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JP4591164B2 - Exhaust gas purification method and exhaust gas purification device - Google Patents

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JP4591164B2
JP4591164B2 JP2005111226A JP2005111226A JP4591164B2 JP 4591164 B2 JP4591164 B2 JP 4591164B2 JP 2005111226 A JP2005111226 A JP 2005111226A JP 2005111226 A JP2005111226 A JP 2005111226A JP 4591164 B2 JP4591164 B2 JP 4591164B2
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大 垣花
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Description

本発明は、排ガス浄化方法及び装置、特に排ガス中の炭化水素成分を浄化するための排ガス浄化方法及び装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification method and apparatus, and more particularly to an exhaust gas purification method and apparatus for purifying hydrocarbon components in exhaust gas.

自動車用エンジン等の内燃機関からの排ガス中には、窒素酸化物(NO)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等が含まれるが、これらの物質は、CO及びHCを酸化し、またNOを還元する排ガス浄化触媒によって除去できる。この排ガス浄化触媒の代表的なものとしては、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の貴金属を、γ−アルミナ等の多孔質金属酸化物担体に担持させた三元触媒などが知られている。 The exhaust gas from internal combustion engines such as automobile engines includes nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), etc., but these substances oxidize CO and HC. and also it can be removed by an exhaust gas purifying catalyst for reducing NO x. Typical examples of the exhaust gas purification catalyst include a three-way catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd) is supported on a porous metal oxide carrier such as γ-alumina. It has been known.

このような排ガス浄化触媒は、触媒の暖機が十分に達成され、例えば触媒が300℃を超える温度であるときには、比較的良好な排ガス浄化性能を達成することができる。しかしながら、エンジン始動時、低速運転時のように排気温度が低く、触媒の暖機が十分に行われていない場合、触媒の活性が十分でなく、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等の排ガス中の成分の浄化処理が困難なことがある。これに関して、エンジンを低温で始動させるときに比較的多く発生する炭化水素成分、いわゆるコールドHCの処理は、多くの従来技術の課題となっている。   Such an exhaust gas purification catalyst can sufficiently achieve warm-up of the catalyst. For example, when the catalyst is at a temperature exceeding 300 ° C., it can achieve a relatively good exhaust gas purification performance. However, when the engine is started, the exhaust temperature is low, such as during low-speed operation, and the catalyst is not sufficiently warmed up, the activity of the catalyst is not sufficient, such as nitrogen oxide, carbon monoxide, hydrocarbons, etc. It may be difficult to purify the components in the exhaust gas. In this regard, the treatment of hydrocarbon components that are generated relatively frequently when the engine is started at a low temperature, so-called cold HC, is a problem of many prior arts.

この課題を解決するために、従来、触媒を電気エネルギーによって加熱して迅速に暖機すること、排ガス流路中にゼオライト等の炭化水素吸着材を配置して、低温時に排出される炭化水素成分を一時的に吸着しておき、下流の触媒の暖機が達成された後で炭化水素成分が脱着するようにすること等が提案されている。   In order to solve this problem, conventionally, the catalyst is heated quickly by electric energy and quickly warmed up, and a hydrocarbon adsorbent such as zeolite is disposed in the exhaust gas flow path, and the hydrocarbon component discharged at a low temperature. It has been proposed that the hydrocarbon component is adsorbed temporarily and the hydrocarbon component is desorbed after the downstream catalyst is warmed up.

また例えば特許文献1では、排ガス中の炭化水素を吸着する吸着要素と触媒要素とを有する触媒−吸着体を用い、内燃機関のコールドスタート時に発生する排気ガス中の炭化水素等を触媒−吸着体に一時的に吸着させる排ガス浄化方法を開示している。ここでは、排ガスによる温度上昇に伴って炭化水素等が触媒−吸着体から脱離していく過程において、排ガス中に酸化性ガスの添加を行うこと等によって排ガス組成を酸素過剰とし、脱離した炭化水素等を触媒−吸着体上で燃焼させるとしている。特許文献1では、この排ガス浄化方法によれば、触媒−吸着体により、コールドスタート時に多量に発生するHC等を速やかに吸着するとともに、HC等の脱離が始まる前に酸素過剰の排気ガス組成を得ることにより、触媒−吸着体及び/又は触媒体の酸化活性を向上し、HC等を効率よく浄化できるとしている。   Further, for example, in Patent Document 1, a catalyst-adsorbent having an adsorbing element that adsorbs hydrocarbons in exhaust gas and a catalyst element is used, and hydrocarbons and the like in exhaust gas generated at a cold start of an internal combustion engine are used as catalyst-adsorbent. Discloses a method for purifying exhaust gas temporarily adsorbed on the surface. Here, in the process where hydrocarbons and the like are desorbed from the catalyst-adsorbent as the temperature rises due to the exhaust gas, the exhaust gas composition is made oxygen-excessive by adding oxidizing gas to the exhaust gas, etc. Hydrogen or the like is burned on the catalyst-adsorbent. In Patent Document 1, according to this exhaust gas purification method, the catalyst-adsorbent quickly adsorbs a large amount of HC and the like generated at the cold start, and before the desorption of HC and the like, the oxygen-excess exhaust gas composition It is said that the oxidation activity of the catalyst-adsorbent and / or the catalyst body can be improved and HC and the like can be purified efficiently.

