还原剂喷射装置、以及废气处理装置的制作方法

本发明涉及用于净化废气的还原剂喷射装置、以及废气处理装置。

背景技术：

以往，为了净化由各种引擎等排出的废气中的氮氧化物(nox)，使用选择性催化还原型nox催化剂(scr催化剂)(例如参照专利文献1)。

专利文献1中记载的废气净化装置具有安装于引擎排气管的催化剂(scr催化剂)、以及向引擎与催化剂之间的排气管内喷射尿素水的单元。而且，将尿素水与尾气混合，利用催化剂使其与尾气中的特定成分进行反应，并且在多个部位设置用于将尿素水与尾气混合的尿素水喷射单元。

专利文献1中记载的废气净化装置利用废气的热来分解尿素水(需要200℃以上)，因而在因引擎的燃油经济性提高等而导致废气的温度降低时，存在尿素变得难以反应这样的问题。

因此，提出了一种废气处理装置，其通过向经通电发热的蜂窝结构体(蜂窝加热器)添加尿素，从而促进尿素分解为nh3(专利文献2)。通过以nh3气体的形式添加到配管中，从而即使在废气的低温区域也能够净化nox。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-327377号公报

专利文献2：国际公开第2014/148506号

技术实现要素：

发明想要解决的课题

但是，如果向经通电发热的蜂窝结构体(蜂窝加热器)中添加尿素，则添加了尿素的部位的温度降低，在蜂窝加热器内产生温度不均。由此，有可能在低温部生成尿素沉积物(deposit：起因于尿素的结晶)。若产生尿素沉积物，则蜂窝加热器的路径被阻断，阻碍尿素分解为nh3，导致功能损失。

尿素沉积物具有依赖于添加了尿素时的蜂窝加热器的温度的倾向，因而为了抑制尿素沉积物，有效的是提高通电功率。但是，如果尿素添加量变多，则蜂窝加热器的温度更加降低，因而需要高功率，由此，蜂窝加热器内的温度分布也变大，导致蜂窝加热器的破损。

本发明的课题在于，提供一种在通过向经通电发热的蜂窝结构体(蜂窝加热器)添加尿素而促进尿素分解为nh3的废气处理装置中，能够抑制尿素沉积物的还原剂喷射装置、以及具备其的废气处理装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，根据本发明，提供以下的还原剂喷射装置、以及废气处理装置。

[1]一种还原剂喷射装置，其具备第1蜂窝结构体、以及将尿素水溶液以雾状喷出的尿素喷雾装置，该第1蜂窝结构体具备柱状的蜂窝结构部、以及配设于上述蜂窝结构部的侧面的至少一对电极部，所述蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的隔壁，所述多个孔格从作为流体流入侧的端面的第1端面延伸至作为流体流出侧的端面的第2端面并成为流体的流路；上述一对电极部分别形成为在上述蜂窝结构部的孔格的延伸方向上延伸的带状，在与上述孔格的延伸方向正交的截面上，上述一对电极部中的一个上述电极部隔着上述蜂窝结构部的中心而配设于上述一对电极部中的另一个上述电极部的相反侧；上述蜂窝结构部在上述孔格的延伸方向上的长度l和与上述孔格的延伸方向正交的截面的直径d之比l/d为0.5～1.2；由上述尿素喷雾装置喷出的上述尿素水溶液从上述蜂窝结构部的上述第1端面被供给至上述孔格内，供给至上述孔格内的上述尿素水溶液中的尿素在经通电加热的上述蜂窝结构部内被加热而发生水解，并生成氨，上述氨从上述第2端面被排出至上述蜂窝结构部的外侧，并且上述氨被喷射至外部。

[2]根据上述[1]所述的还原剂喷射装置，其中，在上述蜂窝结构部的上述第2端面侧，与上述第2端面隔着间隙而设置有尿素水解催化剂。

[3]一种废气处理装置，其具备：使含有nox的废气流动的排气管，将氨喷射至上述排气管内的上述[1]或[2]所述的还原剂喷射装置，以及配置于上述排气管中与喷射上述氨的位置相比的下游侧的scr催化剂。

发明的效果

根据本发明的还原剂喷射装置，由尿素喷雾装置喷出的尿素水溶液被供给至蜂窝结构体的孔格内。而且，尿素水溶液中的尿素在经通电加热的蜂窝结构体内被加热而发生水解，生成氨，并被喷出。通过使蜂窝结构部的孔格的延伸方向的长度l和与孔格的延伸方向正交的截面的直径d之比l/d为0.5～1.2，从而容易均匀地加热蜂窝结构部，为了加热不需要高功率。由此，蜂窝结构部不会因受热而破损，喷出的尿素水溶液不会以尿素沉积物(也简称为沉积物)的形式附着。

根据本发明的废气处理装置，由于具备上述本发明的还原剂喷射装置，因而即使废气是低温，也能够以少的能量从尿素水溶液产生氨。而且，能够以少的能量进行废气中的nox的处理。

