JP2007289902A - 排気浄化フィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】排気浄化フィルタにおいて、PMを効率よく酸化させて除去する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関から排出されたPMを含む排気からPMを除去して排気を浄化する排気浄化フィルタ1であって、排気が流入する流入側セル2と、流入側セル2を区画するフィルタ隔壁4と、を有し、フィルタ隔壁4に凸部5を形成し、凸部5を含むフィルタ隔壁4に触媒反応の反応熱によってPMを酸化させる触媒を担持した。
【選択図】図1
【解決手段】内燃機関から排出されたPMを含む排気からPMを除去して排気を浄化する排気浄化フィルタ1であって、排気が流入する流入側セル2と、流入側セル2を区画するフィルタ隔壁4と、を有し、フィルタ隔壁4に凸部5を形成し、凸部5を含むフィルタ隔壁4に触媒反応の反応熱によってPMを酸化させる触媒を担持した。
【選択図】図1
Description
本発明は、ディーゼルエンジンからの排気などのパティキュレートを含む排気からパティキュレートを除去して排気を浄化する排気浄化フィルタに関する。
パティキュレート(粒子状物質:炭素微粒子、サルフェートなどの硫黄系微粒子、高分子量炭化水素微粒子(SOF)など、以下PMという)を除去するフィルタとしては、隣り合う流入セルを隔てる隔壁に、触媒を担持した凸部や凹部を設け、PMを酸化させて除去するための熱を凸部や凹部から供給するフィルタが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−118747号公報
特開平06−010649号公報
特開2001−349214号公報
特開2002−364335号公報
特開2004−316513号公報
国際公開第02/084085号パンフレット
ところで、隔壁の表面には、PMが堆積することでPM堆積層が形成される。そして、隔壁が担持した触媒の触媒反応によってPM堆積層を酸化させることでPM堆積層と隔壁との間に空隙が形成される。ここで、隔壁に触媒を担持させると、触媒の分布が不均一となり隔壁には触媒が存在しない部分が生じる。この空隙は、隔壁の触媒の存在しない部分に堆積するPMにPM堆積層が支持されることによって保持され、隔壁が担持した触媒の触媒反応ではPM堆積層を酸化させ難くしてしまう場合がある。また、PM堆積層にはPMがさらに堆積されていき、隔壁へのPMの供給不足を生じさせて効率的なPMの除去ができなくなる場合がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気浄化フィルタにおいて、PMを効率よく酸化させて除去する技術を提供することにある。
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関から排出されたパティキュレートを含む排気からパティキュレートを除去して排気を浄化する排気浄化フィルタであって、
排気が流入するセルと、該セルを区画する隔壁と、を有し、
前記隔壁に凸部を形成し、前記凸部を含む前記隔壁に触媒反応によってパティキュレートを酸化させる触媒を担持したことを特徴とする排気浄化フィルタである。
内燃機関から排出されたパティキュレートを含む排気からパティキュレートを除去して排気を浄化する排気浄化フィルタであって、
排気が流入するセルと、該セルを区画する隔壁と、を有し、
前記隔壁に凸部を形成し、前記凸部を含む前記隔壁に触媒反応によってパティキュレートを酸化させる触媒を担持したことを特徴とする排気浄化フィルタである。
ここで、隔壁の表面には、PMが堆積することでPM堆積層が形成される。そして、隔壁が担持した触媒の触媒反応によってPM堆積層を酸化させることでPM堆積層と隔壁との間に空隙が形成される。ここで、隔壁に触媒を担持させると、触媒の分布が不均一となり隔壁には触媒が存在しない部分が生じる。この空隙は、隔壁の触媒の存在しない部分に堆積するPMにPM堆積層が支持されることによって保持され、隔壁が担持した触媒の触媒反応ではPM堆積層を酸化させ難くしてしまう場合がある。また、PM堆積層にはPMがさらに堆積されていき、隔壁へのPMの供給不足を生じさせて効率的なPMの除去ができなくなる場合がある。