排ガス中の炭化水素成分だけでなく、排ガス中の粒状物質、いわゆるPM(パティキュレートマター)の存在が問題となることもある。通常、排気中のPMはフィルター等による捕集によって排ガスから除去される。このように捕集されたPMによるフィルターの目詰まりを防ぐためには、フィルター上でPMを燃焼除去しなければならない。この燃焼除去のためには一般に600℃超といった比較的高い温度が必要とされ、これを達成するためにフィルターを電気的に加熱すること、エンジンの制御によって排気温度を高めてフィルターを加熱すること等が提案されている。   In addition to the hydrocarbon components in the exhaust gas, the presence of particulate matter in the exhaust gas, so-called PM (particulate matter) may be a problem. Usually, PM in exhaust gas is removed from exhaust gas by collection with a filter or the like. In order to prevent the filter from being clogged with the collected PM, the PM must be burned and removed on the filter. This combustion removal generally requires a relatively high temperature of over 600 ° C., and in order to achieve this, the filter is electrically heated, and the exhaust temperature is increased by controlling the engine to heat the filter. Etc. have been proposed.

これに関して特許文献2では、ハニカムフィルターの表面にPMを燃焼させる触媒を担持させ、PMの捕集と同時に連続的に燃焼させる排ガス浄化触媒を開示している。この特許文献2では、PMを燃焼させる触媒として、アルカリ金属のケイ酸塩、アルミン酸塩、ジルコン酸塩等を開示している。   In this regard, Patent Document 2 discloses an exhaust gas purification catalyst in which a catalyst for burning PM is supported on the surface of a honeycomb filter and burned continuously simultaneously with the collection of PM. In Patent Document 2, alkali metal silicate, aluminate, zirconate, and the like are disclosed as catalysts for burning PM.

また特許文献3は、PMフィルターと、活性酸素放出剤とからなる排ガス浄化装置を開示している。ここでこの活性酸素放出剤は、周囲に過剰酸素があると酸素を取り込んで酸素を保持し、周囲の酸素濃度が低下すると活性酸素を放出する物質として示されており、具体例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属が挙げられている。   Patent Document 3 discloses an exhaust gas purifying device including a PM filter and an active oxygen release agent. Here, this active oxygen release agent is shown as a substance that takes in oxygen when excess oxygen is present and retains oxygen, and releases active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases. Metals, alkaline earth metals, rare earths and transition metals are mentioned.

また更に特許文献4では、放電リアクタと、その下流のPMフィルターとを有する排ガス浄化装置を開示している。この排ガス浄化装置においては、放電リアクタによって活性酸素、オゾン等の酸化力の強いガス成分を発生させ、これらの酸化力の強いガス成分とPMフィルターにコートしたPM酸化触媒との相互作用によって、PMの捕集及び燃焼除去を促進するとしている。ここで使用されるPM酸化触媒としては、金属酸化物、具体的には例えばSiO、Al、CeO、TiO、ZrOが挙げられており、またこれらの金属酸化物に、さらに遷移金属及び/又は貴金属、例えばFe、Mn、Ni、Co、Cu等の遷移金属、Pt、Rh、Pd、Ag等の貴金属、特にPtを担持できるとしている。 Further, Patent Document 4 discloses an exhaust gas purification device having a discharge reactor and a PM filter downstream thereof. In this exhaust gas purifying apparatus, a gas component having strong oxidizing power such as active oxygen and ozone is generated by a discharge reactor, and the PM oxidation catalyst coated on the PM filter is interacted with PM gas catalyst having a strong oxidizing power by the PM reactor. It is supposed to facilitate the collection and removal of combustion. Examples of the PM oxidation catalyst used here include metal oxides, specifically, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , and these metal oxides include Furthermore, transition metals and / or noble metals such as transition metals such as Fe, Mn, Ni, Co, and Cu, and noble metals such as Pt, Rh, Pd, and Ag, particularly Pt can be supported.

特許3311051号公報Japanese Patent No. 3311051 特開平10−118490号公報JP 10-118490 A 特開2001−271634号公報JP 2001-271634 A 特開2004−11592号公報JP 2004-11492 A

上述のように、従来技術では、排ガス中の炭化水素成分及びPMの除去のための様々な排ガス浄化装置を提案している。しかしながら、これらの成分の浄化に対する要求は年々厳しくなっており、エンジン始動時、低速運転時等のような排ガス温度が低い条件においてもこれらの成分を良好に除去できる排ガス浄化方法及び装置がまだ必要とされている。   As described above, the prior art has proposed various exhaust gas purification apparatuses for removing hydrocarbon components and PM in exhaust gas. However, the requirements for purification of these components are becoming stricter year by year, and there is still a need for an exhaust gas purification method and apparatus that can remove these components satisfactorily even under low exhaust gas temperature conditions such as when starting an engine or operating at low speed. It is said that.

