JP2010084705A - 触媒コンバータ - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関より排出される排ガス中に含まれる煤の堆積を抑制でき、煤を効率的に燃焼除去できる触媒コンバータを提供すること。
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータ１０であって、煤燃焼用触媒１５を担持可能な触媒担体から形成された柱状の浄化フィルタ１１と、前記浄化フィルタ１１の外周面に巻回されたマット状の保持材１２と、前記保持材１２を圧縮した状態で前記浄化フィルタ１１を保持するケーシング１３と、を備え、前記保持材１２の上流側端面の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒１５が担持されていることを特徴とする触媒コンバータ１０を提供する。
【選択図】図２
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータ１０であって、煤燃焼用触媒１５を担持可能な触媒担体から形成された柱状の浄化フィルタ１１と、前記浄化フィルタ１１の外周面に巻回されたマット状の保持材１２と、前記保持材１２を圧縮した状態で前記浄化フィルタ１１を保持するケーシング１３と、を備え、前記保持材１２の上流側端面の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒１５が担持されていることを特徴とする触媒コンバータ１０を提供する。
【選択図】図２
Description
本発明は、触媒コンバータに関し、特に、内燃機関より排出される排ガス中に含まれる煤の堆積を抑制でき、煤を効率的に燃焼除去できる触媒コンバータに関する。
ディーゼル排ガス中に含まれる煤を浄化するための浄化装置として、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ：ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ、以下ＤＰＦという）が知られている。ＤＰＦは排ガス通路内に設置され、排ガス中の煤はＤＰＦにより捕集されて燃焼除去される。
ところで、煤の燃焼温度は６５０℃程度と高温である。このため、ＤＰＦにより捕集された煤を燃焼除去する手段として、内燃機関において燃料を過剰噴射させて排ガス温度を高温化させることにより、ＤＰＦ内部を高温化させる技術が検討されている。
しかしながら、この技術では燃料を過剰噴射させる必要があるため、燃費が悪化するうえ、周辺部品の熱負荷も大きい。また、ＤＰＦ内部の熱が外部へ拡散するため、煤の燃焼を継続させるためには、燃料の過剰噴射を継続的に行う必要がある。
しかしながら、この技術では燃料を過剰噴射させる必要があるため、燃費が悪化するうえ、周辺部品の熱負荷も大きい。また、ＤＰＦ内部の熱が外部へ拡散するため、煤の燃焼を継続させるためには、燃料の過剰噴射を継続的に行う必要がある。
また、ＤＰＦにより捕集された煤を燃焼除去する手段として、ＤＰＦ内部に煤燃焼用触媒を担持させることにより、低温から煤を燃焼させる技術が検討されている。この技術によれば、ＤＰＦで捕集された煤を低温域で燃焼除去できるとされている。
しかしながら、例えば特許文献１に開示されているように、触媒担体を触媒コンバータケース（以下、ケーシングという）内に固定して保持させるためには、ガラス繊維等で形成されたマット状の保持材や金属から成る網状の保持材（以下、メッシュリングという）が必要であり、これらの部材に煤が堆積するという問題が生じている。
特開平９−２３４３７７号公報
しかしながら、例えば特許文献１に開示されているように、触媒担体を触媒コンバータケース（以下、ケーシングという）内に固定して保持させるためには、ガラス繊維等で形成されたマット状の保持材や金属から成る網状の保持材（以下、メッシュリングという）が必要であり、これらの部材に煤が堆積するという問題が生じている。
即ち、排ガス中に含まれる煤は、ＤＰＦ内部へ侵入するのみならず、保持材の端部等に堆積する。このため、保持材の端部に堆積した煤により、保持材が風蝕されて飛散するおそれがある。
また、ＤＰＦの上流側端面にも煤が堆積することにより、ＤＰＦ内部に捕集された煤の燃焼時においても、堆積した煤は残存し続け、排ガス通路を狭めて圧損増加をもたらす。
さらには、メッシュリングの周辺部やメッシュリング上の外周部は、構造上、煤が残存し易く、メッシュリング内を通過する排ガスの大きな妨げとなる。ひいては、煤の効率的な浄化の妨げとなる。
また、ＤＰＦの上流側端面にも煤が堆積することにより、ＤＰＦ内部に捕集された煤の燃焼時においても、堆積した煤は残存し続け、排ガス通路を狭めて圧損増加をもたらす。
さらには、メッシュリングの周辺部やメッシュリング上の外周部は、構造上、煤が残存し易く、メッシュリング内を通過する排ガスの大きな妨げとなる。ひいては、煤の効率的な浄化の妨げとなる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関より排出される排ガス中に含まれる煤の堆積を抑制でき、煤を効率的に燃焼除去できる触媒コンバータ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、触媒コンバータ内の煤が堆積し易い部位に煤燃焼用触媒を担持させることにより、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発明を提供する。
