JP2010019079A - Exhaust emission control device - Google Patents

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浩二 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for efficiently forming an amount of ammonia corresponding to an NOx amount by using solid urea. <P>SOLUTION: An exhaust pipe 2 through which exhaust gas emitted from an diesel engine 1 circulates is provided with an oxidation catalyst 3, an SCR catalyst 4, and an oxidation catalyst 5. The exhaust pipe 2 is provided with a branch pipe 6 with its one end connected thereto on the upstream side of the oxidation catalyst 3 and a branch pipe 7 with its one end connected thereto between the oxidation catalyst 3 and the SCR catalyst 4. Other ends of the branch pipes 6, 7 are connected to a solid urea storage part 8. The solid urea 9 and a plurality of metal antennae 10 which are microwave absorbers are stored to contact with each other in the solid urea storage part 8. The solid urea storage part 8 is connected with a magnetron 13 which is a microwave generating device via a hole 12 partially formed at a side wall of the solid urea storage part 8. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は排ガス浄化装置に係り、特に、排ガス中の窒素酸化物を選択的に還元する排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device that selectively reduces nitrogen oxides in exhaust gas.

ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが開発されている。このシステムは、尿素に水を反応させてアンモニアを生成し、アンモニアとＮＯｘとを反応させて窒素と水にすることにより、排ガス中のＮＯｘを低減するものである。通常、尿素は、尿素水として液体の形態で使用されるため、水の分だけ体積が大きくなって搭載性が悪くなり、また、尿素水の凍結開始温度がマイナス１１℃であることから寒冷地での使用には凍結防止対策が必要であるといった問題点があった。   A urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system has been developed to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas from diesel engines. This system reduces NOx in exhaust gas by reacting urea with water to produce ammonia and reacting ammonia with NOx to form nitrogen and water. Usually, urea is used in the form of liquid as urea water, so the volume is increased by the amount of water and the mountability is deteriorated, and the freezing start temperature of urea water is minus 11 ° C. There is a problem that anti-freezing measures are necessary for use in Japan.

これらの問題点を解決するためには、尿素を固体として使用する必要がある。固体の尿素を使用した尿素ＳＣＲシステムが特許文献１〜３に記載されている。特許文献１では、空気供給下において電気ヒータで固体尿素を加熱して、アンモニア、一酸化炭素等の還元ガスに分解し、この還元ガスをＮＯｘの還元に使用するものである。特許文献２では、固体尿素が収納される溶解槽に水を供給すると共にマイクロ波を照射して内部加熱することにより、尿素が水に溶解した還元剤組成物を生成し、この還元剤組成物をＮＯｘの還元に使用するものである。特許文献３では、固体尿素及び軽油からなる固体尿素混合液を排気管に噴射後、金網やディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等によって固体尿素を捕集し、捕集された固体尿素が排ガスの熱によって昇華し、さらに排ガス中の水によって尿素がアンモニアと二酸化炭素に分解し、このアンモニアをＮＯｘの還元に使用するものである。   In order to solve these problems, it is necessary to use urea as a solid. Urea SCR systems using solid urea are described in Patent Documents 1 to 3. In Patent Document 1, solid urea is heated with an electric heater under air supply to decompose it into a reducing gas such as ammonia or carbon monoxide, and this reducing gas is used for reducing NOx. In Patent Document 2, water is supplied to a dissolution tank in which solid urea is stored, and microwaves are irradiated to internally heat to produce a reducing agent composition in which urea is dissolved in water. This reducing agent composition Is used for NOx reduction. In Patent Document 3, after a solid urea mixed solution composed of solid urea and light oil is injected into an exhaust pipe, solid urea is collected by a wire mesh, a diesel particulate filter (DPF), etc., and the collected solid urea is the heat of exhaust gas. Then, urea is decomposed into ammonia and carbon dioxide by the water in the exhaust gas, and this ammonia is used for the reduction of NOx.

特開平５−２７２３３１号公報JP-A-5-272331 特開２００３−２６５９２３号公報JP 2003-265923 A 特開２００２−１５５７３３号公報JP 2002-155733 A

しかしながら、特許文献１では、電気ヒータで固体尿素を加熱しているため、エネルギー効率が悪いといった問題点があった。また、特許文献２では、固体尿素を使用しているものの水を加えて溶液にしている点で、尿素水を使用する尿素ＳＣＲシステムと同様の問題点が生じる。さらに、特許文献３では、排気管内に固体尿素を供給するだけではＮＯｘ量に見合った量のアンモニアを生成できないといった問題点があった。   However, in patent document 1, since solid urea was heated with the electric heater, there existed a problem that energy efficiency was bad. Moreover, in patent document 2, although the solid urea is used, the problem similar to the urea SCR system using urea water arises in the point which adds water and makes it a solution. Furthermore, Patent Document 3 has a problem in that ammonia cannot be generated in an amount commensurate with the amount of NOx simply by supplying solid urea into the exhaust pipe.

