As the particulate treating agent, those conventionally used for each of the use categories of the nitric oxide oxidizing section, the particulate matter collecting section and the nitrogen oxide purifying section to be used can be used as they are.

【0018】一酸化窒素酸化部に使用する粒子状処理剤
には酸化触媒が使用される。使用しうる酸化触媒として
は、特に限定は無く、例えば白金 (Pt) 、ロジウム
(Rh)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(A
g)、KCoなどを挙げることができる。
An oxidation catalyst is used as the particulate treating agent used in the nitric oxide oxidizing section. The oxidation catalyst that can be used is not particularly limited. For example, platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd), gold (Au), silver (A
g), KCo and the like.

【0019】粒子状物質捕集部に使用する粒子状処理剤
には、前記のとおり酸化触媒を使用することができる。
使用しうる酸化触媒としては、特に限定は無く、例えば
ランタン(La)、セリウム(Ce)、酸化バナジウム
(V2 5 )、酸化マンガン、酸化コバルト、白金(P
t)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、金(A
u)、銀(Ag)、KCoなどを挙げることができる。
As described above, an oxidation catalyst can be used as the particulate treating agent used in the particulate matter collecting section.
The oxidation catalyst that can be used is not particularly limited. For example, lanthanum (La), cerium (Ce), vanadium oxide (V 2 O 5 ), manganese oxide, cobalt oxide, platinum (P
t), rhodium (Rh), palladium (Pd), gold (A
u), silver (Ag), KCo and the like.

【0020】窒素酸化物浄化部に使用する粒子状処理剤
には窒素酸化物吸蔵−還元触媒などが使用される。使用
しうる窒素酸化物吸蔵−還元触媒剤としては、例えばペ
ロブスカイト型触媒、ブラウンミラライト型触媒、これ
らの複合剤、アルカリ土類金属またはそれらの酸化物な
どを挙げることができる。
As the particulate processing agent used in the nitrogen oxide purifying section, a nitrogen oxide storage-reduction catalyst or the like is used. Examples of usable nitrogen oxide storage-reduction catalyst agents include perovskite catalysts, brownmillerite catalysts, composite agents thereof, alkaline earth metals, and oxides thereof.

【0021】ブラウンミラライト化合物(バイルム複合
化合物)は、酸素欠陥の秩序・無秩序移転を示す化合物
を示すことで知られている。バイルム複合化合物はある
温度で結晶相が斜方晶からペロブスカイト型立方晶へ相
転移するのに伴い、無秩序化した酸素欠陥によりイオン
伝導性が著しく向上し、 窒素酸化物NOxを分解する性
質を有し、 次の反応を起こす。 Vox +NO→(1/2)・N2 +(1/2)/O2
Voy ここでVox はイオン化された酸素欠陥であり、Voy
は秩序因子である。
[0021] Brown milalite compounds (bilum composite compounds) are known to exhibit a compound exhibiting an ordered / disordered transfer of oxygen vacancies. Since the crystal phase undergoes a phase transition from orthorhombic to perovskite-type cubic at a certain temperature, the disordered oxygen vacancies significantly improve ionic conductivity and decompose nitrogen oxides NOx. And the following reaction occurs. Vo x + NO → (1/2) · N 2 + (1/2) / O 2 +
Vo y where Vo x is oxygen defects ionized, Vo y
Is the order factor.