請求項１記載の触媒コンバータは、内燃機関の排気通路に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータであって、煤燃焼用触媒を担持可能な触媒担体から形成された柱状の浄化フィルタと、前記浄化フィルタの外周面に巻回されたマット状の保持材と、前記保持材を圧縮した状態で前記浄化フィルタを保持するケーシングと、を備え、前記保持材の上流側端面の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、浄化フィルタを、保持材を介してケージング内に挿入して固定させるにあたり、保持材の上流側端面の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されている構成とした。
これにより、保持材の上流側端面に堆積した煤を低温で燃焼除去でき、保持材が風蝕されて飛散するのを抑制できる。また、保持材の上流側端面における煤の燃焼により発生する反応熱は、浄化フィルタ内部の高温化に寄与し、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応を促進させることができる。このため、従来に比して、煤を効率的に浄化することができる。
また、浄化フィルタ内部を高温化できる結果、浄化フィルタ内部に排ガス浄化触媒を担持させた場合にあっては、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化反応を促進させることもできる。
これにより、保持材の上流側端面に堆積した煤を低温で燃焼除去でき、保持材が風蝕されて飛散するのを抑制できる。また、保持材の上流側端面における煤の燃焼により発生する反応熱は、浄化フィルタ内部の高温化に寄与し、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応を促進させることができる。このため、従来に比して、煤を効率的に浄化することができる。
また、浄化フィルタ内部を高温化できる結果、浄化フィルタ内部に排ガス浄化触媒を担持させた場合にあっては、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化反応を促進させることもできる。
請求項２記載の触媒コンバータは、請求項１記載の触媒コンバータにおいて、前記保持材の上流側端面以外の部分にも煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、保持材の上流側端面のみならず、保持材の内部や表面の一部あるいは全体に、煤燃焼用触媒が担持されている構成とした。
これにより、保持材の上流側端面のみならず、上流側端面以外の部分に付着して堆積した煤を低温から効率的に燃焼除去できる。このため、保持材上における煤の燃焼により、大きな反応熱が得られる結果、浄化フィルタ内部の高温化に大きく寄与でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
これにより、保持材の上流側端面のみならず、上流側端面以外の部分に付着して堆積した煤を低温から効率的に燃焼除去できる。このため、保持材上における煤の燃焼により、大きな反応熱が得られる結果、浄化フィルタ内部の高温化に大きく寄与でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
請求項３記載の触媒コンバータは、請求項１又は２記載の触媒コンバータにおいて、前記保持材の少なくとも一部に熱伝導部材が担持されていることを特徴とする。
この発明では、保持材の内部や表面の一部あるいは全体に、熱伝導部材が担持されている構成とした。
これにより、保持材上における煤の燃焼により生ずる反応熱を、効率的に浄化フィルタ内部に熱伝導させることができる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、保持材上における煤の燃焼により生ずる反応熱を、効率的に浄化フィルタ内部に熱伝導させることができる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
請求項４記載の触媒コンバータは、請求項１から３いずれか記載の触媒コンバータにおいて、前記保持材に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、保持材の内部や表面の一部あるいは全体に、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されている構成とした。
これにより、保持材上におけるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、保持材上におけるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
請求項５記載の触媒コンバータは、請求項１から４いずれか記載の触媒コンバータにおいて、前記浄化フィルタの上流側側面のうち、前記保持材に覆われていない部分の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、浄化フィルタの上流側側面のうち、保持材に覆われていない部分の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されている構成とした。
これにより、浄化フィルタの上流側側面のうち、保持材に覆われていない部分に堆積した煤を低温から燃焼除去でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、浄化フィルタの上流側側面のうち、保持材に覆われていない部分に堆積した煤を低温から燃焼除去でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
請求項６記載の触媒コンバータは、請求項１から５いずれか記載の触媒コンバータにおいて、前記浄化フィルタの上流側端面の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、浄化フィルタの上流側端面の一部あるいは全体に、煤燃焼用触媒が担持されている構成とした。
