JP4428394B2 - Exhaust gas purification filter - Google Patents
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Description
本発明は,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捕集して排ガスの浄化を行なう排ガス浄化フィルタに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification filter that collects particulates in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and purifies the exhaust gas.
従来より,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捕集して排ガスの浄化を行なう排ガス浄化フィルタがある。該排ガス浄化フィルタは,多数の細孔を有する隔壁と,該隔壁により仕切られたセルとを有するハニカム構造体を有している。 Conventionally, there is an exhaust gas purification filter that collects particulates in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and purifies the exhaust gas. The exhaust gas purification filter has a honeycomb structure having partition walls having a large number of pores and cells partitioned by the partition walls.
該排ガス浄化フィルタを用いて排ガスを浄化する際には,排ガスを上記セルに導入し,上記隔壁を通過させて隣のセルへ移動させる。このとき,上記排ガス中のパティキュレートが上記隔壁に捕集され,上記排ガスが浄化される。また,例えば,上記隔壁に触媒を担持させておくことにより,捕集したパティキュレートを触媒反応により分解除去することができる。 When purifying the exhaust gas using the exhaust gas purification filter, the exhaust gas is introduced into the cell and moved to the adjacent cell through the partition wall. At this time, the particulates in the exhaust gas are collected in the partition wall, and the exhaust gas is purified. Further, for example, by collecting a catalyst on the partition wall, the collected particulate can be decomposed and removed by a catalytic reaction.
上記排ガス浄化フィルタの性能としては,排ガスの浄化効率が高いことと,通過させる排ガスの圧力損失が小さいことが重要である。そこで,特許第2726616号公報に開示されているように,気孔率,孔径等を所定の範囲に規定して性能を向上させた排ガス浄化フィルタが提案されている。 As the performance of the exhaust gas purification filter, it is important that the exhaust gas purification efficiency is high and the pressure loss of the exhaust gas to be passed is small. Therefore, as disclosed in Japanese Patent No. 2726616, there has been proposed an exhaust gas purification filter in which the porosity, the hole diameter, etc. are regulated within a predetermined range to improve the performance.
しかしながら,一層高性能な排ガス浄化フィルタが要求される近年においては,上記従来の排ガス浄化フィルタによっても,排ガスの浄化効率の向上,排ガスの圧力損失の低減を充分に行うことは困難である。 However, in recent years when a higher performance exhaust gas purification filter is required, it is difficult to sufficiently improve exhaust gas purification efficiency and reduce exhaust gas pressure loss even with the conventional exhaust gas purification filter.
即ち,図6に示すごとく,上記排ガス浄化フィルタの隔壁91におけるそれぞれの細孔93は,その表面開口径,細孔径が不均一である。そのため,上記隔壁91の表面911にパティキュレートが堆積して細孔93の開口部931を塞いだり,パティキュレートが上記隔壁91に捕集されずに排出されたりするといった現象が生じる。その結果,充分な浄化効率の向上,圧力損失の低減を図ることが困難である。
That is, as shown in FIG. 6, each
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification filter having high purification efficiency and low pressure loss.
本発明は,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捕集して排ガスの浄化を行なう排ガス浄化フィルタにおいて、該排ガス浄化フィルタは,多数の細孔を有する隔壁と,該隔壁により仕切られたセルとを有するハニカム構造体を有しており、上記セルのいずれか一方の開口部に栓部を設けてなり、上記ハニカム構造体の端面においては,上記栓部を設けたセルの開口部と、上記栓部を設けていないセルの開口部とが交互に配置されており、上記隔壁は,表面開口径が10μm以下の細孔による表面開口面積率が、全体の表面開口面積率の20%以下であり、上記隔壁は、表面開口径が70μm以上の細孔による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の40%以下であり、上記隔壁は、細孔径が10μm未満の細孔による気孔率が10%以下であり,かつ,細孔径が70μmを超える細孔による気孔率が10%以下であり、上記隔壁に形成された全ての細孔の表面開口径をレーザー深度顕微鏡にて測定し平均した値が、上記隔壁に形成された全ての細孔の表面開口径を水銀圧入式のポロシメータにて測定し平均した値の1.5倍以上であることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある(請求項1)。 The present invention relates to an exhaust gas purification filter that collects particulates in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and purifies the exhaust gas. The exhaust gas purification filter is partitioned by a partition wall having a large number of pores and the partition wall. And a plug portion is provided in one of the opening portions of the cell, and the opening portion of the cell in which the plug portion is provided on the end surface of the honeycomb structure. And the openings of the cells not provided with the plugs are alternately arranged, and the partition wall has a surface opening area ratio of 20 μm or less of the surface opening diameter of the whole surface opening area ratio. The partition wall has a surface opening area ratio due to pores having a surface opening diameter of 70 μm or more, and is 40% or less of the entire surface opening area ratio, and the partition wall has pores having a pore diameter of less than 10 μm. Due to pores Is 10% or less, and the porosity of pores having a pore diameter exceeding 70 μm is 10% or less. The surface opening diameters of all the pores formed in the partition walls are measured with a laser depth microscope and averaged. The exhaust gas purification filter is characterized in that the measured value is 1.5 times or more the average value of the surface opening diameters of all the pores formed in the partition walls measured with a mercury intrusion porosimeter ( Claim 1).