【0022】本発明の上記構成は次のような特徴を発揮
することができる。例えば白金とパラジウムとの混合触
媒(Pt/Pd)は、合金化によって耐被毒性が低下す
る。また、白金/ロジウム混合触媒(Pt/Rh)に比
べ耐久性に劣ることが分かっている。そこで、白金(P
t)とロジウム(Rh)とを担持させた繊維と、パラジ
ウム(Pd)を担持させた繊維とを混合して積層体とす
ると、混合による性能劣化が無く、しかも各触媒を極く
接近させて配置することができるので、Pd−Pt−R
h系3元触媒として作用させることができる。
The above configuration of the present invention can exhibit the following features. For example, a mixed catalyst of platinum and palladium (Pt / Pd) has reduced poisoning resistance due to alloying. Further, it has been found that the durability is inferior to that of a mixed platinum / rhodium catalyst (Pt / Rh). Therefore, platinum (P
t) and rhodium (Rh) -supported fiber and palladium (Pd) -supported fiber are mixed to form a laminate, and there is no performance deterioration due to mixing, and the catalysts are brought very close to each other. Pd-Pt-R
It can act as an h-based three-way catalyst.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照した一実施
の形態を示して本発明の排気ガス浄化装置を具体的に説
明する。図1に示す一実施の形態による本発明の排気ガ
ス浄化装置1は、ディーゼルエンジン(図示せず)の排
気ガス(枠線が太線および細線の矢印)の上流から下流
に向かってNO(一酸化窒素)酸化部2、DPF(粒子
状物質捕集)部3およびNOx(酸化窒素)浄化部4を
連続して配置した繊維積層体5を断熱性容器6内に装着
したものである。装着手段としては、例えば耐熱性金網
(図示せず)などで繊維積層体5の前後を抑え、形状お
よび取り付け位置を安定させるなどの手段を用いること
ができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An exhaust gas purifying apparatus according to the present invention will be specifically described below with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. An exhaust gas purifying apparatus 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes NO (monoxide) from upstream to downstream of exhaust gas (a thick line and a thin line arrow) of a diesel engine (not shown). A fiber laminate 5 in which a nitrogen (nitrogen) oxidizing section 2, a DPF (particulate matter trapping) section 3, and a NOx (nitrogen oxide) purifying section 4 are continuously arranged is mounted in a heat insulating container 6. As the mounting means, for example, means for suppressing the front and back of the fiber laminate 5 with a heat-resistant wire mesh (not shown) or the like and stabilizing the shape and the mounting position can be used.

【0024】繊維積層体5内に形成した前記各部2、3
および4は、いずれも同様の繊維7(図2〜4)によっ
て構成することができる。繊維7は、例えば炭化けい素
繊維のような耐熱性無機繊維を使用したものであり、各
部2、3および4ごとの目的に適合した粒子状処理剤を
繊維7の表面に担持させたものである。
Each of the parts 2, 3 formed in the fiber laminate 5
And 4 can be composed of the same fiber 7 (FIGS. 2 to 4). The fiber 7 is made of a heat-resistant inorganic fiber such as a silicon carbide fiber, and has a particulate processing agent suitable for each part 2, 3 and 4 supported on the surface of the fiber 7. is there.

【0025】図2〜4によりNO酸化部2の粒子状処理
剤について説明すると、図3に示すように白金(Pt)
とロジウム(Rh)とを、常法に従って繊維7に担持さ
せた混合触媒A(図3)と、パラジウム(Pd)を同様
に繊維7に担持させた単独触媒B(図4)とを互いに固
着させること無くランダムに積層させて積層体5(図
2)としたものである。
The particulate processing agent in the NO oxidizing section 2 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. As shown in FIG. 3, platinum (Pt)
A mixed catalyst A (FIG. 3) in which carbon and rhodium (Rh) are supported on the fiber 7 according to a conventional method, and a single catalyst B (FIG. 4) in which palladium (Pd) is also supported on the fiber 7 are fixed to each other. This is a layered product 5 (FIG. 2) obtained by random lamination without performing the above process.

【0026】DPF部3は、上流側の粗取りフィルター
(DPF1)と下流側の微粒子用フィルター(DPF
2)とによって構成した。DPF1は、例えば酸化マン
ガン、酸化コバルト、ニッケルなどを繊維7に担持させ
た酸化触媒C(図5)を繊維同士が固着しないようにラ
ンダム且つ積層密度を疎に積層したものである。
The DPF section 3 has an upstream roughing filter (DPF1) and a downstream particulate filter (DPF1).
2). The DPF 1 is obtained by laminating an oxidation catalyst C (FIG. 5) in which, for example, manganese oxide, cobalt oxide, nickel, or the like is supported on the fibers 7 so that the fibers do not adhere to each other and have a low lamination density.

【0027】DPF2は、ランタン(La)、セリウム
(Ce)酸化バナジウム(V2 5)を繊維7に担持さ
せた酸化触媒D(図6)を前記と同様に繊維同士が固着
しないようにランダム且つ積層密度を密に積層したもの
である。そしてDPF1とDPF2とを2層に密着させ
て積層してDPF部3(図1)を形成した。
The DPF 2 includes an oxidation catalyst D (FIG. 6) in which lanthanum (La) and cerium (Ce) vanadium oxide (V 2 O 5 ) are supported on fibers 7 in the same manner as described above so that the fibers do not adhere to each other. Further, the layers are densely stacked. Then, DPF1 and DPF2 were laminated in close contact with two layers to form a DPF portion 3 (FIG. 1).

