JP2005188507A - ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置およびディーゼルエンジン用排気ガスの浄化方法 - Google Patents

Abstract

【目的】一般道路や高速道路等での長時間、高速走行を主体としたトラックやバス等の車両でも、ディーゼルエンジンの性能が損なわれず、燃費悪化の少ないディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置およびディーゼル排気ガス浄化方法を提供する。
【構成】排気系統の排気口に取り付けられる本体ケーシングと、本体ケーシング内に設けられフィルタケースと、フィルタケース内に設けられる内筒と、前記フィルタケースに隣接して設けられ、前記フィルタケース内から排出される排気ガスの流れを変更し、再び排気ガスを内筒に送り出すための流路変更室と、内筒内に設けられ、内筒から排出される排気ガスを大気中に放出するための排気筒を備え、フィルタケースと内筒内に粒状セラミック触媒で充填された触媒層を設けたディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置。
【選択図】 図１

Description

本発明はディーゼルエンジンから排出される排気ガスを浄化処理するディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置および浄化方法に関する。さらに詳しくは、一般道路や高速道路等を主体としたトラックやバス等の車両でも、ディーゼルエンジンの性能が損なわれず、燃費悪化のおそれのないディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置およびディーゼルエンジン用排気ガス浄化方法に関するものである。

近年、バスやトラック等のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）やＮＯ_Ｘ等の地球環境や人への影響が社会問題となっている。そこで、国や一部の自冶体では一定年度を経過し、一定の基準を満たさないディーゼルエンジン搭載車両に対してＰＭ除去装置の装着を義務付けた法律や、条例改正が行われている。

ここで、粒子状物質（以下、ＰＭという。）とは、大気中に浮遊している微粒子を言い、パティキュレート(Particulate)またはＰＭ(Particulate Matter)と呼ばれ、主に固形状炭素微粒子（ＳＯＯＴ）や可溶性有機物質（ＳＯＦ；Soluble Organic Fraction）からなっている。固形状炭素微粒子（ＳＯＯＴ）は炭化水素（ＨＣ）を含む炭素粒子が主成分であり、可溶性有機物質（ＳＯＦ）によって複数の炭素粒子が凝集して固まりの状態になったものである。ＰＭにはＨＣ微粒子やＨＣを含む硫酸塩(Sulfate)なども含まれている。

従来、ＰＭを捕集しながら酸化触媒等の働きによって比較的低い温度領域でＰＭを燃焼させる連続再生式ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter)が知られている(例えば特許文献１参照)。
この技術では、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスの上流側に配置されたＰｔ金属等の酸化触媒がコートされたセラミック製ハニカム型モノリス体で排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）が酸化されてＮＯ_２（二酸化窒素）が生成される(２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２）。一方、下流側に配置された触媒のコートされていないセラミックフィルタ（ＤＰＦ）で、排気ガス中のＰＭが捕集される。そして、セラミックフィルタ（ＤＰＦ）に捕集されたＰＭは、酸化触媒により生成されたＮＯ_２によって比較的低い温度領域で燃焼され、一酸化炭素（ＣＯ）や炭酸ガス（ＣＯ_２）となって（ＮＯ_２＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ，２ＮＯ_２＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ_２）、捕集されたＰＭの低減が連続的に行なわれるようになっている。
上記技術ではセラミックフィルタ（ＤＰＦ）に堆積したＰＭが連続的に低減されるので、過剰にＰＭが堆積してセラミックフィルタ（ＤＰＦ）がＰＭの捕集を行えなくなることが防止される。つまり、連続的にセラミックフィルタ（ＤＰＦ）の再生処理が行なわれる。
特許第３０１２２４９号公報

上記技術を含む従来のＤＰＦは、いずれもセラミック製ウオールフロー型フィルタが一般的に用いられている。このフィルタはセラミックの多数のセルからなり、セルの両端のうちの一方が交互に栓詰めされている。つまり、入口端において栓詰めされているセルは出口端では開放され、逆に入口端で開放されているセルは出口端で栓詰めされている。そして、互いに隣り合うセル隔壁では、排気ガスは通過するがＰＭは通過できない程度の細孔が存在している。入口端からセル内に入った排気ガス中のＰＭは、排気ガスがセル壁の細孔を通過し出口側のセルに移動する間に、隔壁表面の無数の突起や窪みおよび隔壁に存在する細孔に捕集される。捕集されたＰＭは、ＮＯ_２やセル隔壁にコートされた酸化触媒の働きにより燃焼され、主に炭酸ガス（ＣＯ_２）となってセル隔壁を通過し出口端のセルから排出される。

しかしながら、これら従来のＤＰＦは、例えば、都市内を比較的低速で運行したり、低速運行／停止を頻繁に繰り返しながら運行するバスなどのディーゼルエンジン搭載車両では、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス温度が低いため（例えば２５０℃以下）、ＮＯ_２や酸化触媒の働きによるＰＭの燃焼が不十分であり、ＰＭがＤＰＦの表面に堆積して目詰まりを生じたり、背圧が上昇して燃費悪化となったり、過剰に堆積したＰＭによる異常燃焼が発生しＤＰＦの破損等の問題があった。

そこで、本発明者らは、これらの問題を解消するため、従来のセラミック製ウオールフロー型フィルタ（ＤＰＦ）を用いない全く新しいＤＰＦを発明し特許出願をした（例えば特許文献２）。本発明者らの開示した従来技術では、フィルタケース内に酸化触媒などの触媒を担持した三次元網目構造を有する粒状セラミック多孔体を充填したＤＰＦが用いられている。前記粒状セラミック多孔体は、その内部に人口的に形成された多数の気孔とこれらの気孔同士を連結する連通孔が形成されている。また、粒状セラミック多孔体の表面には気孔の一部が露出していて無数の凹凸状突起が形成されている。
国際公開第０３／０７１１０６号パンフレット

ディーゼルエンジンから排出されたＰＭを含む排気ガスは、フィルタケース内に充填された粒状セラミック多孔体の充填層を当該フィルタケースの上流側から下流側に向かって蛇行しながら通過する間に、当該ＰＭは粒状セラミック多孔体の表面に形成された無数の突起や窪み、気孔内や連通孔内に捕集され、酸化触媒等の働きによって連続的に燃焼されて、炭酸ガス（ＣＯ_２）などとなって大気中に排出され、ＤＰＦの連続再生処理が行なわれるようになっている。