これにより、浄化フィルタの上流側端面に堆積した煤を低温から燃焼除去できるため、
浄化フィルタの有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、浄化フィルタの上流側端面における煤の燃焼により生ずる反応熱を浄化フィルタ内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、浄化フィルタの上流側端面に堆積した煤を低温から燃焼除去できるため、
浄化フィルタの有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、浄化フィルタの上流側端面における煤の燃焼により生ずる反応熱を浄化フィルタ内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
請求項７記載の触媒コンバータは、請求項６記載の触媒コンバータにおいて、前記浄化フィルタは、下流側が目封止された排ガス流入路と、前記排ガス流入路に隣接し上流側が目封止された排ガス流出路と、前記排ガス流入路と前記排ガス流出路とを区画するフィルタ隔壁と、を備えるウォールフロー型の浄化フィルタであり、前記浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、浄化フィルタをウォールフロー型の浄化フィルタとするとともに、浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に、煤燃焼用触媒が担持されている構成とした。
これにより、浄化フィルタの上流側端面に多くの煤燃焼用触媒を担持させることができるため、圧損の増加をさらに抑制できるとともに、煤の燃焼、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化をさらに効率的に行うことができる。
これにより、浄化フィルタの上流側端面に多くの煤燃焼用触媒を担持させることができるため、圧損の増加をさらに抑制できるとともに、煤の燃焼、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化をさらに効率的に行うことができる。
請求項８記載の触媒コンバータは、請求項６又は７記載の触媒コンバータにおいて、前記浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されている構成とした。
これにより、浄化フィルタの上流側端面におけるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、浄化フィルタの上流側端面におけるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
請求項９記載の触媒コンバータは、請求項１から８いずれか記載の触媒コンバータにおいて、前記触媒コンバータは、前記浄化フィルタの上流側に設けられた上流側メッシュリングをさらに備え、前記上流側メッシュリングの少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、浄化フィルタの上流側に設けられた上流側メッシュリングをさらに備える構成とするとともに、上流側メッシュリングの一部あるいは全体に、煤燃焼用触媒が担持されている構成とした。
これにより、上流側メッシュリングの表面あるいは内部に堆積した煤を低温から燃焼除去でき、上流側メッシュリング内を通過する排ガスに対して、有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、上流側メッシュリングにおける煤の燃焼により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、上流側メッシュリングの表面あるいは内部に堆積した煤を低温から燃焼除去でき、上流側メッシュリング内を通過する排ガスに対して、有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、上流側メッシュリングにおける煤の燃焼により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
請求項１０記載の触媒コンバータは、請求項９記載の触媒コンバータにおいて、前記上流側メッシュリングの少なくとも一部に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、上流側メッシュリングの一部あるいは全体に、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されている構成とした。
これにより、メッシュリングにおけるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、メッシュリングにおけるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
請求項１１記載の触媒コンバータは、請求項９又は１０記載の触媒コンバータにおいて、前記浄化フィルタの下流側に設けられた下流側メッシュリングをさらに備え、前記下流側メッシュリングの少なくとも一部に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする。
この発明では、下流側メッシュリングの少なくとも一部に、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されている構成とした。
これにより、浄化フィルタ出口から排出される排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘを浄化できる。また、その反応熱で浄化フィルタの下流側内部を昇温できるため、煤の燃焼速度を増加させることができる。
