JP2003214138A - Exhaust emission control device and exhaust emission control method - Google Patents

Exhaust emission control device and exhaust emission control method

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JP2003214138A
JP2003214138A JP2002018783A JP2002018783A JP2003214138A JP 2003214138 A JP2003214138 A JP 2003214138A JP 2002018783 A JP2002018783 A JP 2002018783A JP 2002018783 A JP2002018783 A JP 2002018783A JP 2003214138 A JP2003214138 A JP 2003214138A
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exhaust gas
catalyst
gas purifying
temperature
molten salt
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Application number
JP2002018783A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Kayama
智之 香山
Hirobumi Shinjo
博文 新庄
Yuji Sakakibara
雄二 榊原
Takaaki Kanazawa
孝明 金沢
Kazunobu Ishibashi
一伸 石橋
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To further lower a temperature in which oxidation combustion of PM can be preformed and further increase an oxidation reaction speed of the PM. <P>SOLUTION: At least one of a catalyst for exhaust emission control and a hydrocarbon adsorbent, and an ultrasonic device 3 which applies ultrasonic wave to them are provided, and the ultrasonic wave is applied to a liquid catalyst component and a liquid hydrocarbon. By the application of the ultrasonic wave, a cavitation is generated in a liquid, and by an adiabatic compression occurring there, an energy is concentrated. When a cavity (bubble) is broken, high temperature and high pressure state locally occurs, whereby an oxidation (combustion) of the PM is accelerated. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、ディーゼルエンジ
ンなどの排ガスに含まれカーボンを主とする粒子状物
質、液状炭化水素(以下 SOFという)などからなるパテ
ィキュレート(以下PMという)を排ガス温度域で効率よ
く浄化できる排ガス浄化装置と排ガス浄化方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to particulate matter (hereinafter referred to as PM), which is contained in exhaust gas from a diesel engine or the like, and which contains particulate matter mainly composed of carbon and liquid hydrocarbons (hereinafter referred to as SOF), in an exhaust gas temperature range. The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas purifying method that can efficiently purify the exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガス中には、カ
ーボン、 SOF(Soluble Organic Fraction)、高分子有
機化合物、硫酸ミストなどからなるPMが含まれ、大気汚
染及び人体への悪影響の面からPMの排出を抑制しようと
する動きが高まっている。PMの排出を抑制するには、フ
ィルタによってPMを捕捉する方法と、PMを燃焼除去する
方法の2種類があり、それぞれのあるいは両方を組み合
わせた技術開発が進められている。
2. Description of the Related Art The exhaust gas of a diesel engine contains PMs such as carbon, SOF (Soluble Organic Fraction), high molecular weight organic compounds, and sulfuric acid mist, which are emitted from the viewpoint of air pollution and adverse effects on the human body. There is a growing movement to curb this. There are two types of methods of suppressing PM emission, that is, a method of trapping PM by a filter and a method of burning PM to remove it, and technological development combining both or both is in progress.

【0003】PMを燃焼するには、例えばPtなどの貴金属
を担持した酸化触媒などを用いることが考えられる。し
かしながらこの場合は固相どうしの接触となるために、
PMと触媒成分との接触確率が低く、PMを効率よく燃焼し
て浄化することは困難であった。特にPM中のカーボン成
分については、Ptなど貴金属の効果はほとんど認められ
ない。
In order to burn PM, it is considered to use an oxidation catalyst carrying a noble metal such as Pt. However, in this case, since the solid phases are in contact with each other,
The probability of contact between PM and catalyst components was low, and it was difficult to efficiently burn and purify PM. Especially for the carbon component in PM, the effect of noble metals such as Pt is hardly recognized.

【0004】そこで触媒を液相としてPMと接触させるこ
とが想起され、例えばAppl.Cat.B21(1999)35−49には、
Cs2MoO4-V2O5,CsVO3-MoO3,Cs2SO4-V2O5 などの溶融塩
型触媒について報告されている。このような溶融塩型触
媒では、カーボンの酸化力が強いこと、触媒の蒸散が少
ないこと、燃焼温度が低いことなどが好ましい条件であ
り、この文献にはCs2MoO4-V2O5及びCsVO3-MoO3が 620K
( 347℃)以上で活性が高く、大気中で1025K( 752
℃)まで安定であって、好ましい触媒であることが記載
されている。
It was then envisaged to contact the catalyst in the liquid phase with PM, for example Appl. Cat. B21 (1999) 35-49:
Molten salt catalysts such as Cs 2 MoO 4 -V 2 O 5 , CsVO 3 -MoO 3 and Cs 2 SO 4 -V 2 O 5 have been reported. In such a molten salt catalyst, strong oxidizing power of carbon, low evaporation of the catalyst, low combustion temperature and the like are preferable conditions, and in this document, Cs 2 MoO 4 -V 2 O 5 and CsVO 3 -MoO 3 is 620K
High activity above (347 ° C), 1025K (752
It is described that it is stable up to (.degree. C.) and is a preferred catalyst.

【0005】また特開平9-144528号公報には、融点が 3
00〜 500℃であり、すすの燃焼において触媒活性を有す
るCs2O・V2O5, K2O・V2O5などの共融組成物をモノリス
体などのキャリアーに担持した触媒装置が開示されてい
る。
Further, JP-A-9-144528 discloses that the melting point is 3
A catalyst device in which a eutectic composition such as Cs 2 O · V 2 O 5 , K 2 O · V 2 O 5 having a catalytic activity in soot combustion at a temperature of 00 to 500 ° C. is carried on a carrier such as a monolith is provided. It is disclosed.

【0006】そして国際公開WO00/43109号(PCT/JP00/0
0194)には、硝酸マグネシウムと炭酸マグネシウムを液
溜に入れ、排ガスを約 185〜 270℃で接触させることに
よってPMを燃焼除去できることが記載されている。
International publication WO00 / 43109 (PCT / JP00 / 0
[0194] describes that PM can be burned and removed by putting magnesium nitrate and magnesium carbonate in a liquid reservoir and contacting exhaust gas at about 185 to 270 ° C.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ディーゼルエンジンか
らの排ガスの温度は 300℃未満であるのが通常である。
また始動時はさらに低い。そのため溶融塩型触媒の融点
が 300℃以上では、ディーゼルエンジンからの排ガス中
で液相とならないために、PMを効率よく燃焼除去するこ
とが困難である。
The temperature of the exhaust gas from a diesel engine is usually below 300 ° C.
It is even lower at startup. Therefore, if the melting point of the molten salt catalyst is 300 ° C or higher, it is difficult to efficiently burn and remove PM because it does not become a liquid phase in the exhaust gas from the diesel engine.

【0008】また溶融塩は液相となる必要があるが、液
相であるがために排ガス流と接触すると下流側へ流され
て凝縮する恐れがある。そのために、国際公開WO00/431
09号に開示の技術では液溜という原始的な技術を用いて
いる。しかし自動車に搭載する上においては、排気圧力
が上昇したり、走行時の振動などによって液面が不安定
になるなど、実用的でない。
Further, the molten salt needs to be in a liquid phase, but since it is in a liquid phase, if it comes into contact with the exhaust gas flow, it may flow to the downstream side and be condensed. For that purpose, international publication WO00 / 431
The technology disclosed in No. 09 uses a primitive technology called a liquid reservoir. However, when it is mounted on an automobile, it is not practical because the exhaust pressure rises and the liquid level becomes unstable due to vibration during traveling.

