JP2006336506A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディーゼル等の内燃機関から排出されるパティキュレートを効率良く浄化する排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】パティキュレート酸化触媒が塗布された金属フィルタ１１とパティキュレート浄化用フィルタ１２とを併用するとともに、パティキュレート浄化用フィルタ１２よりも上流側に金属フィルタ１１を配置し、この金属フィルタ１１の気孔径をパティキュレート浄化用フィルタ１２の気孔径以上に設定することにより、パティキュレートを効率良く浄化する排ガス浄化装置１を提供できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガス浄化装置に関し、特に、ディーゼル等の内燃機関から排出されるパティキュレートを効率良く浄化する排ガス浄化装置に関する。

ディーゼル等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレート（粒子状物質、以下ＰＭともいう）が含まれていることが知られている。このパティキュレートの浄化には、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）やキャタライズドスートフィルタ（ＣＳＦ）が一般的に用いられている。これらはいずれも、フィルタによりパティキュレートを捕集するものであるが、連続使用に際しては、フィルタ上に堆積したパティキュレートを燃焼してフィルタを再生させる必要がある。しかしながら、その燃焼には通常５５０℃〜６５０℃もの高温を要するため、外部の熱源や添加剤等の付加技術を用いてパティキュレートを強制的に燃焼し、フィルタの再生を行っているのが現状である。

例えば、フィルタを直列に配置した排ガス浄化装置として、排気管の途中に設けられたフィルタケース内の上流側に、ＮＯ_２生成触媒を担持し且つ排気ガス中のパティキュレートより大きな大径粒子を除去する荒目の前段フィルタを配置し、フィルタケース内の下流側に、酸化触媒を担持し且つ排ガス中のパティキュレートを除去する細目の後段フィルタを配置した排ガス浄化装置が開示されている（特許文献１参照）。この排ガス浄化装置によれば、排ガス中の大径粒子を前段フィルタで除去し、パティキュレートを後段フィルタで除去できるため、細目の後段フィルタの目詰まりを防止できる。さらには、前段フィルタのＮＯ_２生成触媒で生じたＮＯ_２によって大径粒子を燃焼し、後段フィルタの酸化触媒で生じた酸素及び前段フィルタで生じたＮＯ_２によってパティキュレートを燃焼するため、両フィルタを再生できるとされている。

フィルタを直列に配置した排ガス浄化装置の別の例として、排気マニホールド周辺に、比較的大粒径の排気微粒子を捕集する粗目フィルタを配置し、排気マニホールド周辺から離れた下流側の位置に、比較的小粒径の排気微粒子を捕集する細目フィルタを配置した排ガス浄化装置が開示されている（特許文献２参照）。この排ガス浄化装置によれば、燃焼に高温を要する大粒径の排気微粒子を排気温度の低下が少ない部位で確実に燃焼できるとともに、燃焼に高温を要しない小粒径の排気微粒子をスペース的に有利な位置で捕集して燃焼できるとされている。

フィルタを直列に配置した排ガス浄化装置のさらに別の例として、下流側に配置されたフィルタを電気加熱で再生する排ガス浄化装置として、セル隔壁の平均細孔径が異なる複数種から触媒付ＤＰＦを構成し、排ガスの上流側から下流側に向かって平均細孔径が大きなものから小さなものへと順に直列に配置した排ガス浄化装置が開示されている（特許文献３参照）。この排ガス浄化装置によれば、それぞれの触媒付ＤＰＦにおいて、その細孔径に比して著しく大きなパティキュレート粒子が流入することを回避でき、これにより、細孔の閉塞及び背圧の上昇が抑制できるとされている。

また、下流側のＤＰＦを電気加熱で再生する排ガス浄化装置として、触媒付フィルタの上流側に、制御装置で通電及び非通電状態を制御される電気加熱装置を備える連続再生型パティキュレートフィルタ装置が開示されている（特許文献４参照）。この装置によれば、電気加熱装置で排ガスを適宜加熱して、触媒付フィルタを再生可能温度以上にできるため、エンジンから流出する排ガス温度が低い場合であっても、適宜昇温してパティキュレートを燃焼、再生できるので、燃費の悪化を防止しながら効率良くパティキュレートを捕集、再生処理できるとされている。