従って本発明では、排ガス中のPMの除去のための改良された排ガス浄化方法及び装置を提供する。   Accordingly, the present invention provides an improved exhaust gas purification method and apparatus for removing PM in exhaust gas.

本発明の排ガス浄化方法では、排ガス流路中に配置された銀担持PM捕集部と、この銀担持PM捕集部に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給装置とを有する排ガス浄化装置を用い、銀担持PM捕集部の温度が所定温度以下、特に300℃以下、より特に200℃以下、更により特に150℃以下であるときに、酸化性ガス供給装置から酸化性ガスを供給することを含む。   In the exhaust gas purifying method of the present invention, an exhaust gas purifying apparatus having a silver-carrying PM collecting part disposed in an exhaust gas flow path and an oxidizing gas supply device for supplying an oxidizing gas to the silver-carrying PM collecting part. When the temperature of the silver-carrying PM trapping part is below a predetermined temperature, particularly 300 ° C. or less, more particularly 200 ° C. or less, and even more particularly 150 ° C. or less, the oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply device. including.

本発明の排ガス浄化方法によれば、酸化性ガス供給装置によって供給される酸化性ガスが、PM捕集部の銀を酸化させ、この酸化銀が分解して酸化力の強い原子状の酸素を放出する。この原子状の酸素は、PM捕集部に捕集されたPMの酸化のために非常に有益である。ここでこの酸化銀は、比較的低温、例えば100℃〜160℃といった温度から分解を開始するので、このような低温においても、PMの酸化を促進できる。従って銀担持PM捕集部の温度が所定温度以下のときに酸化性ガス供給装置から酸化性ガスを供給することによって、効率的に酸化銀による排ガス浄化を促進できる。   According to the exhaust gas purification method of the present invention, the oxidizing gas supplied by the oxidizing gas supply device oxidizes silver in the PM trapping part, and the silver oxide is decomposed to produce atomic oxygen having strong oxidizing power. discharge. This atomic oxygen is very useful for the oxidation of PM collected in the PM collection part. Here, since this silver oxide starts decomposing at a relatively low temperature, for example, 100 ° C. to 160 ° C., the oxidation of PM can be promoted even at such a low temperature. Therefore, exhaust gas purification by silver oxide can be efficiently promoted by supplying the oxidizing gas from the oxidizing gas supply device when the temperature of the silver-carrying PM trapping portion is equal to or lower than the predetermined temperature.

またPMとの反応によって消費されなかった酸化性ガスの一部は、銀を酸化することによって酸化銀として蓄えることができる。この酸化銀は、上述のようにPMの酸化を促進する。   Further, a part of the oxidizing gas not consumed by the reaction with PM can be stored as silver oxide by oxidizing silver. This silver oxide promotes the oxidation of PM as described above.

本発明の排ガス浄化方法の1つの態様では、銀担持PM捕集部の銀が、セリア−ジルコニア複合酸化物に担持されている。   In one aspect of the exhaust gas purification method of the present invention, silver in a silver-carrying PM trapping part is carried on a ceria-zirconia composite oxide.

この態様では、セリア−ジルコニア複合酸化物が触媒するPM酸化反応を更に促進できる。   In this embodiment, the PM oxidation reaction catalyzed by the ceria-zirconia composite oxide can be further accelerated.

本発明の方法の1つの態様では、酸化性ガス供給装置が、排ガス流れ全体をプラズマ処理することによって、酸化性ガス、特にオゾン及び/又は活性酸素を発生させる。   In one embodiment of the method of the present invention, the oxidizing gas supply device generates an oxidizing gas, particularly ozone and / or active oxygen, by plasma treating the entire exhaust gas stream.

本発明の方法の1つの態様では、酸化性ガス供給装置が、空気又は排ガスの一部をプラズマ処理することによって、酸化性ガス、特にオゾン及び/又は活性酸素を発生させる。   In one embodiment of the method of the present invention, the oxidizing gas supply device generates oxidizing gas, particularly ozone and / or active oxygen, by plasma treating a part of air or exhaust gas.

この態様によれば、排ガス流れ全体にプラズマ処理を行う場合と比較して、プラズマを発生させる空間を小さくすることができ、従って比較的小さいエネルギーを用いたときにも、プラズマの密度を高めることが可能になる。   According to this aspect, it is possible to reduce the space for generating plasma as compared with the case where plasma processing is performed on the entire exhaust gas flow, and therefore, the plasma density can be increased even when relatively small energy is used. Is possible.

本発明の方法の1つの態様では、酸化性ガス供給装置が、酸化性ガス、特にオゾンを保持している容器を有する。   In one embodiment of the method of the present invention, the oxidizing gas supply device comprises a container holding an oxidizing gas, in particular ozone.