そこで、本発明は、隔壁の表面に凸部を形成し、凸部を含む隔壁に触媒反応によってパティキュレートを酸化させる触媒を担持した。これによると、凸部が担持した触媒の触媒反応によって凸部周辺のPMを酸化させることができる。そうすると、凸部周辺のPMを酸化することにより、セルの中心部からPM堆積層と隔壁との間の空隙へつながる通路を形成し、通路を介してセルの中心部側から空隙にPMを送り込むことができる。そして、送り込まれたPMは、隔壁が担持した触媒の触媒反応によって酸化させられる。また、凸部周辺のPMを酸化することにより、PM堆積層を細分化することができる。そして、細分化されたPM堆積層は、セルの中心部側からの排気圧力によって空隙を押しつぶして隔壁に押し付けられ、隔壁が担持した触媒の触媒反応によって酸化させられる。よって、PMを効率よく酸化させて除去することができる。
具体的には、前記隔壁の表面には、パティキュレートが堆積することでパティキュレート堆積層が形成され、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって前記パティキュレート堆積層を酸化させることで前記パティキュレート堆積層と前記隔壁との間に空隙が形成され、当該空隙は前記隔壁の触媒の存在しない部分に堆積するパティキュレートにパティキュレート堆積層が支持されることによって保持されており、前記凸部は、担持した触媒の触媒反応によって前記凸部周辺のパティキュレートを酸化させることで、前記セルの中心部から前記空隙へつながる通路を形成し、当該通路を介してセルの中心部側から前記空隙にパティキュレートが送り込まれ、当該送り込まれたパティキュレートは、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって酸化させられるとよい。
これによると、PM堆積層にはPMがさらに堆積されていくことはなく、隔壁へ常にPMを供給し続けて効率的なPMの除去ができる。
また、具体的には、前記隔壁の表面には、パティキュレートが堆積することでパティキュレート堆積層が形成され、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって前記パティキュレート堆積層を酸化させることで前記パティキュレート堆積層と前記隔壁との間に空隙が形成され、当該空隙は前記隔壁の触媒の存在しない部分に堆積するパティキュレートにパティキュレート堆積層が支持されることによって保持されており、前記凸部は、担持した触媒の触媒反応によって前記凸部周辺のパティキュレートを酸化させることで、前記パティキュレート堆積層を細分化し、当該細分化されたパティキュレート堆積層は、前記セルの中心部側からの排気圧力によって前記空隙を押しつぶして前記隔壁に押し付けられ、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって酸化させられるとよい。
これによると、隔壁が担持した触媒の触媒反応でPM堆積層を容易に酸化させることができ、隔壁へ常にPMを供給し続けて効率的なPMの除去ができる。
本発明によると、排気浄化フィルタにおいて、PMを効率よく酸化させて除去することが可能となる。
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
<実施例1>
図1は、本発明の実施例1に係る排気浄化フィルタの概略を示す斜視図である。排気浄化フィルタ1は、水冷式の4サイクル・ディーゼル機関の排気通路に配置される。
図1は、本発明の実施例1に係る排気浄化フィルタの概略を示す斜視図である。排気浄化フィルタ1は、水冷式の4サイクル・ディーゼル機関の排気通路に配置される。
排気浄化フィルタ1は、コージェライト製のウォールフロー構造のハニカム形状をして
おり、排気が流入する流入側セル2と、流入側セル2に隣接し排気が流出する流出側セル3と、それらのセル2,3を区画するフィルタ隔壁4と、から構成されている。
おり、排気が流入する流入側セル2と、流入側セル2に隣接し排気が流出する流出側セル3と、それらのセル2,3を区画するフィルタ隔壁4と、から構成されている。
流入側セル2と流出側セル3は、排気流れ方向に垂直な断面が四角形状の孔である。流入側セル2と流出側セル3とは、それぞれの辺を跨いで隣り合っており、流入側セル2同士及び流出側セル3同士は、それぞれの角を跨いで隣り合っている。