附图说明

图1是表示本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的截面的示意图。

图2是示意性地表示构成本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的蜂窝结构体的端面的平面图。

图3是表示本发明的废气处理装置的一个实施方式的截面的示意图。

附图标记说明

1：第1蜂窝结构体、2：尿素喷雾装置、3：尿素喷雾空间，4：外筒、5：绝缘保持部、6：连接器、7：电气配线、11：蜂窝结构部、12：电极部、13：第1端面、14：第2端面、15：隔壁、16：孔格、17：外周壁、18：电极端子突起部、21：(外筒的)入口侧端部、22：(外筒的)出口侧端部、23：喷射口、40：尿素水解催化剂、41：第2蜂窝结构体、42：蜂窝结构部、43：尿素水解催化剂体、45：隔壁、47：外周壁、51：排气管、52：scr催化剂、53：催化剂体、54：收纳容器、55：dpf、56：氧化催化剂、100：还原剂喷射装置、200：废气处理装置、a：从尿素喷雾装置喷出的尿素水溶液、b：氨、c：废气、d：氨与废气的混合气体、e：去除nox后的废气。

具体实施方式

以下，边参照附图边对本发明的实施方式进行说明。本发明不限定于以下的实施方式，只要不脱离发明的范围，就能够进行变更、修改、改良。

(1)还原剂喷射装置：

图1是表示本发明的还原剂喷射装置100的一个实施方式的截面(与蜂窝结构部11的孔格16的延伸方向平行的截面)的示意图。如图1所示，本发明的还原剂喷射装置100的一个实施方式具备蜂窝结构体1(也称为第1蜂窝结构体、或蜂窝加热器。)、以及将尿素水溶液以雾状喷出的尿素喷雾装置2。第1蜂窝结构体1具有柱状的蜂窝结构部11以及配设于蜂窝结构部11的侧面的一对电极部12、12。蜂窝结构部11具有“划分形成‘从作为流体流入侧的端面的第1端面13延伸至作为流体流出侧的端面的第2端面14并成为流体流路的多个孔格16’的隔壁15”。一对电极部12、12分别形成为在蜂窝结构部11的孔格16的延伸方向上延伸的带状。在与孔格16的延伸方向正交的截面上，一对电极部12、12中的一个电极部12隔着蜂窝结构部11的中心而配设于一对电极部12、12中的另一个电极部12的相反侧。予以说明的是，电极部12最少由一对构成，但为了使加热器发热效率良好，也可以是多对。蜂窝结构部11的孔格16的延伸方向的长度l和与孔格16的延伸方向正交的截面的直径d之比l/d为0.5～1.2。

在本说明书中，“直径d”是蜂窝结构体1(包含外周壁。不含电极部。)的直径。蜂窝结构部11的与孔格16的延伸方向正交的截面的形状不是圆的情况下，相对的外周壁之间的通过中心点的距离为d。截面的形状为正方形的情况下，一个边成为d，截面形状为椭圆、长方形的情况下，长径方向与短径方向的平均值为d。“长度l”是蜂窝结构体1的孔格16的延伸方向的长度，即全长。两者之比l/d优选为0.5～1.2，更优选为0.5～1.0，进一步优选为0.7～0.9。

本实施方式的还原剂喷射装置100中，从尿素喷雾装置2喷出的尿素水溶液a从蜂窝结构部11的第1端面13被供给至孔格16内。而且，供给至孔格16内的尿素水溶液中的尿素在经通电加热的蜂窝结构部11内被加热而发生水解，并生成氨(还原剂)。而后，氨b从第2端面14被排出至蜂窝结构部11的外侧。

在从经通电加热的蜂窝结构部11的第2端面14排出氨b的情况下，有时没有生成为氨b的异氰酸(hnco)也会一起排出。由此，优选在蜂窝结构部11的第2端面侧，与第2端面14隔着间隙而设置有尿素水解催化剂40。通过设置尿素水解催化剂40，从而能够将异氰酸转化为氨。如图1中所示，尿素水解催化剂40与蜂窝结构部11隔开设置。由此，即使在对蜂窝结构部11进行了通电加热的情况下，也不受其影响，催化剂不会消失。

这样，根据本实施方式的还原剂喷射装置100，从尿素喷雾装置2喷出的尿素水溶液a被供给至第1蜂窝结构体1的孔格16内。而后，尿素水溶液中的尿素在经通电加热的第1蜂窝结构体1内被加热而发生水解，并生成氨。而后，所生成的氨b被喷射至外部。另外，对于在第1蜂窝结构体1内没有变为氨b的异氰酸，利用配置于第1蜂窝结构体1的下游的尿素水解催化剂40而变为氨b并被喷射至外部。

本实施方式的还原剂喷射装置100中，用于产生氨的原料是尿素水溶液。因此，可以使用在市场上流通的尿素水溶液(例如，adblue(32.5质量％的尿素水溶液，德国汽车工业会(vda)的注册商标))。因此，用于产生氨的原料即尿素水溶液的供应这方面的便利性也高。

通过使蜂窝结构部11的孔格16的延伸方向的长度l和与孔格16的延伸方向正交的截面的直径d之比l/d为0.5～1.2，从而容易均匀地加热蜂窝结构部11，为了加热不需要高功率。由此，蜂窝结构部11不会因受热而破损，喷出的尿素水溶液不会以尿素沉积物的形式附着。