本発明者らの開示した上記ＤＰＦは、粒状セラミック多孔体の気孔性を最大限に利用し、その気孔内にＰＭを捕集でき、さらに排気ガスが粒状セラミック多孔体同士の隙間を流れるため、適度の流路抵抗（圧力損出）が生じ、排気ガスの急激な温度低下を防ぐことができ好都合である。
このため、都市内を比較的低速運行で、走行及び停止を煩雑に繰り返すようなディーゼルエンジン搭載バスなどの車両でも、排気温度の急激な低下を防ぎ、酸化触媒などの触媒反応温度を維持することができるので、粒状セラミック多孔体に捕集されたＰＭの触媒による燃焼を長期にわたって持続的に効率よく行なうことが可能なＤＰＦを提供することができる。

しかしながら、本発明者らの開示した上記ＤＰＦは、後述する比較例で示すようにＤ１３モード排気ガス性能試験を実施した結果ＰＭ低減率が４７．２％と低いことが判った。流路抵抗(圧力損失）が比較的高いので都市内走行のような比較的低い排気ガス温度（例えば２５０℃程度）でも触媒作用を発揮しＰＭを燃焼させることができる反面、高速道路での高速走行を主体としたトラックやバス等の車両では、さらに高い流路抵抗（圧力損失）のためにディーゼルエンジンの性能が損なわれるおそれがある。例えばエンジンの最高回転では１Ｋｇ／ｃｍ^２程度の背圧がＤＰＦ装置入口にかかり、５％程度の燃費損失もあることがわかった。

一般に、流路抵抗（圧力損失）を少なくするには、排気ガスの通過するＤＰＦの流路面積を大きくするか、ＤＰＦの流路長さを短くすることによって達成することが出来るが、しかし、流路面積を大きくするとＤＰＦを流れる排気ガスの量が少ないときに偏流がおき、排気ガスと触媒との接触が有効に行なわれないなど、ディーゼル車両に取り付ける場合既設のマフラーの外径と合わせなければならないためＤＰＦの大型化にはおのずから制約があった。また、ＤＰＦの流路長さを短くすることは、触媒と排気ガスとの接触時間が短くなり、ＰＭの捕集能力が低下する問題があった。
従って、本発明の目的は、一般道路や高速道路を主体としたトラックやバス等の車両でも、ＤＰＦの大型化を伴わずに既存のマフラー程度のサイズでディーゼルエンジンの性能が損なわれず、燃費悪化の少ないディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置およびディーゼルエンジン用排気ガス浄化方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスから粒子状物質（ＰＭ）を除去するディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置は、
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスを導入し、排気系統の排気口に取り付け可能な本体ケーシングと、
前記本体ケーシング内に設けられ排気ガスの浄化処理を行なうためのフィルタケースと、
前記フィルタケース内に設けられ、一端が前記フィルタケース内に開放され、他端が閉塞された排気ガスの浄化処理を行なうための内筒と、
前記フィルタケースに隣接して設けられ、前記フィルタケース内から排出される排気ガスの流れを変更し、再び排気ガスの浄化処理を行なうために前記フィルタケース内の内筒に送り出すための流路変更室と、
前記内筒内に設けられ、前記内筒から排出される浄化処理された排気ガスを大気中に放出するための排気筒を備えてなり、
前記フィルタケースおよび内筒内に、粒状セラミック触媒で充填された触媒層を設けてなることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項２記載の発明に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置は、請求項１において、前記粒状セラミック触媒で充填された触媒層は、フィルタケース内に充填され、前記内筒により分離された第一触媒層および前記内筒内に形成された第二触媒層を含み、
前記第一触媒層および前記第二触媒層の排気ガスは、互いに反対方向に流れることを特徴とする。

請求項３では、請求項１または２に記載の発明に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置おいて、前記粒状セラミック触媒で充填された触媒層は、さらに、フィルタケース内の内筒から開放された領域内に共通触媒層を有し、前記共通触媒層は、前記第一触媒層と同一方向の排気ガスが流れる層と、前記第二触媒層と同一方向の排気ガスが流れる層が同一層として共存していることを特徴とする。

請求項４では、請求項１〜３のいずれか一つに記載のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置において、前記粒状セラミック触媒は、その内部に人為的に形成された気孔及び連通孔を有し、かつ、その表面に前記気孔の一部が露出した形状のものであることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス浄化方法において、前記排気ガスは、触媒層の一方の流れで浄化処理されたのち、流路変更され、さらに前記一方の流れと反対の他方の流れで浄化処理されることを特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項５のディーゼルエンジンから排出される排気ガスの浄化方法において、粒状セラミック触媒は、その内部に人為的に形成された気孔及び連通孔を有し、かつ、その表面に前記気孔の一部が露出した形状のものであることを特徴とする。

一般道路や高速道路等での高速走行を主体としたトラックやバス等の車両でも、ディーゼルエンジンの性能が損なわれず、燃費悪化の少ないディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置およびディーゼルエンジン用排気ガス浄化方法を提供することができた。

[第１の発明の実施の形態]
以下、本発明を実施するためのディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置を図面を参照して説明する。
図１乃至図７は本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置を説明するための図である。ここに、
図１は、本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置全体を示す断面図である。
図２は、本発明の別の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置全体を示す断面図である。
図３は、図１のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の出口ケーシングを示す断面図および平面図である。
図４は、図１のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の排気筒を示す平面図および断面図である。
図５は、図１のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の入口プレートの一部を示す平面図である。
図６および図７は、図１のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置のパンチングメタルを示す平面図である。

本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジンから排出されるディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（１０）は、従来のマフラーを取り外した後に取り付けて使用されるものであり、ディーゼルエンジンにおいて発生する排気ガスからＰＭ成分等を低減した後に大気中に排出できる装置である。
このディーゼル排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の低減をおこなうディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（１０）は、ケーシング（１２）と、このケーシング（１２）内に独立して存在し、ケーシング（１２）から着脱可能なフィルタケース（１４）を備えている。

前記ケーシング（１２）は、本体ケーシング（１６）とこの本体ケーシング（１６）の一端に着脱可能に取り付けられる出口ケーシング（１８）から構成され、これらは金属板により形成される。本体ケーシング（１６）は、断面円筒形に形成され、所定の直径と長さに形成することで所定の容積を有している。
この本体ケーシング（１６）の一側部には、車両の排気系統の後端部に取り付け可能で、導入口（２０）を有する取り付け部（２２）が設けられており、さらに導入口（２０）の近傍には排気ガスの圧力、温度等の測定可能な複数個の測定口（２４）が設けられ、その不使用時にはプラグなどで封止されている。

