JP2013167157A

JP2013167157A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2013167157A
Application number: JP2012029172A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kimura; 昌裕木村
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】マット材で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒の損傷やマット材の保持力低下を未然に防止し得るようにする。
【解決手段】排気管２の途中に選択還元型触媒４をマット材１０を介しケーシング６により抱持して介装し、該ケーシング６より上流側の排気管２’内に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにした排気浄化装置に関し、選択還元型触媒４を抱持しているケーシング６内の入口側底部に液溜めピット１４を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯx（窒素酸化物）を還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。

他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ₃）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアのような有毒な物質を搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排気ガス中に添加すれば、該排気ガス中で尿素水がアンモニアガスと炭酸ガスに熱分解され、選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxがアンモニアガスにより良好に還元浄化されることになる。

図５は前述の選択還元型触媒を備えた排気浄化装置の一例を示すもので、エンジンからの排気ガス１が流通する排気管２の途中に、排気ガス１中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ３と、該パティキュレートフィルタ３の下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒４とをケーシング５，６により夫々抱持して並列に配置すると共に、パティキュレートフィルタ３の出側端部と選択還元型触媒４の入側端部との間をＵ字状の排気管２’により排気ガス１の流れを折り返すように接続し、この排気管２’における前記ケーシング６の入側に尿素水添加用インジェクタ７（尿素水添加手段）を装備して前記ケーシング６内の選択還元型触媒４に導かれる排気ガス１に対し尿素水を添加し得るようにしてある。

尚、ここに図示している例では、パティキュレートフィルタ３が抱持されているケーシング５内の前段に、排気ガス１中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒８が装備されており、また、選択還元型触媒４が抱持されているケーシング６内の後段には、余剰のアンモニアガスを酸化処理するアンモニア低減触媒９が装備されている。

また、これら選択還元型触媒４、酸化触媒８、アンモニア低減触媒９及びパティキュレートフィルタ３は、何れもコージェライト製の担体に貴金属を担持させた構造を採用しており、衝撃に対し脆弱で且つその製作精度にばらつきが生じ易いものとなっているため、セラミックウールから成るマット材１０，１１，１２，１３を周囲に巻き付けてケーシング５，６内に圧入するようにしている。

特開２００２−１６１７３２号公報

しかしながら、前述したように尿素水を還元剤として使用する場合、尿素水の添加量が過大であったり、低負荷運転時等において排気ガス１と尿素水との混合が上手くいかなかったりした場合に、良好にガス化しないままケーシング６内に流入した尿素水や中間生成物のシアヌル酸の液状物が選択還元型触媒４周囲のマット材１０に浸透し、ここで結晶化して前記マット材１０を硬化しつつ膨張することにより、既に圧入状態にある選択還元型触媒に無理な力がかかって割れ等の損傷を引き起こす虞れがあり、割れに到らないまでも前記マット材１０全体が硬くなって伸縮性を失うことにより保持力の低下を招く虞れがあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、マット材で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒の損傷やマット材の保持力低下を未然に防止し得るようにすることを目的としている。

本発明は、排気管の途中に選択還元型触媒をマット材を介しケーシングにより抱持して介装し、該ケーシングより上流側の排気管内に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにした排気浄化装置において、選択還元型触媒を抱持しているケーシング内の入口側底部に液溜めピットを設けたことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、尿素水の添加量が過大であったり、低負荷運転時等において排気ガスと尿素水との混合が上手くいかなかったりした場合に、尿素水が良好にガス化しないままケーシング内に流入しても、尿素水やシアヌル酸の液滴が液溜めピットに流下して溜められ、選択還元型触媒の周囲に巻き付けられているマット材にまで到らないため、該マット材で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化する事態が起こらなくなる。

尚、液溜めピットに溜まった尿素水やシアヌル酸の液状物は、高負荷運転時における高温の排気ガスに晒されて加熱されることでガス化していくが、この際に既に液溜めピット内で結晶化してしまっていたとしても、高温の排気ガスに晒されることで昇華してガス化していくことになるため、尿素水やシアヌル酸の液状物や結晶物が際限無く溜まり続けて溢れてしまうような事態は起こらない。

また、本発明においては、液溜めピットの上部開放面における選択還元型触媒側を部分的に被覆する邪魔板を備えることが好ましく、このようにすれば、液溜めピット内に溜まった液状物が走行時の振動で波打つように揺動しても、邪魔板により選択還元型触媒側への飛散が阻止される。

更に、本発明においては、液溜めピット内で液状物を含浸保持する繊維素材を備えることが好ましく、このようにすれば、液溜めピット内の液状物が繊維素材により含浸保持され、走行時の振動を受けても波打つような揺動を起こさなくなって選択還元型触媒側への飛散が阻止される。

また、本発明においては、ケーシングを入口側が出口側よりも相対的に低くなるように傾斜させて配置することが好ましく、このようにすれば、ケーシング内に入り込んだ液状物が自重により入口側に向かって流れ落ちることになり、液状物が入口側底部の液溜めピットに集まり易くなる。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、尿素水が良好にガス化しないままケーシング内に流入しても、その尿素水やシアヌル酸の液滴を液溜めピットに溜めて選択還元型触媒のマット材にまで到らせないようにすることができ、該マット材で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒の損傷やマット材の保持力低下を未然に防止することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、液溜めピット内に溜まった液状物が走行時の振動で波打つように揺動した際における選択還元型触媒側への飛散を邪魔板により阻止することができるので、マット材で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒の損傷やマット材の保持力低下をより確実に防止することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、液溜めピット内の液状物を繊維素材により含浸保持させ、走行時の振動を受けても波打つような揺動を起こさせないようにして選択還元型触媒側への飛散を阻止することができるので、マット材で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒の損傷やマット材の保持力低下をより確実に防止することができる。

