JP2004344719A - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2004344719A
JP2004344719A JP2003142397A JP2003142397A JP2004344719A JP 2004344719 A JP2004344719 A JP 2004344719A JP 2003142397 A JP2003142397 A JP 2003142397A JP 2003142397 A JP2003142397 A JP 2003142397A JP 2004344719 A JP2004344719 A JP 2004344719A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
plasma reactor
plasma
hydrogen
purification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2003142397A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Yamato
正憲 大和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003142397A priority Critical patent/JP2004344719A/ja
Priority to US10/845,162 priority patent/US20040234430A1/en
Priority to EP04011989A priority patent/EP1479430A1/en
Publication of JP2004344719A publication Critical patent/JP2004344719A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/28—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/04—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

【課題】内燃機関等からの排気の浄化装置に関するものであって、特に自動車のエンジンから排出されるＮＯｘを効果的に除去するためにＮＯｘ浄化触媒を使用する排気浄化装置に関する。
【解決手段】水素生成触媒を保持するプラズマリアクターと、その下流のＮＯｘ浄化触媒を有する排気浄化装置とする。本発明の排気浄化装置によれば、水素生成触媒をプラズマリアクター内に収納することによって、必要とされるときに水素生成触媒反応をプラズマで活性化させ、還元活性の大きいＨ２を提供することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等からの排気の浄化装置に関するものであって、特に自動車のエンジンから排出されるＮＯｘを除去するためにＮＯｘ浄化触媒を使用する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関からの排気を浄化する技術としては、ＮＯｘ浄化触媒を使用することが知られている。このＮＯｘ浄化触媒の一種であるＮＯｘ吸蔵還元触媒の使用においては、常時は酸素過剰の燃料リーン状態でエンジンを作動させて、エンジンから排出されるＮＯｘをＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵し、そして間欠的に燃料リッチ状態にすること、すなわちいわゆるリッチスパイクを行うことによって、この吸蔵されたＮＯｘをＮ２に還元する。
【０００３】
このようなリッチスパイクの際のＮＯｘ還元を促進するために、還元活性の高いＨ２を発生させることが提案されている。例えば引用文献１では、塩基性酸化物担体に白金を担持させた水素生成触媒をＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流に配置して、この水素生成触媒によってＣＯとＨ２ＯからＣＯ２とＨ２を発生させることを提案している。
【０００４】
また引用文献２では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に水素生成触媒としてＰｔ／ＴｉＯ２を添加した排気浄化装置を提案している。この排気浄化装置によれば、水素生成触媒がＣＯとＨ２ＯからＣＯ２とＨ２を発生させるとしている。
【０００５】
また更に引用文献３では、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを効果的に除去するために、内燃機関の排気管に設けた触媒に対して又は触媒の上流側で放電を行い、且つこの放電箇所の排気上流で還元性成分である炭化水素成分（ＨＣ）を添加して、ＨＣを放電により分解・イオン化させることを提案している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３００２６２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２４９６１号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５９３０９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