上記隔壁は,表面開口径が10μm以下の細孔による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の20%以下である。即ち,比較的パティキュレートが開口部に詰まり易い「表面開口径の小さすぎる細孔」が少ない。そのため,パティキュレートが細孔の開口部に詰まって,上記隔壁に堆積することを防ぐことができる。これにより,上記細孔に,排ガスを充分に導入することができる。それ故,排ガスの浄化効率を充分に高くすることができる。また,上記排ガス浄化フィルタに導入される排ガスの圧力損失を小さくすることができる。 The partition wall has a surface opening area ratio due to pores having a surface opening diameter of 10 μm or less being 20% or less of the entire surface opening area ratio. That is, there are few “pores whose surface opening diameter is too small” where the particulates are likely to be clogged in the opening. Therefore, it is possible to prevent particulates from clogging the pore openings and depositing on the partition walls. Thereby, exhaust gas can be sufficiently introduced into the pores. Therefore, the exhaust gas purification efficiency can be sufficiently increased. Further, the pressure loss of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification filter can be reduced.
また,上記隔壁は,表面開口径が70μm以上の細孔による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の40%以下である。 The partition wall has a surface opening area ratio of 40% or less of the entire surface opening area ratio due to pores having a surface opening diameter of 70 μm or more.
また、上記隔壁は,細孔径が10μm未満の細孔による気孔率が10%以下である。即ち,上記排ガス浄化フィルタに導入される排ガスの圧力損失の増大の原因となる「細孔径の小さすぎる細孔」が少ない。そのため,排ガスの圧力損失を小さくすることができる。また,比較的パティキュレートが細孔に詰まり易い「細孔径の小さすぎる細孔」が少ないことにより,隔壁にパティキュレートが堆積することを防ぐことができる。そのため,細孔に充分に排ガスを導入することができ,浄化効率を高くすることができる。 The partition wall has a porosity of 10% or less due to pores having a pore diameter of less than 10 μm. That is, there are few “pores having too small pore diameters” that cause an increase in pressure loss of exhaust gas introduced into the exhaust gas purification filter. Therefore, the pressure loss of exhaust gas can be reduced. In addition, since there are few “pores having too small pore diameters” in which the particulates are likely to clog the pores, it is possible to prevent the particulates from being deposited on the partition walls. Therefore, exhaust gas can be sufficiently introduced into the pores, and the purification efficiency can be increased.
さらに,細孔径が70μmを超える細孔による気孔率が10%以下である。即ち,比較的パティキュレートを捕集し難い「細孔径の大きすぎる細孔」が少ない。そのため,上記隔壁は,充分にパティキュレートを捕集することができる。それ故,上記排ガス浄化フィルタは,浄化効率を充分に高くすることができる。 Further, the porosity due to the pores having a pore diameter exceeding 70 μm is 10% or less. That is, there are few “pores with too large pore diameters” that are relatively difficult to collect particulates. Therefore, the partition can sufficiently collect particulates. Therefore, the exhaust gas purification filter can sufficiently increase the purification efficiency.
また,上記隔壁は,平均表面開口径が平均細孔径よりも大きい。 Moreover, the said partition has an average surface opening diameter larger than an average pore diameter.
そのため、浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供する。上記平均表面開口径とは,上記隔壁に形成された細孔の表面開口径を平均したものである。また,上記平均細孔径とは,上記隔壁に形成された全ての細孔の細孔径を平均したものである。
Therefore, an exhaust gas purification filter having high purification efficiency and low pressure loss is provided. The average surface opening diameter is an average of the surface opening diameters of the pores formed in the partition wall. The average pore diameter is an average of the pore diameters of all the pores formed in the partition wall.
