特開 2023-131827 排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131827

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20230914BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20230914BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20230914BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 E

F01N3/08 B

F01N3/28 301F

F01N3/023 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036798

(22)【出願日】2022-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】林崎 圭一

【テーマコード（参考）】

3G091

3G190

【Ｆターム（参考）】

3G091AA18

3G091AB02

3G091AB04

3G091AB13

3G091AB15

3G091BA11

3G091BA14

3G091BA15

3G091BA19

3G091GB05W

3G091GB06W

3G091GB07W

3G091HA05

3G091HA10

3G091HA12

3G091HA15

3G091HA16

3G091HA44

3G190AA12

3G190BA35

3G190CA30

3G190CB03

3G190CB19

3G190CB23

3G190CB26

3G190CB30

3G190CB44

3G190DA46

(57)【要約】

【課題】大型化及びコスト増大を避けつつ、触媒の被毒を抑制可能な排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気浄化装置１は、エンジン１０の排気ガスＧを流通させる排気通路２０と、排気通路２０に設けられ、排気ガスＧを浄化するための触媒を含む触媒部３０と、触媒部３０よりも上流側において交換可能に排気通路２０に設けられ、排気ガスＧを流通させつつ排気ガスＧに含まれる触媒部３０の被毒物質をトラップするためのトラップ層４０ｐを有するトラップ部４０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気ガスを流通させる排気通路と、
前記排気通路に設けられ、前記排気ガスを浄化するための触媒を含む触媒部と、
前記触媒部よりも上流側において交換可能に前記排気通路に設けられ、前記排気ガスを流通させつつ前記排気ガスに含まれる前記触媒部の被毒物質をトラップするためのトラップ層を有するトラップ部と、
を備える排気浄化装置。

【請求項2】

前記排気通路は、
前記触媒部が収容される第１管部分と、
前記第１管部分の上流側の第２管部分と、
を含み、
前記トラップ部は、前記トラップ層と、前記トラップ層に設けられたフランジ部と、を含み、前記第１管部分の内部に前記トラップ層が嵌め合わせられた状態において、前記フランジ部が前記第２管部分に締結されることにより、交換可能に前記排気通路に設けられている、
請求項１に記載の排気浄化装置。

【請求項3】

前記触媒部は、
前記排気ガスに含まれる炭化水素及び一酸化炭素を酸化するための第１触媒部と、
前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するための第２触媒部と、
を含む、
請求項１又は２に記載の排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ディーゼル排気システムが記載されている。このシステムでは、排ガスは、エンジンから酸化触媒へ流れ、酸化された排ガスは、その後にディーゼル粒子フィルタへ運ばれる。その後、その排ガス中に還元剤が注入され、その混合された排ガスが、次いで選択的還元のための触媒へ導入される。その触媒から出る排ガスは浄化されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７５７５７４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようなディーゼル排気システムでは、酸化触媒や選択還元触媒といった触媒は、その前面（上流側）から、リンや硫黄や炭化水素等の被毒物質による被毒が生じ、触媒性能が低下するおそれがある。この問題に対しては、予め触媒量を増やすことで劣化後の性能を十分に確保すれば、対応可能とも考えられる。しかし、この場合には、結果として、当該触媒が設けられる排気通路が大型化したり、コストが増大したりしてしまう。

【0005】

本開示は、大型化及びコスト増大を避けつつ、触媒の被毒を抑制可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る排気浄化装置は、エンジンの排気ガスを流通させる排気通路と、排気通路に設けられ、排気ガスを浄化するための触媒を含む触媒部と、触媒部よりも上流側において交換可能に排気通路に設けられ、排気ガスを流通させつつ排気ガスに含まれる触媒部の被毒物質をトラップするためのトラップ層を有するトラップ部と、を備える。

【0007】

この排気浄化装置では、エンジンからの排気ガスを流通させる排気通路に、排気ガスを浄化するための触媒を含む触媒部が設けられている。特に、この排気浄化装置では、排気通路における触媒部の上流側に、被毒物質をトラップするためのトラップ層を含むトラップ部が設けられている。したがって、被毒物質による触媒の被毒が抑制される。さらに、この排気浄化装置では、当該トラップ部が交換可能に設けられている。したがって、適当な頻度でトラップ部を交換するようにすることが可能なため、大きく高コストなトラップ部（トラップ用の触媒）を用意する必要が無い。よって、この排気浄化装置によれば、大型化及びコスト増大を避けつつ、触媒の被毒を抑制可能である。