水素生成触媒を使用した引用文献１及び２の排気浄化装置は、水素生成触媒により強力な還元剤であるＨ２を生成させるという目的を部分的に達成しているが、特に水素生成触媒の活性が低い低温時においては、充分な量のＨ２が生成しているとは言えない。
【０００８】
また内燃機関の排気管に設けた触媒に対して又は触媒の上流側で放電を行い、且つこの放電箇所の排気上流で炭化水素成分を添加する引用文献３の排気浄化装置では、水素生成触媒の利益を認識していない。
【０００９】
そこで本発明では、充分な量のＨ２を発生させることができる排気浄化装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気浄化装置は、水素生成触媒を保持するプラズマリアクターと、その下流のＮＯｘ浄化触媒を有する。
【００１１】
また本発明の排気浄化装置は、水素生成触媒とＮＯｘ浄化触媒を保持するプラズマリアクターを有する。ここではプラズマリアクター内において、水素生成触媒が上流側に、ＮＯｘ浄化触媒が下流側に配置されてよい。また、水素生成触媒とＮＯｘ浄化触媒とが混合されて配置されていてもよい。
【００１２】
これらの本発明によれば、水素生成触媒をプラズマリアクター内に収納することによって、必要とされるときに又は常に水素生成触媒反応をプラズマで活性化させ、還元活性の大きいＨ２を充分な量で提供することができる。
【００１３】
また本発明によれば、（ａ）強力な還元剤であるＨ２によって、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化性能を向上及び／又は維持させること、（ｂ）従来技術では水素生成触媒を充分に機能させることができない低温においても、プラズマによって水素生成反応を促進すること、（ｃ）強力な還元剤であるＨ２で低温におけるＮＯｘ還元性能を向上させることによって、ＮＯｘ浄化触媒の貴金属担持量を増やして低温ＮＯｘ還元性能を向上させる必要をなくすこと、及び／又は（ｄ）排気中の還元成分を有効に活用して、ＮＯｘ還元リッチスパイクで必要とされる還元剤、すなわち燃料の量を減少させ、燃費及びエミッションの改善に貢献すること等ができる。
【００１４】
また、水素生成触媒とＮＯｘ浄化触媒の両方をプラズマリアクター内に保持する場合には、水素生成触媒とＮＯｘ浄化触媒との両方にプラズマを提供して、これら両方の触媒による反応を促進することができる。
【００１５】
本発明の１つの実施形態では、水性生成触媒が、ＣＯシフト触媒及びＨＣ改質触媒から選択される。
【００１６】
また本発明は、リッチガス、すなわち理論空燃比よりも還元性成分が多いガスがプラズマリアクター中を流通しているときにのみ、特に水素生成触媒が所定温度未満、例えば４００℃未満で、且つリッチガスがプラズマリアクター中を流通しているときにのみ、プラズマリアクターにおいてプラズマを発生させる排気浄化装置の使用方法である。
【００１７】
本発明の方法によれば、還元活性の高いＨ２を得ることが求められるリッチスパイクのとき（リッチガスがプラズマリアクター中を流通しているとき）にのみプラズマリアクター内でプラズマを発生させることによって、少ないエネルギー消費で本発明の利益を得ることができる。また特に排気が低温のときのリッチスパイクのときにのみ、プラズマリアクター内でプラズマを発生させることによって、少ないエネルギー消費で本発明の利益を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明を図に示した実施形態に基づいて具体的に説明するが、これらの図は本発明の排気浄化装置の概略を示す図であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の第１及び第２の実施形態について図１及び図２を用いて説明する。
【００２０】
図１で示す排気浄化装置の使用においては、エンジンから排出された排気を、水素生成触媒を保持するプラズマリアクターに通し、そしてその下流のＮＯｘ浄化触媒に通す。また図２で示す排気浄化装置の使用においては、エンジンから排出された排気を、プラズマリアクター内の水素生成触媒及びＮＯｘ浄化触媒に通す。これらのプラズマリアクターにおいては、必要に応じて又は常にプラズマを発生させ、それによってプラズマリアクター内おける水素生成触媒反応を促進する。
【００２１】
以下に、図１及び図２に示した本発明の排気浄化装置を構成する各部について更に具体的に説明する。
【００２２】
本発明で使用する水素生成触媒は、内燃機関の排気中において水素の生成に対する触媒性能を有する触媒でよく、これはＣＯシフト触媒、例えばＣｕＯｘ／ＺｎＯ系触媒、Ｃｕ／ＭｎＯｘ系触媒、Ｆｅ／ＣｒＯｘ系触媒又はＰｔ／ＴｉＯ２系触媒、及びＨＣ改質触媒、例えばＲｈ／ＺｒＯ２系触媒又はＲｈ／ＣｅＯ２系触媒から選択することができる。また水素生成触媒は、塩基性酸化物担体に白金を担持したもの、及びチタニアに白金を担持したものとして、引用文献１及び２でもそれぞれを挙げられている。
【００２３】
尚、本明細書で使用する場合の用語「ＣＯシフト触媒（又は水性ガスシフト触媒）」は、下記の式（Ｉ）の反応に対して触媒作用を有する触媒をいい、また、用語「ＨＣ改質触媒」は、下記の式（ＩＩ）の反応に対して触媒作用を有する触媒をいう：
ＣＯ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ２ ＋ Ｈ２ （Ｉ）