本発明の排ガス装置は、排ガス流路中に配置された銀担持PM捕集部と、この銀担持PM捕集部に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給装置とを有し、且つ銀担持PM捕集部の銀が、セリア−ジルコニア複合酸化物に担持されている。   The exhaust gas apparatus of the present invention includes a silver-carrying PM collecting unit disposed in the exhaust gas flow path, and an oxidizing gas supply device that supplies an oxidizing gas to the silver-carrying PM collecting unit, The silver of the PM collecting part is supported on the ceria-zirconia composite oxide.

本発明の排ガス浄化装置によれば、酸化性ガス供給装置によって供給される酸化性ガスが、PM捕集部の銀を酸化させ、この酸化銀が分散して酸化力の強い原子状の酸素を放出する。この原子状の酸素は、PM捕集部に捕集されたPMの酸化のために非常に有益である。   According to the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the oxidizing gas supplied by the oxidizing gas supply device oxidizes silver in the PM trapping part, and the silver oxide is dispersed to produce atomic oxygen having strong oxidizing power. discharge. This atomic oxygen is very useful for the oxidation of PM collected in the PM collection part.

また本発明の排ガス浄化装置では、PMとの反応によって消費されなかった酸化性ガスの一部は、銀を酸化することによって酸化銀として蓄えられる。この酸化銀は、上述のようにPMの酸化を促進する。   In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, part of the oxidizing gas not consumed by the reaction with PM is stored as silver oxide by oxidizing silver. This silver oxide promotes the oxidation of PM as described above.

また更に本発明の排ガス浄化装置では、セリア−ジルコニア複合酸化物が触媒するPM酸化反応を更に促進することができる。   Furthermore, in the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the PM oxidation reaction catalyzed by the ceria-zirconia composite oxide can be further promoted.

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、これらの図は単に説明のためのものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。   In the following, the present invention will be specifically described based on the embodiments shown in the drawings. However, these drawings are merely for description, and the present invention is not limited to these embodiments.

本発明の排ガス浄化方法で使用できる排ガス浄化装置について図1を用いて説明する。ここで図1は、この排ガス浄化装置の概略図である。   An exhaust gas purification apparatus that can be used in the exhaust gas purification method of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a schematic view of the exhaust gas purification apparatus.

図1に示す排ガス浄化装置10は、排ガス流路中に配置された銀担持PM捕集部14と、その上流側に配置された酸化性ガス供給装置12とを有する。   An exhaust gas purification device 10 shown in FIG. 1 includes a silver-carrying PM collecting unit 14 disposed in an exhaust gas flow path, and an oxidizing gas supply device 12 disposed on the upstream side thereof.

この図1に示す排ガス浄化装置10の使用においては、銀担持PM捕集部の温度が所定温度以下のときに、酸化性ガス供給装置12から酸化性ガス、例えばオゾン及び/又は活性酸素を供給して銀担持PM捕集部の銀を酸化し、この酸化銀から放出される酸化力の強い原子状酸素によって、PM捕集部14に捕集されたPMを酸化除去することができる。   In the use of the exhaust gas purifying apparatus 10 shown in FIG. 1, when the temperature of the silver-carrying PM collecting unit is equal to or lower than a predetermined temperature, an oxidizing gas such as ozone and / or active oxygen is supplied from the oxidizing gas supply apparatus 12. Then, the silver trapped in the PM trapping section can be oxidized, and the PM trapped in the PM trapping section 14 can be oxidized and removed by the atomic oxygen having a strong oxidizing power released from the silver oxide.

より具体的には、エンジン始動直後又は低速運転時のように比較的低温時に、酸化性ガス供給装置12によって酸化性ガスを供給して、銀担持PM捕集部に捕集されたPMを酸化除去することができる。   More specifically, the oxidizing gas is supplied by the oxidizing gas supply device 12 at a relatively low temperature immediately after starting the engine or at a low speed operation, and the PM collected in the silver-carrying PM collecting unit is oxidized. Can be removed.

尚、随意に、エンジン始動直後又は低速運転時に、酸化性ガス供給装置12によって酸化性ガスを供給して銀担持PM捕集部の銀を酸化して、銀担持PM捕集部に酸化銀として酸化性成分を貯蔵しておくこともできる。また、エンジンの停止後、銀担持PM捕集部の温度が低下していく間に、酸化性ガス供給装置から酸化性ガスを供給して、酸化銀を生成しておくこともできる。また更に、エンジンの停止操作後にすぐにエンジンを停止させずに、一定期間にわたって低速運転させ、銀担持PM捕集部の温度が低下していく間に、酸化性ガス供給装置から酸化性ガスを供給して、酸化銀を生成しておくこともできる。このようにして生成させた酸化銀は、次の運転の始動時に発生する炭化水素を酸化するために用いることができる。   Optionally, immediately after starting the engine or during low-speed operation, an oxidizing gas is supplied by the oxidizing gas supply device 12 to oxidize silver in the silver-carrying PM collector, and silver oxide is added to the silver-carrying PM collector. Oxidizing components can also be stored. Further, after the engine is stopped, while the temperature of the silver-carrying PM trapping portion is decreasing, the oxidizing gas can be supplied from the oxidizing gas supply device to generate silver oxide. Furthermore, without stopping the engine immediately after stopping the engine, the engine is operated at a low speed for a certain period of time, and the oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply device while the temperature of the silver-carrying PM collecting unit is decreasing. It can also be supplied to produce silver oxide. The silver oxide thus produced can be used to oxidize hydrocarbons generated at the start of the next operation.