これにより、浄化フィルタ出口から排出される排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘを浄化できる。また、その反応熱で浄化フィルタの下流側内部を昇温できるため、煤の燃焼速度を増加させることができる。
請求項１２記載の触媒コンバータは、請求項１から１１いずれか記載の触媒コンバータにおいて、前記煤燃焼用触媒は、Ａｇ、貴金属元素、及びＣｅを含む複合酸化物から構成されていることを特徴とする。
この発明では、煤燃焼用触媒を、Ａｇ、貴金属元素、及びＣｅを含む複合酸化物から構成されている触媒で構成した。
これにより、Ａｇを含む高活性の煤燃焼用触媒の作用によって、煤の燃焼除去をさらに促進させることができる。なお、Ａｇを用いることによる高活性化の原因としては、Ａｇ表面の活性種Ａｇ２Ｏによるものと考えられる。
これにより、Ａｇを含む高活性の煤燃焼用触媒の作用によって、煤の燃焼除去をさらに促進させることができる。なお、Ａｇを用いることによる高活性化の原因としては、Ａｇ表面の活性種Ａｇ２Ｏによるものと考えられる。
本発明によれば、内燃機関より排出される排ガス中に含まれる煤の堆積を抑制でき、煤を効率的に燃焼除去できる触媒コンバータを提供できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第２実施形態の記載において、第１実施形態と共通する構成、効果についてはその説明を省略する。
＜第１実施形態＞
本実施形態の触媒コンバータ１０の分解斜視図を図１に示す。触媒コンバータ１０は、内燃機関の排気通路に配置され、内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータである。特に、ディーゼル内燃機関から排出される排ガスの浄化に好ましく利用される。
触媒コンバータ１０は、煤燃焼用触媒を担持可能な触媒担体から形成された円柱状の浄化フィルタ１１と、浄化フィルタ１１の外周面に巻回されたマット状の保持材１２と、保持材１２を圧縮した状態で浄化フィルタ１１を保持するケーシング１３と、を備える。
本実施形態の触媒コンバータ１０の分解斜視図を図１に示す。触媒コンバータ１０は、内燃機関の排気通路に配置され、内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータである。特に、ディーゼル内燃機関から排出される排ガスの浄化に好ましく利用される。
触媒コンバータ１０は、煤燃焼用触媒を担持可能な触媒担体から形成された円柱状の浄化フィルタ１１と、浄化フィルタ１１の外周面に巻回されたマット状の保持材１２と、保持材１２を圧縮した状態で浄化フィルタ１１を保持するケーシング１３と、を備える。
触媒コンバータ１０の縦断面図及び部分拡大図を図２に示す。図２に示されるように、触媒コンバータ１０は、保持材１２の上流側端面に、煤燃焼用触媒１５が担持されていることを特徴とする。
また、本実施形態では、煤燃焼用触媒１５として、表１に示す触媒組成を有する煤燃焼用触媒が用いられているが、従来公知の煤燃焼用触媒を用いることもできる。Ａｇを含む煤燃焼用触媒１５は、非常に高い活性を有することから、煤の燃焼除去をさらに促進させることができる。なお、Ａｇを用いることによる高活性化の原因としては、Ａｇ表面の活性種Ａｇ２Ｏによるものと考えられている。
また、本実施形態では、煤燃焼用触媒１５として、表１に示す触媒組成を有する煤燃焼用触媒が用いられているが、従来公知の煤燃焼用触媒を用いることもできる。Ａｇを含む煤燃焼用触媒１５は、非常に高い活性を有することから、煤の燃焼除去をさらに促進させることができる。なお、Ａｇを用いることによる高活性化の原因としては、Ａｇ表面の活性種Ａｇ２Ｏによるものと考えられている。
保持材１２の上流側端面にのみ、煤燃焼用触媒１５を担持させる方法としては特に限定されないが、本実施形態では、触媒担体に保持材を巻回する前に、保持材の端面のみにゾーンコートを施す方法が採用されている。ここで、ゾーンコートとは、特定の部位のみを触媒溶液中に浸漬させて、特定の部位のみに触媒を担持させることをいう。
浄化フィルタ１１は、煤燃焼用触媒を担持可能な触媒担体から形成される。本実施形態では、触媒担体として炭化珪素（以下、ＳｉＣという）製の触媒担体が用いられているが、ＳｉＣ以外の多孔質セラミックの他、セラミック発泡体、金属発泡体、金属メッシュ等から形成された触媒担体を用いることができる。
浄化フィルタ１１は、ウォールフロー型の浄化フィルタである。より詳しくは、浄化フィルタ１１は、下流側が目封止された排ガス流入路と、排ガス流入路に隣接し上流側が目封止された排ガス流出路と、排ガス流入路と排ガス流出路とを区画するフィルタ隔壁と、を備えるウォールフロー型の浄化フィルタである。また、浄化フィルタ１１では、排ガス流入路の下流側、及び排ガス流出路の上流側の目封止材として、ＳｉＣが用いられているが、コージェライト、アルミナ、シリカ等のセラミック材料や金属材料を目封止材として用いることもできる。
ウォールフロー型の浄化フィルタ１１を用いることにより、浄化フィルタ１１内部において、煤を効率的に捕集して燃焼除去できるうえ、浄化フィルタ内部にＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘ浄化触媒を担持させた場合にあっては、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの効率的な浄化が可能となる。