【0008】

本開示に係る排気浄化装置では、排気通路は、触媒部が収容される第１管部分と、第１管部分の上流側の第２管部分と、を含み、トラップ部は、トラップ層と、トラップ層に設けられたフランジ部と、を含み、第１管部分の内部にトラップ層が嵌め合わせられた状態において、フランジ部が第２管部分に締結されることにより、交換可能に排気通路に設けられていてもよい。この場合、簡単な構成により、トラップ部を交換可能に排気通路に設けることができる。

【0009】

本開示に係る排気浄化装置では、触媒部は、排気ガスに含まれる炭化水素及び一酸化炭素を酸化するための第１触媒部と、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するための第２触媒部と、を含んでもよい。この場合、酸化触媒及び還元触媒の両方の被毒を抑制可能である。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、大型化及びコスト増大を避けつつ、触媒の被毒を抑制可能な排気浄化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施形態に係る排気浄化装置を示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示された排気浄化装置の要部の概略的な拡大断面図である。

【図3】図３は、変形例に係る排気浄化装置の要部の概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して一実施形態に係る排気浄化装置について説明する。なお、各図において、同一の要素又は相当する要素には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0013】

図１は、一実施形態に係る排気浄化装置を示す模式図である。図１に示される排気浄化装置１は、例えばバスやトラック等の大型車両、産業車両等の車両に搭載され、エンジン１０によって発生した排気ガスＧを浄化するためのものである。排気浄化装置１が搭載される車両は、例えばエンジン１０を発電用の動力源として利用する、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車であってもよい。エンジン１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、例えばハイブリッド車両に搭載される場合、バッテリの残存容量が低下したときに駆動されてもよい。エンジン１０から発生する一酸化炭素（ＮＯ）や二酸化炭素（ＮＯ_２）等をまとめて窒素酸化物（ＮＯｘ）と称する。

【0014】

排気浄化装置１は、エンジン１０の排気ガスＧを外部に向けて流通させる排気通路２０に設けられ、排気ガスＧを浄化するための触媒部３０を備えている。触媒部３０は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）装置３１と、ＤＯＣ装置３１の下流側に設けられたＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）装置３３と、を含む。ＤＯＣ装置３１は、例えばセラミック製の担体と当該担体上に担持される酸化触媒とを含み、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化して浄化する第１触媒部である。ＤＯＣ装置３１に含まれる酸化触媒としては、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属触媒が挙げられる。

【0015】

ＳＣＲ装置３３は、選択還元触媒を含む。選択還元触媒は、例えばセラミック製の担体上に担持される。選択還元触媒は、還元剤を用いて排気ガスＧに含まれる窒素酸化物を選択的に還元する触媒であり、例えば銅系触媒、バナジウム系触媒又は鉄系触媒が利用される。ＳＣＲ装置３３は、アンモニア（ＮＨ_３）等の還元剤を用いて排気ガスに含まれる窒素酸化物を窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に還元する。なお、「還元剤」には還元剤の前駆体が含まれるものとする。このように、ＳＣＲ装置３３は、排気ガスＧに含まれる窒素酸化物を還元するための第２触媒部である。

【0016】

排気浄化装置１は、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）装置３２を備えている。ＤＰＦ装置３２は、排気通路２０におけるＤＯＣ装置３１とＳＣＲ装置３３との間に配置されている。ＤＰＦ装置３２は、例えば多数の通気孔が形成されたセラミック製のフィルタを含み、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するためのものである。

【0017】

排気浄化装置１は、さらに、触媒部３０の上流側において排気通路２０に設けられたトラップ部４０を備えている。トラップ部４０は、排気ガスＧに含まれる触媒部３０の被毒物質をトラップするためのものである。被毒物質は、例えば、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、及び、炭化水素（ＨＣ：hydrocarbon）等である。