図2に排気浄化フィルタ1の排気流れ方向の断面を示す。流入側セル2及び流出側セル3は、排気流れ方向に真っ直ぐに延びた角筒状となっている。そして、流入側セル2は、排気流れ方向の下流側で目詰めされている。また、流出側セル3は、排気流れ方向の上流側で目詰めされている。このため、排気浄化フィルタ1に流入した排気は、まず流入側セル2に流れ込み、次に流入側セル2と流出側セル3とを隔てるフィルタ隔壁4に進入する。その後、フィルタ隔壁4を通過して流出側セル3に到達した排気が流出側セル3から流出する(図2矢印参照)。
ここで、フィルタ隔壁4は、排気を通過させるものの、排気に含まれるPMは通過させないものである。このため、フィルタ隔壁4の流入側セル2の側面には、PMが堆積する。このような機能を発揮するフィルタ隔壁4は、内部に気孔を有する多孔質セラミックなどで形成される。多孔質セラミックの材料としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタンなどの窒化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステンなどの炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、シリカなどの酸化物セラミックなどを挙げることができる。また、シリコンと炭化ケイ素との複合体、チタン酸アルミニウムといった2種以上の材料から形成されるものであってもよい。
また、フィルタ隔壁4には、触媒が担持されている。触媒は、フィルタ隔壁4の流入側セル2側面や、フィルタ隔壁4内部の気孔の表面に担持されている。触媒には、Ptを含むアルミナ粉末などが用いられ、排気が触媒と接触することでHC、CO、NOがPtによって酸化し反応熱が生じる触媒反応が起こり、この触媒反応の反応熱によってPMを酸化させ、PMを除去する。なお、フィルタ隔壁4に担持した触媒の分布は不均一であり、フィルタ隔壁4には触媒が存在しない部分が生じている。
そして、図3に示すように流入側セル2のフィルタ隔壁4には、凸部5が形成されている。本実施例では、凸部5は、流入側セル2の排気流れ方向に垂直な断面においてそれぞれの辺の中央に1つ設けられ、またそれぞれの隅部に設けられている。このため、図3に示す凸部5は、計8つである。全ての凸部5は、四角形の断面をなしている。
そして、凸部5は、排気浄化フィルタ1の流入側端から流出側端までの長手方向全体に連続して形成されている。このように凸部5が排気浄化フィルタ1の長手方向全体に連続しているのは、高い強度を得たりフィルタ隔壁4の強度を向上させたりすると共に押出成形で形成するためである。この凸部5はフィルタ隔壁4の一部であり、凸部5においても触媒が担持されている。
なお、凸部5の形状は、断面が三角形や台形などでもよく、本実施例に限られるものではない。また、凸部5は、排気浄化フィルタの長手方向全体に連続していなくてもよく、またその配置場所も特に限られるものではなく、本実施例に限られるものではない。
次に、流入側セル2のフィルタ隔壁4に形成されるPM堆積層について説明する。上述したように、排気浄化フィルタ1内を排気が通過すると、排気に含まれるPMは流入側セル2のフィルタ隔壁4の表面へ堆積していき、図4に示すようにフィルタ隔壁4に堆積す
るPM堆積層6を形成する。
るPM堆積層6を形成する。
このPM堆積層6は、フィルタ隔壁4が担持する触媒の上述の触媒反応の反応熱によってPM堆積層6を酸化させることで、図5に示すようにPM堆積層6とフィルタ隔壁4との間に空隙7を形成する。ここで、フィルタ隔壁4に触媒を担持させると、触媒の分布が不均一となりフィルタ隔壁4には触媒が存在しない部分が生じる。この空隙7は、フィルタ隔壁4の触媒の存在しない部分に堆積するPMにPM堆積層6が支持されることによって保持されている。
このため、フィルタ隔壁4が担持した触媒の触媒反応ではPM堆積層6を酸化させ難くしてしまう場合がある。また、PM堆積層6にはPMがさらに堆積されていき、フィルタ隔壁4へのPMの供給不足を生じさせて効率的なPMの除去ができなくなる場合がある。
これに対し、本実施例では、上述したように流入側セル2のフィルタ隔壁4に凸部5を形成し、凸部5を含むフィルタ隔壁4に触媒反応によってPMを酸化させる触媒を担持している。これによると、凸部5が担持した触媒の触媒反応によって凸部5周辺のPMを酸化させ、PMを除去することができる。