ＨＣ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ２ ＋ Ｈ２ （ＩＩ）
【００２４】
本発明で使用するＮＯｘ浄化触媒は、排気中のＮＯｘを還元してＮ２にする反応に触媒作用を有する触媒でよく、これは例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＮＯｘ選択還元触媒又は三元触媒と呼ばれるものでよい。
【００２５】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、空燃比がリーン状態のときにＮＯｘを吸蔵し、一定間隔でリッチスパイクを行ったときに（排気中に還元性ガスが多いときに）、吸蔵したＮＯｘをＮ２に還元する触媒である。これは例えば、アルミナのような多孔質酸化物担体に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ若しくはＲｕのような貴金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選択されるＮＯｘ吸蔵剤とを担持させたものとして使用することができる。
【００２６】
ＮＯｘ選択還元触媒は、酸素過剰の雰囲気で、排気中のＮＯｘを選択的に還元又は分解する触媒であり、リーン空燃比で使用する内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを浄化するために使用されるものである。これは例えば、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持したもの、又はゼオライト若しくはアルミナに貴金属を担持したものとして使用することができる。
【００２７】
三元触媒は、理論空燃比付近で燃焼させた排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及びＮ２にする触媒であり、例えばＰｔとＲｈの混合物、又はＰｔとＰｄとＲｈの混合物をアルミナに担持させたものとして使用することができる。
【００２８】
これらの水素生成触媒とＮＯｘ浄化触媒は、当該技術分野で知られる任意の適当な量で、ウォッシュコート等の任意の手段によって、粉末の又は成型された担体に担持させることができる。また触媒を担持したこの担体をスラリーとして用いて、ハニカム状に成型された基材にコーティングして乾燥及び焼成したもの、この担体をペレット状に成型して筒状体に充填したものとしても使用することもできる。
【００２９】
本発明で使用するプラズマリアクターは、任意の既知のタイプのプラズマリアクターでよく、例えば図３で示すようなものである。ここで図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ側面図及び断面図である。
【００３０】
この図３において、線状電極２０は、この線状電極２０と筒状外周電極３０との間の水素生成触媒（又は水素生成触媒及びＮＯｘ浄化触媒）１０に電圧を印加できる任意の材料で製造できる。その材料としては、導電性の材料や半導体等の材料を使用することができるが、金属材料が好ましい。この金属材料として、具体的にはＣｕ、Ｗ、ステンレス、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｌ 等が使用でき、特にステンレスがコスト及び耐久性の点から好ましい。本発明で使用できる線状電極２０は、金属性ワイヤが一般的であるが、中空の棒状電極を使用することもできる。
【００３１】
筒状外周電極３０は、この筒状外周電極３０と線状電極２０との間に電圧を印加することができる材料で製造できる。そのような材料として、線状電極２０に関して示した材料を使用できる。この外周電極３０は、これらの材料を金属メッシュ又は金属箔として触媒１０の周囲に巻き付けて作ることができ、また導電性ペーストを触媒１０の周囲に適用して作ることができる。
【００３２】
高電圧発生器４０は、パルス状又は定常の直流又は交流電圧を発生させるものでよい。線状電極２０と筒状外周電極３０との間の印加電圧及びパルス周期としては、プラズマを発生させるのに一般的な値を使用でき、例えばパルス電圧５０ｋＶ及びパルス周期２，０００Ｈｚを使用できる。直流電圧を線状電極２０と筒状外周電極３０との間に印加する場合には、線状電極２０をカソードとすることも、またアノードとすることもできる。
【００３３】
線状電極２０と筒状外周電極３０との間で放電を起こさせるため、高電圧発生器４０によって、これらの電極間に電圧を印加する。直流電圧、交流電圧、周期的な波形の電圧等を両電極間に印加することができるが、特に直流パルス電圧が、コロナ放電を良好に起こさせることができるために好ましい。直流パルス電圧を用いる場合に、印加電圧、パルス幅、パルス周期は、両電極間にコロナ放電を起こすことができる範囲で任意に選択できる。印加電圧の電圧等については、装置の設計や経済性等からの一定の制約を受ける可能性があるが、高電圧かつ短パルス周期の電圧であることがコロナ放電を良好に発生させる点から望ましい。
【００３４】