【0028】NOx浄化部4は、例えばブラウンミララ
イト型複合触媒やペロブスカイト型複合触媒などを、例
えば炭化けい素などの耐熱性繊維に常法に従って担持さ
せ、前記と同様に積層し、DPF部3と連続して配置し
た。
The NOx purifying section 4 carries, for example, a brown-millerite type composite catalyst or a perovskite type composite catalyst on a heat-resistant fiber such as silicon carbide according to a conventional method, and laminates the same as described above. And arranged continuously.

【0029】次に本実施の形態の作用を説明する。NO
酸化部ではディーゼル排気ガス中のNOと酸素とを酸化
触媒により反応させてNO2 、NO3 などを生成させ、
PMに対する酸化力を高くした。
Next, the operation of the present embodiment will be described. NO
In the oxidizing section, NO and oxygen in the diesel exhaust gas are reacted by an oxidation catalyst to generate NO 2 , NO 3, and the like,
The oxidizing power for PM was increased.

【0030】排気ガス中のPMは、積層密度の低い(即
ち目の粗い)NO酸化部2では殆ど捕捉されることが無
く、積層密度を高くしたDPF部3のDPF1で粒子径
の大きい粒子が捕捉され、その下流側のDPF2で粒子
径の小さい粒子を捕捉するようにした。
PM in the exhaust gas is hardly captured in the NO oxidizing section 2 having a low stacking density (ie, coarse), and particles having a large particle diameter are generated in the DPF 1 of the DPF section 3 having a high stacking density. The captured DPF2 on the downstream side captures particles having a small particle diameter.

【0031】DPF部3には、前記のとおり酸化触媒が
担持されており、しかも排気ガス中には酸化力を高めた
高次窒素酸化物を含有しているので、捕捉されたPMが
酸化されて除去される。
As described above, the DPF section 3 carries the oxidation catalyst, and since the exhaust gas contains high-order nitrogen oxides having an increased oxidizing power, the trapped PM is oxidized. Removed.

【0032】この場合粒子状物質は、溶解性有機物分
(SOF)が多いエンジン低速回転時でも、また煤が大
部分を占めるエンジン高速回転時でも同様に作用させる
ことができ、堆積した粒子状物質は常時燃焼して除去さ
れ、フィルター機能を常時再生すると同時に、有害な酸
化窒素を窒素に変換し浄化することができる。
In this case, the particulate matter can act in the same manner even when the engine is rotating at a low speed where the amount of soluble organic matter (SOF) is large, or when the engine is rotating at a high speed where soot is mostly contained. Is constantly burned and removed, and the filter function is constantly regenerated, and at the same time, harmful nitric oxide can be converted to nitrogen and purified.

【0033】前記のとおり、NOなどの窒素酸化物は、
捕捉した粒子状物質の燃焼に使用し、しかも窒素ガスと
して浄化されるが、NO酸化部2とDPF部3とでは十
分に浄化することはできず、NOx浄化部4を設けた。
As described above, nitrogen oxides such as NO
Although it is used for burning the trapped particulate matter and is purified as nitrogen gas, it cannot be sufficiently purified by the NO oxidizing unit 2 and the DPF unit 3, and the NOx purifying unit 4 is provided.

【0034】本実施の形態のNOx浄化部4において
は、触媒活性成分としてブラウンミラライト型複合触媒
またはペロブスカイト型複合触媒を使用し、前記複合触
媒上に吸着したNOxを分解・還元し排気ガス中のNO
xと粒子状物質とを浄化することができる。
In the NOx purifying section 4 of the present embodiment, a brown-millerite-type composite catalyst or a perovskite-type composite catalyst is used as a catalyst active component, and NOx adsorbed on the composite catalyst is decomposed and reduced to reduce NO
x and particulate matter can be purified.

【0035】次に以上説明した実施の形態の変形例を説
明する。前記NO酸化部2において、PtとRhとを担
持した触媒AとPdを担時した触媒Bとの配合比を排気
ガス流れ方向に変えることで、更にNOからNO2 への
酸化効率を上げることができる。
Next, a modified example of the above-described embodiment will be described. In the NO oxidizing section 2, by changing the mixing ratio of the catalyst A supporting Pt and Rh and the catalyst B supporting Pd in the exhaust gas flow direction, the oxidation efficiency of NO to NO 2 is further increased. Can be.

