JP2019177319A - ハニカムフィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部を封止するように配置された目封止部と、を備え、
前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流入端面側が開口した前記セルを、流入セルとし、
前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流出端面側が開口した前記セルを、流出セルとし、
前記ハニカム構造体は、白金族元素を含有する排ガス浄化触媒によって構成された白金族元素含有触媒層と、排ガス中の粒子状物質を捕集するための捕集層と、を更に有し、
前記白金族元素含有触媒層は、前記流入セル又は前記流出セルのいずれか一方を取り囲む前記隔壁の内表面側の全面に少なくとも配設され、且つ、
前記白金族元素含有触媒層は、前記隔壁の厚さ方向において、前記隔壁の表面側のみに存在し、
前記捕集層は、白金族元素を含有しておらず、
前記捕集層は、前記白金族元素含有触媒層が全面に配設された前記隔壁の第一表面の反対側に位置する第二表面側に配設され、且つ、
前記捕集層は、少なくとも前記流出端面から前記ハニカム構造体の前記セルの延びる方向の全長の50%までの範囲に配置され、前記流入端面から前記全長の少なくとも40%までの範囲には配置されていない、ハニカムフィルタ。
本発明のハニカムフィルタの第一実施形態は、図1〜図4に示すようなハニカムフィルタ100である。ここで、図1は、本発明のハニカムフィルタの第一実施形態を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示すハニカムフィルタの流入端面側の平面図である。図3は、図1に示すハニカムフィルタの流出端面側の平面図である。図4は、図2のA−A’断面を模式的に示す断面図である。
次に、本発明のハニカムフィルタの第二実施形態について説明する。本発明のハニカムフィルタの第二実施形態は、図5〜図8に示すようなハニカムフィルタ200である。ここで、図5は、本発明のハニカムフィルタの第二実施形態を模式的に示す斜視図である。図6は、図5に示すハニカムフィルタの流入端面側の平面図である。図7は、図5に示すハニカムフィルタの流出端面側の平面図である。図8は、図6のB−B’断面を模式的に示す断面図である。
本発明のハニカムフィルタを製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。
まず、ハニカム構造体の隔壁を作製するためのアルミナ、タルク、カオリン、シリカ原料を用意した。用意したアルミナ、タルク、カオリン、シリカ原料に、分散媒を2質量部、有機バインダを7質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒としては、水を使用した。有機バインダとしては、メチルセルロースを使用した。分散剤としては、界面活性剤を使用した。
まず、各実施例のハニカムフィルタを排ガス浄化用フィルタとした排ガス浄化装置を作製した。1.2L直噴ガソリンエンジン車両のエンジン排気マニホルドの出口側に、作製した排ガス浄化装置を接続して、排ガス浄化装置の流出口から排出されるガスに含まれる煤の個数を、PN測定方法によって測定した。「PN測定方法」とは、国際連合(略称UN)の欧州経済委員会(略称ECE)における自動車基準調和世界フォーラム(略称WP29)の排出ガスエネルギー専門家会議(略称GRPE)による粒子測定プログラム(略称PMP)によって提案された測定方法のことである。なお、具体的には、煤の個数判定においては、WLTC(Worldwide harmonized Light duty Test Cycle)モード走行後に排出された煤の個数の累計を、判定対象となる排ガス浄化装置の煤の個数とし、捕集効率を測定する。測定された各捕集効率の値を元に、以下の評価基準に基づいて、捕集効率性能の評価を行った。表2の「捕集効率比(%)」の欄に、比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値を100%とした場合に、各実施例のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値(%)を示す。
評価「優」:比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値が、160%以上である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」:比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値が、155%を超え、160%未満である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」:比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値が、100%を超え、155%以下である場合、その評価を「可」とする。
1.4L直噴ガソリンエンジンから排出される排気ガスを、各実施例のハニカムフィルタに流入させて、ハニカムフィルタの隔壁にて、排気ガス中の煤を捕集した。煤の捕集は、ハニカムフィルタの単位体積(1L)当たりの煤の堆積量が1g/Lとなるまで行った。そして、煤の堆積量が1g/Lとなった状態で、200℃のエンジン排ガスを1.0Nm3/minの流量で流入させて、ハニカムフィルタの流入端面側と流出端面側との圧力を測定した。そして、流入端面側と流出端面側との圧力差を算出することにより、ハニカムフィルタの圧力損失(kPa)を求めた。測定された各圧力損失の値を元に、以下の評価基準に基づいて、圧力損失性能の評価を行った。表2の「圧力損失比(%)」の欄に、比較例1のハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合における、各実施例のハニカムフィルタを圧力損失の値(%)を示す。
評価「優」:比較例1のハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの圧力損失の値が、85%以下である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」:比較例1のハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの圧力損失の値が、85%を超え、90%以下である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」:比較例1のハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの圧力損失の値が、90%を超え、100%未満である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」:比較例1のハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの圧力損失の値が、100%以上である場合、その評価を「不可」とする。