【0009】そこで本発明者らは、内燃機関からの排ガ
スに含まれるカーボンを主とする粒子状物質を浄化する
触媒であって、固体担体と、固体担体に担持された硝酸
銀,アルカリ金属の硝酸塩,アルカリ土類金属の硝酸塩
及び希土類元素の硝酸塩から選ばれる少なくとも一種を
含む触媒成分と、からなる溶融塩型触媒を提案してい
る。
Therefore, the present inventors have proposed a catalyst for purifying carbon-based particulate matter contained in exhaust gas from an internal combustion engine, which comprises a solid support, and silver nitrate or a nitrate of an alkali metal supported on the solid support. , A catalyst component containing at least one selected from nitrates of alkaline earth metals and nitrates of rare earth elements.

【0010】この溶融塩型触媒によれば、低温域でもPM
を酸化して燃焼除去でき、かつ自動車の排気系に安定し
て配置できる実用的な溶融塩型触媒とすることができ
る。しかし溶融塩型触媒の触媒成分が溶融する温度と、
PMが触媒成分によって酸化される最低温度との間にはず
れがあり、一般にはPMが触媒成分によって酸化される最
低温度の方が触媒成分の溶融温度より高い。つまり触媒
成分の溶融温度からPMの酸化が生じるわけではない。
According to this molten salt type catalyst, PM is generated even in a low temperature range.
It is possible to obtain a practical molten salt catalyst that can be oxidized and removed by combustion and can be stably arranged in the exhaust system of an automobile. However, the temperature at which the catalyst components of the molten salt catalyst melt,
There is a gap between the minimum temperature at which PM is oxidized by the catalyst component, and generally the minimum temperature at which PM is oxidized by the catalyst component is higher than the melting temperature of the catalyst component. In other words, the oxidation of PM does not occur from the melting temperature of the catalyst component.

【0011】さらに SOFについては、排ガス温度で液状
であるので、溶融塩型触媒を用いるまでもなく通常の酸
化触媒で浄化することが可能である。しかし酸化触媒の
温度が活性化温度より低いエンジン始動時などには、 S
OFを浄化することは困難である。そこで酸化触媒をヒー
タなどで加熱するのが一つの確実な手段であるが、熱容
量の大きな触媒を必要な温度まで加熱するためには大き
なエネルギーが必要となり、実用的ではない。
Further, since SOF is liquid at exhaust gas temperature, it can be purified with a normal oxidation catalyst without using a molten salt type catalyst. However, when starting the engine when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the activation temperature, S
Purifying OF is difficult. Therefore, one reliable means is to heat the oxidation catalyst with a heater or the like, but it requires a large amount of energy to heat the catalyst having a large heat capacity to a required temperature, which is not practical.

【0012】またゼオライトなどの炭化水素吸着材に S
OFを吸着させて除去することも可能であるが、吸着量が
飽和した後は除去が困難となる。そこで酸化触媒との併
用も行われているが、始動時などに浄化することが困難
となる不具合は依然として残っている。
[0012] Further, S is used as a hydrocarbon adsorbent such as zeolite.
Although OF can be adsorbed and removed, it becomes difficult to remove it after the adsorption amount is saturated. Therefore, it is also used in combination with an oxidation catalyst, but the problem remains that purification is difficult at the time of starting.

【0013】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、PMを酸化燃焼できる温度をさらに低温化す
るとともに、PMの酸化反応速度をさらに向上させること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to further lower the temperature at which PM can be oxidatively burned and to further improve the oxidation reaction rate of PM.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排ガス浄化装置の特徴は、内燃機関からの排ガスに
含まれる液状炭化水素及びカーボンを主とする粒子状物
質の少なくとも一方を浄化する排ガス浄化装置であっ
て、排ガス流路に配置された排ガス浄化用触媒及び炭化
水素吸着材の少なくとも一方と、排ガス浄化用触媒及び
炭化水素吸着材の少なくとも一方に超音波を照射する超
音波装置と、を備えたことにある。
The features of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention for solving the above problems are to purify at least one of liquid hydrocarbons and carbon-based particulate matter contained in exhaust gas from an internal combustion engine. An exhaust gas purifying apparatus, wherein at least one of an exhaust gas purifying catalyst and a hydrocarbon adsorbent disposed in an exhaust gas passage, and an ultrasonic device that irradiates ultrasonic waves to at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent Is equipped with.

【0015】この排ガス浄化装置において、排ガス浄化
用触媒は固体担体と、該固体担体に担持される硝酸銀,
アルカリ金属の硝酸塩,アルカリ土類金属の硝酸塩及び
希土類元素の硝酸塩から選ばれる少なくとも一種を含む
触媒成分と、からなる溶融塩型触媒であり、触媒成分が
溶融状態にあるときに超音波装置から溶融塩型触媒に超
音波を照射してカーボンを主とする粒子状物質を浄化す
ることが望ましい。
In this exhaust gas purifying apparatus, the exhaust gas purifying catalyst comprises a solid carrier, silver nitrate supported on the solid carrier,
A molten salt type catalyst comprising a catalyst component containing at least one selected from alkali metal nitrates, alkaline earth metal nitrates and rare earth element nitrates, and melted from an ultrasonic device when the catalyst components are in a molten state. It is desirable to irradiate the salt-type catalyst with ultrasonic waves to purify particulate matter mainly containing carbon.

【0016】本発明の排ガス浄化装置において、排ガス
浄化用触媒及び炭化水素吸着材の少なくとも一方は SOF
用のものであり、超音波装置から超音波を照射すること
で SOFを浄化することが望ましい。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent is SOF.
It is intended for purification, and it is desirable to purify SOF by applying ultrasonic waves from an ultrasonic device.

【0017】また本発明の排ガス浄化装置では、排ガス
浄化用触媒及び炭化水素吸着材の少なくとも一方の温度
を検出する温度検出手段をさらに備えることが好まし
い。
The exhaust gas purifying apparatus of the present invention preferably further comprises a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent.

【0018】上記課題を解決する本発明の排ガス浄化方
法の特徴は、固体担体と、固体担体に担持される硝酸
銀,アルカリ金属の硝酸塩,アルカリ土類金属の硝酸塩
及び希土類元素の硝酸塩から選ばれる少なくとも一種を
含む触媒成分と、からなる溶融塩型触媒の触媒成分が溶
融状態にあるときに、カーボンを主とする粒子状物質を
含む排ガスを流通させながら溶融塩型触媒に超音波を照
射することにある。
The feature of the exhaust gas purifying method of the present invention which solves the above-mentioned problems is at least selected from a solid carrier, silver nitrate, a nitrate of an alkali metal, a nitrate of an alkaline earth metal and a nitrate of a rare earth element carried on the solid carrier. Irradiating ultrasonic waves to a molten salt type catalyst while circulating an exhaust gas containing particulate matter mainly containing carbon when the molten salt type catalyst consisting of one type of catalytic component and the catalytic component of the molten salt type catalyst is in a molten state. It is in.