本発明で使用するプラズマリアクターは、図４で示すようなものであってもよい。ここで図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ側面図及び断面図である。この図４で示されるプラズマリアクターは、図３のプラズマリアクターにおいて線状電極２０と筒状外周電極３０との間に電圧を印加する代わりに、触媒１０の両端のメッシュ状電極２５、３５間に電圧を印可することを除いて、図３のプラズマリアクターと同様である。
【００３５】
以下に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
【実施例】
〔実施例１〕
図３に示したタイプのプラズマリアクターを用いて、ＨＣ改質触媒を使用したときのＮＯｘのリッチスパイク吸蔵量を測定した。
【００３７】
この実施例では、プラズマリアクター内において、排気上流側にＨＣ改質触媒のペレット２．０ｇ（Ｒｈ／ＺｒＯ２）、排気下流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）のペレット１．０ｇ（Ｐｔ／Ｂａ／γ−Ａｌ２Ｏ３）を配置した。ここでＨＣ改質触媒のペレットはＲｈが約２ｗｔ％であり、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は２７０ｇのγ−Ａｌ２Ｏ３に対してＰｔが２ｇ、Ｂａが０．２ｍｏｌであった。
【００３８】
このプラズマリアクターを、実験室用モデルガス評価装置の反応管内部に設置し、触媒床温度を１５０℃で一定にした。リーンガス（ＮＯ：１，０００ｐｐｍ、Ｏ２：１０％、Ｈ２Ｏ：３．０％（Ａ／Ｆ比＝２１））を、１００秒間にわたってプラズマリアクターに通してＮＯｘを吸蔵させた後で、リッチガス（Ｃ３Ｈ８：３，０００ｐｐｍ、ＮＯ：１，０００ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ：３．０％）を５秒間流した。ここでは、リッチガス供給時のみ、直流パルス放電（５０ｋＶ、２，０００Ｈｚ）でプラズマを発生させた。これを数サイクル繰り返したときのＮＯｘ吸蔵量、すなわちリッチガス供給後のリーンガス供給時にＮＯｘ吸蔵還元触媒が吸蔵できるＮＯｘ量を測定した。
【００３９】
〔比較例１〕
プラズマの提供を行わないことを除いて実施例１と同様な実験を繰り返した。
【００４０】
〔比較例２〕
ＨＣ改質触媒を用いないことを除いて実施例１と同様な実験を繰り返した。
【００４１】
〔比較例３〕
プラズマの提供を行わず且つＨＣ改質触媒を用いないことを除いて実施例１と同様な実験を繰り返した。
【００４２】
ここで得られた結果を下記の表１に示す。
【表１】
Figure 2004344719
【００４３】
表１から明らかに理解されるように、プラズマとＨＣ改質触媒のいずれか一方又はこれら両方がない比較例１〜３の場合と比較して、ＨＣ改質触媒とＮＯｘ吸蔵還元触媒の両方をプラズマ下で使用する本発明の実施例１では有意に性能が改良されている。
【００４４】
〔実施例２〕
図３に示したタイプのプラズマリアクターを用いて、ＣＯシフト触媒を使用したときのＮＯｘのリッチスパイク吸蔵量を測定した。
【００４５】
この実施例では、プラズマリアクター内において、排気上流側にＣＯシフト触媒のペレット２．０ｇ（Ｐｔ／ＴｉＯ２）、排気下流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）のペレット１．０ｇ（Ｐｔ／Ｂａ／Ａｌ２Ｏ３）を配置した。ここでこのＣＯシフト触媒のペレットはＰｔが約２ｗｔ％であり、ＮＯｘ吸蔵還元触媒はγ−Ａｌ２Ｏ３２７０ｇに対してＰｔが２ｇ、Ｂａが０．２ｍｏｌであった。
【００４６】
このプラズマリアクターを、実施例１と同様に操作してＮＯｘ吸蔵量を測定した。但しここでは触媒床温度が２００℃で、リッチガス組成がＣＯ：１％、ＮＯ：１，０００ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ：３．０％であった。
【００４７】
〔比較例４〕
プラズマの提供を行わないことを除いて実施例２と同様な実験を繰り返した。
【００４８】
〔比較例５〕
ＣＯシフト触媒を用いないことを除いて実施例２と同様な実験を繰り返した。
【００４９】
〔比較例６〕
プラズマの提供を行わず且つＣＯシフト触媒を用いないことを除いて実施例２と同様な実験を繰り返した。
【００５０】
ここで得られた結果を下記の表２に示す。
【表２】
Figure 2004344719
【００５１】
表２から明らかに理解されるように、プラズマとＣＯシフト触媒のいずれか一方又はこれら両方がない比較例４〜６の場合と比較して、ＣＯシフト触媒とＮＯｘ吸蔵還元触媒の両方をプラズマ下で使用する本発明の実施例２では有意に性能が改良されている。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、ＮＯｘ浄化のための充分なＨ２を発生させることができる排気浄化装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様を表すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施態様を表すブロック図である。
【図３】本発明で使用できるプラズマリアクターの側面図及び断面図である。
【図４】本発明で使用できる他のプラズマリアクターの側面図及び断面図である。
【符号の説明】
１０…水素生成触媒（又は水素生成触媒及びＮＯｘ浄化触媒）
２０…線状電極
２５…上流側メッシュ状電極
３０…外周電極
３５…下流側メッシュ状電極
４０…高電圧発生器