在本实施方式的还原剂喷射装置100中，第1蜂窝结构体1、以及尿素水解催化剂40收纳于筒状的外筒4内。第1蜂窝结构体1以及尿素水解催化剂40通过绝缘保持部5而被固定于外筒4内。

如图2所示，在第1蜂窝结构体1中，蜂窝结构部11的第1端面13优选为正方形。第1端面13的形状不限定于正方形，也可以是长方形、其它的多边形、圆形、椭圆形等形状。予以说明的是，第1端面13的形状优选与第2端面14的形状相同；进一步，优选也和蜂窝结构部11的与孔格16的延伸方向正交的截面的形状相同。

另外，优选在蜂窝结构部11的第1端面13与尿素喷雾装置2之间形成有尿素喷雾空间3。尿素喷雾空间3是由第1蜂窝结构体1的第1端面13、尿素喷雾装置2、以及外筒4形成的空间。对于本实施方式的还原剂喷射装置100，在形成有尿素喷雾空间3的情况下，从尿素喷雾装置2喷出的尿素水溶液a通过尿素喷雾空间3，从蜂窝结构部11的第1端面13供给至孔格16内。

外筒4是具有作为一个端部的入口侧端部21和作为另一个端部的出口侧端部22的筒状。在出口侧端部22的前端形成有用于喷射氨气的开口部即喷射口23。在外筒4的入口侧端部21内装载有尿素喷雾装置2。外筒4的材质优选为不锈钢等。

第1蜂窝结构体1通过绝缘保持部5而被固定(保持)于外筒4内。由此，确保了第1蜂窝结构体1与外筒4的绝缘。绝缘保持部5的材质优选为氧化铝。另外，在第1蜂窝结构体1与外筒4之间，也可以存在未配置绝缘保持部5的部分(空间)。另外，第1蜂窝结构体1的外周整体也可以被绝缘保持部5覆盖。

本实施方式的还原剂喷射装置100构成如下：从第1蜂窝结构体1的第2端面14排出的氨，通过外筒4的出口侧端部22内而由喷射口23喷射。

以下，对于本实施方式的还原剂喷射装置100，进一步对各构成要素进行说明。

(1-1)第1蜂窝结构体：

在本实施方式的还原剂喷射装置100中，如上所述，第1蜂窝结构体1具备蜂窝结构部11以及一对电极部12、12。第1蜂窝结构体1具有划分形成“从第1端面13延伸至第2端面14并成为流体流路的多个孔格16”的隔壁15。

蜂窝结构部11在隔壁15的外侧配设有外周壁17。蜂窝结构部11中，隔壁15以及外周壁17的材质优选为陶瓷。特别是，隔壁15以及外周壁17的材质优选为以“硅-碳化硅复合材料”、“碳化硅”等为主要成分的材质。它们中，更加优选为以“硅-碳化硅复合材料”为主要成分的材质。通过使用这样的材质，从而容易通过改变碳化硅与硅的比率来将蜂窝结构部11的电阻率调整为任意的值。此处，硅-碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅颗粒、以及作为使碳化硅颗粒结合的结合材料的金属硅。而且，对于硅-碳化硅复合材料，优选多个碳化硅颗粒通过金属硅而结合。另外，上述“碳化硅”是将碳化硅颗粒彼此烧结而形成的。另外，在本说明书中，“主要成分”是指含有90质量％以上的成分。

蜂窝结构部11的电阻率优选为0.01～500ωcm，更加优选为0.1～200ωcm。由此，通过对一对电极部12、12施加电压，能够有效地使蜂窝结构体1(蜂窝结构部11)发热。特别是，为了使用电压12～200v的电源使第1蜂窝结构体1(蜂窝结构部11)发热至160～600℃，优选上述电阻率。予以说明的是，蜂窝结构部11的电阻率为在25℃时的值。另外，蜂窝结构部11的电阻率是利用四端子法测定得到的值。

蜂窝结构部11的每单位体积的表面积优选为5cm²/cm³以上，更加优选为8～45cm²/cm³，特别优选为20～40cm²/cm³。如果小于5cm²/cm³，则与尿素水的接触面积变小，因而尿素水溶液的处理速度即氨的产生量(产生速度)有时会降低。蜂窝结构部的表面积是蜂窝结构部11的隔壁15的表面面积。

在第1蜂窝结构体1(蜂窝结构部11)中，隔壁15的厚度优选为0.06～1.5mm，更加优选为0.10～0.80mm。如果比1.5mm厚，则压力损失会变大而尿素水溶液的处理速度即氨的产生量(产生速度)有时会降低。如果比0.06mm薄，则有可能因通电所引起的热冲击而被破坏。孔格16的形状(与孔格的延伸方向正交的形状)为圆形的情况下，隔壁的厚度是指，“孔格彼此之间的距离成为最短的部分(隔壁成为最薄的部分)”处的隔壁的厚度。孔格密度优选为7～140孔格/cm²，更加优选为15～120孔格/cm²。如果小于7孔格/cm²，则与尿素水的接触面积变小，因而尿素水溶液的处理速度即氨的产生量(产生速度)有时会降低。如果大于140孔格/cm²，则压力损失会变大而尿素水溶液的处理速度即氨的产生量(产生速度)有时会降低。