【0019】上記課題を解決するもう一つの本発明の排
ガス浄化方法の特徴は、 SOFが吸着した排ガス浄化用触
媒及び炭化水素吸着材の少なくとも一方に超音波を照射
してSOFを浄化することにある。
Another feature of the exhaust gas purifying method of the present invention that solves the above problems is that at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent adsorbed by SOF is irradiated with ultrasonic waves to purify SOF. is there.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の排ガス浄化装置では、排
ガス流路に配置された排ガス浄化用触媒及び炭化水素吸
着材の少なくとも一方と、排ガス浄化用触媒及び炭化水
素吸着材の少なくとも一方に超音波を照射する超音波装
置と、を備えている。そして本発明の一つの排ガス浄化
方法では、溶融塩型触媒の触媒成分が溶融状態にあると
きに、カーボンを主とする粒子状物質を含む排ガスを流
通させながら溶融塩型触媒に超音波を照射している。ま
たもう一つの排ガス浄化方法では、 SOFが吸着した排ガ
ス浄化用触媒及び炭化水素吸着材の少なくとも一方に超
音波を照射している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent disposed in the exhaust gas passage and at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent are superposed. And an ultrasonic device that emits sound waves. And in one exhaust gas purification method of the present invention, when the catalyst component of the molten salt type catalyst is in a molten state, ultrasonic waves are radiated to the molten salt type catalyst while circulating the exhaust gas containing particulate matter mainly containing carbon. is doing. In another exhaust gas purification method, ultrasonic waves are applied to at least one of the exhaust gas purification catalyst and the hydrocarbon adsorbent that have adsorbed SOF.

【0021】本発明に用いている溶融塩型触媒は、自動
車のディーゼルエンジンの排ガス温度で硝酸塩系溶融塩
が溶融して液相となるためPMとの接触確率が高まり、PM
の燃焼反応が生じる。また液相であるためにPMが捕集さ
れやすく、これによっても接触確率が高まる。したがっ
てPMを効率よく燃焼除去することができる。そして硝酸
リチウムなど特に低温で溶融する硝酸塩系溶融塩を用い
れば、低温域においてもPMと触媒との接触性が向上する
ため、低温域から高温域まで広い温度範囲でPMを燃焼除
去することができる。
In the molten salt type catalyst used in the present invention, the nitrate-based molten salt melts into a liquid phase at the exhaust gas temperature of an automobile diesel engine, so that the probability of contact with PM increases,
Combustion reaction occurs. Further, since it is in the liquid phase, PM is easily collected, which also increases the contact probability. Therefore, PM can be efficiently burned and removed. If a nitrate-based molten salt that melts at a low temperature, such as lithium nitrate, is used, the contact between PM and the catalyst is improved even in a low temperature range, so it is possible to burn and remove PM in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range. it can.

【0022】そして本発明の排ガス浄化装置及び排ガス
浄化方法では、溶融塩型触媒の触媒成分が溶融状態にあ
るときに超音波を照射する。これによりPMの酸化反応が
促進され、さらに低温域からPMを燃焼除去することがで
きる。また排ガス浄化用触媒及び炭化水素吸着材の少な
くとも一方に吸着した SOFも液状であり、これに超音波
を照射することによって低温域から高温域まで広い温度
範囲で SOFを燃焼除去することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus and the exhaust gas purifying method of the present invention, ultrasonic waves are applied when the catalyst component of the molten salt type catalyst is in a molten state. As a result, the oxidation reaction of PM is promoted, and PM can be burned and removed from the low temperature range. SOF adsorbed on at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent is also liquid, and by irradiating it with ultrasonic waves, SOF can be burned and removed in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.

【0023】この理由は明らかではないが、以下のよう
に考えられる。液体に超音波を照射すると、相互作用に
よって空洞化現象(キャビテーション)が生じることが
知られているが、排ガス浄化用触媒及び炭化水素吸着材
の少なくとも一方に吸着した液状の SOFに超音波を照射
するとこのキャビテーションが生じると考えられる。ま
た溶融した液状の触媒成分に超音波を照射してもこのよ
うなキャビテーションが生じると考えられる。そしてそ
こでの断熱圧縮によってエネルギーが集中し、空洞
(泡)が崩壊するときに局所的に高温・高圧となること
によって、触媒や炭化水素吸着材の熱容量が大きくとも
液状の SOFのみが高温となり、また溶融した液状の触媒
成分が高温となる。これにより排ガス温度が低温域にあ
ったとしても、PMの酸化(燃焼)が促進されると考えら
れる。
The reason for this is not clear, but it is considered as follows. It is known that when a liquid is irradiated with ultrasonic waves, a cavitation phenomenon (cavitation) occurs due to the interaction. Then, this cavitation is considered to occur. It is considered that such cavitation occurs even when ultrasonic waves are applied to the molten liquid catalyst component. Energy is concentrated by adiabatic compression there, and when the cavity (foam) collapses, the temperature and pressure rise locally, so that only the liquid SOF has a high temperature even if the heat capacity of the catalyst or hydrocarbon adsorbent is large. Further, the temperature of the molten liquid catalyst component becomes high. It is thought that this promotes the oxidation (combustion) of PM even if the exhaust gas temperature is in the low temperature range.

【0024】溶融塩型触媒の固体担体としては、従来の
三元触媒などに用いられているアルミナ、ジルコニア、
チタニア、シリカ、ゼオライトなどを用いることができ
るが、マグネシアスピネル、ジルコニア、アルカリ金属
の酸化物、マグネシアなどのアルカリ土類金属の酸化
物、ランタナ,ネオジアなどの希土類元素の酸化物など
の塩基性担体が特に好ましい。このような塩基性担体を
用いることによって、硝酸塩系溶融塩と担体との固相反
応が抑制されるため耐久性が向上する。
As the solid carrier of the molten salt type catalyst, alumina, zirconia, which has been used for conventional three-way catalysts,
Although titania, silica, zeolite, etc. can be used, basic carriers such as magnesia spinel, zirconia, oxides of alkali metals, oxides of alkaline earth metals such as magnesia, oxides of rare earth elements such as lantana, neodia, etc. Is particularly preferable. By using such a basic carrier, the solid phase reaction between the nitrate-based molten salt and the carrier is suppressed, so that the durability is improved.

【0025】溶融塩型触媒の触媒成分は、硝酸銀,アル
カリ金属の硝酸塩,アルカリ土類金属の硝酸塩及び希土
類元素の硝酸塩から選ばれる少なくとも一種の硝酸塩系
溶融塩を含む。アルカリ金属の硝酸塩としては、KNO3
CsNO3, NaNO3, LiNO3などが例示される。またアルカ
リ土類金属の硝酸塩としては、Ba(NO3)2,Sr(NO3)2,Ca
(NO3)2,Mg(NO3)2などが例示され、希土類元素の硝酸塩
としては、Y2(NO3)3,La2(NO3)3, Nd2(NO3)3, Pr2(NO
3)3などが例示される。このうち一種のみを用いてもよ
いし、複数種類が複合化した複合硝酸塩を担持すること
もできる。複合硝酸塩とすることにより、溶融温度が低
下する場合が多い。
The catalyst component of the molten salt type catalyst contains at least one molten nitrate salt selected from silver nitrate, alkali metal nitrates, alkaline earth metal nitrates and rare earth element nitrates. Examples of alkali metal nitrates include KNO 3 ,
CsNO 3, NaNO 3, etc. LiNO 3 are exemplified. Also, as nitrates of alkaline earth metals, Ba (NO 3 ) 2 , Sr (NO 3 ) 2 , Ca
(NO 3) 2, Mg ( NO 3) such as 2. Examples of the nitrates of the rare earth element, Y 2 (NO 3) 3 , La 2 (NO 3) 3, Nd 2 (NO 3) 3, Pr 2 (NO
3 ) 3 and the like are exemplified. Of these, only one kind may be used, or a composite nitrate in which plural kinds are combined may be supported. By using a complex nitrate, the melting temperature is often lowered.