【0036】また別の変形例として、CO2 吸着や軽油
添加などによるHC還元を行うアルカリ土類金属の触媒
を担時した繊維とPtなどの酸化触媒を担持した繊維と
を混在させた不織布状積層体に排気ガスを通ずると、C
2 吸着、HC還元で生成した水素(H2 )で酸化触媒
を活性化させ酸化触媒の耐久性を向上させることができ
る。
As another modified example, a non-woven fabric in which fibers supporting an alkaline earth metal catalyst for reducing HC by CO 2 adsorption or addition of light oil and fibers supporting an oxidation catalyst such as Pt are mixed. When the exhaust gas passes through the laminate, C
Hydrogen (H 2 ) generated by O 2 adsorption and HC reduction activates the oxidation catalyst, thereby improving the durability of the oxidation catalyst.

【0037】酸化によるフィルターの再生が比較的困難
な大きい粒径のPMを捕集する粗に積層したフィルター
(DPF1)において、Ptなどの白金族触媒を担時し
た繊維状触媒を混合してPMの燃焼を促進し、再生し易
い小さな粒径のPMが捕集される密に積層したフィルタ
ー(DPF2)側で触媒担持量を減じ、コスト低減を図
るなどなど、変形して実施することもできる。
In a coarsely laminated filter (DPF1) for trapping PM having a large particle diameter, which is relatively difficult to regenerate the filter by oxidation, a fibrous catalyst supporting a platinum group catalyst such as Pt is mixed with the PM. It is also possible to reduce the amount of catalyst carried on the densely laminated filter (DPF2) side, which promotes the combustion of PM and collect PM having a small particle size that is easy to regenerate, to reduce the cost, etc. .

【0038】NOx浄化部4において、排気ガス上流側
から下流側に向かって触媒の種類、担時量を変化させて
浄化効率を向上させることができる。例えば上流側に反
応温度ウインド(触媒活性温度範囲)の高いペロブスカ
イト型複合触媒を配置し、下流側に反応温度ウインドの
低いブラウンミラライト型複合酸化物やRhなどを添加
したNOx直接分解触媒を配置するように変形実施する
こともできる。またこれら複合した触媒の組成を上流側
から下流側に向かって傾斜させて浄化率を向上させるこ
とができる。
In the NOx purifying section 4, the type of catalyst and the amount of catalyst carried can be changed from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas to improve the purification efficiency. For example, a perovskite-type composite catalyst with a high reaction temperature window (catalyst activation temperature range) is placed on the upstream side, and a brown-mirrorite-type composite oxide with a low reaction temperature window or a NOx direct decomposition catalyst to which Rh is added is placed on the downstream side. It can also be modified so that Further, the composition of these composite catalysts can be inclined from the upstream side to the downstream side to improve the purification rate.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように本発明の排気ガス浄
化装置は、繊維を互いに固着させないでランダムに積層
した積層体をフィルターおよび触媒等の担体として使用
し、排気ガス上流から下流に向けて、NOを酸化して酸
化力を高める領域、次いで粒子状物質(PM)を捕集す
るフィルター領域、この領域に堆積するPMを、濃度を
高めたNOxにより酸化除去し、次の領域で残留するN
Oxを吸着・還元して浄化するようにして排気ガスの浄
化するようにしたので、次の効果を奏することができ
る。
As described above, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention uses a laminated body in which fibers are randomly laminated without being fixed to each other as a carrier such as a filter and a catalyst, and the exhaust gas is directed from upstream to downstream of the exhaust gas. , A region for increasing oxidizing power by oxidizing NO, a filter region for trapping particulate matter (PM), and PM deposited in this region are oxidized and removed by NOx having a high concentration, and remain in the next region. N
Since the exhaust gas is purified by absorbing and reducing Ox to purify the exhaust gas, the following effects can be obtained.