本发明的还原剂喷射装置100中，还优选在“蜂窝结构部42的一部分孔格16的、第1端面13侧的端部”具有封孔部。封孔部的材质优选与隔壁的材质相同，但也可以是其它的材质。

关于第1蜂窝结构体1的大小，第1端面13(第2端面14)的面积优选为50～10000mm²，更加优选为100～8000mm²。

关于第1蜂窝结构体1，与孔格16的延伸方向正交的截面中的孔格16的形状优选为圆形、椭圆形、四边形、六边形、八边形、或它们的组合。通过这样设定孔格形状，从而使废气流过蜂窝结构体时的压力损失变小，能够有效地将尿素水解。关于图2所示的第1蜂窝结构体1，与孔格16的延伸方向正交的截面(第1端面)中的孔格16的形状为圆形。

一对电极部12、12分别形成为在蜂窝结构部11的孔格16的延伸方向上延伸的带状。进一步，电极部12优选形成为在蜂窝结构部11的周向上也扩展的宽幅。另外，在与孔格16的延伸方向正交的截面上，一个电极部12隔着蜂窝结构部11的中心而配设于另一个电极部12的相反侧。由此，在对一对电极部12、12之间施加电压时，能够抑制在蜂窝结构部11内流动的电流的不均。而且，由此能够抑制蜂窝结构部11内的发热不均。

在第1蜂窝结构体1中，电极部12的主要成分优选与隔壁15及外周壁17的主要成分相同。

电极部12的电阻率优选为0.0001～100ωcm，更加优选为0.001～50ωcm。通过将电极部12的电阻率设为这样的范围，从而一对电极部12、12在高温废气流动的配管内有效地发挥电极的作用。在第1蜂窝结构体1中，电极部12的电阻率优选为低于蜂窝结构部11的电阻率。予以说明的是，电极部12的电阻率为在25℃时的值。另外，电极部12的电阻率是利用四端子法测定得到的值。

可以在各电极部12、12分别配设有用于连接来自外部的电气配线的电极端子突起部18。电极端子突起部18的材质可以是导电性陶瓷，也可以是金属。电极端子突起部18的材质优选与电极部12相同。另外，电极端子突起部18与外筒4的连接器6优选通过电气配线7连接。

(1-2)尿素喷雾装置：

尿素喷雾装置2优选为电磁式、超声波式、压电执行器式或雾化器式。通过使用它们，可将尿素水溶液以雾状喷出。另外，在它们中，如果使用电磁式、超声波式或压电执行器式，则可以不使用空气而将尿素水溶液以雾状喷出。因此，在第1蜂窝结构体1中，无需对尿素喷射中使用的空气也进行加热，能够减少用于加热的能量。进一步，由于没有喷射空气，从而喷射体积减少，能够降低“雾状的尿素水溶液”通过蜂窝结构体的速度，因而能够延长水解所需要的反应时间。从尿素喷雾装置2喷出的尿素水溶液的液滴的大小(直径)优选为0.3mm以下。如果大于0.3mm，则有时会在从第1蜂窝结构体1受热时难以气化。

电磁式的尿素喷雾装置2是利用“电磁的振动”或“由使用了电磁的电场引起的活塞的前后运动”而将尿素水溶液以雾状喷出的装置

超声波式的尿素喷雾装置2是利用超声波振动将尿素水溶液以雾状喷出的装置。

压电执行器式的尿素喷雾装置2是利用压电元件的振动将尿素水溶液以雾状喷出的装置。

雾化器式的尿素喷雾装置2例如是一边利用管将液体吸取上来，一边在空气中将“吸取至该管前端的开口部的液体”以雾状吹出，从而将该液体喷出的装置。另外，雾化器式的尿素喷雾装置2也可以是在喷嘴的前端形成有多个小的开口部并将液体从该开口部以雾状喷出的装置。

本实施方式的还原剂喷射装置100中，优选将尿素水溶液从尿素喷雾装置2朝向第1蜂窝结构体1的第1端面13喷出。即，对于尿素喷雾装置2，优选尿素水溶液的喷雾方向(液滴飞溅的方向)朝向第1蜂窝结构体1的第1端面13。

(1-3)尿素水解催化剂：

优选在第1蜂窝结构体1(蜂窝结构部11)的第2端面14侧，与第2端面14隔着间隙而设置有尿素水解催化剂40。由此，能够有效地从尿素生成氨。作为尿素水解催化剂40，可列举铜沸石、氧化铝等。

尿素水解催化剂40优选为：在与其上游的第1蜂窝结构体1同样的蜂窝结构体(以下，将作为尿素水解催化剂40的载体的蜂窝结构体称为第2蜂窝结构体41。)中担载的催化剂(尿素水解催化剂体43)。即，担载尿素水解催化剂40的载体优选为具有隔壁的蜂窝结构体，所述隔壁划分形成“从第1端面延伸至第2端面并成为流体流路的多个孔格”。另外，该第2蜂窝结构体41在隔壁45的外侧配设有外周壁47。蜂窝结构部42中，隔壁45以及外周壁47的材质优选为陶瓷。特别是，隔壁45以及外周壁47的材质优选为以“硅-碳化硅复合材料”、“碳化硅”等为主要成分的材质。考虑到尿素的透过性、基于水解的催化剂性能，第2蜂窝结构体41的孔格结构、l/d也可以按照与第1蜂窝结构体1不同的方式构成。另外，第2蜂窝结构体41也可以不具备电极部，也可以与第1蜂窝结构体1同样地具备一对电极部，按照能够通电加热的方式构成。