次に、金属フィルタを用いた排ガス浄化装置であって、金属フィルタ自体を加熱して再生するものとして、触媒を担持させたフェルト状フィルタの両面に耐熱金網を積層して形成されたフィルタ本体に、エンジンから排出される排ガス温度が低く、触媒の活性が低いエンジン作動領域下で、フィルタ加熱用の電力を供給する排ガス浄化装置が開示されている（特許文献５参照）。この排ガス浄化装置によれば、フィルタ本体に電力を供給して加熱することにより、触媒作用を通じてより低温でパティキュレートを燃焼できるため、排ガス温度が低くなる低速、中速運転状態であってもフィルタを再生できるとされている。

さらには、アルカリ金属を用いたフィルタとして、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の少なくとも一種を含む触媒を含有するフィルタの表面に捕集される微粒子を、触媒の潮解作用によって生じる触媒溶液で被覆する浮遊微粒子除去フィルタが開示されている（特許文献６参照）。このフィルタによれば、触媒燃焼により浮遊微粒子の表面のみならず内部においても触媒作用が働くため、加熱装置等を用いることなく、低温領域で浮遊微粒子を完全に燃焼でき、連続的に処理できるとされている。

また、アルカリ金属を用いたフィルタの別の例として、複数種の触媒粒子とアルカリ金属塩が三次元構造を有する耐熱性構造体の表面に担持された排ガス浄化材が開示されている（特許文献７参照）。この排ガス浄化材によれば、パティキュレートに対する触媒活性を最大限に発揮でき、触媒粒子とパティキュレートとの接触性が良好となり、パティキュレートを効率的に浄化できるとされている。
特許３５６６９０５号公報 特開２００３−３０１７１３号公報 特開２００３−２２５５４０号公報 特開２００１−２８０１２１号公報 特開２００２−２０６４１８号公報 特開２００２−８９２３６号公報 特開２００３−１７００５５号公報

しかしながら、上記特許文献１〜特許文献７に開示された技術は、以下のような課題を抱えている。即ち、特許文献１の排ガス浄化装置は、燃料噴射管を備えているため配管が複雑化すると同時に燃費が悪化してしまう。特許文献２及び特許文献３の排ガス浄化装置は、蓄積したパティキュレートを再生する方法がないため、目詰まりによる圧損が生じる。また、大きな粒子により気孔が閉塞し、飛来したパティキュレートが触媒と良好に接することができない。特許文献４の排ガス浄化装置は、加熱のために多大な電力量を要するため燃費が悪化するうえ、大きな粒子により気孔が閉塞してしまう。特許文献５の排ガス浄化装置は、捕集効率が不十分であり、大きな粒子により気孔が閉塞し、飛来したパティキュレートが触媒と良好に接することができない。特許文献６及び特許文献７の排ガス浄化装置用フィルタは、大きな粒子により気孔が閉塞し、飛来したパティキュレートが触媒と良好に接することができない。

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、以上の各課題を解決し、ディーゼル等の内燃機関から排出されるパティキュレートを効率良く浄化できる排ガス浄化装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、パティキュレート酸化触媒が塗布された多孔質フィルタ及び金属フィルタを併用するとともに、多孔質フィルタよりも上流側に金属フィルタを配置し、この金属フィルタの気孔径を多孔質フィルタの気孔径以上に設定することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） 内燃機関の排ガス経路に配置され前記内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを浄化する排ガス浄化装置であって、前記パティキュレートの酸化触媒が塗布された多孔質フィルタと、前記排ガス経路の前記多孔質フィルタより上流側に配置され前記パティキュレート酸化触媒が塗布された金属フィルタと、を備え、前記金属フィルタは、前記多孔質フィルタの気孔径以上の気孔径を有する排ガス浄化装置。

通常、ディーゼル排ガス中のパティキュレートは、その粒子径分布が数ｎｍ〜１００μｍと幅広く、径がフィルタの気孔径以上の粒子も多く含まれている。このため、これらの径の大きな粒子がフィルタの気孔入口に捕集されると、気孔が閉塞してフィルタ壁内部にまでパティキュレートが進入できず、効率的にパティキュレートを捕集できない事態に陥る。この点、（１）の排ガス浄化装置は、多孔質フィルタと金属フィルタとを併用するとともに、多孔質フィルタよりも上流側に金属フィルタを配置し、この金属フィルタの気孔径を多孔質フィルタの気孔径以上に設定することにより、このような事態を回避するものである。即ち、上流側の金属フィルタで大きなパティキュレートを予め除去し、下流側の多孔質フィルタには気孔径より小さなパティキュレート粒子のみが流入するため、多孔質フィルタの気孔が閉塞し、パティキュレートが蓄積することを回避できる。さらには、パティキュレートが多孔質フィルタの気孔の内部にまで進入できるため、効率良くパティキュレートを捕集できる。