【0026】この複合硝酸塩としては、 AgNO3-CsNO3
CsNO3-KNO3, CsNO3-NaNO3, CsNO3-LiNO3, KNO3-Mg(N
O3)2, LiNO3-NaNO3,NaNO3-Ca(NO3)2,NaNO3-Mg(N
O3)2,AgNO3-KNO3-NaNO3,AgNO3-NaNO3-Ba(NO3)2,KNO3
-LiNO3-NaNO3, KNO3-NaNO3-Mg(NO3)2,KNO3-Ba(NO3)2-
Ca(NO3)2,KNO3-Ba(NO3)2-Sr(NO3)2,KNO3-Ca(NO3)2-Sr
(NO3)2,LiNO3-NaNO3-Ca(NO3)2, NaNO3-Ca(NO3)2-Mg(N
O3)2, NaNO3-Ca(NO3)2-Sr(NO3)2,KNO3-NaNO3-Ca(NO3)
2-Mg(NO3)2などが好ましい。これらの複合硝酸塩を用い
れば、溶融温度を例えば 200℃以下とすることもでき
る。
As the complex nitrate, AgNO 3 -CsNO 3 ,
CsNO 3 -KNO 3 , CsNO 3 -NaNO 3 , CsNO 3 -LiNO 3 , KNO 3 -Mg (N
O 3 ) 2 , LiNO 3 -NaNO 3 , NaNO 3 -Ca (NO 3 ) 2 , NaNO 3 -Mg (N
O 3 ) 2 , AgNO 3 -KNO 3 -NaNO 3 , AgNO 3 -NaNO 3 -Ba (NO 3 ) 2 , KNO 3
-LiNO 3 -NaNO 3, KNO 3 -NaNO 3 -Mg (NO 3) 2, KNO 3 -Ba (NO 3) 2 -
Ca (NO 3) 2, KNO 3 -Ba (NO 3) 2 -Sr (NO 3) 2, KNO 3 -Ca (NO 3) 2 -Sr
(NO 3 ) 2 , LiNO 3 -NaNO 3 -Ca (NO 3 ) 2 , NaNO 3 -Ca (NO 3 ) 2 -Mg (N
O 3) 2, NaNO 3 -Ca (NO 3) 2 -Sr (NO 3) 2, KNO 3 -NaNO 3 -Ca (NO 3)
2- Mg (NO 3 ) 2 and the like are preferable. If these complex nitrates are used, the melting temperature can be set to 200 ° C. or lower, for example.

【0027】触媒成分中に含まれる硝酸塩系溶融塩とし
ては、溶融温度が低く分解温度が高いものが望ましい。
これにより広い温度範囲及び広い空間速度の排ガス中で
PMを効率よく捕捉し燃焼除去することができる。例えば
上記した硝酸塩系溶融塩の中ではアルカリ金属の硝酸塩
を含むものが好ましく、 LiNO3を含むものが最も好まし
い。
The nitrate-based molten salt contained in the catalyst component preferably has a low melting temperature and a high decomposition temperature.
As a result, in exhaust gas with a wide temperature range and wide space velocity
PM can be captured efficiently and removed by combustion. For example, among the above-mentioned nitrate-based molten salts, those containing a nitrate of alkali metal are preferable, and those containing LiNO 3 are most preferable.

【0028】硝酸塩系溶融塩の担持量は、固体担体に対
して1重量%以上とすることが望ましい。担持量がこれ
より少ないとPMの燃焼が困難となる。また硝酸塩系溶融
塩の担持量が多くなるほどPMの燃焼温度が低くなる傾向
にあるが、 120重量%以上担持すると担体上での安定性
が不十分となり下流に流されて凝集する場合があるので
120重量%未満とすることが望ましい。
The amount of the nitrate-based molten salt supported is preferably 1% by weight or more based on the solid carrier. If the supported amount is less than this, it becomes difficult to burn PM. Also, the burning temperature of PM tends to decrease as the amount of nitrate molten salt supported increases, but if 120 wt% or more is loaded, the stability on the carrier becomes insufficient and it may flow to the downstream and agglomerate.
It is preferably less than 120% by weight.

【0029】触媒成分は、酸化促進成分をさらに含むこ
とが望ましい。この酸化促進成分によりPM中の SOFの酸
化などによってPMの燃焼が促進される。酸化促進成分と
しては、Pt,Rh,Pdなどの貴金属、CeO2,ZrO2,CeO2
ZrO2固溶体, BaO, CaO,V2O5, ZnO, WO3,MoO3, N
iO, FeO, Fe3O4, Fe2O3,MnO2, Cr2O3, CuO, Co
O, Co3O4などの各種酸化物を用いることができる。
It is desirable that the catalyst component further contains an oxidation promoting component. This oxidation-promoting component promotes the combustion of PM due to the oxidation of SOF in PM. As oxidation-promoting components, precious metals such as Pt, Rh, and Pd, CeO 2 , ZrO 2 , CeO 2
ZrO 2 solid solution, BaO, CaO, V 2 O 5 , ZnO, WO 3 , MoO 3 , N
iO, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , MnO 2 , Cr 2 O 3 , CuO, Co
Various oxides such as O and Co 3 O 4 can be used.

【0030】この酸化促進成分の担持量は、固体担体に
対して、貴金属の場合には 0.1〜10重量%、各種酸化物
の場合には1〜50重量%の範囲が好ましい。この範囲よ
り少ないと効果が発現されず、これ以上担持しても効果
が飽和するとともに悪影響が現れる場合がある。
The supported amount of the oxidation promoting component is preferably 0.1 to 10% by weight in the case of a noble metal and 1 to 50% by weight in the case of various oxides with respect to the solid support. If the amount is less than this range, the effect is not exhibited, and even if the amount is further supported, the effect may be saturated and adverse effects may appear.

【0031】固体担体に硝酸塩系溶融塩を担持するに
は、硝酸塩の水溶液を固体担体に含浸させ、それを乾燥
すればよい。また酸化促進成分を担持するには、その金
属化合物の水溶液を用いて担持し、それを焼成すればよ
い。
In order to support the molten nitrate salt on the solid carrier, an aqueous solution of nitrate may be impregnated into the solid carrier and dried. Further, in order to support the oxidation promoting component, it may be supported by using an aqueous solution of the metal compound and then baked.