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、固体尿素を使用し、効率よくＮＯｘ量に見合った量のアンモニアを生成する排ガス浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus that uses solid urea and efficiently generates ammonia in an amount corresponding to the amount of NOx.

この発明に係る排ガス浄化装置は、内燃機関から排出された排ガスが流通する排気管に設けられたＳＣＲ触媒と、固体尿素を収容する固体尿素収容部であって、前記排ガスの少なくとも一部が前記固体尿素収容部を通って前記ＳＣＲ触媒に流入する固体尿素収容部と、該固体尿素収容部の内部に照射されるマイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生装置と、前記固体尿素収容部の内部に設けられると共に前記マイクロ波を吸収するマイクロ波吸収体とを備える。マイクロ波発生装置によって固体尿素収容部の内部に照射されたマイクロ波をマイクロ波吸収体が吸収して発熱することにより、固体尿素は加熱されて昇華し、昇華された尿素が排ガス中の水と反応してアンモニアを生成する。
前記マイクロ波吸収体は、前記マイクロ波を吸収可能な長さの金属製のアンテナであってもよい。
前記マイクロ波吸収体は、前記マイクロ波を吸収可能な材質から形成されてもよい。
前記マイクロ波吸収体は保護膜で被覆されていてもよい。前記保護膜はシリカ膜でもよい。
前記マイクロ波発生装置を動作させる制御装置を備え、該制御装置は、前記排ガスの温度に基づいて、前記マイクロ波発生装置の動作を制御してもよい。
前記マイクロ波発生装置を動作させる制御装置を備え、該制御装置は、前記排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、前記マイクロ波発生装置の動作を制御してもよい。 An exhaust gas purification apparatus according to the present invention is an SCR catalyst provided in an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, and a solid urea storage unit that stores solid urea, wherein at least a part of the exhaust gas is the above-mentioned A solid urea container that flows into the SCR catalyst through the solid urea container, a microwave generator for generating a microwave irradiated to the inside of the solid urea container, and an interior of the solid urea container And a microwave absorber that absorbs the microwave. The microwave absorber absorbs the microwave irradiated into the solid urea container by the microwave generator and generates heat, so that the solid urea is heated and sublimated, and the sublimated urea and water in the exhaust gas are sublimated. Reacts to produce ammonia.
The microwave absorber may be a metal antenna having a length capable of absorbing the microwave.
The microwave absorber may be formed of a material capable of absorbing the microwave.
The microwave absorber may be covered with a protective film. The protective film may be a silica film.
A control device for operating the microwave generator may be provided, and the controller may control the operation of the microwave generator based on the temperature of the exhaust gas.
A control device for operating the microwave generation device may be provided, and the control device may control the operation of the microwave generation device based on the NOx concentration in the exhaust gas.

この発明によれば、マイクロ波発生装置によって固体尿素収容部の内部に照射されたマイクロ波をマイクロ波吸収体が吸収して発熱することにより、固体尿素は加熱されて昇華し、昇華された尿素が排ガス中の水と反応してアンモニアを生成するので、効率よくＮＯｘ量に見合った量のアンモニアを生成することができる。   According to the present invention, the microwave absorber absorbs the microwave irradiated to the inside of the solid urea container and generates heat, so that the solid urea is heated and sublimated, and the sublimated urea is heated. Reacts with the water in the exhaust gas to produce ammonia, so that an amount of ammonia corresponding to the amount of NOx can be efficiently produced.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示されるように、内燃機関であるディーゼルエンジン１から排出された排ガスが流通する排気管２に、酸化触媒３と、ＳＣＲ触媒４と、酸化触媒５とが設けられている。排気管２には、酸化触媒３の上流側で一端が接続された枝管６と、酸化触媒３とＳＣＲ触媒４との間で一端が接続された枝管７とが設けられている。枝管６及び７の他端はそれぞれ、固体尿素収容部８に接続されている。また、排気管２には、酸化触媒３の上流側に、排ガス温度を検出するための温度センサ１１が設けられている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 1, an oxidation catalyst 3, an SCR catalyst 4, and an oxidation catalyst 5 are provided in an exhaust pipe 2 through which exhaust gas discharged from a diesel engine 1 that is an internal combustion engine flows. The exhaust pipe 2 is provided with a branch pipe 6 having one end connected on the upstream side of the oxidation catalyst 3 and a branch pipe 7 having one end connected between the oxidation catalyst 3 and the SCR catalyst 4. The other ends of the branch pipes 6 and 7 are each connected to a solid urea containing portion 8. The exhaust pipe 2 is provided with a temperature sensor 11 for detecting the exhaust gas temperature upstream of the oxidation catalyst 3.

