JP2009085010A - 排ガス浄化装置、及びこの排ガス浄化装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置は、排ガスが流通するガス流路と、このガス流路に設けられ且つ多数の細孔が形成されたパティキュレートフィルタ17と、を備える。排ガスに接触するパティキュレートフィルタ17の導入面171は、その略全体が、細孔よりも小さい孔径を有する微細孔が形成された微多孔体18で被覆されている。
【選択図】図4
Description
しかし、この方法では、圧損レベルを充分に回復するためには、約600℃という高温状態を10〜20分間維持する必要があり、燃費の悪化が懸念される。
この方法によれば、PMの燃焼開始温度が低下するため、ある程度の燃費の向上を期待できる。
排ガスが流通するガス流路と、このガス流路に設けられ且つ多数の細孔が形成されたパティキュレートフィルタと、を備え、
排ガスに接触する前記パティキュレートフィルタの導入面は、その略全体が、前記細孔よりも小さい孔径を有する微細孔が形成された微多孔体で被覆されている排ガス浄化装置。
スプレードライ法、凍結乾燥法、又は噴霧熱分解法のいずれかを用いて造粒された粒子が分散されたキャリアガスを前記ガス流路に流通させ、前記導入面に堆積した前記粒子を焼結することで、前記導入面の略全体を微多孔体で被覆する手順を有する製造方法。
図1は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置10の設置態様を示す図である。図2は、排ガス浄化装置10の概略構成図である。
以上の排ガス浄化装置10は、従来公知の方法を適宜組み合わせて製造してよいが、排ガス浄化装置10の製造方法の好ましい一態様を次に説明する。まず、セル16がガスの流通方向に沿うように、DPF17をケーシング12内に設置する。次に、スプレードライ法、凍結乾燥法、又は噴霧熱分解法のいずれかを用いて造粒された粒子が分散されたキャリアガスをガス流路14に流通させる。このとき、DPF17を高温に加熱することで、導入面171に堆積した粒子を焼結させ、導入面171の略全体を微多孔体で被覆する。このようにして製造された排ガス浄化装置10は、任意の内燃機関の排気管に設けることで、内燃機関からの排ガスの浄化に使用できる。
硝酸アルミニウム九水和物を純水に溶解した溶液を、ネブライザ(オムロン社製)で霧状化させた。この霧をガスにのせ、セラミックヒータで1050℃に保持した、ハニカム構造且つウォールフロー型の目封じされたSiC製DPF(気孔率41.7%、平均気孔径11.2μm、300セル、12mil)の一端面(34mm四方、長さ40mm)へと流入させた。ここで、ガスがDPF内で滞留することを防止するため、ポンプを稼動させてDPFの他端側からガスを吸引して外部へと排出した。DPFの質量を測定し、アルミナの堆積量が1.85gとなるまでガスの流通を行うことで、排ガス浄化装置を製造した。
硝酸セリウム98質量部及び硝酸銀2質量部を混合した後、純水に溶解した。得られた溶液をネブライザ(オムロン社製)で霧状化させた。セラミックヒータでのSiCの保持温度を800℃とし、銀及びセリアの堆積量が1.85gとなるまでガスの流通を行った点を除き、実施例1と同様の条件で排ガス浄化装置を製造した。
実施例1で使用した未処理のSiC製DPFの一端面で排ガス浄化装置を製造した。
比表面積130m2/gのアルミナ40gを秤量し、水で湿式粉砕した。得られたスラリー中にSiC製DPFの一端面を浸漬した。余分なスラリーを取り除いたDPFを、200℃にて3時間乾燥した後、800℃にて4時間焼成処理を行うことで、アルミナが担持された構造体(アルミナ担持量:98g/L)を得た。
[観察]
実施例2及び比較例2で製造した排ガス浄化装置におけるフィルタの導入面(ガス流路の上流側部分)を電子顕微鏡で観察した。この結果を図6に示す。
実施例1で製造した排ガス浄化装置における微多孔体、及び比較例1で製造した排ガス浄化装置におけるDPFの各々について、水銀の接触角140°、表面張力480dyne cm−1の条件にて孔径分布を解析した。この結果を図7に示す。
(前処理)