【0032】SOFの浄化に用いられる排ガス浄化用触媒
としては、従来用いられている酸化触媒、三元触媒ある
いはNOx 吸蔵還元型触媒などを用いることができ、アル
ミナ、ジルコニア、チタニア、セリアなどの担体にPtな
ど酸化活性の高い貴金属を担持した触媒を用いることが
望ましい。また炭化水素吸着材としては、フェリエライ
ト、ZSM-5、モルデナイト、Y型ゼオライトなどのゼオ
ライトが好ましいが、SOFを吸着する能力のあるもので
あれば用いることができる。またゼオライトにPdやAgな
どの貴金属を担持したものを炭化水素吸着材とすること
も好ましい。このように貴金属を担持することで、低分
子量の炭化水素の吸着性が一層向上する。あるいは酸化
触媒などの触媒粉末に炭化水素吸着材粉末を混合してな
る排ガス浄化用触媒を用いることも好ましい。このよう
な構成とすることにより浄化率がさらに向上する場合が
多い。
As the exhaust gas purifying catalyst used for purifying SOF, conventionally used oxidation catalysts, three-way catalysts or NO x storage reduction type catalysts can be used, such as alumina, zirconia, titania and ceria. It is desirable to use a catalyst in which a noble metal having high oxidation activity such as Pt is supported on the carrier. As the hydrocarbon adsorbent, zeolite such as ferrierite, ZSM-5, mordenite and Y-type zeolite is preferable, but any one having an ability to adsorb SOF can be used. It is also preferable to use a zeolite on which a noble metal such as Pd or Ag is supported as a hydrocarbon adsorbent. By supporting the noble metal in this manner, the adsorptivity of low molecular weight hydrocarbons is further improved. Alternatively, it is also preferable to use an exhaust gas purifying catalyst obtained by mixing a hydrocarbon adsorbent powder with a catalyst powder such as an oxidation catalyst. With such a configuration, the purification rate is often further improved.

【0033】本発明に用いられる溶融塩型触媒、排ガス
浄化用触媒あるいは炭化水素吸着材の形状は特に制限さ
れず、ペレット形状、フィルタ形状、フォーム形状、フ
ロースルー型のハニカム形状などとすることができる。
例えばフィルタ形状、ハニカム形状あるいはフォーム形
状とする場合には、その形状の基材表面に担体をコート
し、それに硝酸塩系溶融塩あるいは貴金属を担持して製
造することができる。なお排ガスが乱流となる形状とす
るのが望ましく、通常ハニカム形状よりガス流れに乱れ
が生じる形状、例えばフォーム形状とするのが特に望ま
しい。また基材の材質としては、従来の三元触媒などと
同様に耐熱性セラミックス、メタルなどを用いることが
できる。
The shape of the molten salt type catalyst, the exhaust gas purifying catalyst or the hydrocarbon adsorbent used in the present invention is not particularly limited, and may be pellet shape, filter shape, foam shape, flow through type honeycomb shape and the like. it can.
For example, in the case of a filter shape, a honeycomb shape, or a foam shape, it can be manufactured by coating the surface of a base material with a carrier and supporting a molten nitrate salt or a noble metal thereon. In addition, it is desirable that the exhaust gas has a turbulent flow shape, and it is particularly desirable that the exhaust gas has a turbulent shape in the gas flow rather than a honeycomb shape, for example, a foam shape. As the material of the base material, heat-resistant ceramics, metal or the like can be used as in the conventional three-way catalyst.

【0034】超音波装置は、自動車への搭載を考慮した
場合は、小型のもので、かつ排ガス浄化用触媒又は炭化
水素吸着材を搭載するコンバータ内に超音波発生部を設
置できるものが望ましいが、その種類や形状は特に限定
されない。また照射される超音波としては、周波数が20
〜5000kHz のものが好ましい。最適な周波数は溶融塩あ
るいは SOFの種類により異なる。また超音波の出力は特
に制限されないが、5〜1000W程度が好ましい。
In consideration of mounting on an automobile, it is desirable that the ultrasonic device be small in size and have an ultrasonic wave generator installed in a converter equipped with an exhaust gas purifying catalyst or a hydrocarbon adsorbent. The type and shape are not particularly limited. The frequency of the ultrasonic waves emitted is 20
A frequency of ~ 5000kHz is preferable. The optimum frequency depends on the type of molten salt or SOF. The output of ultrasonic waves is not particularly limited, but is preferably about 5 to 1000 W.

【0035】しかしながら、溶融塩型触媒の触媒成分が
溶融していないときに、あるいは SOFの吸着量が少ない
場合に超音波を照射しても、効果が発現されないばかり
かエネルギーの損失につながる。そこで本発明の排ガス
浄化装置には、排ガス浄化用触媒及び炭化水素吸着材の
少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段をさらに
備えることが望ましい。そして例えば、溶融塩型触媒の
温度が触媒成分の溶融温度以上のときに超音波を照射す
る。あるいは排ガス温度が所定値未満のときに超音波を
照射する。このように構成すれば、PMの燃焼効率が向上
するとともに省エネルギー化を図ることができる。なお
排ガス浄化用触媒及び炭化水素吸着材の少なくとも一方
の温度を検出するには、排ガス浄化用触媒及び炭化水素
吸着材の少なくとも一方の温度を直接検出してもよい
し、排ガス温度などを検出することで排ガス浄化用触媒
及び炭化水素吸着材の少なくとも一方の温度を間接的に
検出することもできる。
However, when ultrasonic waves are applied when the catalyst component of the molten salt type catalyst is not melted or when the amount of SOF adsorbed is small, not only the effect is not exhibited but also energy loss occurs. Therefore, it is desirable that the exhaust gas purifying apparatus of the present invention further includes temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent. Then, for example, when the temperature of the molten salt type catalyst is equal to or higher than the melting temperature of the catalyst component, ultrasonic waves are applied. Alternatively, ultrasonic waves are emitted when the exhaust gas temperature is lower than a predetermined value. With this structure, PM combustion efficiency can be improved and energy can be saved. In order to detect the temperature of at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent, the temperature of at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent may be directly detected, or the exhaust gas temperature and the like may be detected. Therefore, the temperature of at least one of the exhaust gas-purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent can be indirectly detected.

【0036】この温度検出手段としては、一般の温度セ
ンサーなどを用いることができる。また温度検出手段
は、例えば溶融塩型触媒の最も温度が上昇する部位の温
度を検出するように配置することが望ましい。これによ
り触媒成分の一部でも溶融状態となったときに超音波を
照射することができ、PMの燃焼効率が向上する。なおそ
のような位置に配置できない場合には、検出された温度
が触媒成分の溶融温度より低い場合でも超音波を照射で
きるように予め設定しておくことが望ましい。
As the temperature detecting means, a general temperature sensor or the like can be used. Further, it is desirable that the temperature detecting means is arranged so as to detect the temperature of a portion of the molten salt type catalyst where the temperature rises most, for example. This makes it possible to irradiate ultrasonic waves even when a part of the catalyst component is in a molten state, and the PM combustion efficiency is improved. When it cannot be arranged in such a position, it is desirable to set in advance so that ultrasonic waves can be emitted even when the detected temperature is lower than the melting temperature of the catalyst component.