固体尿素収容部８の内部には、固体尿素９と、マイクロ波吸収体である金属製の複数のアンテナ１０とが互いに接触するように収容されている。固体尿素収容部８には、固体尿素収容部８の側壁に部分的に設けられた孔１２を介して、マイクロ波発生装置であるマグネトロン１３が接続されている。枝管６及び７のそれぞれと固体尿素収容部８との接続部分にはそれぞれ、金属メッシュ１４及び１５が設けられている。また、固体尿素収容部８には、固体尿素９の投入及び取出用の開口が設けられ、開口は、金属メッシュ１８を介して蓋１９によって閉じられている。温度センサ１１及びマグネトロン１３はそれぞれ、制御装置であるＥＣＵ１６に電気的に接続されている。   The solid urea 9 and the plurality of metal antennas 10 that are microwave absorbers are accommodated inside the solid urea accommodating portion 8 so as to come into contact with each other. A magnetron 13, which is a microwave generator, is connected to the solid urea container 8 through a hole 12 partially provided on the side wall of the solid urea container 8. Metal meshes 14 and 15 are provided at connecting portions between the branch pipes 6 and 7 and the solid urea container 8, respectively. Further, the solid urea container 8 is provided with an opening for charging and extracting the solid urea 9, and the opening is closed by a lid 19 through a metal mesh 18. Each of the temperature sensor 11 and the magnetron 13 is electrically connected to an ECU 16 that is a control device.

図２に示されるように、各アンテナ１０は、ポリシラザンを塗布後に硬化させて形成したシリカ（ＳｉＯ２）からなる保護膜１７を金属棒１０ａに被覆して構成されている。各アンテナ１０の長さは、マイクロ波を吸収可能な長さである。すなわち、マイクロ波の波長の１／２の長さまたは１／４の長さであれば、アンテナ１０はマイクロ波を吸収可能となる。ただし、アンテナ１０は、正確にマイクロ波の波長の１／２の長さまたは１／４の長さを有さなければならないわけではなく、多少の長短は許容される。また、各アンテナ１０は、マイクロ波の波長の１／４の長さの間隔をあけて、互いに平行となるように設けられている。 As shown in FIG. 2, each antenna 10 is configured by covering a metal rod 10a with a protective film 17 made of silica (SiO 2 ) formed by curing polysilazane after coating. Each antenna 10 has a length capable of absorbing microwaves. That is, the antenna 10 can absorb microwaves if the length is ½ or ¼ of the microwave wavelength. However, the antenna 10 does not have to have a length that is exactly ½ or ¼ of the wavelength of the microwave, and some length is acceptable. The antennas 10 are provided so as to be parallel to each other with an interval having a length of 1/4 of the wavelength of the microwave.

次に、この実施の形態１に係る排ガス浄化装置の動作について説明する。
ディーゼルエンジン１から排出された排ガスは、排気管２を流通し、酸化触媒３の直前で、一部が枝管６を流通し、残りの排ガスが酸化触媒３に流入する。酸化触媒３において、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）の大部分が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）となる。一方、枝管６を介して固体尿素収容部８内に流入した排ガスは、その熱によって固体尿素９を昇華し、昇華された尿素は、排ガス中に含まれる水と反応してアンモニアが生成する。生成したアンモニアは、排ガスと共に固体尿素収容部８から流出して枝管７を介して排気管２に戻り、酸化触媒３から流出した排ガスと混合してＳＣＲ触媒４に流入する。 Next, the operation of the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment will be described.
Exhaust gas discharged from the diesel engine 1 flows through the exhaust pipe 2, partly flows through the branch pipe 6 immediately before the oxidation catalyst 3, and the remaining exhaust gas flows into the oxidation catalyst 3. In the oxidation catalyst 3, most of the nitric oxide (NO) in the exhaust gas is oxidized into nitrogen dioxide (NO 2 ). On the other hand, the exhaust gas flowing into the solid urea container 8 via the branch pipe 6 sublimates the solid urea 9 by its heat, and the sublimated urea reacts with water contained in the exhaust gas to generate ammonia. . The generated ammonia flows out from the solid urea container 8 together with the exhaust gas, returns to the exhaust pipe 2 through the branch pipe 7, mixes with the exhaust gas that flows out from the oxidation catalyst 3, and flows into the SCR catalyst 4.