他方、出口ケーシング（１８）は、図１および図３に示すように、断面円筒形の切頭円錐形に形成され、その一端は、本体ケーシング（１６）と略同様の内径を有し、その他端はＰＭ等を低減した排気ガスを放出する排出口（２６）を有し、図示されていない排気管等に取付け可能な取り付け部（２８）を備えている。

フィルタケース（１４）は、断面円筒形で両端が開口しており、所定の直径と長さを有することで所定の容積を有している。フィルタケース（１４）の内側には、断面円筒形で所定の直径と長さを有する内筒（３０）が設けられている。この内筒（３０）の一端は開放され、他端は、溶接などの固定手段でフランジ（３２）に一体的に固着され、内筒（３０）を閉塞している。

内筒（３０）内のフランジ（３２）中央部には、支持部材（３６）が溶接などの固定手段により固定されている。この支持部材（３６）は、本発明の実施の形態では、所定の高さを有し、略９０℃に折曲させたものから構成されているが本発明はこれに限定されない。
フィルタケース（１４）の内側と内筒（３０）外側との間には、図１、図５に示すように、入口プレート（３８）が取り付けられている。この入口プレート（３８）は、前記フィルタケース（１４）の内径と同様の外径および内筒（３０）の外径と同様の内径を有する中空円板形に形成され、排気ガスを導入する導入口（４２）が穿設されている。

内筒（３０）の内側には、支持部材（３６）に当接して第一のパンチングメタル（４４）が取り付けられている。この第１のパンチングメタル（４４）は、内筒（３０）の内径と同様の外径および後述する排気筒の外径と同様の内径を有する中空円板形に形成され、図７に示すように、全面にわたって排出口（４６）が穿設されている。そして、内筒（３０）内周面、フランジ（３２）内側面、第１のパンチングメタル（４４）外側面とで排気室（４８）が形成されている。

内筒（３０）の内側には、両端が開放され、所定の直径と長さを有する断面円筒状の排気筒（５０）が、支持部材（３６）に当接して取り付けられている。この排気筒（５０）の一方の開放端は、処理された排気ガスが導入する導入口（５２）および他方の開放端は、処理された排気ガスを大気に放出する放出口（５４）である。

排気筒（５０）は、その外周面に、放出口（５４）から所定の距離を隔てて、円周方向へ等間隔に４枚の仕切板（５６）が溶接等の固定手段により取り付けられている。この仕切板（５６）の高さ方向（内筒方向）先端はフィルタケース（１４）の内周面に当接している。また、仕切板（５６）は、内筒（３０）の開放端を係合するための溝（５８）が形成されており、排気筒（５０）が支持部材（３６）に当接した状態では内筒（３０）の開放端が溝（５８）内に係合している。なお、本発明において、仕切板（５６）の幅（内筒（５０）の軸方向の長さ）や円周方向の取付枚数は、任意に設定することができることは勿論である。

フィルタケース（１４）の排気側には、図１、図６に示すように、第二のパンチングメタル（６０）が仕切板（５６）に当接して固定されている。この第二のパンチングメタル（６０）はフィルタケース（１４）の内径と同様の外径および排気筒（５０）の外径と同様の内径を有する中空円板形に形成され、全面にわたって通過口（６２）が穿設されており、浄化した排気ガスが流出入するようになっている。

このフィルタケース（１４）内の入口プレート（３８）および第一のパンチングメタル（４４）から第二のパンチングメタル（６０）にわたって、本発明の粒状セラミック触媒（６４）が充填された触媒層（６５）が形成されている。この触媒層（６５）は、フィルタケース（１４）内周面と内筒（３０）外周面との間の中空円筒内に充填されている第一触媒層（６６）と、内筒（３０）内周面と排気筒（５０）外周面との間の中空円筒内に充填されている第二触媒層（６８）と、フィルタケース（１４）内周面と排気筒（５０）外周面との間の円筒内に充填されている共通触媒層（７０）から構成されている。なお、第二のパンチングメタル（６０）は、触媒の充填後、例えば、クランプ（７４）などの固定手段を用いて、粒状セラミック触媒（６４）を適当な充填度に押圧した状態で固定されている。また、第一触媒層（６６）および第二触媒層（６８）の長さ（距離）は、例えば、入口プレート（３８）や第一のパンチングメタル（４４）の取付位置を変えることにより、任意に変更できる。さらに、第一触媒層（６６）および第二触媒層（６８）の長さ（距離）は同一である必要はなく、例えば第二触媒層（６８）の長さを第一触媒層（６６）よりも短くしてもよいし、その逆の場合も本発明の範囲内である。これらの変更は、例えば排気ガスの処理量、処理能力、触媒充填量等を考慮して任意に調節される。

出口ケーシング（１８）の内側には、図１、図６に示すように、着脱自在な断面円筒形の切頭円錐形に形成された筒体（７６）が取り付けられている。この筒体（７６）の一端には、排気筒（５０）の外径と同様な内径を有する取付口が形成され、排気筒（５０）の放出口（５４）端部に圧入して固定され、他端は開放され、フィルターケース（１４）と着脱自在にクランプ等の任意の固定手段で固定されている。かくして、筒体（７６）の内周面の空間には、流路変更室（７８）が形成されている。そして、第一触媒層（６６）および共通触媒層（７０）を通過して浄化処理された排気ガスは、この流路変更室（７８）で、その流れを変更し、再び共通触媒層（７０）および第二触媒層（６８）を通過することによって浄化処理されるように構成されている。

このように構成された本発明のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（１０）の作用を以下に説明する。
ディーゼルエンジンから排出されたＰＭを含む排気ガスは、図１に示すように、排気系統の後端部を通って導入口（２０）からフィルタケース（１４）内に導かれ、フランジ（３２）に衝突して外周方向に方向転換し、第一触媒層（６６）に導かれる。
この第一触媒層（６６）およびその延長にある共通触媒層（７０）には本発明の粒状セラミック触媒（６４）が充填されている。排気ガスは第一触媒層(６６)および共通触媒層(７０)を通過する間にＰＭが捕集され、同時に触媒による酸化燃焼が行なわれる。第一触媒層（６６）および共通触媒層(７０)でＰＭが捕集され、燃焼された後の排気ガスは、第二のパンチングメタル（６０）の通過口（６２）から流路変更室（７８）に流入する。
流路変更室（７８）内で排気ガスは、第一触媒層（６６）の流路方向とはその流れが変更された後、第二のパンチングメタル（６０）の通過口（６２）から共通触媒層(７０)、第二触媒層（６８）を通過し、そこで排気ガス中のＰＭがさらに捕集されると共に触媒による燃焼が行われる。ここで処理された排気ガスは、第一のパンチングメタル（４４）の排出口（４６）から排気室（４８）に流出し、次いで流れを変えて排気筒（５０）、放出口（５４）から大気中に排出される。
しかしながら、ディーゼルエンジンのアイドリング時の低速回転における排気ガスの流量が少ない時や、高速回転時や高負荷時における排気ガスの流量が極端に多い場合などでは、排気ガスの一部は、第二のパンチングメタル（６０）の通過口（６２）から流路変更室（７８）に流出することなく、共通触媒層（７０）でその流れが変更されて第二触媒層（６８）に流入することもある。その結果、高速回転時における極端な背圧上昇を緩和することができる。