即ち,平均表面開口径が平均細孔径よりも大きいということは,表面開口径が細孔径よりも大きい細孔が一定割合以上存在することとなる。そして,表面開口径が細孔径よりも大きい細孔は,比較的その開口部においてパティキュレートが堆積し難く,かつ内部においてパティキュレートを捕集し易い。それ故,上記細孔が閉塞されることを防ぐと共に浄化効率を向上させることができる。そのため,このような細孔が上記のごとく充分な割合で存在することにより,浄化効率を充分に高くし,圧力損失を充分に小さくすることができる。上述したごとく,表面開口径は,レーザー深度顕微鏡を用いて測定し,細孔径は,水銀圧入式のポロシメータを用いて測定する。 That is, that the average surface opening diameter is larger than the average pore diameter means that pores having a surface opening diameter larger than the pore diameter exist in a certain ratio or more. And the pore whose surface opening diameter is larger than the pore diameter is relatively difficult for the particulates to be deposited in the opening portion, and the particulates are easily collected inside. Therefore, the pores can be prevented from being blocked and the purification efficiency can be improved. Therefore, the presence of such pores at a sufficient ratio as described above can sufficiently increase the purification efficiency and sufficiently reduce the pressure loss. As described above, the surface opening diameter is measured using a laser depth microscope, and the pore diameter is measured using a mercury intrusion porosimeter.
また,上記隔壁は,平均表面開口径が平均細孔径の1.5倍以上である。そのため、浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供することができる。 Further, the partition wall has an average surface opening diameter of 1.5 times or more of the average pore diameter. Therefore, it is possible to provide an exhaust gas purification filter with high purification efficiency and low pressure loss.
本発明によれば,浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification filter having high purification efficiency and low pressure loss.
本発明(請求項1)において,上記内燃機関として,例えばディーゼルエンジン等がある(以下同様)。また,「表面開口径」とは,隔壁の表面における細孔の開口部の直径をいう。表面開口径は,レーザー深度顕微鏡を用いて測定する。即ち,上記レーザー深度顕微鏡により,上記隔壁の表面の200倍の拡大画像を画像処理する。これにより,所定値より深度の大きい部分を上記隔壁の表面における細孔の開口部として検出し,表面開口径を算出することができる。 In the present invention (Claim 1), the internal combustion engine includes, for example, a diesel engine (the same applies hereinafter). The “surface opening diameter” refers to the diameter of the opening of the pores on the surface of the partition wall. The surface opening diameter is measured using a laser depth microscope. That is, an enlarged image 200 times larger than the surface of the partition wall is processed by the laser depth microscope. As a result, a portion having a depth greater than a predetermined value can be detected as an opening of the pore on the surface of the partition wall, and the surface opening diameter can be calculated.
また,「表面開口径が10μm以下の細孔による表面開口面積率」とは,例えば,レーザー深度顕微鏡により測定された隔壁の面積に対する上記表面開口径10μm以下の細孔すべての面積の割合である(以下同様)。また,上記排ガス浄化フィルタは,細孔の内壁を含む上記隔壁に触媒を担持してなることが好ましい。これにより,上記隔壁に捕集されたパティキュレートを,上記触媒の作用により,分解除去することができる。 The “surface opening area ratio due to pores having a surface opening diameter of 10 μm or less” is, for example, the ratio of the area of all pores having a surface opening diameter of 10 μm or less to the area of the partition wall measured by a laser depth microscope. (The same applies hereinafter). The exhaust gas purification filter is preferably formed by supporting a catalyst on the partition including the inner wall of the pore. Thereby, the particulates collected by the partition walls can be decomposed and removed by the action of the catalyst.
また、上記細孔径は,水銀圧入式のポロシメータにより測定して得る。また,上記気孔率は,例えば水銀圧入式のポロシメータにより測定して得られた値であり,隔壁の単位体積あたりの細孔の容積である。また,好ましくは,上記隔壁は,細孔径が50μmを超える細孔による気孔率が10%以下である。 The pore diameter is obtained by measuring with a mercury intrusion porosimeter. The porosity is a value obtained by measuring with a mercury intrusion porosimeter, for example, and is the volume of pores per unit volume of the partition wall. Preferably, the partition wall has a porosity of 10% or less due to pores having a pore diameter exceeding 50 μm.