ここで、ディーゼルエンジン１の起動直後等のように、排ガス温度が低い場合には、固体尿素収容部８内において固体尿素９を十分に昇華することができず、ＳＣＲ触媒４に供給されるアンモニアの量が不十分となってしまう。そこで、温度センサ１１の検出値が、ＥＣＵ１６に予め設定された温度（以下、下限設定値と称する）よりも低い場合には、ＥＣＵ１６はマグネトロン１３を起動させる。マグネトロン１３が起動するとマイクロ波が発生し、発生したマイクロ波は、孔１２を介して固体尿素収容部８内に広がる。すると、固体尿素収容部８内のアンテナ１０はマイクロ波を吸収可能であるため、マイクロ波を吸収して発熱する。アンテナ１０が発熱すると、アンテナ１０に接触する固体尿素９が加熱されて昇華し、排ガス中の水と反応してアンモニアを生成する。これにより、排ガス温度が低い場合に、アンモニアの不足分が補われる。尚、アンテナ１０は、シリカからなる保護膜１７で被覆されているので、排ガスによる損傷を防止できる。また、シリカは、マイクロ波を透過するので、アンテナ１０によるマイクロ波の吸収を阻害することはない。   Here, when the exhaust gas temperature is low, such as immediately after the start of the diesel engine 1, the solid urea 9 cannot be sufficiently sublimated in the solid urea container 8, and the ammonia supplied to the SCR catalyst 4. The amount of will be insufficient. Therefore, when the detected value of the temperature sensor 11 is lower than the temperature preset in the ECU 16 (hereinafter referred to as the lower limit set value), the ECU 16 activates the magnetron 13. When the magnetron 13 is activated, a microwave is generated, and the generated microwave spreads in the solid urea accommodating portion 8 through the hole 12. Then, since the antenna 10 in the solid urea container 8 can absorb the microwave, it absorbs the microwave and generates heat. When the antenna 10 generates heat, the solid urea 9 in contact with the antenna 10 is heated and sublimated, and reacts with water in the exhaust gas to generate ammonia. This compensates for the shortage of ammonia when the exhaust gas temperature is low. Since the antenna 10 is covered with the protective film 17 made of silica, damage due to exhaust gas can be prevented. Moreover, since silica transmits microwaves, absorption of microwaves by the antenna 10 is not hindered.

ディーゼルエンジン１が十分に暖機されると、排ガス温度も上昇するので、そのままマグネトロン１３を稼働させていると、固体尿素収容部８内の温度が高くなり過ぎ、ＳＣＲ触媒４において必要とされる以上の量のアンモニアが発生してしまう。そこで、温度センサ１１の検出値が、ＥＣＵ１６に予め設定された温度（以下、上限設定値と称する）よりも高くなった場合には、ＥＣＵ１６はマグネトロン１３の稼働を停止する。これ以後、ディーゼルエンジン１の運転状態に応じて排ガス温度が変動するが、排ガス温度が下限設定値よりも低くなった場合には、ＥＣＵ１６はマグネトロン１３を起動し、排ガス温度が上限設定値を上回ったら、ＥＣＵ１６はマグネトロン１３の稼働を停止する。尚、下限設定値及び上限設定値はそれぞれ、排ガス温度に対するアンモニアの発生量と、ＳＣＲ触媒４において必要とされるアンモニアの量との相対関係により決定される。   When the diesel engine 1 is sufficiently warmed up, the exhaust gas temperature also rises. Therefore, if the magnetron 13 is operated as it is, the temperature in the solid urea container 8 becomes too high and is required in the SCR catalyst 4. The above amount of ammonia is generated. Therefore, when the detected value of the temperature sensor 11 becomes higher than the temperature preset in the ECU 16 (hereinafter referred to as the upper limit set value), the ECU 16 stops the operation of the magnetron 13. Thereafter, the exhaust gas temperature varies depending on the operating state of the diesel engine 1, but when the exhaust gas temperature becomes lower than the lower limit set value, the ECU 16 activates the magnetron 13 and the exhaust gas temperature exceeds the upper limit set value. Then, the ECU 16 stops the operation of the magnetron 13. The lower limit set value and the upper limit set value are determined by the relative relationship between the amount of ammonia generated with respect to the exhaust gas temperature and the amount of ammonia required in the SCR catalyst 4.