【0018】

図２は、図１に示された排気浄化装置の要部の概略的な拡大断面図である。図２に示されるように、トラップ部４０は、トラップ層４０ｐとフランジ部４０ｆとを含む。トラップ層４０ｐは、排気ガスＧに含まれる触媒部３０の被毒物質をトラップする。そのために、トラップ層４０ｐは、例えばセラミック製の担体と当該担体上に担持されるトラップ用触媒とを含む。トラップ用触媒は、例えば、アルミナやシリカやチタニアやアルカリ金属等の被毒物質を吸着しやすい材料に、助触媒としての微量の貴金属や遷移金属が添加されて構成され得る。助触媒として用いられ得る貴金属及び遷移金属の一例としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ等である。トラップ用触媒における貴金属等の助触媒の割合は、例えば０．１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％未満程度である。なお、ＤＯＣ装置３１における上記貴金属触媒の割合は、例えば１．０ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下程度である。

【0019】

排気通路２０は、触媒部３０が収容される第１管部分２１と、第１管部分２１の上流側の第２管部分２２と、を含む。そして、トラップ層４０ｐは、第１管部分２１内に嵌め合されている。トラップ層４０ｐは、例えば、断面ハニカム状に構成されており、内部に排気ガスＧを流通させ得る。したがって、トラップ層４０ｐは、その内部に排気ガスＧを流通させつつ排気ガスＧに含まれる被毒物質をトラップ（吸着）する。

【0020】

トラップ層４０ｐの上流側の端部には、フランジ部４０ｆが設けられている。また、第２管部分２２の下流側の端部には、フランジ部２２ｆが設けられている。そして、トラップ部４０は、トラップ層４０ｐの外側面を第１管部分２１の内側面２１ｓに摺動させるようにトラップ層４０ｐが第１管部分２１に嵌め合わせられた状態において、フランジ部４０ｆとフランジ部２２ｆとがボルト等の締結部材５０により互いに締結されることにより、排気通路２０に対して交換可能に設けられている。したがって、トラップ部４０は、締結部材５０による締結を解除した後に、第１管部分２１からトラップ層４０ｐを引き抜くことによって、排気通路２０から取り外して交換することが可能である。

【0021】

排気浄化装置１は、排気浄化装置１を搭載した車両の走行距離、エンジン１０の運転時間、燃料噴射積算量、エンジンオイルの消費量等の少なくとも１つに基づいて、トラップ部４０の交換のタイミングをユーザに報知する報知手段を有していてもよい。また、排気通路２０から取り外されたトラップ部４０のトラップ層４０ｐは、例えば、酸での洗浄（リン、アッシュの溶解洗浄）や、例えば６００℃以上の還元雰囲気での水素や炭化水素で硫黄をパージする等により、再生され得る。

【0022】

以上説明したように、排気浄化装置１では、エンジン１０からの排気ガスＧを流通させる排気通路２０に、排気ガスＧを浄化するための触媒を含む触媒部３０が設けられている。特に、排気浄化装置１では、排気通路２０における触媒部３０の上流側に、被毒物質をトラップするためのトラップ層４０ｐを含むトラップ部４０が設けられている。したがって、被毒物質による触媒部の触媒の被毒が抑制される。さらに、排気浄化装置１では、当該トラップ部４０が交換可能に設けられている。したがって、適当な頻度でトラップ部４０を交換するようにすることが可能なため、大きく高コストなトラップ部４０（トラップ用触媒）を用意する必要が無い。よって、排気浄化装置１によれば、大型化及びコスト増大を避けつつ、触媒部３０の触媒の被毒を抑制可能である。

【0023】

また、排気浄化装置１では、排気通路２０は、触媒部３０が収容される第１管部分２１と、第１管部分２１の上流側の第２管部分２２と、を含む。そして、トラップ部４０は、トラップ層４０ｐと、トラップ層４０ｐに設けられたフランジ部４０ｆと、を含み、第１管部分２１の内部にトラップ層４０ｐが嵌め合わせられた状態において、フランジ部４０ｆが第２管部分２２（のフランジ部２２ｆ）に締結されることにより、交換可能に排気通路２０に設けられている。このように、簡単な構成により、トラップ部４０を交換可能に排気通路２０に設けることができる。