そうすると、第1に、図6に示すように、凸部5周辺のPMを酸化することにより、流入側セル2の中心部からPM堆積層6とフィルタ隔壁4との間の空隙7へつながる通路8を形成し、通路8を介して図6の点線矢印のように、流入側セル2の中心部側から空隙7にPM(図6に示す黒点)を送り込むことができる。そして、送り込まれたPMは、フィルタ隔壁4が担持した触媒の触媒反応の反応熱によって酸化させられ、除去される。
したがって、PM堆積層6にはPMがさらに堆積されていくことはなく、フィルタ隔壁4へ常にPMを供給し続けて効率的なPMの除去ができる。
また、第2に、凸部5周辺のPMを酸化することにより、PM堆積層6を細分化することができる。そして、細分化されたPM堆積層6は、図7に示すように、流入側セル2の中心部側からの図7の矢印で示す排気圧力によって空隙7を押しつぶしてフィルタ隔壁4に押し付けられ、フィルタ隔壁4が担持した触媒の触媒反応の反応熱によって酸化させられ、除去される。
したがって、フィルタ隔壁4が担持した触媒の触媒反応の反応熱でPM堆積層6を容易に酸化させることができ、フィルタ隔壁4へ常にPM(PM堆積層6)を供給し続けて効率的なPM(PM堆積層6)の除去ができる。
以上のように、本実施例では、第1、第2の作用により、PMを効率よく酸化させて除去することができる。
本発明に係る排気浄化フィルタは、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
1 排気浄化フィルタ
2 流入側セル
3 流出側セル
4 フィルタ隔壁
5 凸部
6 PM堆積層
7 空隙
8 通路
2 流入側セル
3 流出側セル
4 フィルタ隔壁
5 凸部
6 PM堆積層
7 空隙
8 通路
Claims (3)
- 内燃機関から排出されたパティキュレートを含む排気からパティキュレートを除去して排気を浄化する排気浄化フィルタであって、
排気が流入するセルと、該セルを区画する隔壁と、を有し、
前記隔壁に凸部を形成し、前記凸部を含む前記隔壁に触媒反応によってパティキュレートを酸化させる触媒を担持したことを特徴とする排気浄化フィルタ。 - 前記隔壁の表面には、パティキュレートが堆積することでパティキュレート堆積層が形成され、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって前記パティキュレート堆積層を酸化させることで前記パティキュレート堆積層と前記隔壁との間に空隙が形成され、当該空隙は前記隔壁の触媒の存在しない部分に堆積するパティキュレートにパティキュレート堆積層が支持されることによって保持されており、
前記凸部は、担持した触媒の触媒反応によって前記凸部周辺のパティキュレートを酸化させることで、前記セルの中心部から前記空隙へつながる通路を形成し、
当該通路を介してセルの中心部側から前記空隙にパティキュレートが送り込まれ、当該送り込まれたパティキュレートは、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって酸化させられることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化フィルタ。 - 前記隔壁の表面には、パティキュレートが堆積することでパティキュレート堆積層が形成され、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって前記パティキュレート堆積層を酸化させることで前記パティキュレート堆積層と前記隔壁との間に空隙が形成され、当該空隙は前記隔壁の触媒の存在しない部分に堆積するパティキュレートにパティキュレート堆積層が支持されることによって保持されており、
前記凸部は、担持した触媒の触媒反応によって前記凸部周辺のパティキュレートを酸化させることで、前記パティキュレート堆積層を細分化し、
当該細分化されたパティキュレート堆積層は、前記セルの中心部側からの排気圧力によって前記空隙を押しつぶして前記隔壁に押し付けられ、前記隔壁が担持した触媒の触媒反応によって酸化させられることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化フィルタ。
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2006
- 2006-04-27 JP JP2006123347A patent/JP2007289902A/ja not_active Withdrawn
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