まず、各実施例のハニカムフィルタを排ガス浄化用フィルタとした排ガス浄化装置を作製した。1.2L直噴ガソリンエンジン車両のエンジン排気マニホルドの出口側に、作製した排ガス浄化装置を接続して、排ガス浄化装置の流出口から排出されるガスに含まれるNOx濃度を測定し、NOxの浄化率を求めた。測定された各NOxの浄化率の値を元に、以下の評価基準に基づいて、排ガス浄化性能の評価を行った。表2の「NOxの浄化率比(%)」の欄に、比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOxの浄化率の値を100%とした場合に、各実施例のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOxの浄化率の値(%)を示す。
評価「優」:比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOx浄化率の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOx浄化率の値が、160%以上である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」:比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOx浄化率の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOx浄化率の値が、150%以上であり、160%未満である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」:比較例1のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOx浄化率の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置のNOx浄化率の値が、100%を超え、150%未満である場合、その評価を「可」とする。
白金族元素含有触媒及び捕集層の配設範囲及び配設箇所を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。実施例2〜6のハニカムフィルタについて、実施例1と同様の方法で、「捕集効率性能」、「圧力損失性能」、及び「排ガス浄化性能」の評価を行った。結果を表2に示す。
白金族元素含有触媒及び捕集層の配設範囲及び配設箇所を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、比較例1においては、以下の方法、白金族元素含有触媒を、ハニカム構造体の隔壁の細孔の内部(即ち、細孔内の全面)に担持した。まず、白金族元素を担持したアルミニウム酸化物の触媒粉末と、イオン交換水及び分散剤を含む触媒層形成用スラリーを用意した。次に、触媒層形成用スラリーをハニカムフィルタ前駆体の流入端面及び流出端面から含浸させることで、ハニカムフィルタ前駆体の隔壁全面に白金族元素含有触媒を塗布した。その後、500℃で焼成して白金族元素含有触媒層を作製した。比較例2においては、隔壁の細孔の内部に加え、流出端面から全長の50%までの範囲の隔壁の表面にも白金族元素含有触媒を塗布して、白金族元素含有触媒層を作製した。
実施例1〜6のハニカムフィルタは、「捕集効率性能」、「圧力損失性能」、及び「排ガス浄化性能」の全て評価において、基準となる比較例1のハニカムフィルタの各性能を上回るものであることが確認できた。従って、実施例1〜6のハニカムフィルタは、捕集性能に優れるとともに、浄化性能にも優れ、且つ、従来のハニカムフィルタに比して、圧力損失の上昇を抑制することができることが分かった。一方、比較例2のハニカムフィルタは、実施例1〜6のハニカムフィルタに比して、「捕集効率性能」、「圧力損失性能」、及び「排ガス浄化性能」の全て評価結果が劣るものであった。
Claims (8)
- 流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有するハニカム構造体と、
前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部を封止するように配置された目封止部と、を備え、
前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流入端面側が開口した前記セルを、流入セルとし、
前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流出端面側が開口した前記セルを、流出セルとし、
前記ハニカム構造体は、白金族元素を含有する排ガス浄化触媒によって構成された白金族元素含有触媒層と、排ガス中の粒子状物質を捕集するための捕集層と、を更に有し、
前記白金族元素含有触媒層は、前記流入セル又は前記流出セルのいずれか一方を取り囲む前記隔壁の内表面側の全面に少なくとも配設され、且つ、
前記白金族元素含有触媒層は、前記隔壁の厚さ方向において、前記隔壁の表面側のみに存在し、
前記捕集層は、白金族元素を含有しておらず、
前記捕集層は、前記白金族元素含有触媒層が全面に配設された前記隔壁の第一表面の反対側に位置する第二表面側に配設され、且つ、
前記捕集層は、少なくとも前記流出端面から前記ハニカム構造体の前記セルの延びる方向の全長の50%までの範囲に配置され、前記流入端面から前記全長の少なくとも40%までの範囲には配置されていない、ハニカムフィルタ。 - 前記白金族元素含有触媒層の気孔率が、50〜90%である、請求項1に記載のハニカムフィルタ。
- 前記白金族元素含有触媒層の厚さが、10〜40μmである、請求項1又は2に記載のハニカムフィルタ。
- 前記白金族元素含有触媒層が、アルミニウム、ジルコニウム、及びセリウムのうちの少なくとも一種の元素の酸化物を含む触媒層である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記捕集層の気孔率が、70〜90%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記捕集層の厚さが、10〜50μmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記捕集層が、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、セリウム、及び珪素のうちの少なくとも一種の元素の酸化物を含む層である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記白金族元素含有触媒層が、前記流入端面から前記ハニカム構造体の前記セルの延びる方向の全長の60%までの範囲内の、前記隔壁の前記第二表面側の少なくとも一部にも配設されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
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