アンモニアは、排ガスと共にＳＣＲ触媒４に流入すると、排ガス中のＮＯ及びＮＯ２と反応して窒素及び水になり、排ガス中のＮＯｘが還元除去される。ＳＣＲ触媒４から流出した排ガス中には、ＳＣＲ触媒４において消費されずに残ったアンモニアが含まれている。これは、固体尿素収容部８において、排ガス温度に応じてアンモニアの発生量を制御しているが、ＳＣＲ触媒４において必要とされる量に完全には制御することは困難なためである。逆に、アンモニアを残留させないようにするためにアンモニアの量を少なくしてしまうと、ＮＯｘの低減量も低下してしまうため、若干アンモニアが残る程度が好ましい。そこで、ＳＣＲ触媒４から流出した排ガスが酸化触媒５に流入すると、酸化触媒５によってアンモニアが酸化される。これにより、アンモニアを含まない排ガスが大気中へ放出される。 When ammonia flows into the SCR catalyst 4 together with the exhaust gas, it reacts with NO and NO 2 in the exhaust gas to become nitrogen and water, and NOx in the exhaust gas is reduced and removed. The exhaust gas flowing out from the SCR catalyst 4 contains ammonia that remains without being consumed in the SCR catalyst 4. This is because the amount of ammonia generated in the solid urea container 8 is controlled according to the exhaust gas temperature, but it is difficult to completely control the amount required for the SCR catalyst 4. On the other hand, if the amount of ammonia is reduced in order to prevent ammonia from remaining, the amount of NOx reduction is also reduced. Therefore, when the exhaust gas flowing out from the SCR catalyst 4 flows into the oxidation catalyst 5, ammonia is oxidized by the oxidation catalyst 5. Thereby, the exhaust gas which does not contain ammonia is released into the atmosphere.

このように、マグネトロン１３によって固体尿素収容部８の内部に照射されたマイクロ波をアンテナ１０が吸収して発熱することにより、固体尿素９は加熱されて昇華し、昇華された尿素が排ガス中の水と反応してアンモニアを生成するので、効率よくＮＯｘ量に見合った量のアンモニアを生成することができる。   As described above, the antenna 10 absorbs the microwave irradiated to the inside of the solid urea container 8 by the magnetron 13 and generates heat, so that the solid urea 9 is heated and sublimated, and the sublimated urea is contained in the exhaust gas. Since it reacts with water to produce ammonia, it is possible to efficiently produce an amount of ammonia commensurate with the amount of NOx.

実施の形態１では、温度センサ１１を酸化触媒３の上流側の排気管２に配置して、温度センサ１１の検出値に基づいてマグネトロン１３の起動及び停止を制御していたが、この形態に限定するものではない。温度センサ１１は枝管６及び７や、固体尿素収容部８に設けてもよい。また、排ガス温度を温度センサ１１によって直接検出することに限定するものではなく、ＥＣＵ１６において予め、ディーゼルエンジン１の回転数やトルク等の運転状態と排ガス温度との関係を表すマップを組み込んでおき、このマップに基づいて排ガス温度を推定し、マグネトロン１３の起動及び停止を制御するようにしてもよい。   In the first embodiment, the temperature sensor 11 is arranged in the exhaust pipe 2 upstream of the oxidation catalyst 3 and the start and stop of the magnetron 13 are controlled based on the detection value of the temperature sensor 11. It is not limited. The temperature sensor 11 may be provided in the branch pipes 6 and 7 or the solid urea storage unit 8. Further, the exhaust gas temperature is not limited to being directly detected by the temperature sensor 11, and a map representing the relationship between the operation state of the diesel engine 1 such as the rotational speed and torque and the exhaust gas temperature is incorporated in the ECU 16 in advance. The exhaust gas temperature may be estimated based on this map, and the start and stop of the magnetron 13 may be controlled.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排ガス浄化装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図１及び２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る排ガス浄化装置は、実施の形態１に対して、マイクロ波吸収体を変更したものである。 Embodiment 2. FIG.
Next, an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 are the same or similar components, and thus detailed description thereof is omitted.
The exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is obtained by changing the microwave absorber with respect to Embodiment 1.