また,上記隔壁は,細孔径が70μmを超える細孔による気孔率が5%以下であることが好ましい(請求項2)。この場合には,上記隔壁は,一層充分にパティキュレートを捕集することができる。それ故,上記排ガス浄化フィルタは,浄化効率をより一層高くすることができる。また,好ましくは,細孔径が50μmを超える細孔による気孔率が5%以下である。 The partition wall preferably has a porosity of 5% or less due to pores having a pore diameter exceeding 70 μm. In this case, the partition can collect the particulates more sufficiently. Therefore, the exhaust gas purification filter can further increase the purification efficiency. Preferably, the porosity of pores having a pore diameter exceeding 50 μm is 5% or less.
次に,上記ハニカム構造体は,コージェライト,炭化珪素,チタン酸アルミニウム,又はリン酸ジルコニウムのいずれかからなることが好ましい(請求項3)。この場合には,所望の表面開口径,細孔径,気孔率を有する隔壁を容易に形成することができる。 Next, the honeycomb structure is preferably made of cordierite, silicon carbide, aluminum titanate, or zirconium phosphate (Claim 3). In this case, a partition having a desired surface opening diameter, pore diameter, and porosity can be easily formed.
また,上記隔壁の全体の気孔率は55〜75%であることが好ましい(請求項3)。これにより,一層,浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供することができる。上記気孔率が55%未満の場合には,圧力損失が高くなるおそれがある。一方,上記気孔率が75%を超える場合には,排ガス浄化フィルタの強度が低下するおそれがある。 The overall porosity of the partition walls is preferably 55 to 75%. Thereby, it is possible to provide an exhaust gas purification filter with higher purification efficiency and smaller pressure loss. If the porosity is less than 55%, the pressure loss may increase. On the other hand, when the porosity exceeds 75%, the strength of the exhaust gas purification filter may be reduced.
また,上記排ガス浄化フィルタは,上記セルのいずれか一方の開口部に栓部を設けてなり,上記ハニカム構造体の端面においては,上記栓部を設けたセルの開口部と,上記栓部を設けていないセルの開口部とが交互に配置されており,かつ,上記セルの開口部の面積は0.6〜2.25mm2であることが好ましい(請求項4)。 Further, the exhaust gas purification filter is provided with a plug portion at one of the opening portions of the cell, and at the end face of the honeycomb structure, the opening portion of the cell provided with the plug portion and the plug portion are provided. Preferably, the openings of the cells not provided are arranged alternately, and the area of the openings of the cells is 0.6 to 2.25 mm 2 .
この場合にも,浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供することができる。上記排ガス浄化フィルタを用いる場合には,上記ハニカム構造体の一方の端面において,上記栓部を設けていない開口部から,上記セルに排ガスを導入する。導入した排ガスは,上記隔壁を通過して,隣のセルへ移動し,該セルの栓部を設けていない開口部から排出される。そして,上記排ガスが隔壁を通過する際に,排ガスの浄化が行なわれる。 Also in this case, it is possible to provide an exhaust gas purification filter with high purification efficiency and low pressure loss. When the exhaust gas purification filter is used, the exhaust gas is introduced into the cell from an opening where the plug portion is not provided on one end face of the honeycomb structure. The introduced exhaust gas passes through the partition wall, moves to an adjacent cell, and is discharged from an opening portion where the plug portion of the cell is not provided. And when the said exhaust gas passes a partition, purification | cleaning of exhaust gas is performed.
上記のごとく,上記ハニカム構造体の端面においては,上記栓部を設けたセルの開口部と,上記栓部を設けていないセルの開口部とが交互に配置されているため,排ガスを導入するセルと,排出するセルとが互いに隣合って配置されることとなる。それ故,排ガスが効率的に上記隔壁を通過する。従って,浄化効率に優れた排ガス浄化フィルタを得ることができる。 As described above, since the openings of the cells provided with the plugs and the openings of the cells not provided with the plugs are alternately arranged on the end face of the honeycomb structure, exhaust gas is introduced. The cells and the cells to be discharged are arranged next to each other. Therefore, the exhaust gas efficiently passes through the partition wall. Therefore, an exhaust gas purification filter having excellent purification efficiency can be obtained.
また,上記セルの開口部の面積は0.6〜2.25mm2であるため,一層浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供することができる。上記セルの開口部の面積が0.6mm2未満の場合には,圧力損失が大きくなるおそれがある。一方,上記面積が2.25mm2を超える場合には,浄化効率を充分に得ることができないおそれがある。 Moreover, since the area of the opening of the cell is 0.6 to 2.25 mm 2, it is possible to provide an exhaust gas purification filter with higher purification efficiency and lower pressure loss. When the area of the opening of the cell is less than 0.6 mm 2 , the pressure loss may increase. On the other hand, when the area exceeds 2.25 mm 2 , there is a possibility that sufficient purification efficiency cannot be obtained.