上述したように、本発明のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置は次のような特徴を有する。
（１）フィルタケース（１４）内に円筒状の内筒(３０)および排気筒(５０)を設け、フィルタケース(１４)の内周面と内筒(３０)の外周面との間、内筒(３０)の内周面と排気筒（５０）の外周面との間およびフィルタケース（１４）の内周面と排気筒（５０）の外周面との間に本発明の粒状セラミック触媒(６４)が充填された第一触媒層(６６)、第二触媒層（６８）および共通触媒層（７０）を形成し、第一触媒層（６６）とこれに続く共通触媒層（７０）の流路方向および第二触媒層（６６）とこれに先立つ共通触媒層（７０）の流路方向を互いに反対方向に流すようにしたので、本発明の粒状セラミック触媒（６４）の使用と相俟って、（１）ＰＭの捕集、酸化燃焼を効率よくおこなうことができ、（２）ケーシング内の流路抵抗(圧力損失）を比較的高く保つことができ、都市内走行のような比較的低い排気ガス温度（例えば２５０℃程度）でも触媒作用が十分に発揮されてＰＭを燃焼させることができる、および（３）一般道路や高速道路等での長時間、高速走行を主体としたトラックやバス等の車両でも、ディーゼルエンジンの性能を損なうことがなく、燃費悪化も少なく、ＰＭの燃焼を連続的に効率よく行なうことができる。

[第２の実施の形態]
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置全体を示す断面図である。この第２の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（１０ａ）は、本体ケーシング（１６ａ）と出口ケーシング（２４ａ）との中間に中間接続ケーシング（１６ｂ）を取り付けた以外は前記第１の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（１０）と同様な構成である。このように、第２の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（１０ａ）によっても、上述した第１の実施の形態と同様な作用効果を奏する。また、この第２の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（１０ａ）によれば、ＰＭ低減率の高い、排気ガスの浄化ができる。

（本発明のその他の特徴）
本発明では、排気ガスの熱による浄化を行なうため、本体ケーシングとフィルタケースとで空間を有する二重構造とすることにより、排気ガスの急激な温度低下を防ぐと同時に、浄化装置外部への排気熱による熱害が及ばないようにしている。これにより、高速道路走行時など排気管内温度が７００℃程度に達するような高温状態においても、本体ケーシング表面温度は最高でも２００℃以下に抑えることができる。
触媒ケース内には、本発明の粒状セラミック触媒が充填されており、その内部でＰＭを捕集し、さらに触媒の働きで酸化させているので６０％以上のＰＭ低減率が得られる。

本発明の排気ガス浄化装置は、車両の排気量別にフィルタケース内に充填される触媒容量が相違する。この触媒容量の決定に際しては、車両の排気量に対して排気ガスがフィルタケース内の触媒層を通過する通過表面積や通過時間等が一定になるようにし、排気ガス浄化率や圧損特性がそれぞれの機種でほぼ同一の値になるようにする。また、捕集効率を高めるため偏流の少ない構造とした。
ＰＭ低減率７０％以上の基準を定めている八都県市のカテゴリー３に適合するためには、本発明の粒状セラミック触媒を充填したフィルタケースの同じものを直列に２個組み合わせた、いわゆる、２連式を採用し（図２参照）、ＰＭの低減率を高めた。

（本発明の排気ガス流路）
本発明の粒状セラミック触媒で充填された触媒層では、粒状セラミック触媒の粒子１つ１つは互いに蜜に重なり合って集合体を形成し、粒子が占める空間以外に多数の空間が形成されている（例えば空間率は約５０％である）。これらの空間は触媒層の入口側から出口側にわたって繋がった多数の排気ガス通路を形成しており、排気ガスはその通路を入口側から出口側に向かって不規則方向に進行する。

（粒状セラミック触媒のＰＭ捕集メカニズム）
本発明のフィルタケース内に充填された粒状セラミック触媒のＰＭ捕集メカニズムは、次のとおりである。すなわち、まず排気ガスは粒状セラミック触媒の表面に衝突しながら、粒状セラミック触媒が重なり合って形成された隙間を流れ、スート（ｓｏｏｔ）分を含むＰＭは衝突した表面に吸着、捕集される。
本発明の粒状セラミック触媒の表面は、窪みが多数ある大小の凹凸面を有しており、この凹凸面において排気ガスの流れに乱れが生じる。そのことで、排気ガスと粒状セラミック触媒との接触頻度が増加し、スート（ｓｏｏｔ）分を含むＰＭが吸着され易い。
また、粒状セラミック触媒の粒子内部には、人工的に形成された多数の気孔（平均粒径約５００μｍ程度の比較的大きな気孔）とこれらに隣接する気孔同士とを連通する連通孔が無数に形成されており、通気性（気孔率約８０％程度）もある。排気圧力によってスート（ｓｏｏｔ）分を含むＰＭの一部は粒子内部まで深く侵入することができるので、粒子の表面だけでなく、粒子内部に形成された気孔内でもＰＭが捕集される結果、捕集効率が優れている。

（粒状セラミック触媒の物性）
本発明の粒状セラミック触媒の一例を示す。
形状：粒状（押し出し成形による）
粒径（ｍｍ）：５〜１５
気孔径（μｍ）：５０〜１０００（中央値５００）
気孔率（％）：７０
比表面積（ｍ^２/ｇ）：２．４
圧壊強度（ｋｇ/粒）：５〜１０
磨耗率（ｗｔ％）：０．２５
担体材料：コージェライト
触媒：Ｐｔ、ＣｅＯ_２（助触媒）
本発明の上記粒状セラミック触媒を使用した触媒ケースは、排気ガスを満遍なく接触させることができるのでＰＭの捕集効率が高い。