以下に、図1に示した排ガス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。   Below, each part which comprises the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 1 is demonstrated more concretely.

銀担持PM捕集部14は、コーディライト、SiCのような材料で作られるセラミックハニカムフィルターを基材として有することができ、ここに銀を担持させて得ることができる。銀は直接にフィルターに担持させることもできるが、フィルター上に担体層をコートして表面積を大きくし、ここに銀を担持させることが好ましい。担体としては、セリア−ジルコニア複合酸化物のようにPM酸化触媒性能を有する担体を用いることが好ましい。銀を担持させる方法は一般に知られており、例えば銀を含有する塩溶液を担体に含浸させ、これを乾燥及び焼成して達成することができる。また、イオン交換によって銀を担持させることもできる。   The silver-carrying PM collecting part 14 can have a ceramic honeycomb filter made of a material such as cordierite or SiC as a base material, and can be obtained by carrying silver therein. Silver can be supported directly on the filter, but it is preferable to coat the support layer on the filter to increase the surface area and to support the silver here. As the carrier, it is preferable to use a carrier having PM oxidation catalyst performance such as ceria-zirconia composite oxide. A method for supporting silver is generally known. For example, it can be achieved by impregnating a carrier with a salt solution containing silver, and drying and baking it. Silver can also be supported by ion exchange.

酸化性ガス供給装置12としては、オゾン、活性酸素等の酸化性成分を銀担持PM捕集部14に供給できる任意の装置を用いることができる。従って酸化性ガス供給装置12としては、オゾン等の酸化性成分を保持しているタンクを有し、このタンクからオゾンを供給する装置、又は酸化性成分をその場で発生させる装置を用いることができる。   As the oxidizing gas supply device 12, any device that can supply oxidizing components such as ozone and active oxygen to the silver-carrying PM collecting unit 14 can be used. Therefore, as the oxidizing gas supply device 12, it is possible to use a device that has a tank holding an oxidizing component such as ozone, and that supplies ozone from this tank or a device that generates oxidizing components on the spot. it can.

酸化性成分をその場で発生させる酸化性ガス供給装置は、例えば排ガスの一部若しくは全部、又は周囲の空気をプラズマで処理することによって、酸化性成分をその場で発生させることができる。このプラズマは例えば、放電プラズマ、マイクロ波プラズマ、又は結合誘導プラズマであってよい。   An oxidizing gas supply device that generates an oxidizing component in-situ can generate the oxidizing component in-situ by, for example, treating a part or all of exhaust gas or ambient air with plasma. This plasma may be, for example, a discharge plasma, a microwave plasma, or a coupled induction plasma.

排ガスの一部又は周囲の空気を放電プラズマで処理することによって酸化性成分をその場で発生させ、得られた酸化性ガスを銀担持PM捕集部の上流側で排気管に供給する酸化性ガス供給装置は、図2に示すようなものであってよい。この図2に示す酸化性ガス供給装置12は、筒状の外周電極26、及びこの外周電極の中心軸上に配置されている中心電極24を有し、これらが対になるようにしてそれぞれ接地及び電源22に接続されている。また、これら外周電極26と中心電極24とは絶縁体25によって絶縁されている。このような酸化性ガス供給装置の使用においては、放電プラズマによって処理されるガス28を外周電極26の一部に設けられたガス供給路29から供給し、電源22によって外周電極26と中心電極24との間に電圧を印加し、これらの電極間で放電を発生させることによって、外周電極26と中心電極24との間のプラズマ処理空間23で酸化性ガスを発生させることができる。このようにして発生させた酸化性ガス20は、酸化性ガス出口21から、銀担持PM捕集部の上流側に供給する。   Oxidizing property that generates oxidizing components in-situ by treating part of the exhaust gas or surrounding air with discharge plasma, and supplies the resulting oxidizing gas to the exhaust pipe upstream of the silver-carrying PM trap The gas supply device may be as shown in FIG. The oxidizing gas supply device 12 shown in FIG. 2 has a cylindrical outer peripheral electrode 26 and a central electrode 24 disposed on the central axis of the outer peripheral electrode, and these are paired to ground. And a power source 22. Further, the outer peripheral electrode 26 and the center electrode 24 are insulated by an insulator 25. In the use of such an oxidizing gas supply device, the gas 28 to be treated by the discharge plasma is supplied from a gas supply path 29 provided in a part of the outer peripheral electrode 26, and the outer peripheral electrode 26 and the central electrode 24 are supplied by the power source 22. By applying a voltage between them and generating a discharge between these electrodes, an oxidizing gas can be generated in the plasma processing space 23 between the outer peripheral electrode 26 and the center electrode 24. The oxidizing gas 20 generated in this way is supplied from the oxidizing gas outlet 21 to the upstream side of the silver-carrying PM collecting unit.