ウォールフロー型の浄化フィルタ１１を用いることにより、浄化フィルタ１１内部において、煤を効率的に捕集して燃焼除去できるうえ、浄化フィルタ内部にＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘ浄化触媒を担持させた場合にあっては、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの効率的な浄化が可能となる。
保持材１２は、マット状の保持材であり、浄化フィルタ１１をケーシング１３内に固定して保持するために用いられる。本実施形態では、保持材１２として、アルミナ及びシリカを主成分とするセラミック繊維に、蛭石の一種であるバーミキュライトを混ぜ込んで高温時に膨張する特性を付与したものが用いられているが、アルミナ繊維やムライト繊維等の耐熱性を有する繊維から形成されたものを用いることもできる。
ケーシング１３は、保持材１２を圧縮した状態で浄化フィルタ１１を固定して保持する。具体的には、ケーシング１３は、円柱状に形成された浄化フィルタ１１の軸線方向が、排ガスの流通方向と一致するように浄化フィルタ１１を保持する。
本実施形態では、ケーシング１３はステンレスにより形成されているが、Ｎｉ−Ｃｒ合金等により形成されたものを用いることもできる。
本実施形態では、ケーシング１３はステンレスにより形成されているが、Ｎｉ−Ｃｒ合金等により形成されたものを用いることもできる。
本実施形態の触媒コンバータ１０によれば、以下の効果が奏される。
触媒コンバータ１０では、保持材１２の上流側端面に煤燃焼用触媒１５が担持されているため、保持材１２の上流側端面に堆積した煤を低温で燃焼除去でき、保持材１２が風蝕されて飛散するのを抑制できる。また、保持材１２の上流側端面における煤の燃焼により発生する反応熱は、浄化フィルタ１１内部の高温化に寄与し、浄化フィルタ１１内部における煤の燃焼反応を促進させることができる。このため、従来に比して、煤を効率的に浄化することができる。
また、浄化フィルタ１１内部を高温化できる結果、浄化フィルタ１１内部にＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘ浄化触媒を担持させた場合にあっては、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることもできる。
触媒コンバータ１０では、保持材１２の上流側端面に煤燃焼用触媒１５が担持されているため、保持材１２の上流側端面に堆積した煤を低温で燃焼除去でき、保持材１２が風蝕されて飛散するのを抑制できる。また、保持材１２の上流側端面における煤の燃焼により発生する反応熱は、浄化フィルタ１１内部の高温化に寄与し、浄化フィルタ１１内部における煤の燃焼反応を促進させることができる。このため、従来に比して、煤を効率的に浄化することができる。
また、浄化フィルタ１１内部を高温化できる結果、浄化フィルタ１１内部にＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘ浄化触媒を担持させた場合にあっては、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることもできる。
なお、本実施形態では、保持材の上流側端面のみならず、上流側端面以外の部分、例えば保持材全体に煤燃焼用触媒が担持された構成を備える変形例を採用することができる。
これにより、保持材全体において煤の燃焼反応が生じて大きな反応熱が得られる結果、浄化フィルタ内部の高温化に大きく寄与でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
これにより、保持材全体において煤の燃焼反応が生じて大きな反応熱が得られる結果、浄化フィルタ内部の高温化に大きく寄与でき、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
また、本実施形態では、保持材に熱伝導部材が担持された構成を備える変形例を採用することができる。熱伝導部材としては、熱伝導性が良好なものであれば特に限定されず、金、鉄、銅等から成る金属単体や、化合物から成るワイヤ状又は粒子状形態の物質等が用いられる。
これにより、保持材上における煤の燃焼により生ずる反応熱を、効率的に浄化フィルタ内部に熱伝導させることができる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、保持材上における煤の燃焼により生ずる反応熱を、効率的に浄化フィルタ内部に熱伝導させることができる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
また、本実施形態では、保持材に、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘよりなる群から選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持された構成を備える変形例を採用することができる。排ガス浄化触媒としては、従来公知のものを用いることができ、従来公知の酸化触媒、三元触媒、ＮＯｘ浄化触媒等を用いることができる。
これにより、保持材上におけるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、保持材上におけるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
また、本実施形態では、ウォールフロー型の浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘよりなる群から選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持された構成を備える変形例を採用することができる。上流側端面の目封止部分にのみ排ガス浄化触媒を担持させる方法としては、目封止部分の上流側端面を、浄化フィルタの上流側端面よりも下流側に設定することにより形成される穴部に、排ガス浄化触媒を添加して担持させる方法が挙げられる。