（ＰＭの再生）
本発明の粒状セラミック触媒は白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）などの貴金属触媒の酸化能でまず排気ガス中のＮＯをＮＯ_２に酸化させ、次いで酸化力の強いＮＯ_２でＰＭを酸化除去している（ＮＯ_２＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ，２ＮＯ_２＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ_２）。
粒状セラミック触媒で充填された触媒層を通過する排気ガスは、粒状セラミック触媒が重なり合って形成された隙間を流れるため排気ガス温度が低く、ＰＭが堆積する条件においても、ＰＭの堆積が比較的少なく、人工的な気孔を有する粒子自体の優れた捕集能力でＰＭを気孔内部に捕集させ、目詰まりなく排気ガス通路は常に確保される。
路線バス専用の触媒ケース装着車が時速２０ｋｍ/ｈ程度の低速度で走行しているときは、フィルタ内の排気ガスの平均温度は２３０℃程度の低い温度状態で走行する。このような条件でも、一時的に排気ガス温度が２５０℃を越える温度帯があるのでＰＭの再生を行なうことが出来る。
これは、走行後の粒状セラミック触媒をフィルタケースから抜き取り、特に多くのスート（Ｓｏｏｔ）が堆積した粒状セラミック触媒を、ＮＯ_２雰囲気中で燃焼試験を実施した結果、２５０℃付近からＰＭの再生が開始し、３５０℃付近でＰＭの再生はピークに達することが判明した。
このことは、排気ガスの温度が比較的低くＰＭが酸化反応しない温度域では、粒状セラミック触媒の充填した触媒層内部全体にＰＭを吸着、捕集して蓄え、排気ガスの温度が高くなることで堆積しているＰＭと、新たに流入するＰＭの再生を同時に行なっているものと考えられる。

（本発明の粒状セラミック触媒の充填構造）
粒状セラミック触媒を充填した触媒層からなる触媒ケースは、ＰＭの他にＨＣ、ＣＯの低減効果もあり、これは触媒の酸化反応によるもので、酸化触媒としての機能である。本発明の粒状セラミック触媒は、触媒ケース内の充填量によってＰＭ中のスート分の捕集効率が変わる。触媒の充填量を減らすと捕集効率が低下し、それによってＰＭ低減率が低下し、酸化触媒の機能のみとなって、ＤＰＦの機能が少なくなるため排気ガスの排出流量に適した粒状セラミック触媒の充填量を決めることが必要である。すなわち、ＳＶ値に基づいて決定する。本発明のディーゼルエンジン用排気ガス装置では、ＳＶ値を３,３００〜７０,０００の範囲に定めることにより、ＰＭ低減率を６０〜７５％にすることができる。ここで、ＳＶ値とは、空間速度（space velocity:SV）をいい、これは触媒層における排気ガスの速度をＶ_０、触媒容積をＶとすると、空間速度ＳＶはＳＶ=Ｖ_０／Ｖで表され、その単位はｈ^−１で示される。触媒ケースの容積でどの程度の量の排気ガスを浄化することができるかの目安となり、所定の浄化率を得るために必要な空間速度の値が大きいほど触媒性能が優れていることが判る。

また、本発明の排気ガス浄化装置を搭載した車両では、エンジンから排出される高温の排気ガスの熱を利用することができる。具体的には、排気ガスの温度の高いときの熱を粒状セラミック触媒に吸収蓄熱することで、排気ガス浄化装置を搭載した車両の渋滞走行時の排気ガス温度が低い場合のＰＭの再生に有効に利用することができる。すなわち、エンジンから排出される高温の排気ガス流を触媒ケースに流入させることで効率よく排気ガスから熱を吸収して高温域を一定時間維持させることができ、排気ガス自体は熱を失って温度が下降し排出される。この方法は、排気ガスから余ったエネルギーを回収して再度プロセスに活用した有効な方法である。

（本発明の粒状セラミック触媒）
本発明の粒状セラミック触媒は三次元網目構造を有し、セラミック基材で構成されている。基材内部には人工的に形成された無数の気孔（例えば、平均粒径約５００μｍ程度）が形成されており、これらの気孔は隣接する気孔同士が互いに連通孔で連結されている。さらに、表面にも気孔の一部が露出しており、粒子表面、気孔及び連通孔の表面には、その一部または全部に触媒層が形成されている。

本発明の粒状セラミック触媒は、通気性が大きい（例えば、気孔率７０％程度）ので、排気ガスは粒状セラミック触媒の表面だけでなく、粒子内部の気孔や連通孔にまで容易に侵入することができ、ＰＭの捕集、触媒による燃焼が有効に行われることが可能である。

本発明の粒状セラミック触媒は、球形状、楕円形状、三角形状、多角形状、ペレット状等の任意の形状のものが用いられる。さらに本発明の粒状セラミック触媒は上記形状の一種又は複数のものを用いてもよい。

（本発明の粒状セラミックの製法）
本発明の粒状セラミック触媒は、セラミック多孔体に触媒を担持してつくることができる。セラミック多孔体は、例えば、特開平８−１４１５８９号公報に記載された方法により製造することができる。すなわち、セラミック多孔体は、セラミック原料の粉体に球状熱可塑性樹脂を混合し、水と粘結剤（例えばパルプ廃液）を加えて混練機でペースト状に混合し、球状熱可塑性樹脂の構成物の体積部分を占有させた所定の形状に成形した焼成素材とし、乾燥させ、次いで焼成して形成することができる。成形後の乾燥は、８０℃〜２４０℃の第１段階の乾燥と２４０℃〜５００℃の第２段階の乾燥を行うことが好ましく、第１段階の乾燥で球状熱可塑性樹脂が焼成素材マトリックスの中で固定され、気孔の骨格が形成される。
その後第２段階の乾燥で焼成素材を２４０℃〜５００℃に加熱する。この段階で球状熱可塑性樹脂が溶融し、分解しながらセラミック原料粒子の間を流れてゆき、連通孔が形成される。この工程では、球状熱可塑性樹脂を含むセラミック原料の一部が溶融し、球状熱可塑性樹脂から空気が供給されて焼結して、気孔と連通孔を有する三次元網目構造のセラミック多孔体が形成される。球状熱可塑性樹脂のサイズを任意に選択することにより、大きいサイズの気孔径を有する気孔のものや、小さいサイズの気孔径を有する気孔をもった粒状セラミックのものを製造することができる。

セラミック原料としては、硅酸質鉱物例えば硅石、硅酸白土、硅藻土など、アルミナ質鉱物例えばダイアスポア、ボーキサイト、溶融アルミナなど、シリカアルミナ質鉱物、例えば粘土鉱物としてのカオリン質である木節粘土、蛙目粘土、あるいはモンモリロナイト質であるベントナイトや、蝋石、シリマナイト鉱物など、更にはマグネシア質鉱物のマグネサイト、ドロマイトなど、石炭質鉱物の石灰石、けい灰石など、クロム質鉱石のクロム鉄鉱、スピネルなど、ジルコニア質鉱石のジルコン、ジルコニアなど、その他の鉱物としてのチタニア質鉱物、炭素質鉱物のグラファイトなどを用いることができる。