図３に示されるように、固体尿素収容部８の内部には、固体尿素９と、マイクロ波吸収体である複数の炭素シート２０とが互いに接触するように収容されている。図４に示されるように、炭素シート２０は、ポリシラザンを塗布後に硬化させて形成したシリカ（ＳｉＯ２）からなる保護膜１７を炭素製の板２０ａに被覆して構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同じである。 As shown in FIG. 3, solid urea 9 and a plurality of carbon sheets 20 that are microwave absorbers are accommodated inside solid urea accommodating portion 8 so as to contact each other. As shown in FIG. 4, the carbon sheet 20 is configured by covering a carbon plate 20 a with a protective film 17 made of silica (SiO 2 ) formed by curing after applying polysilazane. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

実施の形態１と同様にして、固体尿素収容部８の内部にマイクロ波が広がると、炭素シート２０がマイクロ波を吸収して発熱する。炭素シート２０が発熱すると、炭素シート２０に接触する固体尿素９が加熱されて昇華し、排ガス中の水と反応してアンモニアを生成する。これにより、排ガス温度が低い場合に、アンモニアの不足分が補われる。マグネトロン１３（図１参照）の起動及び停止の制御については、実施の形態１と同じである。   In the same manner as in the first embodiment, when the microwave spreads inside the solid urea container 8, the carbon sheet 20 absorbs the microwave and generates heat. When the carbon sheet 20 generates heat, the solid urea 9 in contact with the carbon sheet 20 is heated and sublimated, and reacts with water in the exhaust gas to generate ammonia. This compensates for the shortage of ammonia when the exhaust gas temperature is low. The start and stop control of the magnetron 13 (see FIG. 1) is the same as in the first embodiment.

このように、マイクロ波吸収体として、マイクロ波を吸収可能な材質である炭素からなる炭素シート２０を用いた場合でも、マイクロ波を吸収して発熱することにより、固体尿素９を昇華させて、昇華させた尿素を排ガス中の水と反応させてアンモニアを生成させることができるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、炭素シート２０は、シリカからなる保護膜１７で被覆されているので、実施の形態１と同様に、炭素シート２０によるマイクロ波の吸収を阻害することなく、排ガスによる炭素シート２０の酸化を防止することができる。   Thus, even when the carbon sheet 20 made of carbon, which is a material capable of absorbing microwaves, is used as the microwave absorber, the solid urea 9 is sublimated by absorbing the microwaves and generating heat, Since the sublimated urea can be reacted with water in the exhaust gas to generate ammonia, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since the carbon sheet 20 is covered with the protective film 17 made of silica, the oxidation of the carbon sheet 20 by the exhaust gas is prevented without inhibiting the absorption of the microwave by the carbon sheet 20 as in the first embodiment. Can be prevented.

実施の形態２では、マイクロ波吸収体の材質として炭素を用いたが、炭素に限定するものではない。マイクロ波を吸収できる材質ならどのような材質であってもよく、炭素繊維やグラファイト、ＳｉＣ等でもよい。また、マイクロ波吸収体としてシート状の炭素シート２０を用いたが、この形態に限定するものでもない。マイクロ波を吸収可能な材質からなる粒子を、固体尿素９と混合させて固体尿素収容部８内に収容させたり、マイクロ波を吸収可能な材質からなる格子状の部材を固体尿素収容部８の底部に配置し、格子内に固体尿素９を配置させたりする形態でもよい。すなわち、マイクロ波吸収体から発熱した熱が固体尿素９に伝わるような形態であれば、どのような形態であってもよい。   In Embodiment 2, carbon is used as the material of the microwave absorber, but the material is not limited to carbon. Any material that can absorb microwaves may be used, and carbon fiber, graphite, SiC, or the like may be used. Moreover, although the sheet-like carbon sheet 20 was used as a microwave absorber, it is not limited to this form. Particles made of a material capable of absorbing microwaves are mixed with the solid urea 9 and accommodated in the solid urea containing part 8, or a lattice-like member made of a material capable of absorbing microwaves is placed in the solid urea containing part 8. The form which arrange | positions in the bottom part and arrange | positions the solid urea 9 in a lattice may be sufficient. That is, any form may be used as long as the heat generated from the microwave absorber is transmitted to the solid urea 9.