これにより、浄化フィルタの上流側端面におけるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、浄化フィルタの上流側端面におけるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できる。このため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
＜第２実施形態＞
本実施形態の触媒コンバータ２０の縦断面図及び部分拡大図を図３に示す。図３に示されるように、触媒コンバータ２０では、浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分に煤燃焼用触媒２５が担持されていることを特徴とする。浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分にのみ煤燃焼用触媒２５を担持させる方法としては、浄化フィルタの上流側端面にフィルム膜等を貼り付けて上流側端面をカバーした後、触媒粒子を含む溶液中に、担持させたい部位まで浄化フィルタの上流側部分を含浸させて乾燥する方法が挙げられる。
なお、その他の構成については第１実施形態と同様であり、煤燃焼用触媒２５も第１実施形態と同様のものが用いられている。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例を採用することができる。
本実施形態の触媒コンバータ２０の縦断面図及び部分拡大図を図３に示す。図３に示されるように、触媒コンバータ２０では、浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分に煤燃焼用触媒２５が担持されていることを特徴とする。浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分にのみ煤燃焼用触媒２５を担持させる方法としては、浄化フィルタの上流側端面にフィルム膜等を貼り付けて上流側端面をカバーした後、触媒粒子を含む溶液中に、担持させたい部位まで浄化フィルタの上流側部分を含浸させて乾燥する方法が挙げられる。
なお、その他の構成については第１実施形態と同様であり、煤燃焼用触媒２５も第１実施形態と同様のものが用いられている。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例を採用することができる。
本実施形態の触媒コンバータ２０によれば、以下の効果が奏される。
触媒コンバータ２０では、浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒２５が担持されているため、浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分に堆積した煤を低温から燃焼除去できる。これにより、浄化フィルタ２１内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
触媒コンバータ２０では、浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒２５が担持されているため、浄化フィルタ２１の上流側側面のうち、保持材２２に覆われていない部分に堆積した煤を低温から燃焼除去できる。これにより、浄化フィルタ２１内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
＜第３実施形態＞
本実施形態の触媒コンバータ３０の縦断面図及び部分拡大図を図４に示す。図４に示されるように、触媒コンバータ３０では、浄化フィルタ３１の上流側端面に、煤燃焼用触媒３５が担持されていることを特徴とする。
なお、その他の構成については第１実施形態と同様であり、煤燃焼用触媒３５も第１実施形態と同様のものが用いられている。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例を採用することができる。
本実施形態の触媒コンバータ３０の縦断面図及び部分拡大図を図４に示す。図４に示されるように、触媒コンバータ３０では、浄化フィルタ３１の上流側端面に、煤燃焼用触媒３５が担持されていることを特徴とする。
なお、その他の構成については第１実施形態と同様であり、煤燃焼用触媒３５も第１実施形態と同様のものが用いられている。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例を採用することができる。
本実施形態の触媒コンバータ３０によれば、以下の効果が奏される。
触媒コンバータ３０では、浄化フィルタ３１の上流側端面に、煤燃焼用触媒３５が担持されているため、浄化フィルタ３１の上流側端面に堆積した煤を低温から燃焼除去できる。このため、浄化フィルタ３１の有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、浄化フィルタ３１の上流側端面における煤の燃焼により生ずる反応熱を浄化フィルタ３１内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ３１内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
触媒コンバータ３０では、浄化フィルタ３１の上流側端面に、煤燃焼用触媒３５が担持されているため、浄化フィルタ３１の上流側端面に堆積した煤を低温から燃焼除去できる。このため、浄化フィルタ３１の有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、浄化フィルタ３１の上流側端面における煤の燃焼により生ずる反応熱を浄化フィルタ３１内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ３１内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