球状熱可塑性樹脂としては、融点が８０℃〜２５０℃、燃焼点が５００℃以上の樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂(６ナイロン、６・６ナイロン、６・１２ナイロン)、ポリエチレン、エチレン共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジエン-スチレン共重合体、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂等の球状物が挙げられる。

粒状セラミック多孔体は、上記セラミック原料中から高温の排気ガス浄化装置に用いるのに適する材料から適宜選ばれる。このような材料を用いると、粒状セラミック多孔体への触媒担持性が良好で、耐熱性が高く、熱膨張係数が少ないので、熱による膨張や収縮が少なく、熱による破壊が比較的少なく、耐久性に優れた粒状セラミック触媒を得ることができる。

本発明の粒状セラミック触媒は、シリカ、アルミナ、コージェライト、チタニア、ジルコニア、シリカ-アルミナ、アルミナ-ジルコニア、アルミナ-チタニア、シリカ-チタニア、シリカ-ジルコニア、チタニア-ジルコニア、ムライト、炭化ケイ素等のセラミックを主成分として含有するものを用いてもよい。これらの材料を用いることによって、ディーゼルエンジンにおける高温の排気ガスに耐える耐熱性を具えた粒状セラミック触媒が得られる。

本発明の粒状セラミック触媒は、貴金属触媒、酸化物触媒等の触媒が担持される。貴金属触媒としては、通常使用されている貴金属、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。このような触媒を使用することによって、渋滞走行時の排気ガス温度が例えば２５０℃程度の低い温度でも排気ガス中のＰＭを燃焼することができる。
酸化物触媒としては、ＣｅＯ_２、ＦｅＯ_２、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１等を用いることができる。触媒として貴金属触媒と酸化物触媒を組み合わせて使用することによって、燃料に含まれる硫黄成分による被毒、すなわち、触媒成分の非活性化を防止し触媒の耐久性を高めることができる。
粒状セラミック多孔体への前記触媒の担持は、常法により行うことができ、例えば、触媒を含むスラリーに粒状セラミック多孔体を含浸し、乾燥、焼成することによって行うことができる。

(粒状セラミック触媒の粒径)
本発明の粒状セラミック触媒は、排気ガスと粒状セラミック多孔体との接触チャンスを多くするために約４.０ｍｍ乃至約２０ｍｍの平均粒径を有するものが用いられる。本発明の粒状セラミック触媒は、１００μｍ乃至１５００μｍの気孔径を有していることが好ましい。このような気孔は、上述した球状熱可塑性樹脂が焼成素材マトリックスの中で固定された基本的な骨格から形成されたものであり、セラミック多孔体が最初から有している気孔と区別される。前記気孔を多数有する本発明の粒状セラミック触媒は、ＰＭの流入を容易にし、気孔内に流入したＰＭは触媒と反応する燃焼場となることができる。さらに気孔内では燃焼熱がこもり、ＰＭの燃焼が促進される。

本発明の触媒層は、走行中の振動、揺れ、急停止、急発進等の運転状況により移動などして磨耗や損傷することが比較的少ない。また本発明のフィルタケース内に取り付けられた仕切り板は走行中の車両の振動などによる触媒の磨耗や損傷などの防止に特に有効である。

本発明の粒状セラミック触媒は、酸化物触媒（例えばＣｅＯ_２）と貴金属触媒（例えばＰｔ）が担持されていることが好ましく、これにより排気ガス中のＮＯはＮＯ_２に酸化され、酸化力の強いＮＯ_２により捕集されたＰＭは酸化（燃焼）除去される。

（粒状セラミック触媒の充填量）
フィルタケース内の粒状セラミック触媒の充填量は、ＰＭ低減率が６０％以上であること、排気ガスの背圧上昇によって起きるエンジンに対する負荷が走行中に支障が起きない範囲であること及び燃料消費率（燃費損失）を５％以内に抑えること等の要因から決めるのが好ましい。具体的な粒状セラミック触媒の充填量は、充填量による捕集効率と背圧変化を実験値から求めて適当な値に決められることが好ましい。

フィルタケース内に充填された粒状セラミック触媒の背圧値は、排気ガス浄化装置の取り付け時の初期値が０．１〜０.３ｋｇ/ｃｍ^２程度になる。この値は、エンジンが最高回転時の数値である。時間の経過と共に、路線バスなどの渋滞走行の多いディーゼルエンジン搭載の車輌の場合には、粒状セラミック触媒の表面や気孔内に常時ＰＭが堆積するため、粒状セラミック触媒の空孔率の低下で排気ガス抵抗が増加し、測定時の背圧値は高めになる。これは、ＰＭの堆積と再生を繰り返している中で、運転条件が全体として排気温度の低い場合、ＰＭの堆積した状態が多く、その堆積量によって背圧測定値が変化するからである。

本発明の粒状セラミック触媒をフィルタケースに充填する場合、粒径の大小に何ら制限はない。フィルタケースの入口側から出口側に至るまでほぼ同一の粒径を有する粒状セラミック触媒を充填してもよい。或いは、フィルタケースの入口付近に大きい粒径のものを充填し、中間付近に中程度の粒径のものを、出口付近に、小さい粒径のものをそれぞれ充填してもよい。例えば、粒径が１０ｍｍ付近のものと５ｍｍ付近のものとでは、同一容積に占める表面積は５ｍｍ付近のものの方が１０ｍｍ付近のものの倍近くとなるので、小さい粒径の粒状セラミック触媒の触媒層ほどＰＭに対する吸着面積が増加しＰＭの捕集が容易となる。粒径の小さいものは全体の隙間容積は変わらず粒状セラミック触媒同士が重なり合って形成される隙間の数が増えることになる。すなわち、排気ガス流路が、入口付近は大きく、出口に向かって小さくなり流路が増える。これにより、入口付近と出口付近のＰＭの捕集バランスが取れ、入口付近ではＰＭが剥がれ出しても出口付近で再度ＰＭを捕集することができる。