尚、本発明の排ガス浄化方法では、図3で示すように、銀担持PM捕集部14の上流側で排ガス流れ全体にプラズマ処理を行うことによって酸化性ガスを発生させる酸化性ガス供給装置32を用いることもできる。   In the exhaust gas purification method of the present invention, as shown in FIG. 3, an oxidizing gas supply device 32 that generates an oxidizing gas by performing plasma treatment on the entire exhaust gas flow upstream of the silver-carrying PM trapping section 14. Can also be used.

排ガス流れ全体にプラズマ処理を行うことによって酸化性ガスを発生させる酸化性ガス供給装置は、プラズマ発生手段として放電、マイクロ波、結合誘導等の任意の手段を用いることができる。例えば放電によってプラズマを発生させる場合、文献4で示されるような放電リアクタ、すなわち放電のための電極及び絶縁体であるリアクタ本体を有する放電リアクタを用いることができる。より具体的にはこの放電リアクタは、排ガス流れの上流側入り口及び下流側出口にそれぞれ電極、例えばメッシュ状の電極を有し、これらの電極間に電圧を印加できるようにされている。   An oxidizing gas supply device that generates an oxidizing gas by performing plasma treatment on the entire exhaust gas flow can use any means such as discharge, microwave, and coupling induction as the plasma generating means. For example, when plasma is generated by discharge, a discharge reactor as shown in Document 4, that is, a discharge reactor having a reactor body that is an electrode for discharge and an insulator can be used. More specifically, this discharge reactor has electrodes, for example, mesh electrodes, at the upstream inlet and the downstream outlet of the exhaust gas flow, respectively, so that a voltage can be applied between these electrodes.

上述のように放電によってプラズマを発生させる場合、電極として使用する部分は、電極間に電圧を印加して放電電極として使用できる材料で製造することができる。そのような材料として、導電性材料や半導体性材料を用いることができるが、金属材料、例えば銅、タングステン、ステンレス、鉄、アルミニウム等が好ましい。しかしながら特にアーク放電では電極が高温になるので、タングステンのような高融点材料を使用することが好ましい。また、バリア放電を使用するために、これらの導電性又は半導体性材料上に絶縁性材料を配置することもできる。電極上に絶縁性材料を配置してバリア放電を行うことは、プラズマの安定性、電極の耐久性などに関して好ましい。   When plasma is generated by discharge as described above, a portion used as an electrode can be manufactured using a material that can be used as a discharge electrode by applying a voltage between the electrodes. As such a material, a conductive material or a semiconductor material can be used, but a metal material such as copper, tungsten, stainless steel, iron, aluminum, or the like is preferable. However, particularly in arc discharge, the electrode becomes hot, so it is preferable to use a high melting point material such as tungsten. Moreover, in order to use barrier discharge, an insulating material can also be arrange | positioned on these electroconductive or semiconductive materials. It is preferable in terms of plasma stability, electrode durability, and the like to dispose an insulating material on the electrode to perform barrier discharge.

また、コロナ放電を用いてプラズマを発生させる場合、放電のために用いる電源は、パルス状の直流又は交流電圧を供給するものでよい。電極間の印加電圧としては、一般的には1kV〜100kV、例えば5kV〜20kVの電圧を使用することができる。また印加電圧のパルス幅は、0.1μs〜10ms、特に0.1〜10μsにすることができる。   Further, when plasma is generated using corona discharge, the power source used for the discharge may supply pulsed direct current or alternating current voltage. In general, a voltage of 1 kV to 100 kV, for example, 5 kV to 20 kV can be used as an applied voltage between the electrodes. The pulse width of the applied voltage can be 0.1 μs to 10 ms, particularly 0.1 to 10 μs.

以下では実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited thereto.

図4に示す実験設備を用いて、本発明の効果を明らかにするための実験を行った。ここでこの図4に示す実験設備では、赤外線イメージ炉によってPM捕集部の温度を調節できるようにされており、このPM捕集部に対してモデルガスを供給できるようにされている。またPM捕集部を流通したガスは、分析計によってその一酸化炭素及び二酸化炭素濃度について分析できるようにされている。   An experiment for clarifying the effect of the present invention was conducted using the experimental equipment shown in FIG. Here, in the experimental facility shown in FIG. 4, the temperature of the PM collection unit can be adjusted by an infrared image furnace, and the model gas can be supplied to the PM collection unit. Further, the gas flowing through the PM collecting section can be analyzed for its carbon monoxide and carbon dioxide concentrations by an analyzer.