【0037】また温度検出手段とともに、あるいは温度
検出手段に代えて、排ガス中の炭化水素濃度を検出する
手段、炭化水素吸着材の重量変化を検出する手段、溶融
塩型触媒の電気伝導度変化を検出する手段などを設けて
もよい。
Further, together with the temperature detecting means or instead of the temperature detecting means, means for detecting the hydrocarbon concentration in the exhaust gas, means for detecting the weight change of the hydrocarbon adsorbent, and change in the electric conductivity of the molten salt catalyst are used. Means for detecting may be provided.

【0038】上記温度検出手段などの検出信号を受けて
手動で超音波装置を駆動することもできるが、温度検出
手段の検出信号を受けて超音波装置の駆動を自動的に制
御する制御部を備えることが望ましい。この制御部は C
PUを含むデジタル回路で構成することができ、予め定め
られた設定値と上記検出値の比較により、超音波装置の
ON/OFF制御あるいは出力制御を行うことが望ましい。
Although the ultrasonic device can be manually driven by receiving a detection signal from the temperature detecting means or the like, a control unit for automatically controlling the driving of the ultrasonic device upon receiving a detection signal from the temperature detecting means is provided. It is desirable to prepare. This controller is C
It can be configured by a digital circuit including PU, and by comparing the preset value with the above detection value, the ultrasonic device
It is desirable to perform ON / OFF control or output control.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples.

【0040】(実施例1)図1に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、触媒コンバータ1
に配置された円柱状の溶融塩型触媒2と、溶融塩型触媒
2の円柱表面に沿うように配置された超音波発生振動子
3と、溶融塩型触媒2の中央部分の温度を検出する温度
センサー4と、温度センサー4からの信号を受けて超音
波発生振動子3を駆動する制御装置5とから構成され
る。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an exhaust gas purifying apparatus of this embodiment. This exhaust gas purifying apparatus includes a catalytic converter 1
The cylindrical molten salt catalyst 2 arranged in the position, the ultrasonic generator 3 arranged along the cylindrical surface of the molten salt catalyst 2, and the temperature of the central portion of the molten salt catalyst 2 are detected. It is composed of a temperature sensor 4 and a control device 5 which receives a signal from the temperature sensor 4 and drives the ultrasonic wave generation oscillator 3.

【0041】溶融塩型触媒2は、発泡状コージェライト
よりなるセラミックフォーム基材(20セル/in2 )に、
MgAl2O4 よりなる担体粉末をコートしてコート層を形成
し、そのコート層にLiNO3 水溶液を含浸後に乾燥・焼成
してLiNO3 を担持してなるフォーム触媒であり、触媒体
積1LあたりMgAl2O4 が 100g、LiNO3 が20g含まれて
いる。
Molten salt type catalyst 2 is a ceramic foam substrate (20 cells / in 2 ) made of foamed cordierite.
This is a foam catalyst in which a carrier layer made of MgAl 2 O 4 is coated to form a coat layer, and the coat layer is impregnated with a LiNO 3 aqueous solution, dried and calcined to carry LiNO 3 , and MgAl per 1 L of catalyst volume. It contains 100g of 2 O 4 and 20g of LiNO 3 .

【0042】超音波発生振動子3はチタン酸ジルコン酸
鉛磁器からなり、 100Vの交流電圧の印加によりそれぞ
れ25kHz ,30Wの超音波を発生するものである。この超
音波発生振動子3は、触媒コンバータ1の内周表面に沿
うように配設されている。これにより溶融塩型触媒2に
担持されているLiNO3 に、超音波ができるだけ直接的に
照射できるように構成されている。ただし、超音波発生
振動子3の配置形状は、これに限るものではなく、溶融
塩型触媒2の形状あるいは触媒コンバータ1の形状に応
じて種々の配置形状が考えられる。
The ultrasonic wave generating oscillator 3 is made of lead zirconate titanate porcelain and generates ultrasonic waves of 25 kHz and 30 W by applying an AC voltage of 100V, respectively. The ultrasonic wave generating oscillator 3 is arranged along the inner peripheral surface of the catalytic converter 1. Thus, the LiNO 3 carried on the molten salt catalyst 2 can be irradiated with ultrasonic waves as directly as possible. However, the arrangement shape of the ultrasonic wave generation oscillator 3 is not limited to this, and various arrangement shapes can be considered according to the shape of the molten salt catalyst 2 or the shape of the catalytic converter 1.

【0043】(比較例1)超音波発生振動子3と、温度
センサー4及び制御装置5をもたないこと以外は実施例
1と同様の排ガス浄化装置を比較例とした。
(Comparative Example 1) An exhaust gas purifying apparatus similar to that of Example 1 except that the ultrasonic wave generating oscillator 3, the temperature sensor 4 and the controller 5 are not provided was used as a comparative example.

【0044】<試験・評価>上記した各排ガス浄化装置
を2400ccのディーゼルエンジンの排気系にそれぞれ装着
し、エンジン回転数 2500rpm、トルク5.0kgm、排ガス温
度 350℃の条件下において30分間定常運転した後のPM浄
化率をそれぞれ測定した。実施例1の排ガス浄化装置に
おいては、温度センサー4で検出された温度が 250℃以
上となったときに超音波発生振動子3を駆動し、25kHz
, 100Wの超音波を超音波発生振動子3から照射し
た。超音波の照射は、温度センサー4で検出された温度
が 250℃以上である間中続行した。
<Test / Evaluation> Each of the above exhaust gas purifying devices was mounted on the exhaust system of a 2400cc diesel engine, and after steady operation for 30 minutes under the conditions of an engine speed of 2500 rpm, a torque of 5.0 kgm, and an exhaust gas temperature of 350 ° C. The PM purification rate of each was measured. In the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment, when the temperature detected by the temperature sensor 4 reaches 250 ° C. or higher, the ultrasonic wave generating oscillator 3 is driven to 25 kHz.
, 100 W of ultrasonic waves were emitted from the ultrasonic wave generator 3. The ultrasonic irradiation was continued while the temperature detected by the temperature sensor 4 was 250 ° C or higher.

【0045】PM浄化率の算出は、フルダイリューション
トンネルを用いてPM排出量を測定し、排ガス浄化装置を
配置しないブランクの場合のPM排出量との比率から算出
した。結果を表1に示す。
The PM purification rate was calculated by measuring the PM emission amount using a full dilution tunnel and calculating the ratio with the PM emission amount in the case of a blank without the exhaust gas purification device. The results are shown in Table 1.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】表1より、実施例1の排ガス浄化装置は比
較例1に比べてPM浄化率が約30%向上していることがわ
かり、これは超音波を照射した効果であることが明らか
である。
It can be seen from Table 1 that the exhaust gas purifying apparatus of Example 1 has a PM purification rate improved by about 30% as compared with Comparative Example 1, and it is clear that this is the effect of ultrasonic irradiation. is there.