Claims (4)

  1. 水素生成触媒を保持するプラズマリアクターと、その下流のＮＯｘ浄化触媒を有する、排気浄化装置。
  2. 水素生成触媒とＮＯｘ浄化触媒を保持するプラズマリアクターを有する、排気浄化装置。
  3. 前記水素生成触媒が、ＣＯシフト触媒及びＨＣ改質触媒から選択される、請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
  4. リッチガスが前記プラズマリアクター中を流通しているときにのみ、前記プラズマリアクターにおいてプラズマを発生させる、請求項１〜３のいずれかに記載の排気浄化装置の使用方法。
JP2003142397A 2003-05-20 2003-05-20 排気浄化装置 Ceased JP2004344719A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003142397A JP2004344719A (ja) 2003-05-20 2003-05-20 排気浄化装置
US10/845,162 US20040234430A1 (en) 2003-05-20 2004-05-14 Exhaust gas purifying apparatus and method of using the same
EP04011989A EP1479430A1 (en) 2003-05-20 2004-05-19 An exhaust gas purifying apparatus and method of using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003142397A JP2004344719A (ja) 2003-05-20 2003-05-20 排気浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004344719A true JP2004344719A (ja) 2004-12-09

Family

ID=33095418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003142397A Ceased JP2004344719A (ja) 2003-05-20 2003-05-20 排気浄化装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20040234430A1 (ja)
EP (1) EP1479430A1 (ja)
JP (1) JP2004344719A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006161697A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
WO2006123801A1 (ja) * 2005-05-18 2006-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ｐｍ浄化装置及び方法
JP2012035260A (ja) * 2005-10-10 2012-02-23 Korea Inst Of Machinery & Materials プラズマ反応装置及びこれを用いたプラズマ反応方法、難分解性ガスのプラズマ反応方法及び吸蔵触媒方式のＮＯｘ低減装置
JP2015526107A (ja) * 2012-05-25 2015-09-10 アルコ テルム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフトゥングＡｌ−Ｋｏ Ｔｈｅｒｍ Ｇｍｂｈ 空気浄化装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2918581A1 (fr) * 2007-07-09 2009-01-16 Renault Sas Dispositif de traitement du methane contenu dans des gaz d'echappement
JP4941284B2 (ja) * 2007-12-28 2012-05-30 株式会社豊田自動織機 内燃機関の排ガス処理システム
JP2010132482A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Ngk Insulators Ltd リアクタ
US9715673B2 (en) 2011-07-22 2017-07-25 Scientific Glass Technology Singapore Pte Ltd. System and method for managing replacement of consumables including recyclable gas purifiers
CN104289085A (zh) * 2014-10-30 2015-01-21 李玉忠 一种高效节能异味废气净化处理系统
DE102014226656A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems für eine Brennkraftmaschine
CN109790778B (zh) * 2016-09-23 2021-07-16 沃尔沃卡车集团 内燃机系统
KR102470847B1 (ko) * 2017-04-04 2022-11-25 바스프 코포레이션 차량 내장식 암모니아 및 수소 생성

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6560958B1 (en) * 1998-10-29 2003-05-13 Massachusetts Institute Of Technology Emission abatement system
US6176078B1 (en) * 1998-11-13 2001-01-23 Engelhard Corporation Plasma fuel processing for NOx control of lean burn engines