また,上記隔壁は,平均表面開口径が平均細孔径の1.5〜2倍であることがより好ましい(請求項6)。平均表面開口径を平均細孔径の2倍以下に規定することにより,浄化効率の低下を防ぐことができるからである。 Further, the partition wall preferably has an average surface opening diameter of 1.5 to 2 times the average pore diameter. This is because it is possible to prevent a reduction in purification efficiency by defining the average surface opening diameter to be not more than twice the average pore diameter.
(実施例1)
本発明の実施例にかかる排ガス浄化フィルタにつき,図1〜図4を用いて説明する。本例の排ガス浄化フィルタ1は,内燃機関としてのディーゼルエンジンから排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して,排ガスの浄化を行なう。
Example 1
An exhaust gas purification filter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The exhaust
該排ガス浄化フィルタ1は,図1〜図3に示すごとく,多数の細孔13を有する隔壁11と,該隔壁11により仕切られたセル12とを有するハニカム構造体10を有している。上記隔壁11は,図3に示す表面開口径Aが10μm以下の細孔13による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の20%以下である。また,上記隔壁11は,表面開口径Aが70μm以上の細孔13による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の40%以下である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the exhaust
上記「表面開口径」とは,隔壁11の表面111における細孔13の開口部131の直径をいう。表面開口径Aは,レーザー深度顕微鏡を用いて測定する。即ち,上記レーザー深度顕微鏡により,上記隔壁11の表面111の200倍の拡大画像を画像処理する。これにより,所定値より深度の大きい部分を上記隔壁11の表面111における細孔13の開口部131として検出し,表面開口径Aを算出する。また,上記表面開口面積率は,レーザー深度顕微鏡により測定して得られた値であり,隔壁11の単位面積あたりに存在する細孔13の表面開口面積である。
The “surface opening diameter” refers to the diameter of the
また,「表面開口径が10μm以下の細孔13による表面開口面積率」とは,上記表面開口径が10μm以下の細孔が,隔壁11の単位面積に占める累積の面積である(以下同様)。また,上記排ガス浄化フィルタ1は,細孔13の内壁を含む上記隔壁11に触媒を担持してなる(図示略)。これにより,上記隔壁11に捕集されたパティキュレートを,上記触媒の作用により,分解除去することができる。また,上記ハニカム構造体10は,コージェライトからなる。なお,このコージェライトに代えて,炭化珪素,チタン酸アルミニウム,又はリン酸ジルコニウムを採用することもできる。また,上記隔壁11の全体の気孔率は55〜75%である。
The “surface opening area ratio by the
図1,図2に示すごとく,上記排ガス浄化フィルタ1は,上記セル12のいずれか一方の開口部121,122に栓部14を設けてなる。上記ハニカム構造体10の端面191,192においては,上記栓部14を設けたセル12の開口部121,122と,上記栓部14を設けていないセル12の開口部121,122とが交互に配置されている。即ち,図1に示すごとく,上記ハニカム構造体10を端面191,192から見たとき,いわゆる市松模様状となるように,上記栓部14が配設されている。また,上記セル12の開口部121,122の面積は0.6〜2.25mm2である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust
また,上記隔壁11は,平均表面開口径が平均細孔径よりも大きい。即ち,図4に示すような開口部131が広く内部が狭い構造の細孔13が,多く形成されている。具体的には,平均表面開口径が平均細孔径の1.5〜2倍である。上記平均表面開口径とは,上記隔壁11に形成された全ての細孔13の表面開口径を平均したものである。また,上記平均細孔径とは,上記隔壁11に形成された全ての細孔13の細孔径を平均したものである。
Further, the
上記排ガス浄化フィルタ1を用いる場合には,図2に示すごとく,上記ハニカム構造体10の一方の端面191において,上記栓部14を設けていない開口部121から,上記セル12に排ガス2を導入する。導入した排ガス2は,上記隔壁11を通過して,隣のセル12へ移動し,該セル12の栓部14を設けていない開口部122から排出される。そして,上記排ガス2が隔壁11を通過する際に,排ガス2の浄化が行なわれる。