【0040】NO酸化部、PM捕集部(DPF)および
NOx浄化部を一体構造とすることがきわめて容易であ
るため構造が簡単で小型化が可能となると共に、粒子状
物質(PM)の酸化熱を次のNOx浄化部の触媒活性化
に有効利用が容易である。
Since it is extremely easy to integrate the NO oxidizing section, the PM trapping section (DPF) and the NOx purifying section into an integrated structure, the structure can be simplified and the size can be reduced, and the particulate matter (PM) can be oxidized. It is easy to effectively use the heat for activating the catalyst in the next NOx purification unit.

【0041】混合することが好ましくない触媒、活性化
条件や焼付け (担持)条件が異なる複数の触媒などの固
体処理剤を、別の繊維に担持させることで、前記禁忌条
件を回避して同時使用による浄化効果を達成することが
できる。
By carrying, on another fiber, a solid processing agent such as a catalyst which is not preferable to be mixed and a plurality of catalysts having different activation conditions and baking (supporting) conditions, simultaneous use can be performed while avoiding the contraindicated conditions. Purification effect can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態による排気ガス浄化装置
の概要を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an outline of an exhaust gas purification device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す一酸化窒素酸化部の部分拡大図であ
る。
FIG. 2 is a partially enlarged view of a nitric oxide oxidizing section shown in FIG.

【図3】図2において繊維に白金およびロジウムを担持
させた触媒を模型的に示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a catalyst in which platinum and rhodium are supported on fibers in FIG. 2;

【図4】図2において繊維にパラジウムを担持させた触
媒を模型的に示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a catalyst in which palladium is supported on fibers in FIG. 2;

【図5】図1に示すDPF部3のDPF1を構成する繊
維に例えば酸化マンガンを担持させた触媒の様子を模型
的に示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a state of a catalyst in which, for example, manganese oxide is supported on fibers constituting DPF 1 of DPF unit 3 shown in FIG.

【図6】図1に示すDPF部のDPF2を構成する繊維
に例えば酸化バナジウムを担持させた触媒の様子を模型
的に示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a state of a catalyst in which, for example, vanadium oxide is supported on fibers constituting DPF2 of the DPF portion shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 排気ガスの浄化装置 2 一酸化窒素(NO)酸化部 3 粒子状物質捕集部(DOF) 4 窒素酸化物(NOx)浄化部 5 織布状積層体 7 繊維 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification apparatus 2 Nitric oxide (NO) oxidizing section 3 Particulate matter trapping section (DOF) 4 Nitrogen oxide (NOx) purifying section 5 Woven fabric laminate 7 Fiber

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/94 F01N 3/02 301A B01J 35/06 301E F01N 3/02 301 321A 3/28 Q 321 B01D 53/36 103B 3/28 103C ZAB Fターム(参考) 3G090 AA01 AA03 AA04 AA06 EA02 3G091 AA17 AA18 AB02 AB06 AB13 BA13 BA14 BA39 CA18 CB02 DC01 GA04 GA05 GA16 GB01W GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W GB10W GB13X GB13Y GB15Y HA07 HA14 HA15 HA16 HA23 4D019 AA01 BA05 BB03 BC07 CB09 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 BA03X BA06X BA10X BA14X BA18X BA19X BA23X BA28X BA30X BA31X BA33X BA34X BA37X BA39X BA41X BA42X BB08 BB20 BD04 CC32 CC38 CC46 CC47 CC49 CC58 CD05 EA04 4G069 AA03 BA01A BA02A BA13A BA18 BB02A BB04A BB06A BB06B BB11A BB15A BC03A BC08A BC32A BC33A BC42A BC42B BC43A BC43B BC54A BC54B BC62A BC62B BC67A BC67B BC68B BC71A BC71B BC72A BC72B BC75A BC75B BD05A CA02 CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA10 EC21X EC21Y EC22X EC22Y EC23 EC29 EE06 EE09 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) B01D 53/94 F01N 3/02 301A B01J 35/06 301E F01N 3/02 301 321A 3/28 Q 321 B01D 53/36 103B 3/28 103C ZAB F-term (reference) 3G090 AA01 AA03 AA04 AA06 EA02 3G091 AA17 AA18 AB02 AB06 AB13 BA13 BA14 BA39 CA18 CB02 DC01 GA04 GA05 GA16 GB01W GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W GB10W GB13HA13 GB03A01 GB13 HA13 GB03A BC07 CB09 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 BA03X BA06X BA10X BA14X BA18X BA19X BA23X BA28X BA30X BA31X BA33X BA34X BA37X BA39X BA41X BA42X BB08 BB20 BD04 BC32 BC38 CC46 CC47 CC49 CC58 CD05 EA04 BA03A03 BA03 BA03 BA03 BA03 BC42A BC42B BC43A BC43B BC54A BC54B BC62A BC62B BC67A BC67B BC68B BC71A BC71B BC72A BC72B BC75A BC75B BD05A CA02 CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA10 EC21X EC21Y EC22X EC22Y EC23 EC29 EE06 EE0 9