US6322757B1 (en) * 1999-08-23 2001-11-27 Massachusetts Institute Of Technology Low power compact plasma fuel converter
US6655130B1 (en) * 2000-10-30 2003-12-02 Delphi Technologies, Inc. System and controls for near zero cold start tailpipe emissions in internal combustion engines
WO2003091551A1 (en) * 2002-04-24 2003-11-06 Arvin Technologies, Inc. Apparatus and method for regenerating a particulate filter of an exhaust system of an internal combustion engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006161697A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
WO2006123801A1 (ja) * 2005-05-18 2006-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ｐｍ浄化装置及び方法
US7946111B2 (en) 2005-05-18 2011-05-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus and method for PM purification
JP2012035260A (ja) * 2005-10-10 2012-02-23 Korea Inst Of Machinery & Materials プラズマ反応装置及びこれを用いたプラズマ反応方法、難分解性ガスのプラズマ反応方法及び吸蔵触媒方式のＮＯｘ低減装置
JP2015526107A (ja) * 2012-05-25 2015-09-10 アルコ テルム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフトゥングＡｌ−Ｋｏ Ｔｈｅｒｍ Ｇｍｂｈ 空気浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1479430A1 (en) 2004-11-24
US20040234430A1 (en) 2004-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2098699B1 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
JP5027732B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5549656B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2004344719A (ja) 排気浄化装置
JP4189337B2 (ja) 排ガス浄化システム
JP2001170454A (ja) 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化用触媒
JP2009162059A (ja) 内燃機関の排ガス処理システム
JP4591164B2 (ja) 排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置
JP2004346772A (ja) 排気浄化装置及び方法
JP2008163871A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP4635693B2 (ja) 排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置
JP2006132483A (ja) 排気浄化装置及び排気浄化方法並びに制御方法
JP4114581B2 (ja) 排気浄化装置
JP2005344688A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JPH0691138A (ja) 排気ガス処理装置および方法
JP2012139671A (ja) 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法
KR100395707B1 (ko) 내연기관의 배출가스 정화장치
JP2004181418A (ja) ＮＯｘ浄化用プラズマアシスト触媒装置及び排ガス浄化方法
JP3560147B2 (ja) 排気ガス浄化システム
JP2005127245A (ja) 排気浄化装置
JP4270090B2 (ja) 排ガス浄化装置
JP2008274807A (ja) 排ガス浄化装置
JP2004211566A (ja) 排ガス浄化システムおよび排ガス浄化方法
JP7231578B2 (ja) 排気浄化システムおよび排気浄化方法
JP2002210366A (ja) ＮＯｘ浄化用プラズマアシスト触媒

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070508

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070703

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080304

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080507

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090908

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20100126