なお、本実施形態では、煤燃焼用触媒３５は、浄化フィルタ３１の上流側端面の全体に担持されているが、ウォールフロー型の浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に煤燃焼用触媒が担持された構成を備える変形例を採用することができる。
これにより、浄化フィルタの上流側端面に、多量の煤燃焼用触媒を担持させることが可能となり、浄化フィルタの上流側端面における煤の燃焼反応をより促進させることができる。
これにより、浄化フィルタの上流側端面に、多量の煤燃焼用触媒を担持させることが可能となり、浄化フィルタの上流側端面における煤の燃焼反応をより促進させることができる。
＜第４実施形態＞
本実施形態の触媒コンバータ４０の分解斜視図を図５に示す。触媒コンバータ４０は、煤燃焼用触媒を担持可能な触媒担体から形成された円柱状の浄化フィルタ４１と、浄化フィルタ４１の外周面に巻回されたマット状の保持材４２と、保持材４２を圧縮した状態で浄化フィルタ４１を保持するケーシング４３に加えて、浄化フィルタ４１の上流側に設けられた上流側メッシュリング４４をさらに備える。
本実施形態の触媒コンバータ４０の分解斜視図を図５に示す。触媒コンバータ４０は、煤燃焼用触媒を担持可能な触媒担体から形成された円柱状の浄化フィルタ４１と、浄化フィルタ４１の外周面に巻回されたマット状の保持材４２と、保持材４２を圧縮した状態で浄化フィルタ４１を保持するケーシング４３に加えて、浄化フィルタ４１の上流側に設けられた上流側メッシュリング４４をさらに備える。
触媒コンバータ４０の縦断面図及び部分拡大図を図６に示す。図６に示されるように、本実施形態では、上流側メッシュリング４４に煤燃焼用触媒４５が担持されていることを特徴とする。上流側メッシュリング４４に煤燃焼用触媒４５を担持させる方法としては、上流側メッシュリング４４を触媒溶液中に浸漬させる浸漬法が採用され、これにより、リング部分に煤燃焼用触媒４５を担持させることができる。
なお、その他の構成については第１実施形態と同様であり、煤燃焼用触媒３５も第１実施形態と同様のものが用いられている。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例を採用することができる。
なお、その他の構成については第１実施形態と同様であり、煤燃焼用触媒３５も第１実施形態と同様のものが用いられている。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例を採用することができる。
上流側メッシュリング４４としては、金属繊維を網状に形成して金属メッシュ材料を得た後、リング形状に成形したものが用いられている。図６に示されるように、上流側メッシュリング４４は、上流側と下流側とで内径が異なっており、上流側に位置して内径が浄化フィルタ４１よりも若干小さく設計された第１内径部と、下流側に位置して内径が浄化フィルタ４１の内径よりも若干大きく設計された第２内径部とから構成されている。このため、上流側メッシュリング４４の断面形状は逆Ｌ字状であり、第２内径部が浄化フィルタ４１の外周部に係合して浄化フィルタ４１の外周部を覆う構造となっている。
本実施形態の触媒コンバータ４０によれば、以下の効果が奏される。
触媒コンバータ４０では、浄化フィルタ４１の上流側に設けられた上流側メッシュリング４４に、煤燃焼用触媒４５が担持されているため、上流側メッシュリング４４の表面あるいは内部に堆積した煤を低温から燃焼除去できる。このため、上流側メッシュリング４４内を通過する排ガスに対して、有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、上流側メッシュリング４４における煤の燃焼により生ずる反応熱を、浄化フィルタ４１内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ４１内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
触媒コンバータ４０では、浄化フィルタ４１の上流側に設けられた上流側メッシュリング４４に、煤燃焼用触媒４５が担持されているため、上流側メッシュリング４４の表面あるいは内部に堆積した煤を低温から燃焼除去できる。このため、上流側メッシュリング４４内を通過する排ガスに対して、有効断面積を減少させることなく、圧損の増加を抑制できる。また、上流側メッシュリング４４における煤の燃焼により生ずる反応熱を、浄化フィルタ４１内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ４１内部における煤の燃焼反応を促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応を促進させることができる。
なお、本実施形態では、上流側メッシュリングに、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘよりなる群から選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持された構成を備える変形例を採用することができる。
これにより、上流側メッシュリングにおけるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