また、（１）の排ガス浄化装置では、上流側の金属フィルタ及び下流側の多孔質フィルタいずれにも、パティキュレート酸化触媒が塗布されている。通常、パティキュレート酸化触媒をフィルタに塗布した場合には、その多くはフィルタ壁内部の気孔壁に担持されるため、気孔が閉塞した場合にはパティキュレートが触媒と良好に接することができず、燃焼除去ができなくなってしまう。しかしながら、（１）の排ガス浄化装置によれば、パティキュレートは多孔質フィルタの気孔の内部にまで進入できるため、捕集効率が高まると同時に、気孔内に塗布されたパティキュレート酸化触媒とパティキュレートが十分に接触でき、良好な触媒効果が得られる。従って、（１）の排ガス浄化装置によれば、パティキュレートを高効率且つ連続的に浄化でき、これにより、パティキュレートの蓄積による圧損上昇速度が低下し、再生頻度を少なくして消費電力を低減させることもできる。

（２） 前記金属フィルタを加熱する加熱装置をさらに備える（１）記載の排ガス浄化装置。

上流側の金属フィルタは、大きな粒子のみを除去するため酸化触媒とパティキュレートの接触が十分でなく、金属フィルタに蓄積したパティキュレートが連続的に除去されない場合がある。この点、（２）の排ガス浄化装置は、金属フィルタを加熱する加熱装置を備えたものであり、パティキュレートがある程度蓄積した段階で、加熱装置を用いて加熱することにより、パティキュレートを燃焼除去できる。また、フィルタにはパティキュレート酸化触媒が塗布されているため、通常のパティキュレート燃焼温度よりも低温で燃焼除去できる。

また、ある運転条件下においては、多孔質フィルタにおけるパティキュレート蓄積速度に対して、酸化触媒によるパティキュレート除去速度が遅くなり、パティキュレート蓄積が進行して圧力損失が大きくなる場合がある。この点、（２）の排ガス浄化装置では、上流側の金属フィルタを加熱し、排ガス温度をパティキュレート燃焼温度以上とすることにより、多孔質フィルタに蓄積したパティキュレートを燃焼除去できる。この際、金属フィルタに蓄積したパティキュレートの燃焼熱を同時に利用できるため、より効率良くパティキュレートを燃焼除去できる。

従って、（２）の排ガス浄化装置によれば、パティキュレートの蓄積による圧力損失を回避できるうえ、加熱による再生時に、蓄積パティキュレートの燃焼熱を利用して温度上昇のために要する電力量を低減できる。また、触媒による低温燃焼化により、再生温度を低温化できるため、フィルタの耐久性を向上させることができる。

（３） 前記パティキュレート酸化触媒は、アルカリ金属元素のうち少なくとも一種の元素と、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、及び、Ｉｒよりなる群から選ばれる少なくとも一種の元素と、を含有する（１）又は（２）記載の排ガス浄化装置。

（３）の排ガス浄化装置は、パティキュレート酸化触媒として、アルカリ金属元素のうち少なくとも一種の元素と、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、及び、Ｉｒよりなる群から選ばれる少なくとも一種の元素とを用いたものである。ここで、アルカリ金属は排ガス気流中において、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酸化物等の様々な形態をなしていると推定される。これらのアルカリ金属塩及び酸化物は、融点が低くて易動度が大きく、触媒と直接接触していないパティキュレートのところまで移動することが可能であるため、接触性が低くてもパティキュレート浄化活性が高い。また、遷移金属は酸化活性が高く、パティキュレート浄化活性が高い。即ち、本発明で用いるパティキュレート酸化触媒は、接触性によらず、触媒効果を十分に発揮できる触媒である。従って、このような酸化触媒を塗布したフィルタを用いた（３）の排ガス浄化装置によれば、フィルタに蓄積したパティキュレートを効率良く燃焼除去できる。