以下に、実施例１、２、３において、ディーゼルエンジンを搭載した車両において、本発明による装置の装着前と装着後の排気ガス成分の比較を実施した。また、比較例は本発明外の円筒形のケーシングで装着前と装着後の排気ガス成分の比較を実施した。
いずれの装着も粒状セラミック触媒は消音機能を有するため、ディーゼル車に取り付けられている既設の消音装置と交換し、装着性を考慮し外形寸法はほぼ同じに合わせたものを装着した。さらに、粒状セラミック触媒層を排気ガスが流れる場合、流路抵抗によって、排気抵抗（背圧）が発生し、特にエンジン回転や負荷が高い時、エンジンに負荷がかかり、燃費悪化となるため、適切な触媒量とした。実施例１、２、３、比較例のいずれもディーゼル１３モード時の仕事率の測定では、装着後の仕事率は５％以下であるため、特に問題ない。

実施例１
（１）本発明のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置１（ＳＶ値 ３３，７１２／ｈ）
装置型式 ＫＡＭ−０２−０２（八都県市認定）（図２参照）
装着車の排気量：４，２１４Ｌ
触媒容量：１２リットル（貴金属担持量 １ｇ／ｌ）

（２）粒状セラミック触媒の物性
形状：粒状（押し出し成形による）
粒径（ｍｍ）：５〜１５
気孔径（μｍ）：５０〜１０００（中央値５００）
気孔率（％）：７０
比表面積（ｍ^２/ｇ）：２．４
圧壊強度（ｋｇ/粒）：５〜１０
磨耗率（ｗｔ％）：０．２５
担体材料：コージェライト
触媒：Ｐｔ、ＣｅＯ_２（助触媒）

（３）試験機関：財団法人 日本車両検査協会 自動車試験所

（４）試験内容：本発明のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の排気管への装着前および装着後におけるディーゼル１３モード排出ガス試験（粒子状物質測定を含む）を実施した。試験は装着前および装着後の順で実施した。
ここでディーゼル１３モード排出ガス試験とは、道路運送車両の保安基準第３１条第１２項に規定されるディーゼル１３モード法又は別表１に掲げる運転条件で運行する場合に発生し、排気管から大気中に排出される排出物に含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物およびＰＭ排出量を測定する排出ガス低減試験方法である。

（５）試験車両
車名・型式 三菱 Ｕ−ＦＥ４３７ＥＶ改
車体番号 ＦＥ４３７ＥＶ-５８０８６５
走行キロ数 ２２５３９３ｋｍ
車両重量 ３２００ｋｇ
車両総重量 ６３６５ｋｇ

原動機型式 ４Ｄ３３、最高出力 １３０／３２００ ＰＳ／ｒｐｍ
サイクル数 ４、気筒数 ４、 総排気量 ４，２１４Ｌ
給気冷却気の有無 無、 過給機の有無 無
変速機 手動 （副変速機の有無：無）前進 ５段
減速比 ６．１６６
使用燃料 低硫黄軽油

（６）試験に使用した計測機器
シャシダイナモメータ (株)バンザイ製 ＢＣＤ１１００Ｅ−ＤＣ
排気ガス分析計 (株)ベスト測器製 Ｂｅｘ-５２００ＤＧＳ
希釈トンネル装置 (株)ベスト測器製 ＬＤＤ-３１０Ｗ
ＣＶＳ装置（ＣＦＶ) (株)ベスト測器製 Ｃ．Ｂｅｘ-０３０ＣＸ-ＴＷＧ
(採取量１６ｍ^３／ｍｉｎ）
秤量天秤 ザルトリウス(株）Ｍ５Ｐ−Ｆ

（７）仕事率の測定
仕事率（ｋＷ）：１４．２４（装着前）；１３．９２（装着後）

（８）試験結果を表１に示す。
浄化率（Ｄ１３モード排ガス性能試験）

排出ガス成分の平均排出量（ｇ/ｋＷｈ）
ＣＯ等の平均排出量＝排出ガス成分の排出量の合計／仕事率の合計
ＰＭの平均排出量＝ＰＭの総排出量／仕事率の合計
本発明のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置を装着したディーゼル車両のＰＭ浄化率は７４．９％であった。

実施例２
（１）本発明のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置２（ＳＶ値 ６７，４２４／ｈ）
装置型式 ＫＡＭ−０２−０１（八都県市認定）（図１参照）
装着車の排気量：４，２１４Ｌ
触媒容量：６リットル（貴金属担持量 １ｇ／ｌ）

（２）粒状セラミック触媒の物性：実施例１と同じ

（３）試験機関：実施例１と同じ

（４）試験内容：実施例１と同じ

（５）試験車両：走行キロ数 ２２１４８２ｋｍ以外は実施例１と同じ

（６）試験に使用した計測機器：実施例１と同じ

（７）仕事率の測定
仕事率（ｋＷ）：１４．２４（装着前）；１３．６４（装着後）

（８）試験結果を表２に示す。
浄化率（Ｄ１３モード排ガス性能試験）

実施例３
（１）本発明の排気ガス浄化装置３（ＳＶ値 ６９，３４４／ｈ）
装置型式：ＫＡＭ−０２−０１（試作品）（図１参照）
装着車の排気量：４，３３４Ｌ
触媒容量：６リットル（貴金属担持量 １ｇ／ｌ）

（２）粒状セラミック触媒の物性：実施例１と同じ

（３）試験機関：財団法人 日本自動車輸送技術協会

（４）試験内容：実施例１と同じ

（５）試験車両
車名：型式 いすず ＫＣ−ＮＫＲ６６ＥＡＶ
車体番号：ＮＫＲ６６Ｅ−７５２５３２０
原動機型式：４ＨＦ１
総排気量：４，３３４Ｌ
正規噴射時期：７° ＢＴＤＣ
シリンダー径×行程：１１２．０×１１０．０ｍｍ
燃料の種類：軽油（密度０．８１１ｇ／ｃｍ^３）
変速機：手動（前進５段）
車両重量：２８１０ｋｇ
試験車両重量：２８１０ｋｇ
サイクル・気筒数：４サイクル・４気筒
最高出力：９６（１３０）／３２００ｋＷ（ＰＳ）／ｍｉｎ^−１
排出ガス対策の種類：ＥＧＲ
圧縮比：１９．０
燃料室形式：直噴式
正規無負荷回転数：５８０ｍｉｎ^−１
減速比：４．７７７

（６）試験に使用した計測機器
シャシダイナモメータ：株式会社小野測器製 ＺＡ−０１８
排出ガス分析装置：株式会社 堀場製作所製 ＭＥＸＡ−７２００Ｄ
排出ガス定容量採取装置：株式会社 堀場製作所製 ＣＶＳ−９３００Ｔ
希釈トンネル：株式会社 堀場製作所製 ＤＬＴ−１２４０Ｗ
精密天秤：メトラー社製 ＵＭ−３