(2)还原剂喷射装置的制造方法：

(2-1)第1蜂窝结构体的制造：

蜂窝结构体为陶瓷制的情况下，蜂窝结构体的制造方法优选为如下所示的制造方法。蜂窝结构体的制造方法优选具有蜂窝成形体制作工序、蜂窝干燥体制作工序、带有未烧成电极的蜂窝体制作工序、以及蜂窝结构体制作工序。

(2-1-1)蜂窝成形体制作工序：

在蜂窝成形体制作工序中，优选将成形原料挤出成形，制作蜂窝成形体。成形原料优选含有陶瓷原料以及有机粘合剂。在成形原料中，优选除了含有陶瓷原料以及有机粘合剂以外，还含有表面活性剂、烧结助剂、造孔材料、水等。成形原料可将这些原料混合而制作。

成形原料中的陶瓷原料是“陶瓷”或“通过烧成而成为陶瓷的原料”。陶瓷原料是在任意情况下都在烧成之后成为陶瓷的原料。成形原料中的陶瓷原料优选为：以金属硅以及碳化硅颗粒(碳化硅粉末)为主要成分的陶瓷原料，或者以碳化硅颗粒(碳化硅粉末)为主要成分的陶瓷原料。由此，所获得的蜂窝结构体变为导电性。金属硅也优选为金属硅颗粒(金属硅粉末)。另外，“以金属硅以及碳化硅颗粒为主要成分”是指金属硅以及碳化硅颗粒的合计质量为整体(陶瓷原料)的90质量％以上。另外，作为陶瓷原料中所含的除主要成分以外的成分，可列举sio2、srco3、al2o3、mgco3、堇青石等。

在使用碳化硅作为陶瓷原料的主要成分的情况下，通过烧成而将碳化硅烧结。另外，在使用金属硅以及碳化硅颗粒作为陶瓷原料的主要成分的情况下，通过烧成，能够将金属硅作为结合材料而使作为骨料的碳化硅彼此结合。

在使用碳化硅颗粒(碳化硅粉末)以及金属硅颗粒(金属硅粉末)作为陶瓷原料的情况下，相对于碳化硅颗粒的质量与金属硅颗粒的质量的合计，金属硅颗粒的质量优选为10～40质量％。碳化硅颗粒的平均粒径优选为10～50μm，更加优选为15～35μm。金属硅颗粒的平均粒径优选为0.1～20μm，更加优选为1～10μm。碳化硅颗粒以及金属硅颗粒的平均粒径是通过激光衍射法测定得到的值。

作为有机粘合剂，可列举甲基纤维素、甘油、羟丙基甲基纤维素等。作为有机粘合剂，可使用1种有机粘合剂，也可使用多种有机粘合剂。关于有机粘合剂的含量，在将陶瓷原料的合计质量设为100质量份时，优选为5～10质量份。

作为表面活性剂，可使用乙二醇、糊精等。作为表面活性剂，可使用1种表面活性剂，也可使用多种表面活性剂。关于表面活性剂的含量，在将陶瓷原料的合计质量设为100质量份时，优选为0.1～2.0质量份。

作为烧结助剂，可使用sio2、srco3、al2o3、mgco3、堇青石等。作为烧结助剂，可使用1种烧结助剂，也可使用多种烧结助剂。关于烧结助剂的含量，在将陶瓷原料的合计质量设为100质量份时，优选为0.1～3质量份。

作为造孔材料，只要是在烧成后形成气孔的造孔材料就没有特别限定，例如可列举石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、硅胶等。作为造孔材料，可使用1种造孔材料，也可使用多种造孔材料。关于造孔材料的含量，在将陶瓷原料的合计质量设为100质量份时，优选为0.5～10质量份。

关于水的含量，在将陶瓷原料的合计质量设为100质量份时，优选为20～60质量份。

将成形原料挤出成形时，首先，优选将成形原料进行混炼而形成坯土。接着，优选将坯土挤出成形而形成蜂窝成形体。蜂窝成形体具有多孔质的隔壁，该隔壁划分形成“从作为流体流入侧的端面的第1端面延伸至作为流体流出侧的端面的第2端面并成为流体流路的多个孔格”。另外，蜂窝成形体以具有位于最外周的外周壁的方式形成也是优选的方式。蜂窝成形体的隔壁是未干燥、未烧成的隔壁。

(2-1-2)蜂窝干燥体制作工序：

蜂窝干燥体制作工序优选为使所获得的蜂窝成形体干燥而制作蜂窝干燥体的工序。干燥条件没有特别限定，可使用公知的条件。例如，优选在80～120℃干燥0.5～5小时。

(2-1-3)带有未烧成电极的蜂窝体制作工序：

在带有未烧成电极的蜂窝体制作工序中，首先，优选在蜂窝干燥体的侧面涂布含有陶瓷原料和水的电极形成用浆料。并且，其后，优选使电极形成用浆料干燥而形成未烧成电极，从而制作带有未烧成电极的蜂窝体。