（４） 前記多孔質フィルタは、ウォールフロー型のセラミックスフィルタである（１）から（３）いずれか記載の排ガス浄化装置。

（４）の排ガス浄化装置は、多孔質フィルタとして、ウォールフロー型のセラミックスフィルタを用いたものである。ウォールフロー型のセラミックスフィルタでは、ハニカムのセル壁内部は、径がおよそ１０μｍ〜２０μｍの気孔が三次元的に連結した構造を有している。これに対して、通常、ディーゼル排ガス中のパティキュレートは、粒子径が数ｎｍ〜１００μｍであり、径がフィルタの気孔径以上の粒子も多く含まれている。このため、これらの粒子がフィルタの気孔入口に捕集されると、気孔が閉塞してフィルタ壁内部にまでパティキュレートが進入できず、効率的にパティキュレートを捕集できない。また、パティキュレート酸化触媒は、フィルタ壁内部の気孔壁に担持されている場合が多く、気孔が閉塞した場合には、パティキュレートが触媒と良好に接することができず、燃焼除去ができなくなってしまう。この点、（４）の排ガス浄化装置では、パティキュレート酸化触媒を塗布した多孔質フィルタよりも上流側に、より大きな孔径（例えばおよそ１０μｍ）の気孔を有する金属フィルタを配置することにより、大きな粒子径のパティキュレートを上流側の金属フィルタで除去し、下流側の多孔質フィルタには気孔径より小さなパティキュレート粒子のみが流入するようにしたものである。このため、パティキュレートは多孔質フィルタの気孔の内部にまで進入でき、捕集効率が高まると同時に、気孔内に塗布されたパティキュレート酸化触媒とパティキュレートが十分に接触でき、良好な触媒効果が得られる。従って、（４）の排ガス浄化装置のように、ウォールフロー型のセラミックスフィルタを多孔質フィルタとして用いた場合には、本発明の優れた効果がより一層発揮される。

（５） 内燃機関の排ガス経路に配置され前記内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを浄化する排ガス浄化装置の排ガス浄化方法であって、前記パティキュレートの酸化触媒を塗布した多孔質フィルタと、前記排ガス経路の前記多孔質フィルタより上流側に配置し前記パティキュレート酸化触媒を塗布した金属フィルタと、を設け、前記金属フィルタを、前記多孔質フィルタの気孔径以上の気孔径を有するものとする排ガス浄化方法。

本発明によれば、ディーゼル等の内燃機関から排出されるパティキュレートを効率良く浄化する排ガス浄化装置を提供できる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜全体構成＞
本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１の全体構成を図１に示す。図１に示す通り、この排ガス浄化装置１は、上流側に金属フィルタ１１、下流側にパティキュレート浄化用フィルタ１２（多孔質フィルタにパティキュレート酸化触媒を塗布したもの）が配置されており、金属フィルタ１１を加熱する電気加熱装置１３を備える。

＜金属フィルタ１１＞
金属フィルタ１１としては、パティキュレート浄化用フィルタ１２よりも大きな気孔径を有するものに、パティキュレート酸化触媒を塗布したものであれば特に限定されない。金属フィルタ１１の構造は特に限定されず、例えば発泡金属多孔体を用いた三次元網目構造、耐熱金属繊維の不織布を複数積層させた構造等が好ましく用いられる。また、金属フィルタ１１の材質は、電気伝導性のある金属であればよく、例えばステンレス、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。

＜パティキュレート浄化用フィルタ１２＞
パティキュレート浄化用フィルタ１２は、金属フィルタ１１より小さな気孔径を有する多孔質フィルタに、パティキュレート酸化触媒を塗布したものであれば特に限定されない。多孔質フィルタとしては、ウォールフロー型のセラミックスフィルタ等が好ましく用いられる。材質としては、コージェライト、シリコンカーバイド、ムライト、アルミナ等が好ましく用いられる。ウォールフロー型であればそのセル数、壁厚は特に限定されない。

＜酸化触媒＞
金属フィルタ１１及びパティキュレート浄化用フィルタ１２に塗布するパティキュレート酸化触媒としては、アルカリ金属元素のうち少なくとも一種の元素と、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、及び、Ｉｒよりなる群から選ばれる少なくとも一種の元素とを用いたものが用いられる。アルカリ金属元素は炭酸塩、硫酸塩として用い、アルカリ金属元素以外は、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４のようにこれら元素の酸化物をそのまま用いたり、Ｋ_２ＮｉＯ_４、Ｋ_２Ｍｎ_４Ｏ_Ｘのように複合酸化物として用いるのが好ましい。また、アルミナ、シリカ等の高比表面積担体上に高分散担持して用いることもできる。