【0024】

さらに、排気浄化装置１では、触媒部３０は、排気ガスＧに含まれる炭化水素及び一酸化炭素を酸化するためのＤＯＣ装置３１と、排気ガスＧに含まれる窒素酸化物を還元するためのＳＣＲ装置３３と、を含んでいる。このため、ＤＯＣ装置３１の酸化触媒、及び、ＳＣＲ装置３の還元触媒の両方の被毒を抑制可能である。

【0025】

以上の実施形態は、本開示の一側面を説明したものである。本開示は、上述した排気浄化装置１に限定されず、任意に変形され得る。引き続いて、排気浄化装置１の変形例について説明する。

【0026】

図３は、変形例に係る排気浄化装置の要部の概略的な断面図である。図３に示される排気浄化装置１Ａは、上述した排気浄化装置１と比較して、トラップ部４０に代えてトラップ部４０Ａを備える点、及び、排気通路２０の第１管部分２１の上流側の端部にフランジ部２１ｆが設けられている点で相違している。

【0027】

トラップ部４０Ａは、上述したトラップ層４０ｐと、トラップ層４０ｐを収容する第３管部分４１と、を含む。第３管部分４１の一端部には上述したフランジ部４０ｆが設けられており、第３管部分４１のフランジ部４０ｆと反対側の他端部には別のフランジ部４０ｋが設けられている。トラップ層４０ｐは、例えば嵌め合いにより第３管部分４１に固定されている。このようなトラップ部４０Ａは、第３管部分４１が第１管部分２１と第２管部分２２との間に介在するように配置される。

【0028】

そして、トラップ部４０Ａは、一方のフランジ部４０ｆが第２管部分２２のフランジ部２２ｆに締結部材５０により締結されると共に、他方のフランジ部４０ｋが第１管部分２１のフランジ部２１ｆに別の締結部材６０により締結されることにより、排気通路２０に交換可能に設けられている。この状態において、トラップ部４０Ａの第３管部分４１は、第１管部分２１及び第２管部分２２と共に排気通路２０の一部を構成している。この例では、締結部材５０，６０の締結を解除することにより、トラップ部４０Ａを排気通路２０から取り外して交換することが可能である。

【0029】

以上の排気浄化装置１Ａによれば、上述した排気浄化装置１と同様の効果を奏することが可能である。さらに、排気浄化装置１Ａによれば、トラップ部４０Ａの取り付け及び取り外しに際して、トラップ層４０ｐを第１管部分２１の内側面２１ｓに摺動させて嵌め合せる工程が不要となる。

【0030】

なお、以上の排気浄化装置１，１Ａでは、触媒部３０がＤＯＣ装置３１及びＳＣＲ装置３３を含み、トラップ部４０がそれらよりも上流側に設けられる場合について説明した。しかし、触媒部３０の構成及びトラップ部４０の配置はこれに限定されない。

【0031】

例えば、触媒部３０においては、ＤＯＣ装置３１及びＤＰＦ装置３２よりも上流側にＳＣＲ装置３３を配置し、そのＳＣＲ装置３３のさらに上流側にトラップ部４０を交換可能に設けてもよい。また、ＤＯＣ装置３１及びＤＰＦ装置３２の下流側にＳＣＲ装置３３を配置する場合であっても、ＤＯＣ装置３１（及びＤＰＦ装置３２）とＳＣＲ装置３３との間にトラップ部４０を交換可能に設けて、ＳＣＲ装置３３の被毒を抑制することも可能である。この場合、ＤＯＣ装置３１の上流側にさらにトラップ部４０を設けてもよい。

【0032】

すなわち、排気浄化装置１，１Ａでは、排気ガスＧを浄化するための触媒を含む少なくとも１つの触媒部が備えられ、当該触媒部よりも上流側に少なくとも１つのトラップ部４０が交換可能に設けられていればよい。

【符号の説明】

【0033】

１，１Ａ…排気浄化装置、１０…エンジン、２０…排気通路、２１…第１管部分、２２…第２管部分、３０…触媒部、３１…ＤＯＣ装置（第１触媒部）、３３…ＳＣＲ装置（第２触媒部）、４０，４０Ａ…トラップ部、４０ｐ…トラップ層、４０ｆ…フランジ部、Ｇ…排気ガス。

【図1】

【図2】

【図3】