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒素酸化物と粒子状物質とを含有する排
気ガスの浄化装置であって、該装置は、繊維同士を互い
に固着させずにランダムに積層した不織布状積層体から
なり、該積層体を排気ガス上流から下流に向かって一酸
化窒素酸化部、粒子状物質捕集部および窒素酸化物浄化
部に区分し、各区分ごとに目的の処理機能を有する触媒
などの粒子状処理剤を少なくとも1種類前記積層体に担
持させたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
1. An exhaust gas purifying apparatus containing nitrogen oxides and particulate matter, the apparatus comprising a non-woven fabric laminate in which fibers are randomly laminated without being fixed to each other. The body is divided from the exhaust gas upstream to the downstream into a nitric oxide oxidizing section, a particulate matter collecting section, and a nitrogen oxide purifying section, and a particulate treating agent such as a catalyst having a target treating function is provided for each section. An exhaust gas purifying apparatus, wherein at least one kind of the exhaust gas purifying apparatus is supported on the laminate.
【請求項2】 前記一酸化窒素酸化部および窒素酸化物
浄化部を構成する前記積層体の繊維積層密度は、前記捕
集部の繊維積層密度より低い密度としたことを特徴とす
る請求項1記載の排気ガス浄化装置。
2. The fiber stacking density of the laminate constituting the nitric oxide oxidizing unit and the nitrogen oxide purifying unit is lower than the fiber stacking density of the trapping unit. An exhaust gas purifying apparatus as described in the above.
【請求項3】 少なくとも前記捕集部の前記繊維積層密
度を、排気ガス上流側から下流側に向かって連続的また
は断続的に小さくしたことを特徴とする請求項1または
2記載の排気ガス浄化装置。
3. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein at least the fiber lamination density of the collection section is continuously or intermittently reduced from an exhaust gas upstream side to an exhaust gas downstream side. apparatus.
【請求項4】 前記一酸化窒素酸化部、粒子状物質の捕
集部および窒素酸化物浄化部を互に接しあって形成した
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の排気ガス
浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the nitric oxide oxidizing section, the particulate matter collecting section, and the nitrogen oxide purifying section are formed in contact with each other. apparatus.
【請求項5】 前記粒子状処理剤を複数以上担持させた
前記処理層において、前記副数の粒子状処理剤の配合
比、種類、担持量を連続的または断続的に変化させたこ
とを特徴とする請求項1、2、3または4記載の排気ガ
ス浄化装置。
5. The processing layer in which a plurality of the particulate processing agents are supported, wherein the mixing ratio, type, and loading amount of the sub-number of the particulate processing agents are changed continuously or intermittently. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4.
【請求項6】 前記複数の粒子状処理剤を担持させた処
理層において、該複数の粒子状処理剤をそれぞれ別の前
記繊維に担持させたことを特徴とする請求項5記載の排
気ガス浄化装置。
6. The exhaust gas purification apparatus according to claim 5, wherein the plurality of particulate processing agents are carried on different fibers in the treatment layer carrying the plurality of particulate treatment agents. apparatus.
【請求項7】 前記粒子状物質捕集部を構成する繊維
に、捕集された粒子状物質の酸化触媒を担持させ、フィ
ルター機能を再生可能にしたことを特徴とする請求項
1、2、3、4、5または6記載の排気ガス浄化装置。
7. The filter constituting the particulate matter collecting section, wherein an oxidizing catalyst for the collected particulate matter is supported on fibers constituting the particulate matter collecting portion, and a filter function is made reproducible. 7. The exhaust gas purifying apparatus according to 3, 4, 5, or 6.
【請求項8】 前記繊維が無機繊維からなることを特徴
とする請求項1、2、3、4、5、6または7記載の排
気ガス浄化装置。
8. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the fibers are made of inorganic fibers.
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