【0048】すなわち実施例1の排ガス浄化装置では、
溶融塩型触媒2の触媒成分が溶融状態のときに超音波が
照射される。すると液状となっている触媒成分には超音
波によって空洞化現象(キャビテーション)が生じ、そ
こでの断熱圧縮によってエネルギーが集中し、空洞
(泡)が崩壊するときに局所的に高温・高圧となる。こ
れにより溶融塩型触媒2の熱容量が大きくとも液状の触
媒成分が高温となり、排ガス温度が低温域にあったとし
ても、溶融塩型触媒2に捕捉されているカーボンを主と
する粒子状物質の酸化(燃焼)が促進される。なお溶融
塩型触媒2が溶融状態でないときは、超音波は照射され
ない。したがって電力の消費量を抑制することができ
る。
That is, in the exhaust gas purifying apparatus of Example 1,
Ultrasonic waves are emitted when the catalyst components of the molten salt catalyst 2 are in a molten state. Then, a cavitation phenomenon (cavitation) occurs in the liquid catalyst component due to ultrasonic waves, energy is concentrated by adiabatic compression there, and when the cavity (bubble) collapses, the temperature and pressure become locally high. As a result, even if the heat capacity of the molten salt catalyst 2 is large, the temperature of the liquid catalyst component becomes high, and even if the exhaust gas temperature is in the low temperature range, the particulate matter mainly containing carbon captured by the molten salt catalyst 2 Oxidation (combustion) is promoted. When the molten salt catalyst 2 is not in a molten state, ultrasonic waves are not applied. Therefore, the power consumption can be suppressed.

【0049】(実施例2)図2に本実施例の排ガス浄化
装置の概念図を、図3にその触媒コンバータ部分の拡大
図を示す。この排ガス浄化装置は、触媒コンバータ1に
配置された円柱状の排ガス浄化用触媒6と、排ガス浄化
用触媒6の円柱表面に沿って配置された超音波発生振動
子3と、触媒コンバータ1内の排ガス温度を検出する温
度センサー4と、温度センサー4からの信号を受けて超
音波発生振動子3を駆動する制御装置5とから構成され
る。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a conceptual diagram of the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, and FIG. 3 is an enlarged view of the catalytic converter portion thereof. This exhaust gas purifying apparatus includes a columnar exhaust gas purifying catalyst 6 arranged in the catalytic converter 1, an ultrasonic wave generating oscillator 3 arranged along the columnar surface of the exhaust gas purifying catalyst 6, and the inside of the catalytic converter 1. The temperature sensor 4 detects the temperature of the exhaust gas, and the control device 5 that receives the signal from the temperature sensor 4 and drives the ultrasonic wave generation oscillator 3.

【0050】超音波発生振動子3は実施例1と同様のも
のである。この超音波発生振動子3は、触媒コンバータ
1の内周表面に沿うように配設されている。これにより
排ガス浄化用触媒6に超音波ができるだけ直接的に照射
できるように構成されている。ただし、超音波発生振動
子3の配置形状は、これに限るものではなく、排ガス浄
化用触媒6の形状あるいは触媒コンバータ1の形状に応
じて種々の配置形状が考えられる。
The ultrasonic wave generator 3 is the same as that in the first embodiment. The ultrasonic wave generating oscillator 3 is arranged along the inner peripheral surface of the catalytic converter 1. Thereby, the exhaust gas purifying catalyst 6 can be irradiated with ultrasonic waves as directly as possible. However, the arrangement shape of the ultrasonic wave generation oscillator 3 is not limited to this, and various arrangement shapes can be considered depending on the shape of the exhaust gas purifying catalyst 6 or the shape of the catalytic converter 1.

【0051】排ガス浄化用触媒6は、コーディエライト
製のハニカム基材と、そのセル通路のセル壁にコートさ
れたコート層とからなり、コート層は予めアルミナ粉末
にPtが担持された触媒粉末とモルデナイト粉末が重量比
で3:4で混合された混合粉末から構成されている。コ
ート層はハニカム基材1Lあたり 240g形成され、Ptは
ハニカム基材1Lあたり 1.5g担持されている。
The exhaust gas-purifying catalyst 6 comprises a cordierite honeycomb substrate and a coat layer coated on the cell walls of the cell passages. The coat layer is a catalyst powder in which Pt is supported on alumina powder in advance. And mordenite powder are mixed at a weight ratio of 3: 4. The coat layer is formed in 240 g per 1 L of the honeycomb substrate, and Pt is supported in 1.5 g per 1 L of the honeycomb substrate.

【0052】制御装置5は、マイクロコンピュータから
なり、温度センサー3からの信号をROM50に予め記憶
されている値と比較して、排ガス温度がPtの活性化温度
未満であるときに超音波発生振動子3を駆動し、排ガス
温度がPtの活性化温度以上であるときは超音波発生振動
子3の駆動を停止する。
The control device 5 is composed of a microcomputer, compares the signal from the temperature sensor 3 with a value stored in the ROM 50 in advance, and when the exhaust gas temperature is lower than the activation temperature of Pt, ultrasonic vibration is generated. The child 3 is driven, and when the exhaust gas temperature is equal to or higher than the activation temperature of Pt, the driving of the ultrasonic wave generation oscillator 3 is stopped.

【0053】したがって本実施例の排ガス浄化装置によ
れば、排ガス温度がPtの活性化温度未満であるときに超
音波が排ガス浄化用触媒6に照射される。すると排ガス
浄化用触媒6のコート層に吸着している液状の SOFには
超音波によって空洞化現象(キャビテーション)が生
じ、そこでの断熱圧縮によってエネルギーが集中し、空
洞(泡)が崩壊するときに局所的に高温・高圧となる。
これにより排ガス浄化用触媒6の熱容量が大きくとも液
状の SOFのみが高温となり、排ガス温度が低温域にあっ
たとしても、 SOFの酸化(燃焼)が促進される。なお排
ガス温度がPtの活性化温度以上であれば、Ptの触媒作用
によって SOFが効率よく酸化除去されるので、超音波は
照射されない。したがって電力の消費量を抑制すること
ができる。
Therefore, according to the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, ultrasonic waves are applied to the exhaust gas purifying catalyst 6 when the exhaust gas temperature is lower than the activation temperature of Pt. Then, a cavitation phenomenon (cavitation) occurs in the liquid SOF adsorbed on the coating layer of the exhaust gas purifying catalyst 6 due to ultrasonic waves, and energy is concentrated by adiabatic compression there, and when the cavity (bubble) collapses. High temperature and high pressure locally.
As a result, only the liquid SOF has a high temperature even if the heat capacity of the exhaust gas purifying catalyst 6 is large, and the oxidation (combustion) of SOF is promoted even if the exhaust gas temperature is in the low temperature range. If the exhaust gas temperature is equal to or higher than the activation temperature of Pt, SOF is efficiently oxidized and removed by the catalytic action of Pt, so that ultrasonic waves are not irradiated. Therefore, the power consumption can be suppressed.

【0054】[0054]

【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化装置及び排
ガス浄化方法によれば、低温域におけるPMの浄化率がさ
らに向上する。
According to the exhaust gas purifying apparatus and the exhaust gas purifying method of the present invention, the PM purification rate in the low temperature range is further improved.