〔PM捕集部の調製〕
この実験のためのPM捕集部は、下記のようなものであった:
(比較例)
直径30mm×長さ50mmのコージェライト製ディーゼルパティキュレートフィルター(DPF)(12mil、300cpsi(セル数/平方インチ))に、スラリーを用いてセリア−ジルコニア複合酸化物(Ce0.6Zr0.4)を担体としてコートした。その後、このDPFを500℃で2時間にわたって焼成して、比較例のPM捕集部とした。尚、担体のコート量は、フィルター1L当たり、100gであった。
[Preparation of PM collection part]
The PM collector for this experiment was as follows:
(Comparative example)
Cordierite diesel particulate filter (DPF) (12 mil, 300 cpsi (number of cells / square inch)) 30 mm in diameter and 50 mm in length was used to add ceria-zirconia composite oxide (Ce 0.6 Zr 0.4 ) using slurry. O 2 ) was coated as a carrier. Thereafter, this DPF was baked at 500 ° C. for 2 hours to obtain a PM collecting part of a comparative example. The coating amount of the carrier was 100 g per liter of filter.

(実施例)
比較例のPM捕集部に硝酸銀溶液を含浸させて、セリア−ジルコニア複合酸化物に対して銀を5重量%の量で担持し、450℃で2時間にわたって焼成して、実施例のPM捕集部とした。
(Example)
The PM collection part of the comparative example was impregnated with a silver nitrate solution, and 5% by weight of silver was supported on the ceria-zirconia composite oxide and baked at 450 ° C. for 2 hours. It was a collection.

〔試験方法〕
2Lのディーゼルを使用し、2000rpm×30Nmで1時間にわたって、実施例及び比較例のPM捕集部に予めPMを堆積させた。
〔Test method〕
Using 2 L of diesel, PM was deposited in advance on the PM trapping parts of Examples and Comparative Examples for 1 hour at 2000 rpm × 30 Nm.

その後、赤外線イメージ炉を200℃又は300℃に設定し、5体積%のO、50体積ppmのNO、150体積ppmのNO、80体積ppmのC、3体積%のHO、及び残部のNを含有するモデルガス(8標準L/min)を供給し、分析計によって分析したCO及びCOの時間に対する積算値から、PMの酸化速度を求めた。尚、注入ガスとしては、乾燥空気又は酸化性ガスとしてのオゾン(O)を1000ppm含有する乾燥空気(いずれも2標準L/min)を用いた。結果は図5及び6に示す。 Thereafter, the infrared image furnace was set to 200 ° C. or 300 ° C., 5 volume% O 2 , 50 volume ppm NO, 150 volume ppm NO 2 , 80 volume ppm C 3 H 6 , 3 volume% H 2. A model gas (8 standard L / min) containing O and the balance N 2 was supplied, and the oxidation rate of PM was determined from the integrated values of CO and CO 2 analyzed by the analyzer with respect to time. As the injection gas, dry air or dry air containing 1000 ppm of ozone (O 3 ) as an oxidizing gas (both 2 standard L / min) was used. The results are shown in FIGS.

この結果から理解されるように、オゾンを添加することによって、温度が200℃である場合にも300℃である場合にも、PMの酸化速度が増加する。しかしながら、PM捕集部の温度が300℃である場合(図6)、オゾンを添加したときに、実施例のPM捕集部でのPM酸化速度と比較例のPM捕集部でのPM酸化速度との差が比較的小さい。これに対して、PM捕集部の温度が200℃である場合(図5)、オゾンを添加したときに、実施例のPM捕集部でのPM酸化速度と比較例のPM捕集部でのPM酸化速度との差が顕著であり、ここでは3倍近くになっている。これは、本発明のPM捕集部に担持される銀が、200℃といった比較的低温においても特に有効であることを示している。   As understood from this result, by adding ozone, the oxidation rate of PM increases regardless of whether the temperature is 200 ° C. or 300 ° C. However, when the temperature of the PM trapping part is 300 ° C. (FIG. 6), when ozone is added, the PM oxidation rate in the PM trapping part of the example and the PM oxidation in the PM trapping part of the comparative example The difference from the speed is relatively small. On the other hand, when the temperature of the PM collection part is 200 ° C. (FIG. 5), when ozone is added, the PM oxidation rate in the PM collection part of the example and the PM collection part of the comparative example The difference from the PM oxidation rate is remarkable, which is close to three times here. This indicates that the silver supported on the PM collecting part of the present invention is particularly effective even at a relatively low temperature of 200 ° C.

本発明の1つの実施態様を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing one embodiment of this invention. 本発明の図1の実施態様で用いることができる酸化性ガス供給装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the oxidizing gas supply apparatus which can be used with the embodiment of FIG. 1 of this invention. 本発明の他の1つの実施態様を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing other one embodiment of this invention. 実施例で用いた実験設備の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the experimental equipment used in the Example. 実施例及び比較例のPM捕集部を200℃で用いたときのPM酸化速度を示す図である。It is a figure which shows PM oxidation rate when using the PM collection part of an Example and a comparative example at 200 degreeC. 実施例及び比較例のPM捕集部を300℃で用いたときのPM酸化速度を示す図である。It is a figure which shows PM oxidation rate when the PM collection part of an Example and a comparative example is used at 300 degreeC.