带有未烧成电极的蜂窝体优选是在蜂窝干燥体上形成有宽幅的长方形未烧成电极的蜂窝体，该未烧成电极在孔格的延伸方向上以带状延伸的同时也在周向上扩展。周向是指在与孔格的延伸方向正交的截面上沿着蜂窝干燥体的侧面的方向。

带有未烧成电极的蜂窝体制作工序中使用的电极形成用浆料是含有陶瓷原料和水的浆料，除此之外，优选含有表面活性剂、造孔材料、水等。

作为陶瓷原料，优选使用在制作蜂窝成形体时所使用的陶瓷原料。例如，将制作蜂窝成形体时使用的陶瓷原料的主要成分设为碳化硅颗粒以及金属硅的情况下，作为电极形成用浆料的陶瓷原料，优选也使用碳化硅颗粒以及金属硅。

在蜂窝干燥体的侧面涂布电极形成用浆料的方法没有特别限定。例如，可使用毛刷来涂布，或者使用印刷的方法来涂布。

电极形成用浆料的粘度在20℃优选为500pa·s以下，更加优选为10～200pa·s。如果超过500pa·s，则有时难以将电极形成用浆料涂布于蜂窝干燥体的侧面。

优选在蜂窝干燥体上涂布电极形成用浆料后，使电极形成用浆料干燥，形成未烧成电极(带有未烧成电极的蜂窝体)。干燥温度优选为80～120℃。干燥时间优选为0.1～5小时。

(2-1-4)蜂窝结构体制作工序：

蜂窝结构体制作工序是将带有未烧成电极的蜂窝体烧成而制作蜂窝结构体的工序。

烧成条件可根据蜂窝成形体的制造中使用陶瓷原料、以及在电极形成用浆料中使用的陶瓷原料的种类而适当决定。

另外，在使带有未烧成电极的蜂窝体干燥后，在优选烧成前进行预烧成以去除粘合剂等。预烧成优选在大气气氛下、在400～500℃进行0.5～20小时。

(2-2)还原剂喷射装置的制造：

优选的是，在外筒4上安装用于连接来自外部的电气配线的连接器，将蜂窝结构体以及尿素喷雾装置2收纳于外筒4并固定，从而制作还原剂喷射装置100。

外筒4优选将不锈钢等材料形成为筒状来制作。蜂窝结构体优选通过绝缘保持部而固定在外筒4内。另外，在蜂窝结构体与外筒4之间存在未配设绝缘保持部的部分(空间)的情况下，优选填充绝缘部件。

(2-3)尿素水解催化剂体的制造：

可以与上述的第1蜂窝结构体1同样地操作，制造第2蜂窝结构体41。

接着，将尿素水解催化剂40担载于第2蜂窝结构体41而制造尿素水解催化剂体43。作为尿素水解催化剂40，例如可使用氧化铝。作为将尿素水解催化剂40担载于第2蜂窝结构体41的隔壁45的方法，例如，使第2蜂窝结构体41浸渍于存积有尿素水解催化剂40的浆料的容器中。予以说明的是，通过调整尿素水解催化剂40的浆料的粘度、所含有的尿素水解催化剂40的粒径等，从而不仅能够将催化剂担载于隔壁45的表面，还能够将催化剂担载至隔壁45的细孔的内部，进一步还能够调节所担载的催化剂的量。另外，也可以通过进行多次浆料的抽吸，来调节所担载的催化剂的量。

(3)还原剂喷射装置的使用方法：

本实施方式的还原剂喷射装置100(参照图1)的使用方法如下。

还原剂喷射装置100可以通过供给尿素水溶液而将所供给的尿素水溶液中的尿素水解，并喷射氨。尿素水溶液是用于产生氨的原料。更具体而言，优选对第1蜂窝结构体1通电，将第1蜂窝结构体1升温(加热)，并将尿素水溶液供给至尿素喷雾装置2，从尿素喷雾装置2向尿素喷雾空间3内喷出雾状的尿素水溶液。在从尿素喷雾装置2喷出尿素水溶液时，优选朝向第1蜂窝结构体1的第1端面13进行喷雾。而后，向尿素喷雾空间3内喷出的雾状的尿素水溶液(从尿素喷雾装置2喷出的尿素水溶液a)在第1蜂窝结构体1中被加热而蒸发。而后，由于尿素水溶液的蒸发，使得尿素喷雾空间3内的压力升高，因而尿素以及水从第1端面13进入到第1蜂窝结构体1的孔格16内。而后，被供给至孔格16内的尿素利用经加热的第1蜂窝结构体1的温度而被水解，生成氨b。

相对于废气中所含的氮氧化物量，尿素水溶液的供给量以当量比计优选为1.0～2.0。在以当量比计为1.0以下的情况下，未被净化而排出的氮氧化物量有时会增加。如果以当量比计超过2.0，则有在废气中混入有氨的状态下废气被排出的可能性变高的担忧。

尿素水溶液优选为10～40质量％的尿素水溶液。如果低于10质量％，则为了还原nox而需要喷出大量的尿素水，蜂窝加热器所使用的电量有时会变多。如果高于40质量％，则在寒冷地区尿素有可能会发生凝固。最优选的例子是使用在市场上广泛流通的adblue(32.5质量％尿素水溶液)。