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る排ガス浄化装置について説明する。
この発明の実施の形態３に係る排ガス浄化装置は、実施の形態１に対して、マグネトロン１３の起動及び停止の制御方法を変更したものである。
図５に示されるように、排気管２には、酸化触媒３の上流側に、排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサ２１が設けられている。ＮＯｘセンサ２１は、ＥＣＵ１６に電気的に接続されている。その他の構成については、実施の形態１と同じである。 Embodiment 3 FIG.
Next, an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
The exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 3 of the present invention is obtained by changing the control method for starting and stopping the magnetron 13 with respect to Embodiment 1.
As shown in FIG. 5, the exhaust pipe 2 is provided with a NOx sensor 21 for detecting the NOx concentration in the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst 3. The NOx sensor 21 is electrically connected to the ECU 16. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

実施の形態３において、固体尿素収容部８内にマイクロ波を発生させて、固体尿素９からアンモニアを生成させる動作については、実施の形態１と同じである。ＥＣＵ１６によるマグネトロン１３の起動及び停止の制御については、ＮＯｘセンサ２１によって検出された排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて行う。すなわち、排ガス中のＮＯｘ濃度が高い場合には、ＳＣＲ触媒４において必要とされるアンモニアの量が多くなるので、マグネトロン１３を起動させ、逆に、排ガス中のＮＯｘ濃度が小さい場合には、ＳＣＲ触媒４において必要とされるアンモニアの量が少ないので、マグネトロン１３を起動させないようにする制御を行う。これにより、実施の形態１と同様、効率よくＮＯｘ量に見合った量のアンモニアを生成することができる。   In the third embodiment, the operation of generating a microwave in the solid urea container 8 to generate ammonia from the solid urea 9 is the same as that in the first embodiment. The control of starting and stopping the magnetron 13 by the ECU 16 is performed based on the NOx concentration in the exhaust gas detected by the NOx sensor 21. That is, when the NOx concentration in the exhaust gas is high, the amount of ammonia required in the SCR catalyst 4 increases, so the magnetron 13 is started, and conversely, when the NOx concentration in the exhaust gas is small, the SCR Since the amount of ammonia required in the catalyst 4 is small, control is performed so that the magnetron 13 is not activated. Thereby, similarly to Embodiment 1, it is possible to efficiently generate an amount of ammonia commensurate with the amount of NOx.

実施の形態３では、排ガス中のＮＯｘ濃度を、ＮＯｘセンサ２１によって直接検出しているが、この形態に限定するものではない。ＥＣＵ１６において予め、ディーゼルエンジン１の回転数やトルク等の運転状態とＮＯｘ濃度との関係を表すマップを組み込んでおき、このマップに基づいてＮＯｘ濃度を推定し、マグネトロン１３の起動及び停止を制御するようにしてもよい。   In the third embodiment, the NOx concentration in the exhaust gas is directly detected by the NOx sensor 21, but the present invention is not limited to this form. The ECU 16 incorporates in advance a map representing the relationship between the operating state such as the rotational speed and torque of the diesel engine 1 and the NOx concentration, estimates the NOx concentration based on this map, and controls the start and stop of the magnetron 13. You may do it.

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る排ガス浄化装置について説明する。
この発明の実施の形態４に係る排ガス浄化装置は、実施の形態１に対して、固体尿素収容部８の配置位置を変更したものである。
図６に示されるように、固体尿素収容部８は、酸化触媒３とＳＣＲ触媒４との間で、排気管２に直接設けられている。すなわち、酸化触媒３から流出した排ガスが全て固体尿素収容部８を通ってＳＣＲ触媒４に流入するようになっている。その他の構成と、固体尿素収容部８内にマイクロ波を発生させて固体尿素９からアンモニアを生成させる動作とは、実施の形態１と同じである。 Embodiment 4 FIG.
Next, an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described.
The exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 4 of the present invention is obtained by changing the arrangement position of the solid urea containing portion 8 with respect to Embodiment 1.
As shown in FIG. 6, the solid urea container 8 is directly provided in the exhaust pipe 2 between the oxidation catalyst 3 and the SCR catalyst 4. That is, all the exhaust gas flowing out from the oxidation catalyst 3 flows into the SCR catalyst 4 through the solid urea container 8. The rest of the configuration and the operation of generating ammonia from the solid urea 9 by generating a microwave in the solid urea container 8 are the same as in the first embodiment.