（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、ケーシングを入口側が出口側よりも相対的に低くなるように傾斜させて配置したことにより、ケーシング内に入り込んだ液状物を自重により入口側に流れ落として入口側底部の液溜めピットに集まり易くすることができるので、マット材で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒の損傷やマット材の保持力低下を更に確実に防止することができる。

本発明の第一形態例を示す概略図である。本発明の第二形態例を示す概略図である。本発明の第三形態例を示す概略図である。本発明の第四形態例を示す概略図である。従来の排気浄化装置の一例を示す概略図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の第一形態例を示すもので、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１に示す如く、この第一形態例においては、先の図５に示した従来例の場合と同様に、排気管２の途中に選択還元型触媒４をマット材１０を介しケーシング６により抱持して介装すると共に、該ケーシング６の入側に尿素水添加用インジェクタ７（尿素水添加手段）を装備した構造が採用されているが、前記ケーシング６内の入口側底部に液溜めピット１４を設けた点を特徴としている。

このような液溜めピット１４を備えれば、尿素水の添加量が過大であったり、低負荷運転時等において排気ガス１と尿素水との混合が上手くいかなかったりした場合に、尿素水が良好にガス化しないままケーシング６内に流入しても、尿素水やシアヌル酸の液滴が液溜めピット１４に流下して溜められ、選択還元型触媒４の周囲に巻き付けられているマット材１０にまで到らないため、該マット材１０で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化する事態が起こらなくなる。

尚、液溜めピット１４に溜まった尿素水やシアヌル酸の液状物は、高負荷運転時における高温の排気ガス１に晒されて加熱されることでガス化していくが、この際に既に液溜めピット１４内で結晶化してしまっていたとしても、高温の排気ガス１に晒されることで昇華してガス化していくことになるため、尿素水やシアヌル酸の液状物や結晶物が際限無く溜まり続けて溢れてしまうような事態は起こらない。

従って、上記第一形態例によれば、尿素水が良好にガス化しないままケーシング６内に流入しても、その尿素水やシアヌル酸の液滴を液溜めピット１４に溜めて選択還元型触媒４のマット材１０にまで到らせないようにすることができ、該マット材１０で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒４の損傷やマット材１０の保持力低下を未然に防止することができる。

また、図２は本発明の第二形態例を示すもので、液溜めピット１４の上部開放面における選択還元型触媒４側を部分的に被覆する邪魔板１５を備えた例となっており、このような邪魔板１５を備えれば、液溜めピット１４内に溜まった液状物が走行時の振動で波打つように揺動しても、前記邪魔板１５により選択還元型触媒４側への飛散を阻止することができるので、マット材１０で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒４の損傷やマット材１０の保持力低下をより確実に防止することができる。

更に、図３は本発明の第三形態例を示すもので、液溜めピット１４内で液状物を含浸保持する繊維素材１６を備えた例となっており、この種の繊維素材１６としては、例えばステンレスウール等の金属繊維や金属メッシュ、グラスウール、セラミックウール等を用いることが可能である。

このような繊維素材１６を備えれば、液溜めピット１４内の液状物を繊維素材１６により含浸保持させ、走行時の振動を受けても波打つような揺動を起こさせないようにして選択還元型触媒４側への飛散を阻止することができるので、マット材１０で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒４の損傷やマット材１０の保持力低下をより確実に防止することができる。

また、図４は本発明の第四形態例を示すもので、ケーシング６を入口側が出口側よりも相対的に低くなるように傾斜させて配置した例となっており、このようにケーシング６を配置すれば、ケーシング６内に入り込んだ液状物を自重により入口側に流れ落として入口側底部の液溜めピット１４に集まり易くすることができるので、マット材１０で尿素水や中間生成物のシアヌル酸が結晶化することを要因とする選択還元型触媒４の損傷やマット材１０の保持力低下を更に確実に防止することができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、必ずしもパティキュレートフィルタと併用しなくても良く、また、パティキュレートフィルタと併用する場合であっても、図５の図示の如きパティキュレートフィルタと選択還元型触媒とをＵ字状にレイアウトする以外に、Ｓ字状、Ｌ字状、直線状等の種々のレイアウトを採用して良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

２排気管
２’ 排気管
４選択還元型触媒
６ケーシング
７尿素水添加用インジェクタ
１０マット材
１４液溜めピット
１５邪魔板
１６繊維素材

Claims

排気管の途中に選択還元型触媒をマット材を介しケーシングにより抱持して介装し、該ケーシングより上流側の排気管内に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにした排気浄化装置において、選択還元型触媒を抱持しているケーシング内の入口側底部に液溜めピットを設けたことを特徴とする排気浄化装置。
液溜めピットの上部開放面における選択還元型触媒側を部分的に被覆する邪魔板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
液溜めピット内で液状物を含浸保持する繊維素材を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
ケーシングを入口側が出口側よりも相対的に低くなるように傾斜させて配置したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排気浄化装置。