符号の説明Explanation of symbols

10、30 本発明に関する排ガス浄化装置
12、32 酸化性ガス供給装置
14 銀担持PM捕集部
16 排ガス流れを示す矢印
20 酸化性ガス
22 電源
24、26 電極
28 放電プラズマによって処理されるガス
10, 30 Exhaust gas purifying device 12, 32 Oxidizing gas supply device 14 Silver-carrying PM collecting unit 16 Arrow indicating exhaust gas flow 20 Oxidizing gas 22 Power source 24, 26 Electrode 28 Gas processed by discharge plasma

Claims (9)

排ガス流路中に配置された銀担持PM捕集部と、この銀担持PM捕集部に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給装置とを有する排ガス浄化装置を用い、前記銀担持PM捕集部の温度が所定温度以下であるときに、前記酸化性ガス供給装置から酸化性ガスを供給することを含む、排ガス浄化方法。   Using the exhaust gas purifying device having a silver-carrying PM collecting part disposed in the exhaust gas flow path and an oxidizing gas supply device for supplying an oxidizing gas to the silver-carrying PM collecting part, the silver-carrying PM collecting is performed. An exhaust gas purification method comprising supplying an oxidizing gas from the oxidizing gas supply device when the temperature of the section is equal to or lower than a predetermined temperature. 前記銀担持PM捕集部の銀が、セリア−ジルコニア複合酸化物に担持されている、請求項1に記載の排ガス浄化方法。   The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein silver in the silver-carrying PM trapping part is carried by a ceria-zirconia composite oxide. 前記所定温度が300℃以下の温度である、請求項1又は2に記載の請求項1に記載の排ガス浄化方法。The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the predetermined temperature is a temperature of 300 ° C. or less. エンジン始動直後又は低速運転時に、前記酸化性ガス供給装置によって酸化性ガスを供給して前記銀担持PM捕集部の銀を酸化し、それによって前記銀担持PM捕集部に酸化銀として酸化性成分を貯蔵しておくことを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化方法。Immediately after engine start-up or during low-speed operation, an oxidizing gas is supplied by the oxidizing gas supply device to oxidize silver in the silver-carrying PM collecting part, thereby oxidizing the silver-carrying PM collecting part as silver oxide. The exhaust gas purification method according to any one of claims 1 to 3, comprising storing components. 下記の(a)及び(b)の少なくとも一方の操作によって、前記銀担持PM捕集部において酸化銀を生成し、そして前記酸化銀を、次の運転の始動時に発生する炭化水素を酸化するために用いる、請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス浄化方法:In order to oxidize the silver oxide generated at the start of the next operation by producing silver oxide in the silver-carrying PM collector by at least one of the following operations (a) and (b): The exhaust gas purification method according to any one of claims 1 to 4, which is used for:
(a)エンジンの停止後、前記銀担持PM捕集部の温度が低下していく間に、前記酸化性ガス供給装置から酸化性ガスを供給して、前記銀担持PM捕集部において酸化銀を生成すること、(A) After the engine is stopped, while the temperature of the silver-carrying PM trapping portion is decreasing, an oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply device, Generating,
(b)エンジンの停止操作後にすぐにエンジンを停止させずに、一定期間にわたって低速運転させ、前記銀担持PM捕集部の温度が低下していく間に、前記酸化性ガス供給装置から酸化性ガスを供給して、前記銀担持PM捕集部において酸化銀を生成すること。(B) The engine is operated at a low speed for a certain period of time without stopping the engine immediately after the engine is stopped, and the oxidizing gas supply device oxidizes while the temperature of the silver-carrying PM trapping portion is decreasing. Supplying gas to produce silver oxide in the silver-carrying PM collector.
前記酸化性ガス供給装置が、排ガス流れ全体をプラズマ処理することによって、酸化性ガスを発生させる、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the oxidizing gas supply device generates an oxidizing gas by plasma-treating the entire exhaust gas flow. 前記酸化性ガス供給装置が、空気又は排ガスの一部をプラズマ処理することによって、酸化性ガスを発生させる、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the oxidizing gas supply device generates oxidizing gas by plasma-treating a part of air or exhaust gas. 前記酸化性ガス供給装置が、酸化性ガスを保持している容器を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The method in any one of Claims 1-5 with which the said oxidizing gas supply apparatus has the container holding oxidizing gas. 排ガス流路中に配置された銀担持PM捕集部と、この銀担持PM捕集部に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給装置とを有し、且つ前記銀担持PM捕集部の銀が、セリア−ジルコニア複合酸化物に担持されている、排ガス浄化装置。   A silver-carrying PM collecting part disposed in the exhaust gas flow path, and an oxidizing gas supply device for supplying an oxidizing gas to the silver-carrying PM collecting part, and silver in the silver-carrying PM collecting part Is an exhaust gas purification device supported by a ceria-zirconia composite oxide.
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