When the exhaust
上記排ガス浄化フィルタ1を製造するに当っては,下記のSiO2原料,MgO・SiO2原料,及びAl2O3原料からなるコージェライト原料を調整する。即ち,SiO2原料とMgO・SiO2原料は,40μm以上の粒子を全体の20重量%以下とし,10μm以下の粒子を全体の20重量%以下とする。また,Al2O3原料は,70μm以上の粒子を全体の10重量%以下とし,5μm以下の粒子を全体の10重量%以下とする。
In manufacturing the exhaust
上記コージェライト原料に水を加えて混練し,押出成形してハニカム成形体を得る。成形後,乾燥,焼成を行ない,その後,上記ハニカム成形体における所定のセルの開口部に,いわゆる市松模様状に栓部14となるスラリーを塗布した後,焼成する。これにより,栓部14を設けたハニカム構造体10を製造する。このセラミック構造体10に,白金等の触媒を担持させて,排ガス浄化フィルタ1を得る(図1)。
Water is added to the cordierite raw material, kneaded and extruded to obtain a honeycomb formed body. After forming, drying and firing are performed. After that, slurry that becomes
次に,本例の作用効果につき説明する。上記隔壁11は,表面開口径が10μm以下の細孔13による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の20%以下である。即ち,比較的パティキュレートが開口部131に詰まり易い「表面開口径の小さすぎる細孔」が少ない。そのため,パティキュレートが細孔13の開口部131に詰まって,上記隔壁11に堆積することを防ぐことができる。
Next, the effect of this example will be described. The
これにより,上記細孔13に,排ガス2を充分に導入することができる。それ故,排ガス2の浄化効率を充分に高くすることができる。また,上記排ガス浄化フィルタ1に導入される排ガス2の圧力損失を小さくすることができる。
Thereby, the
また,上記隔壁11は,表面開口径が70μm以上の細孔13による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の40%以下であるため,浄化効率を一層向上させることができる。
Further, the
次に,上記ハニカム構造体10は,コージェライト,炭化珪素,チタン酸アルミニウム,又はリン酸ジルコニウムのいずれかからなる。そのため,所望の表面開口径,細孔径,気孔率を有する隔壁を容易に形成することができる。また,上記隔壁11の全体の気孔率は55〜75%であるため,一層圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタ1を提供することができる。
Next, the
また,上記ハニカム構造体10の端面191,192においては,上記栓部14を設けたセル12の開口部121,122と,上記栓部14を設けていないセル12の開口部121,122とが交互に配置されている。そのため,排ガス2を導入するセル12と,排出するセル12とが互いに隣合って配置されることとなる。それ故,排ガス2が効率的に上記隔壁11を通過する。従って,浄化効率に優れた排ガス浄化フィルタ1を得ることができる。
Further, on the end faces 191 and 192 of the
また,上記セル12の開口部121,122の面積は0.6〜2.25mm2であるため,一層浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタ1を提供することができる。
Moreover, since the area of the
また,上記隔壁11は,平均表面開口径が平均細孔径よりも大きい(図4)。それ故,一層浄化効率を高くし,圧力損失を小さくすることができる。即ち,平均表面開口径が平均細孔径よりも大きいということは,表面開口径が細孔径よりも大きい細孔13が一定割合以上存在することとなる。そして,表面開口径が細孔径よりも大きい細孔13は,比較的その開口部131においてパティキュレートが堆積し難く,かつ内部においてパティキュレートを捕集し易い。それ故,上記細孔13が閉塞されることを防ぐと共に浄化効率を向上させることができる。
Moreover, the said
そのため,このような細孔13が上記のごとく充分な割合で存在することにより,浄化効率を充分に高くし,圧力損失を充分に小さくすることができる。
以上のごとく,本例によれば,浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供することができる。
Therefore, the presence of
As described above, according to this example, it is possible to provide an exhaust gas purification filter with high purification efficiency and low pressure loss.