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

【図1】本発明の一実施例の排ガス浄化装置の構成を示
す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の排ガス浄化装置の概略
構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例の排ガス浄化装置の要部
拡大説明図である。
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part of an exhaust gas purifying apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:触媒コンバータ 2:溶融塩型触媒 3:超音
波発生振動子 4:温度センサー 5:制御装置 6:排ガ
ス浄化用触媒
1: Catalytic converter 2: Molten salt type catalyst 3: Ultrasonic wave generation oscillator 4: Temperature sensor 5: Control device 6: Exhaust gas purification catalyst

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/18 B B01J 27/25 3/24 E F01N 3/08 B01D 53/36 104B 3/18 53/34 120D 3/24 ZAB (72)発明者 新庄 博文 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 榊原 雄二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 金沢 孝明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石橋 一伸 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G090 AA03 AA06 BA01 DA11 EA02 3G091 AA18 AA28 AB00 AB03 AB06 AB10 BA00 BA03 BA15 CA26 DB10 EA18 EA19 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FC07 GA01 GA06 GB01W GB01X GB02W GB02X GB03X GB04W GB04X GB05W GB06W GB07W GB09X GB09Y GB10W GB10X GB15W GB16X GB17X HA39 4D002 AA40 AC10 BA04 BA05 BA11 CA07 DA45 4D048 AA14 AA18 AB01 BA01X BA03X BA07Y BA08Y BA10X BA11X BA14X BA15Y BA18Y BA30X BA34X BA39Y BA41Y BA42X BA46X BB02 CD01 DA02 DA13 EA03 4G069 AA03 BA01A BA01B BA02A BA04A BA05A BA06A BA07A BA07B BA13A BA13B BA17 BB02A BB02B BB06A BB06B BB12A BB12B BC01A BC02A BC03A BC04A BC04B BC08A BC09A BC10A BC10B BC12A BC13A BC16A BC16B BC32A BC38A BC40A BC42A BC44A BC69A BC75A CA02 CA03 CA07 CA15 CA18 DA05 EA18 ZA06A ZA06B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B01D 53/94 F01N 3/18 B B01J 27/25 3/24 E F01N 3/08 B01D 53/36 104B 3 / 18 53/34 120D 3/24 ZAB (72) Inventor Hirofumi Shinjo 1 Nagatote, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture 1 41 Yokochi, Yokosuka Central Research Institute (72) Inventor Yuji Sakakibara Nagakute, Aichi-gun, Aichi Municipal Citizen's Choji-koji 41 Yokomichi 1 Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Takaaki Kanazawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Kazunobu Ishibashi Toyota City, Toyota City, Aichi Prefecture No. 1 F-term in Toyota Motor Corporation (reference) 3G090 AA03 AA06 BA01 DA11 EA02 3G091 AA18 AA28 AB00 AB03 AB06 AB10 BA00 BA03 BA15 CA26 DB10 EA18 EA 19 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FC07 GA01 GA06 GB01W GB01X GB02W GB02X GB03X GB04W GB04X GB05W GB06W GB07W GB09X GB09Y GB10W GB10X GB15W GB16X GB17X HA39 4D002 AA40 AC10 BA04BAX BAX14A10BA10X14 BA39Y BA41Y BA42X BA46X BB02 CD01 DA02 DA13 EA03 4G069 AA03 BA01A BA01B BA02A BA04A BA05A BA06A BA07A BA07B BA13A BA13B BA17 BB02A BB02B BB06A BB06B BB12A BB12B BC01A BC02A BC03A BC04A BC04B BC08A BC09A BC10A BC10B BC12A BC13A BC16A BC16B BC32A BC38A BC40A BC42A BC44A BC69A BC75A CA02 CA03 CA07 CA15 CA18 DA05 EA18 ZA06A ZA06B

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関からの排ガスに含まれる液状炭
化水素及びカーボンを主とする粒子状物質の少なくとも
一方を浄化する排ガス浄化装置であって、 排ガス流路に配置された排ガス浄化用触媒及び炭化水素
吸着材の少なくとも一方と、該排ガス浄化用触媒及び該
炭化水素吸着材の少なくとも一方に超音波を照射する超
音波装置と、を備えたことを特徴とする排ガス浄化装
置。
1. An exhaust gas purifying apparatus for purifying at least one of liquid hydrocarbons and particulate matter mainly containing carbon contained in exhaust gas from an internal combustion engine, the exhaust gas purifying catalyst being disposed in an exhaust gas passage, An exhaust gas purifying apparatus comprising: at least one of a hydrocarbon adsorbent; and an ultrasonic device that irradiates at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent with ultrasonic waves.
【請求項2】 前記排ガス浄化用触媒は固体担体と、該
固体担体に担持される硝酸銀,アルカリ金属の硝酸塩,
アルカリ土類金属の硝酸塩及び希土類元素の硝酸塩から
選ばれる少なくとも一種を含む触媒成分と、からなる溶
融塩型触媒であり、該触媒成分が溶融状態にあるときに
前記超音波装置から該溶融塩型触媒に超音波を照射して
前記カーボンを主とする粒子状物質を浄化する請求項1
に記載の排ガス浄化装置。
2. The exhaust gas-purifying catalyst comprises a solid carrier, silver nitrate and alkali metal nitrate supported on the solid carrier,
A molten salt type catalyst comprising a catalyst component containing at least one selected from a nitrate of an alkaline earth metal and a nitrate of a rare earth element, and the molten salt type catalyst from the ultrasonic device when the catalyst component is in a molten state. The catalyst is irradiated with ultrasonic waves to purify the particulate matter mainly containing carbon.
The exhaust gas purifying apparatus according to.
【請求項3】 排ガス浄化用触媒及び炭化水素吸着材の
少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段をさらに
備えた請求項1に記載の排ガス浄化装置。
3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, further comprising temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the exhaust gas purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent.
【請求項4】 前記排ガス浄化用触媒及び炭化水素吸着
材の少なくとも一方は前記液状炭化水素用のものであ
り、前記超音波装置から超音波を照射することで該液状
炭化水素を浄化する請求項1に記載の排ガス浄化装置。
4. At least one of the exhaust gas-purifying catalyst and the hydrocarbon adsorbent is for the liquid hydrocarbon, and the liquid hydrocarbon is purified by irradiating ultrasonic waves from the ultrasonic device. The exhaust gas purifying apparatus according to 1.
【請求項5】 固体担体と、該固体担体に担持される硝
酸銀,アルカリ金属の硝酸塩,アルカリ土類金属の硝酸
塩及び希土類元素の硝酸塩から選ばれる少なくとも一種
を含む触媒成分と、からなる溶融塩型触媒の該触媒成分
が溶融状態にあるときに、カーボンを主とする粒子状物
質を含む排ガスを流通させながら該溶融塩型触媒に超音
波を照射することを特徴とする排ガス浄化方法。
5. A molten salt type comprising a solid support and a catalyst component containing at least one selected from silver nitrate, alkali metal nitrates, alkaline earth metal nitrates and rare earth element nitrates supported on the solid support. An exhaust gas purification method comprising irradiating an ultrasonic wave to the molten salt type catalyst while circulating an exhaust gas containing particulate matter mainly composed of carbon when the catalyst component of the catalyst is in a molten state.
【請求項6】 液状炭化水素が吸着した排ガス浄化用触
媒及び炭化水素吸着材の少なくとも一方に超音波を照射
して該液状炭化水素を浄化することを特徴とする排ガス
浄化方法。
6. An exhaust gas purification method comprising irradiating ultrasonic waves to at least one of an exhaust gas purification catalyst and a hydrocarbon adsorbent on which liquid hydrocarbons are adsorbed to purify the liquid hydrocarbons.
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