第1蜂窝结构体1的温度优选设为160℃以上，更加优选设为160～600℃，特别优选设为160～400℃。如果低于160℃，则有时难以将尿素水解。如果高于600℃，则氨被燃烧，有时无法将氨供给到排气管。另外，从能够去除析出于还原剂喷射装置100的硫酸氢铵、硫酸铵等硫化合物的方面考虑，优选将第1蜂窝结构体1的温度设为360℃以上。

对第1蜂窝结构体1施加的最大电压优选设为12～200v，更加优选设为12～100v，特别优选设为12～48v。如果低于12v，则有时难以将第1蜂窝结构体1升温。如果高于200v，则使电压升高的装置变得昂贵故而不优选。

(4)废气处理装置：

如图3中所示，本发明的废气处理装置的一个实施方式(废气处理装置200)具备排气管51、还原剂喷射装置100、以及配置于“排气管51的与喷射氨的位置相比的下游侧”的scr催化剂52。还原剂喷射装置100向排气管51内喷射氨。排气管51是使“含有nox的废气c”流动的配管。

排气管51是使由各种引擎等排出的废气(含有nox的废气c)通过的配管，在其中将废气与氨进行混合。排气管51的大小没有特别限定，可根据安装本实施方式的废气处理装置200的引擎等排气系统来适当决定。另外，排气管51在气体流动的方向上的长度没有特别限定，优选为能够使得还原剂喷射装置100与scr催化剂52之间的距离成为恰当的距离的长度。

排气管51的材质没有特别限定，优选为不易发生因废气导致的腐蚀的材质。作为排气管51的材质，例如优选为不锈钢等。

还原剂喷射装置100是本发明的还原剂喷射装置。还原剂喷射装置100装载在排气管51中，向排气管51内喷射氨。通过由还原剂喷射装置100向排气管51内喷射氨，从而在排气管51内生成氨与废气的混合气体d。

本实施方式的废气处理装置200具备配置于“排气管51的与喷射氨的位置相比的下游侧”的scr催化剂52。scr催化剂优选以催化剂体(scr催化剂担载于陶瓷蜂窝结构体中而成)的状态配置于排气管51的下游侧。

作为scr催化剂52，具体而言，可列举钒系催化剂、沸石系催化剂等。

在使用scr催化剂52作为担载于蜂窝结构体的催化剂体53的情况下，优选将该催化剂体53收纳于收纳容器54内，将该收纳容器54装载于排气管51的下游侧。

担载scr催化剂52的蜂窝结构体没有特别限定，可使用作为“担载scr催化剂的陶瓷蜂窝结构体”而公知的蜂窝结构体。

在排气管51的上游侧，优选配置有用于捕集废气中的颗粒状物质的过滤器。作为用于捕集颗粒状物质的过滤器，例如，可列举蜂窝形状的陶瓷制柴油颗粒过滤器(dpf)55。另外，在排气管51的上游侧，优选配置有用于去除废气中的烃、一氧化碳的氧化催化剂56。氧化催化剂优选为担载于陶瓷制的蜂窝结构体的状态(氧化催化剂体)。作为氧化催化剂，适合使用铂(pt)、钯(pd)、铑(rh)等贵金属。

在scr催化剂52的下游侧，优选配置用于去除氨的氨去除催化剂(氧化催化剂)。由此，当在去除废气中的nox中未被使用的多余的氨流到下游侧时，能够防止该氨向外部排出。作为氧化催化剂，适合使用铂(pt)、钯(pd)、铑(rh)等贵金属。

(5)废气处理方法：

本发明的废气处理方法的一个实施方式为如下方法：使用图3所示的本发明的废气处理装置的一个实施方式(废气处理装置200)，使废气c在排气管51中流动，向废气c喷射氨b，利用scr催化剂52对混合气体进行还原处理。由此，获得去除nox后的废气e。上述废气c含有nox。上述混合气体为“混入有氨的废气”，是氨与废气的混合气体d。氨b的喷射利用还原剂喷射装置100进行。

从还原剂喷射装置100喷射的氨的喷射量相对于废气中所含的氮氧化物量，以当量比计优选为1.0～2.0。在以当量比计小于1.0的情况下，未被净化而排出的氮氧化物量有时会增加。如果以当量比计超过2.0，则有在废气中混入有氨的状态下废气被排出的可能性变高的担忧。

尿素水溶液的喷雾量以及第1蜂窝结构体1的温度(所施加的电压)优选利用电子控制装置来控制。另外，优选根据蜂窝结构体的电阻值而算出温度，并以算出的温度成为所希望的温度的方式控制蜂窝结构体的温度。

实施例

以下，通过实施例来更具体地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。

(实施例1)

制作如图1所示的还原剂喷射装置100。具体如下所述。首先，制作第1蜂窝结构体1。

将碳化硅(sic)粉末与金属硅(si)粉末以70:30的质量比混合，调制陶瓷原料。而后，向陶瓷原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素，作为造孔材料的吸水性树脂，并且添加水而制成成形原料。而后，利用真空练泥机将成形原料混炼，制作圆柱状的坯土。以陶瓷原料为100质量份时，粘合剂的含量为7质量份。以陶瓷原料为100质量份时，造孔材料的含量为3质量份。以陶瓷原料为100质量份时，水的含量为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为20μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。另外，造孔材料的平均粒径为20μm。碳化硅、金属硅以及造孔材料的平均粒径是通过激光衍射法测定得到的值。