(実施例2)
本例は,隔壁11の細孔径を規定した排ガス浄化フィルタ1の例である。即ち,上記隔壁11は,細孔径が10μm未満の細孔13による気孔率が10%以下である。そして,細孔径が70μmを超える細孔13による気孔率が10%以下である。なお,より好ましくは,細孔径が70μmを超える細孔による気孔率が5%以下である。
(Example 2)
This example is an example of the exhaust
上記細孔径は,水銀圧入式のポロシメータにより測定して得ることができる。また,上記気孔率は,水銀圧入式のポロシメータにより測定して得られた値であり,隔壁11の単位体積あたりの細孔の容積である。また,本例においては,隔壁11の細孔13の平均表面開口径については,特に規定していない。その他は,実施例1と同様である。
The pore diameter can be obtained by measuring with a mercury intrusion porosimeter. The porosity is a value obtained by measurement with a mercury intrusion porosimeter, and is the volume of pores per unit volume of the
上記隔壁11は,細孔径が10μm未満の細孔13による気孔率が10%以下である。即ち,上記排ガス浄化フィルタ1に導入される排ガス2の圧力損失の増大の原因となる「細孔径の小さすぎる細孔」が少ない。そのため,排ガス2の圧力損失を小さくすることができる。また,比較的パティキュレートが細孔13に詰まり易い「細孔径の小さすぎる細孔」が少ないことにより,隔壁11にパティキュレートが堆積することを防ぐことができる。そのため,細孔13に充分に排ガス2を導入することができ,浄化効率を高くすることができる。
The
また,細孔径が70μmを超える細孔13による気孔率が10%以下である。即ち,比較的パティキュレートを捕集し難い「細孔径の大きすぎる細孔」が少ない。そのため,上記隔壁11は,充分にパティキュレートを捕集することができる。それ故,上記排ガス浄化フィルタ1は,浄化効率を充分に高くすることができる。
Further, the porosity of the
以上のごとく,本例によれば,浄化効率が高く,圧力損失が小さい排ガス浄化フィルタを提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide an exhaust gas purification filter with high purification efficiency and low pressure loss.
(実施例3)
本例は,図5に示すごとく,排ガス浄化フィルタの隔壁における平均表面開口径と,排ガスの圧力損失との関係を測定した例である。具体的には,SiO2原料,Mg・SiO2原料,Al2O3原料の粒子径を変更することにより,平均表面開口径が3μm〜65μmの範囲の9種類の細孔における圧力損失を測定した。測定結果を,図5に示す。
(Example 3)
In this example, as shown in FIG. 5, the relationship between the average surface opening diameter in the partition wall of the exhaust gas purification filter and the pressure loss of the exhaust gas was measured. Specifically, the pressure loss in nine kinds of pores having an average surface opening diameter in the range of 3 μm to 65 μm was measured by changing the particle diameters of the
図5から分かるように,平均表面開口径が10μm以下となると,圧力損失が特に大きくなる。本例により,表面開口径10μm以下の細孔が多く存在することは,圧力損失を低下させる大きな原因となることが分かる。それ故,表面開口径が10μm以下の細孔を少なくすることにより,圧力損失を低下させることができることが分かる。 As can be seen from FIG. 5, the pressure loss is particularly large when the average surface opening diameter is 10 μm or less. From this example, it can be seen that the presence of many pores having a surface opening diameter of 10 μm or less is a major cause of a decrease in pressure loss. Therefore, it can be seen that the pressure loss can be reduced by reducing the number of pores having a surface opening diameter of 10 μm or less.
(実施例4)
本例は,表1に示すごとく,排ガス浄化フィルタの隔壁における細孔径の分布と,排ガスの圧力損失及びパティキュレートの捕集率との関係を測定した例である。即ち,表1に示すごとく,全体の気孔率に対する細孔径10μm未満の細孔による気孔率の割合,及び,全体の気孔率に対する細孔径70μmより大きい細孔による気孔率の割合が異なる,4種類の排ガス浄化フィルタを用意した。これらを,表1に示すごとく,それぞれ試料1〜試料4とした。
Example 4
In this example, as shown in Table 1, the relationship between the pore size distribution in the partition wall of the exhaust gas purification filter and the pressure loss of the exhaust gas and the particulate collection rate was measured. That is, as shown in Table 1, the ratio of the porosity due to pores with a pore diameter of less than 10 μm to the total porosity, and the ratio of the porosity due to pores with a pore diameter greater than 70 μm with respect to the overall porosity are different. An exhaust gas purification filter was prepared. These were designated as
上記細孔径の測定は,まず,排ガス浄化フィルタから切り出した10×10×15mmのサンプルに対し,水銀圧入式のポロシメータを用い,細孔内部に水銀を圧入することにより,該当する細孔径の細孔による気孔率を測定した。また,上記各排ガス浄化フィルタに対し,パティキュレートを含む排ガスを,2m2/分の流量で流入させた。そして,マノメータを用いて,排ガス浄化フィルタの前後における圧力損失を計測した。その結果を表1に示す。表1において,圧力損失比とは,試料1の圧力損失の値を基準(100)として,これに対しての比を表したものである。
The pore diameter is measured by first injecting mercury into the pores using a mercury intrusion porosimeter on a 10 × 10 × 15 mm sample cut out from the exhaust gas purification filter. The porosity due to the pores was measured. Further, exhaust gas containing particulates was allowed to flow into each exhaust gas purification filter at a flow rate of 2 m 2 / min. And the pressure loss before and after the exhaust gas purification filter was measured using a manometer. The results are shown in Table 1. In Table 1, the pressure loss ratio is a ratio with respect to the pressure loss value of
また,排ガスを流入させる前後における排ガス浄化フィルタの質量M1,M2をそれぞれ測定すると共に,排ガス浄化フィルタを通過したパティキュレートの質量Nを計測した。そして,上記質量M1,M2,及びNを基にして,計算式
P=(M2−M1)/(M2−M1+N)
により計算することにより,パティキュレートの捕集率Pを算出した。算出結果を表1に示す。
Further, the masses M1 and M2 of the exhaust gas purification filter before and after the exhaust gas was introduced were measured, and the mass N of the particulates that passed through the exhaust gas purification filter was measured. Based on the masses M1, M2, and N, the calculation formula P = (M2−M1) / (M2−M1 + N)
The particulate collection rate P was calculated by calculating by The calculation results are shown in Table 1.