＜作用、効果＞
従来の排ガス浄化装置では、図２に示すように、大きなパティキュレート粒子がパティキュレート浄化用フィルタの気孔の入口を閉塞してしまうため、効率的にパティキュレートを捕集できない。そのうえ、蓄積したパティキュレートが酸化触媒と良好に接触できず、効率的に燃焼除去できない。これに対して、本実施形態に係る排ガス浄化装置によれば、図３に示すように、上流側に配置した金属フィルタによって大きなパティキュレート粒子が予め除去されるため、小さなパティキュレートのみがパティキュレート浄化用フィルタに流入し、気孔の入口を閉塞することがない。従って、パティキュレートが蓄積することを回避できるうえ、パティキュレートが多孔質フィルタの気孔の内部にまで進入できるため、酸化触媒とパティキュレートが十分に接触でき、効率良く燃焼除去できる。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜金属フィルタ＞
金属フィルタとして、気孔径が約５０μｍの連続気孔を有するステンレス製の金属発泡体を用いた三次元網目構造フィルタを準備した。また、酸化触媒としては、Ｃｓ_２ＣＯ_３とＬａＭｎＯ_３との混合物を準備した。この酸化触媒を金属フィルタに、計３０ｇ／Ｌとなるように塗布した。

酸化触媒の製造方法は以下の通りとした。先ず、硝酸ランタンと硝酸マンガンを所定の水に溶解させ、混合水溶液を作製した。これをホットプレートスターラーにて２５０℃程度に加熱し、水分を蒸発させた。これを加熱炉にて８００℃で１０時間焼成し、ＬａＭｎＯ_３粉末を作製した。この粉末を市販のＣｓＣＯ_３と乳鉢で十分に混合し、加熱炉にて８００℃で１０時間焼成し、酸化触媒とした。

金属フィルタへの塗布方法は以下の通りとした。先ず、酸化触媒粉末とアルミナバインダを所定量の水に懸濁させ、１２時間ボールミルにて粉砕し、スラリーとした。このスラリーに金属フィルタを浸して引き上げた後、エアブローで余剰スラリーを除去させ、１５０℃で２時間乾燥させた。金属フィルタに所定量の触媒が担持されるまで、この工程を繰り返した。これを５００℃で２時間焼成し、酸化触媒が塗布された金属フィルタを作製した。

＜パティキュレート浄化用フィルタ＞
多孔質フィルタとして、気孔径が１１μｍのウォールフロー型シリコンカーバイド製ＤＰＦ（３００Ｃｅｌｌ／１２ｍｉｌ、イビデン社製）を準備した。また、上記金属フィルタと同様にして、同一の酸化触媒を同一の塗布方法により、この多孔質フィルタに塗布し、パティキュレート浄化用フィルタを作製した。

＜実施例１：金属フィルタ＋パティキュレート浄化用フィルタ＞
上記の金属フィルタ及びパティキュレート浄化用フィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した約１／３０スケールの排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置に、ディーゼルエンジンの排ガスを６０分間流通させ、パティキュレートの捕集を行った。捕集は、装置自体の温度を、触媒がパティキュレートを浄化しない温度である１００℃程度に保持した状態で行った。次いで、パティキュレート浄化用フィルタのみに、酸素１５％、窒素８５％のモデルガスを流通しながら昇温し、装置から排出されるＣＯ、ＣＯ_２量を測定し、これをパティキュレート燃焼量とした。

＜比較例１：パティキュレート浄化用フィルタのみ＞
上記のパティキュレート浄化用フィルタのみを配置した約１／３０スケールの排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。

＜比較例２：多孔質フィルタ（酸化触媒無し）のみ＞
酸化触媒を塗布していない多孔質フィルタのみを配置した約１／３０スケールの排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。

実施例及び比較例により得られた温度とＣＯ、ＣＯ_２量との関係を図４に示した。図４に示す通り、比較例２の多孔質フィルタのみ（酸化触媒無し）では、６００℃付近に大きなピークが見られ、このピークがパティキュレートの燃焼ピークと考えられた。これに対して、比較例１では、やはり６００℃付近にピークが見られた他、３００℃付近にも小さいピークが見られた。３００℃付近のピークは、気孔内部に進入したパティキュレートが触媒と十分に接触することにより浄化されて生じたピークであると考えられた。また、６００℃付近のピークは、大きなパティキュレートにより気孔が閉塞し、セル壁に堆積したパティキュレートが燃焼したときに生じたピークと考えられた。以上の結果は、金属フィルタが無い場合には触媒が性能を十分に発揮できないことを意味する。これに対して、金属フィルタを配置した実施例１では、６００℃付近のピークは存在せず、触媒により完全に浄化されていることが分かった。即ち、金属フィルタが大きなパティキュレートを除去したことにより、全てのパティキュレートが触媒と十分に接触でき、触媒効果が発揮されていることが確認された。なお、この結果から、４００℃以下での連続的浄化が可能であり、再生が４００℃以下で可能であることも分かった。