このように、排気管２を流通する排ガスが全て固体尿素収容部８を通ってＳＣＲ触媒４に流入するようになっていても、マグネトロン１３によって固体尿素収容部８の内部に照射されたマイクロ波をアンテナ１０が吸収して発熱することにより、固体尿素９は加熱されて昇華し、昇華された尿素が排ガス中の水と反応してアンモニアを生成するので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。   As described above, even when all the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 flows into the SCR catalyst 4 through the solid urea container 8, the microwave irradiated to the inside of the solid urea container 8 by the magnetron 13. When the antenna 10 absorbs the heat and generates heat, the solid urea 9 is heated and sublimates, and the sublimated urea reacts with the water in the exhaust gas to produce ammonia, so the same effect as in the first embodiment is obtained. Obtainable.

実施の形態１〜４では、保護膜１７の材質としてポリシラザン由来のシリカを使用したが、これに限定するものではない。マイクロ波を透過すると共に排ガスからマイクロ波吸収体を保護できる材質であればどのようなものでもよく、例えば、アルミナ等、セラミック系の材質であればよい。   In the first to fourth embodiments, silica derived from polysilazane is used as the material of the protective film 17, but the present invention is not limited to this. Any material may be used as long as it is capable of transmitting microwaves and can protect the microwave absorber from exhaust gas. For example, any ceramic material such as alumina may be used.

この発明の実施の形態１に係る排ガス浄化装置の構成模式図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 実施の形態１に係る排ガス浄化装置に用いられるアンテナの斜視図である。1 is a perspective view of an antenna used for an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る排ガス浄化装置の固体尿素収容部の構成図である。6 is a configuration diagram of a solid urea container of an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態２に係る排ガス浄化装置に用いられる炭素シートの断面図である。6 is a cross-sectional view of a carbon sheet used in an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る排ガス浄化装置の構成模式図である。6 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態４に係る排ガス浄化装置の構成模式図である。6 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 4. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）、２ 排気管、４ ＳＣＲ触媒、８ 固体尿素収容部、９ 固体尿素、１０ アンテナ（マイクロ波吸収体）、１３ マグネトロン（マイクロ波発生装置）、１６ ＥＣＵ（制御装置）、１７ 保護膜、２０ 炭素シート（マイクロ波吸収体）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine (internal combustion engine), 2 exhaust pipe, 4 SCR catalyst, 8 solid urea accommodating part, 9 solid urea, 10 antenna (microwave absorber), 13 magnetron (microwave generator), 16 ECU (control apparatus) 17 Protective film, 20 Carbon sheet (microwave absorber).

Claims (7)

内燃機関から排出された排ガスが流通する排気管に設けられたＳＣＲ触媒と、
固体尿素を収容する固体尿素収容部であって、前記排ガスの少なくとも一部が前記固体尿素収容部を通って前記ＳＣＲ触媒に流入する固体尿素収容部と、
該固体尿素収容部の内部に照射されるマイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生装置と、
前記固体尿素収容部の内部に設けられると共に前記マイクロ波を吸収するマイクロ波吸収体と
を備える排ガス浄化装置。 An SCR catalyst provided in an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows;
A solid urea containing part for containing solid urea, wherein at least a part of the exhaust gas flows into the SCR catalyst through the solid urea containing part;
A microwave generator for generating a microwave irradiated inside the solid urea container;
An exhaust gas purification apparatus comprising a microwave absorber that is provided inside the solid urea container and absorbs the microwave. 前記マイクロ波吸収体は、前記マイクロ波を吸収可能な長さの金属製のアンテナである、請求項１に記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the microwave absorber is a metal antenna having a length capable of absorbing the microwave. 前記マイクロ波吸収体は、前記マイクロ波を吸収可能な材質からなる、請求項１に記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the microwave absorber is made of a material capable of absorbing the microwave. 前記マイクロ波吸収体は保護膜で被覆されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the microwave absorber is covered with a protective film. 前記保護膜はシリカ膜である、請求項４に記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to claim 4, wherein the protective film is a silica film. 前記マイクロ波発生装置を動作させる制御装置を備え、
該制御装置は、前記排ガスの温度に基づいて、前記マイクロ波発生装置の動作を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。 A control device for operating the microwave generator;
The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device controls an operation of the microwave generator based on a temperature of the exhaust gas. 前記マイクロ波発生装置を動作させる制御装置を備え、
該制御装置は、前記排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、前記マイクロ波発生装置の動作を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。 A control device for operating the microwave generator;
The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device controls an operation of the microwave generator based on a NOx concentration in the exhaust gas.
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