（７）仕事率の測定
仕事率（ｋＷ）：１１．８４（装着前）；１１．６５（装着後）

（８）試験結果を表３に示す。
浄化率（Ｄ１３モード排ガス性能試験）

比較例
（１）ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置（本発明外）：円筒形のケーシングに本発明の粒状セラミック触媒を充填させたもの
装置型式：ＫＡＭ−００ （ＳＶ値 ８６,１８８／ｈ）
装着車の排気量：１１．１４９Ｌ
触媒容量：８．５リットル（貴金属担持量 ２ｇ／ｌ）

（２）粒状セラミック触媒の物性：実施例１と同じ

（３）試験機関：東京都環境科学研究所

（４）試験内容：実施例１と同じ

（５）試験車両：
車名：三菱 型式：Ｕ−ＭＰ２１８Ｋ
車両重量：９２２０ｋｇ
車体番号：ＭＰ２１８Ｋ１２０８４
ミッション：５ Ｍ／Ｔ
用途／形状：乗合／リヤ−エンジン
燃焼室形式：直接噴射式
総重量：１３２３５ｋｇ

エンジン型式：６Ｄ２２
総排気量：１１１４９ｃｃ
最高出力：２２５ｐｓ／２２００ｒｐｍ
最大トルク：７８ｋｇｍ／１４００ｒｐｍ
アイドル回転：５００ｒｐｍ

（６）排出ガス測定機器
排ガス分析器：（株）堀場製作所 ＭＥＸＡ−９４００Ｆ
ＣＶＳ装置（ＣＦＶ）：（株）堀場製作所 ＣＶＳ−９４００Ｔ（採取量：１１４．００ｍ^３／ｍｉｎ）

（７）試験機器
ダイナモメータ：（株）明電舎製大型シャシダイナモメータ
送風機：（株）明電舎製

（８）仕事率の測定
仕事率（ｋＷ）：２７．３６（装着前）；２７．２４（装着後）

（９）試験結果を表４に示す。
浄化率（Ｄ１３モード排ガス性能試験）

上述したような構造を有し上述したような作用を奏することから、次のような利点がある。
（１）フィルタケース内の触媒層に粒状セラミック触媒を用いたので、ＰＭの捕集、酸化燃焼を効率よくかつ確実におこなうことができる。
（２）フィルタケース内の触媒層に粒状セラミック触媒を用いたので、ケーシング内の流路抵抗(圧力損失）を比較的高く保つことができ、都市内走行のような比較的低い排気ガス温度（例えば２５０℃程度）でも触媒作用が発揮し、ＰＭを燃焼させることができる。
（３）フィルタケース内の触媒層に排気ガスを通してＰＭの捕集および触媒による燃焼を行なった後、当該排気ガスを流路変更室内で方向転換させることで、触媒層内での偏流防止、ブローオフ現象の防止ができるので、一般道路や高速道路等での長時間、高速走行を主体としたトラックやバス等の車両でも、ディーゼルエンジンの性能を損なうことがなく、燃費悪化の少ない、ＰＭの燃焼を連続的に効率よく行なうことができる。

は、本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置全体を示す断面図である。 は、本発明の別の実施の形態に係るディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置全体を示す断面図である。 は、ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の出口ケーシングを示す断面図および平面図である。 は、ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の排気筒を示す平面図および断面図である。 は、ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の入口プレートの一部を示す平面図である。 は、ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の第一のパンチングメタルを示す平面図である。 は、ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置の第二のパンチングメタルを示す平面図である。

符号の説明

１０,１０ａ ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置
１２ ケーシング
１４ フィルタケース
１６,１６ａ,１６ｂ 本体ケーシング
１８,１８ａ 出口ケーシング
３０ 内筒
３２ フランジ
３６ 支持部材
３８ 入口プレート
４４ 第一のパンチングメタル
４８ 排気室
５０ 排気筒
５６ 仕切板
６０ 第二のパンチングメタル
６４ 粒状セラミック触媒
６６ 第一触媒層
６８ 第二触媒層
７０ 共通触媒層
７６ 筒体
７８ 流路変更室

Claims (6)

1. ディーゼルエンジンから排出される排気ガスから粒子状物質（ＰＭ）を除去するディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置は、
   ディーゼルエンジンから排出される排気ガスを導入し、排気系統の排気口に取り付け可能な本体ケーシングと、
   前記本体ケーシング内に設けられ排気ガスの浄化処理を行なうためのフィルタケースと、
   前記フィルタケース内に設けられ、一端が前記フィルタケース内に開放され、他端が閉塞された排気ガスの浄化処理を行なうための内筒と、
   前記フィルタケースに隣接して設けられ、前記フィルタケース内から排出される排気ガスの流れを変更し、再び排気ガスの浄化処理を行なうために前記フィルタケース内の内筒に送り出すための流路変更室と、
   前記内筒内に設けられ、前記内筒から排出される浄化処理された排気ガスを大気中に放出するための排気筒を備えてなり、
   前記フィルタケースおよび内筒内に、粒状セラミック触媒で充填された触媒層を設けてなることを特徴とするディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置。
2. 前記粒状セラミック触媒で充填された触媒層は、フィルタケース内に充填され、前記内筒により分離された第一触媒層および前記内筒内に形成された第二触媒層を含み、
   前記第一触媒層および前記第二触媒層の排気ガスは、互いに反対方向に流れることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置。
3. 前記粒状セラミック触媒で充填された触媒層は、さらに、フィルタケース内の内筒から開放された領域内に共通触媒層を有し、前記共通触媒層は、前記第一触媒層と同一方向の排気ガスが流れる層と、前記第二触媒層と同一方向の排気ガスが流れる層が同一層として共存していることを特徴とする請求項１または２記載のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置。
4. 前記粒状セラミック触媒は、その内部に人為的に形成された気孔及び連通孔を有し、かつ、その表面に前記気孔の一部が露出した形状のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のディーゼルエンジン用排気ガス浄化装置。
5. ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのディーゼルエンジン用排気ガス浄化方法において、前記排気ガスは、触媒層の一方の流れで浄化処理されたのち、流路変更され、さらに前記一方の流れと反対の他方の流れで浄化処理されることを特徴とするディーゼルエンジン用排気ガス浄化方法。
6. ディーゼルエンジンから排出される排気ガスの浄化方法において、粒状セラミック触媒は、その内部に人為的に形成された気孔及び連通孔を有し、かつ、その表面に前記気孔の一部が露出した形状のものであることを特徴とする請求項５記載のディーゼルエンジン用排気ガス浄化方法。

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