これにより、上流側メッシュリングにおけるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応により生ずる反応熱を、浄化フィルタ内部の高温化に利用できるため、浄化フィルタ内部における煤の燃焼反応をさらに促進させることができ、ひいてはＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘの浄化反応をさらに促進させることができる。
また、本実施形態では、浄化フィルタの下流側に下流側メッシュリングが設けられているとともに、この下流側メッシュリングに、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘよりなる群から選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持された構成を備える変形例を採用することができる。
これにより、浄化フィルタ出口から排出される排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘを浄化できる。また、その反応熱で浄化フィルタの下流側内部を昇温できるため、煤の燃焼速度を増加させることができる。
これにより、浄化フィルタ出口から排出される排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘを浄化できる。また、その反応熱で浄化フィルタの下流側内部を昇温できるため、煤の燃焼速度を増加させることができる。
１０、２０、３０、４０ 触媒コンバータ
１１、２１、３１、４１ 浄化フィルタ
１２、２２、３２、４２ 保持材
１３、２３、３３、４３ ケーシング
４４ 上流側メッシュリング
１５、２５、３５、４５ 煤燃焼用触媒
１１、２１、３１、４１ 浄化フィルタ
１２、２２、３２、４２ 保持材
１３、２３、３３、４３ ケーシング
４４ 上流側メッシュリング
１５、２５、３５、４５ 煤燃焼用触媒
Claims (12)
- 内燃機関の排気通路に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータであって、
煤燃焼用触媒を担持可能な触媒担体から形成された柱状の浄化フィルタと、
前記浄化フィルタの外周面に巻回されたマット状の保持材と、
前記保持材を圧縮した状態で前記浄化フィルタを保持するケーシングと、を備え、
前記保持材の上流側端面の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする触媒コンバータ。 - 前記保持材の上流側端面以外の部分にも煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする請求項１記載の触媒コンバータ。
- 前記保持材の少なくとも一部に熱伝導部材が担持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の触媒コンバータ。
- 前記保持材に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする請求項１から３いずれか記載の触媒コンバータ。
- 前記浄化フィルタの上流側側面のうち、前記保持材に覆われていない部分の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする請求項１から４いずれか記載の触媒コンバータ。
- 前記浄化フィルタの上流側端面の少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする請求項１から５いずれか記載の触媒コンバータ。
- 前記浄化フィルタは、下流側が目封止された排ガス流入路と、前記排ガス流入路に隣接し上流側が目封止された排ガス流出路と、前記排ガス流入路と前記排ガス流出路とを区画するフィルタ隔壁と、を備えるウォールフロー型の浄化フィルタであり、
前記浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする請求項６記載の触媒コンバータ。 - 前記浄化フィルタの上流側端面の目封止部分に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする請求項６又は７記載の触媒コンバータ。
- 前記触媒コンバータは、前記浄化フィルタの上流側に設けられた上流側メッシュリングをさらに備え、
前記上流側メッシュリングの少なくとも一部に、煤燃焼用触媒が担持されていることを特徴とする請求項１から８いずれか記載の触媒コンバータ。 - 前記上流側メッシュリングの少なくとも一部に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする請求項９記載の触媒コンバータ。
- 前記触媒コンバータは、前記浄化フィルタの下流側に設けられた下流側メッシュリングをさらに備え、
前記下流側メッシュリングの少なくとも一部に、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを浄化可能な排ガス浄化触媒が担持されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の触媒コンバータ。 - 前記煤燃焼用触媒は、Ａｇ、貴金属元素、及びＣｅを含む複合酸化物から構成されていることを特徴とする請求項１から１１いずれか記載の触媒コンバータ。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102606261A (zh) * | 2011-01-20 | 2012-07-25 | 揖斐电株式会社 | 废气净化装置的制造方法以及废气净化装置 |
-
2008
- 2008-10-01 JP JP2008256591A patent/JP2010084705A/ja active Pending
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