＜実施例２：金属フィルタ＋パティキュレート浄化用フィルタ＞
実施例１と同様に、金属フィルタ及びパティキュレート浄化用フィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した約１／３０スケールの排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置に排ガスを流通させたときの排ガス流通時間と装置前後の差圧変化をプロットした。なお、排ガスの流通は、温度３００℃下でディーゼルエンジンの空間速度を５００００ｈ^−１として行った。

＜比較例３：多孔質フィルタ（酸化触媒無し）のみ＞
比較例２と同様に、酸化触媒を塗布していない多孔質フィルタのみを配置した約１／３０スケールの排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例２と同様の操作を行った。

＜比較例４：パティキュレート浄化用フィルタのみ＞
比較例１と同様に、パティキュレート浄化用フィルタのみを配置した約１／３０スケールの排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置にについて、実施例２と同様の操作を行った。

＜比較例５：金属フィルタ＋多孔質フィルタ（酸化触媒無し）＞
金属フィルタ及び多孔質フィルタ（酸化触媒無し）をそれぞれ、上流側及び下流側に配置した約１／３０スケールの排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例２と同様の操作を行った。

実施例及び比較例により得られた排ガス流通時間と装置前後の差圧変化をプロットした図を図５に示した。図５に示す通り、いずれもパティキュレートの蓄積により背圧は上昇するが、その上昇速度は異なっていた。多孔質フィルタ（酸化触媒無し）のみの比較例３では、約５０分で５０ｋＰａに達するが、下流側に多孔質フィルタ（酸化触媒無し）を用いた比較例５では、５０ｋＰａに達するまでに要する時間が約７０分に延びた。また、酸化触媒を塗布したパティキュレート浄化用フィルタを用いた比較例４では、背圧上昇がやや遅くなった。これに対して、実施例２では、背圧上昇が極めて遅かった。これらの結果から、本実施例によれば、金属フィルタにより大きなパティキュレート粒子が除去され、小さなパティキュレートがパティキュレート浄化用フィルタで効率良く連続的に浄化されていることが確認された。

本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の全体構成を示す図面である。 従来の排ガス浄化装置の作用、効果を説明するための図面である。 本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の作用、効果を説明するための図面である。 実施例及び比較例により得られた温度とＣＯ、ＣＯ_２量との関係を示す図面である。 実施例及び比較例により得られた排ガス流通時間と装置前後の差圧変化を示す図面である。

符号の説明

１ 排ガス浄化装置
１１ 金属フィルタ
１２ パティキュレート浄化用フィルタ
１３ 電気加熱装置

Claims (5)

1. 内燃機関の排ガス経路に配置され前記内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを浄化する排ガス浄化装置であって、
   前記パティキュレートの酸化触媒が塗布された多孔質フィルタと、
   前記排ガス経路の前記多孔質フィルタより上流側に配置され前記パティキュレート酸化触媒が塗布された金属フィルタと、を備え、
   前記金属フィルタは、前記多孔質フィルタの気孔径以上の気孔径を有する排ガス浄化装置。
2. 前記金属フィルタを加熱する加熱装置をさらに備える請求項１記載の排ガス浄化装置。
3. 前記パティキュレート酸化触媒は、アルカリ金属元素のうち少なくとも一種の元素と、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、及び、Ｉｒよりなる群から選ばれる少なくとも一種の元素と、を含有する請求項１又は２記載の排ガス浄化装置。
4. 前記多孔質フィルタは、ウォールフロー型のセラミックスフィルタである請求項１から３いずれか記載の排ガス浄化装置。
5. 内燃機関の排ガス経路に配置され前記内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを浄化する排ガス浄化装置の排ガス浄化方法であって、
   前記パティキュレートの酸化触媒を塗布した多孔質フィルタと、
   前記排ガス経路の前記多孔質フィルタより上流側に配置し前記パティキュレート酸化触媒を塗布した金属フィルタと、を設け、
   前記金属フィルタを、前記多孔質フィルタの気孔径以上の気孔径を有するものとする排ガス浄化方法。

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