そして,細孔径10μm未満の細孔による気孔率の割合が10%以下であり,細孔径70μmを超える細孔による気孔率の割合も10%以下である試料4は,圧力損失比が低く(80),捕集率が高い(96%)。この結果から,細孔径10μm未満の細孔による気孔率の割合を10%以下とし,細孔径70μmを超える細孔による気孔率の割合を10%以下とすることにより,圧力損失を低くし,捕集率を高くすることができることが分かる。 And, the ratio of the porosity due to the pores having a pore diameter of less than 10 μm is 10% or less, and the ratio of the porosity due to the pores having a pore diameter exceeding 70 μm is also 10% or less, the sample 4 has a low pressure loss ratio (80 ), High collection rate (96%). From this result, the pressure loss is reduced by setting the ratio of porosity due to pores having a pore diameter of less than 10 μm to 10% or less and the ratio of porosity due to pores having a pore diameter exceeding 70 μm being set to 10% or less. It can be seen that the concentration can be increased.
1...排ガス浄化フィルタ,
10...ハニカム構造体,
11...隔壁,
12...セル,
13...細孔,
14...栓部,
2...排ガス,
1. . . Exhaust gas purification filter,
10. . . Honeycomb structure,
11. . . Bulkhead,
12 . . cell,
13. . . pore,
14 . . Stopper part,
2. . . Exhaust gas,
Claims (6)
該排ガス浄化フィルタは,多数の細孔を有する隔壁と,該隔壁により仕切られたセルとを有するハニカム構造体を有しており、
上記セルのいずれか一方の開口部に栓部を設けてなり、上記ハニカム構造体の端面においては,上記栓部を設けたセルの開口部と、上記栓部を設けていないセルの開口部とが交互に配置されており、
上記隔壁は,表面開口径が10μm以下の細孔による表面開口面積率が、全体の表面開口面積率の20%以下であり、
上記隔壁は、表面開口径が70μm以上の細孔による表面開口面積率が,全体の表面開口面積率の40%以下であり、
上記隔壁は、細孔径が10μm未満の細孔による気孔率が10%以下であり,かつ,細孔径が70μmを超える細孔による気孔率が10%以下であり、
上記隔壁に形成された細孔の表面開口径をレーザー深度顕微鏡にて測定し平均した値が、上記隔壁に形成された全ての細孔径を水銀圧入式のポロシメータにて測定し平均した値の1.5倍以上であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。 In an exhaust gas purification filter that collects particulates in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and purifies the exhaust gas,
The exhaust gas purification filter has a honeycomb structure having partition walls having a large number of pores and cells partitioned by the partition walls,
A plug portion is provided in one of the opening portions of the cell, and at the end surface of the honeycomb structure, an opening portion of the cell provided with the plug portion, and an opening portion of a cell not provided with the plug portion are provided. Are arranged alternately,
The partition wall has a surface opening area ratio due to pores having a surface opening diameter of 10 μm or less, which is 20% or less of the entire surface opening area ratio,
The partition wall has a surface opening area ratio due to pores having a surface opening diameter of 70 μm or more, which is 40% or less of the entire surface opening area ratio.
The partition wall has a porosity of 10% or less due to pores having a pore diameter of less than 10 μm, and a porosity of pores having a pore diameter exceeding 70 μm is not more than 10%,
The average value obtained by measuring the surface opening diameter of the pores formed in the partition walls with a laser depth microscope is 1 of the average value obtained by measuring all the pore diameters formed in the partition walls with a mercury intrusion porosimeter. An exhaust gas purification filter characterized by being 5 times or more.
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