実施例1、比較例1及び2で製造した排ガス浄化装置を、定常状態のディーゼルエンジン(回転数:2500rpm、トルク:110N・m)の排気管に設置し、PM堆積量が0.09g(4g/L)となるまで排ガスの流通を行った。
図8は、再生試験で使用した試験装置の概略図である。まず、上記排気管から排ガス浄化装置を取り外したうえで、送風装置を排ガス浄化装置に取り付けた。続いて、排ガス浄化装置のフィルタを加熱炉にて窒素雰囲気下600℃(通常状態でのPMの燃焼開始温度)に保持した後、フィルタに酸素15%及び窒素85%の混合ガスを流通させた(流速:12.8L/分)。排ガス浄化装置から導出されるガス中のCO及びCO2の濃度を、測定装置「MWXA−7500D」(堀場製作所社製)を用いて測定し、次の式に基づいて、フィルタに残存するPMの割合を経時的に測定した。
PM残存率={0.09-(CO導出積算値×12/28)+(CO2導出積算値×12/44)}/0.09×100
この結果を図9に示す。なお、図9のグラフの横軸は酸素ガスの流通開始後の経過時間を意味する。
排ガス浄化装置のフィルタを600℃ではなく500℃に保持した点を除き、上記と同様の条件で、フィルタに残存するPM量を経時的に測定した。この結果を図10に示す。なお、図10のグラフの横軸は酸素ガスの流通開始後の経過時間を意味する。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前記実施形態ではウォールフロー型構造を採用したが、三次元網目構造やハニカム構造で両端面が交互に目封じされた構造、繊維状材料を複数積層させてフェルト状に成型された構造等を採用してもよい。
3 排気管
10 排ガス浄化装置
11 導入口
12 ケーシング
13 導出口
14 ガス流路
15a 流入流路
15b 流出流路
16 セル
17 DPF(パティキュレートフィルタ)
18 微多孔体
161 隔壁
171 導入面
Claims (9)
- 内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、
排ガスが流通するガス流路と、このガス流路に設けられ且つ多数の細孔が形成されたパティキュレートフィルタと、を備え、
排ガスに接触する前記パティキュレートフィルタの導入面は、その略全体が、前記細孔よりも小さい孔径を有する微細孔が形成された微多孔体で被覆されている排ガス浄化装置。 - 前記微細孔の95%以上は、孔径の水銀ポロシメトリ法での測定値が7μm未満である請求項1記載の排ガス浄化装置。
- 前記微多孔体は、前記パティキュレートフィルタよりも大きい気孔率を有する請求項1又は2記載の排ガス浄化装置。
- 前記微多孔体は、アルミナ、チタニア、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物、シリカ、シリカアルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、コーディエライト、及びチタン酸アルミニウムからなる群より選ばれる1種以上を含有する請求項1から3いずれか記載の排ガス浄化装置。
- 前記微多孔体は、微粒子状物質の燃焼開始温度を低下させる触媒を含有する請求項1から4いずれか記載の排ガス浄化装置。
- 前記触媒は、Pd、Pt、Ag、Cu、Fe、Ce、Mn、Zn、及びこれら金属の酸化物からなる群より選ばれる1種以上である請求項5記載の排ガス浄化装置。
- 前記微多孔体は、スプレードライ法、凍結乾燥法、又は噴霧熱分解法のいずれかを用いて造粒された粒子を焼結することで得られたものである請求項1から6いずれか記載の排ガス浄化装置。
- 請求項1から7いずれか記載の排ガス浄化装置の製造方法であって、
スプレードライ法、凍結乾燥法、又は噴霧熱分解法のいずれかを用いて造粒された粒子が分散されたキャリアガスを前記ガス流路に流通させ、前記導入面に堆積した前記粒子を焼結することで、前記導入面の略全体を微多孔体で被覆する手順を有する製造方法。 - 前記ガス流路内のガスを出口側へと吸引する手順を更に有する請求項8記載の製造方法。
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