使用挤出成形机将所获得的圆柱状的坯土进行成形，获得了四棱柱状(与孔格的延伸方向正交的截面为正方形的柱状)的蜂窝成形体。对所获得的蜂窝成形体进行高频感应加热干燥，然后使用热风干燥机在120℃干燥2小时，将两端面切断了预定量。

接着，将碳化硅(sic)粉末与金属硅(si)粉末以60:40的质量比混合，制作电极部用陶瓷原料。而后，向电极部用陶瓷原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素，作为保湿剂的甘油，作为分散剂的表面活性剂，并且添加水，进行混合。将混合物进行混炼而制成电极部形成原料。

接着，将电极部形成原料以带状涂布于干燥后的蜂窝成形体的侧面中的平行的2个面上。将电极部形成原料以带状涂布于干燥后的蜂窝成形体的“具有4个平面的侧面(4个侧面)”中的一个侧面上，并且以带状涂布于与该“经涂布了的侧面”平行的一个侧面上。将涂布于蜂窝成形体侧面的电极部形成原料的形状(外周形状)设为长方形。

接着，使涂布于蜂窝成形体的电极部形成原料干燥。干燥条件设为70℃。

接着，使用与电极形成材料相同的部件，获得了电极端子突起部形成用部件。

接着，将2个电极端子突起部形成用部件分别粘贴于蜂窝成形体的两处涂布了电极部形成原料的部分。其后，将蜂窝成形体进行脱脂、烧成，进一步进行氧化处理而获得了蜂窝结构体。脱脂条件设为550℃、3小时。烧成条件设为在氩气氛下、1450℃、2小时。氧化处理的条件设为1300℃、1小时。

所获得的第1蜂窝结构体1的隔壁的厚度为0.152mm，孔格间距为1.11mm。另外，蜂窝结构部11的每单位体积的表面积是31.1cm²/cm³。另外，第1蜂窝结构体1的形状是底面为正方形的柱状。第1蜂窝结构体1的底面的一个边为35mm。另外，第1蜂窝结构体1在孔格的延伸方向上的长度为35mm。另外，电极部的电阻率为0.1ωcm，蜂窝结构部11的电阻率为1.4ωcm。在第1蜂窝结构体1中，没有形成封孔部。

利用不锈钢制作外筒4。在外筒4的外周装载了2个电气配线用的连接器。向外筒4内插入第1蜂窝结构体1，用绝缘保持部件进行固定。然后，用电气配线将第1蜂窝结构体1的电极端子突起部与外筒4的连接器连接。另外，在外筒4的入口侧端部内装载电磁式的尿素喷雾装置2，获得还原剂喷射装置100。

(实施例2～10、比较例1～3)

对于实施例2～10、比较例1～3，与实施例1同样地操作，通过改变蜂窝结构部11的孔格16的延伸方向的长度l和与孔格16的延伸方向正交的截面的直径d也制作了第1蜂窝结构体1。尺寸示于表1。

进一步，对于实施例5～10，与第1蜂窝结构体1同样地操作，制作了第2蜂窝结构体41。在第2蜂窝结构体41中，担载了铜沸石作为尿素水解催化剂40。在第2蜂窝结构体41中，没有形成电极部。

制作如图1所示的还原剂喷射装置100，测定了氨的产生量。但是，在实施例1～4以及比较例1～3中，没有设置尿素水解催化剂40。另一方面，对于实施例5～实施例10，在蜂窝结构体的下游设置了尿素水解催化剂40。

对于氨的产生量的测定，具体而言，使用ftir气体分析计，测定还原剂喷射装置100的喷射口23处的nh3浓度。在添加表1中记载的量的尿素的同时进行30分钟的实验，然后调查了破损、沉积物的产生。关于加热器(第1蜂窝结构体1)的破损，通过目视观察，根据裂纹的有无进行判断。关于沉积物的产生，目视观察第1蜂窝结构体1的第1端面13来判断沉积物的有无。另外，对于第1蜂窝结构体1的内部，通过x射线ct(computedtomography，计算机断层扫描)观察来判断沉积物的有无。

实验结果示于表1。将加热器(第1蜂窝结构体1)没有破损的情况用a表示，将发生了破损的情况用b表示。另外，将没有产生沉积物的情况用a表示，将产生了沉积物的情况用b表示。

表1

比较例1中，由于l/d大，因而没有达到充分的温度，产生了沉积物。比较例2中，由于l/d大，因而如果增大功率，则温度分布扩大，加热器发生破损。比较例3中l/d过小，强度不充分。

另一方面，在l/d为0.5～1.2的范围内时，加热器没有破损，也没有产生尿素沉积物。另外，在如实施例5～10那样设置有尿素水解催化剂40的情况下，氨的产生量得以增加。

产业上的可利用性

本发明的还原剂喷射装置以及废气处理装置能够适合地用于净化由各种引擎等排出的废气中的氮氧化物(nox)。