JP6279368B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化装置に関し、更に詳しくは、粒子状物質を安定して捕集することができ、灰分の堆積を抑制することができる排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device that can stably collect particulate matter and suppress ash accumulation.
近年、自動車、鉄道、建設機械、農業用機械、等の内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出される、「炭素を主成分とする粒子状物質」を捕集することが求められている。以下、粒子状物質のこと、「PM」又は「パティキュレートマター」ということがある。「炭素を主成分とする粒子状物質」のことを、「スス」ということがある。また、GDI(Gasoline Direct Injection)エンジン等のガソリンエンジンから排出されるPMを捕集することも求められている。これに対して、近時では、所定のセルの一方の端部と残余のセルの他方の端部とが目封止され、当該所定のセルと当該残余のセルとが交互に配置された目封止ハニカム構造体を、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)として使用している。そして、このようなDPFによって、ディーゼル機関等から排出されるPMを捕集する方法が盛んに用いられている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, it has been demanded to collect “particulate matter mainly composed of carbon” discharged from internal combustion engines such as automobiles, railways, construction machines, and agricultural machines, particularly diesel engines. Hereinafter, the particulate matter may be referred to as “PM” or “particulate matter”. “Particulate matter containing carbon as a main component” is sometimes referred to as “soot”. It is also required to collect PM discharged from a gasoline engine such as a GDI (Gasoline Direct Injection) engine. On the other hand, recently, one end of a predetermined cell and the other end of the remaining cell are plugged, and the predetermined cell and the remaining cell are alternately arranged. The sealed honeycomb structure is used as a diesel particulate filter (DPF). And the method of collecting PM discharged | emitted from a diesel engine etc. by such DPF is used actively (for example, refer patent document 1).
このようなDPFによれば、排ガスの入口側の端面からセル内に排ガスが流入し、セル内に流入した排ガスが隔壁を通過し、隔壁を通過した排ガス(別言すれば、浄化ガス)が排ガスの出口側の端面から排出される。そして、排ガスが隔壁を通過するときに、排ガス中に含有されるPMが隔壁により捕集され、排ガスが浄化される。 According to such a DPF, the exhaust gas flows into the cell from the end face on the inlet side of the exhaust gas, the exhaust gas that has flowed into the cell passes through the partition wall, and the exhaust gas that has passed through the partition wall (in other words, purified gas) The exhaust gas is discharged from the end face on the outlet side. And when exhaust gas passes a partition, PM contained in exhaust gas is collected by a partition, and exhaust gas is purified.
しかし、従来の、「両端面に目封止部が形成されたハニカム構造体」においては、流入した排ガスの全てが隔壁を通過し、排ガス中の粒子状物質のほとんどが、隔壁で捕集されるため、圧力損失が増大し易いものであった。また、エンジンオイルや燃料中に微量に含まれる不純物(S、Ca等)により、灰分(Ash)が生成し、長時間の運転により、当該灰分がDPFのセル内に堆積し、圧力損失が増大するという問題があった。本明細書において、「圧力損失」を「圧損」と記載することがある。 However, in the conventional “honeycomb structure with plugged portions formed on both end faces”, all of the inflowing exhaust gas passes through the partition walls, and most of the particulate matter in the exhaust gas is collected by the partition walls. Therefore, the pressure loss is likely to increase. In addition, ash (Ash) is generated by impurities (S, Ca, etc.) contained in trace amounts in engine oil and fuel, and the ash accumulates in the DPF cell after a long period of operation, increasing pressure loss. There was a problem to do. In this specification, “pressure loss” may be referred to as “pressure loss”.
このような問題点を解決するために、排ガスが流出する側の端面のみに目封止部を形成するハニカム構造体(ハニカムフィルタ)が提案されている(例えば、特許文献2〜4を参照)。
In order to solve such problems, there has been proposed a honeycomb structure (honeycomb filter) in which a plugging portion is formed only on an end surface on the exhaust gas outflow side (see, for example,
しかし、排ガスが流出する側の端面のみに目封止部が形成されたハニカムフィルタは、目封止部が形成されたセル内の隔壁表面にPMが捕集されるにしたがって、PMの捕集効率が大きく低下するものであった。また、目封止部が形成されたセル内には灰分が堆積し、セル内の空間が灰分によって埋められていくため、更に捕集性能が低下していた。 However, in the honeycomb filter in which the plugged portions are formed only on the end surface on the exhaust gas outflow side, the PM is collected as PM is collected on the partition wall surface in the cell in which the plugged portions are formed. The efficiency was greatly reduced. Further, ash is accumulated in the cell in which the plugged portions are formed, and the space in the cell is filled with the ash, so that the collection performance is further deteriorated.
また、近年のエンジン燃焼技術の向上により、エンジンから排出されるPMの量が低減されている。エンジンから排出されるPM量が低減されていることにより、必ずしも90%以上の捕集効率は必要としないケースがある。エンジンから排出されるPMの内、約60質量%含有される炭素成分(酸化触媒で処理されない成分であり、炭素を主成分とするもの)を、10〜70%の捕集効率で捕集できれば、各国の排ガス規制値に適合させることができるようになってきた。尚、エンジンから排出されるPMは、通常、約40質量%が有機溶媒可溶成分(Soluble Organic Fraction:SOF)であり、残りの約60%が、主として炭素成分である。そして、SOFについては、酸化触媒(DOC)で除去することが可能である。 Moreover, the amount of PM discharged from the engine has been reduced due to recent improvements in engine combustion technology. Due to the reduction in the amount of PM discharged from the engine, there are cases where a collection efficiency of 90% or more is not necessarily required. If the carbon component contained in about 60% by mass of PM discharged from the engine (a component not treated with an oxidation catalyst and containing carbon as a main component) can be collected at a collection efficiency of 10 to 70%. It has become possible to adapt to the emission regulations of each country. In general, about 40% by mass of PM discharged from the engine is an organic solvent soluble component (SOF), and the remaining about 60% is mainly a carbon component. And about SOF, it is possible to remove with an oxidation catalyst (DOC).
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、PMの捕集量が増大していっても、PMの捕集効率が大きく低下することなくPMを捕集することができ、更に、灰分の堆積を抑制することができる排ガス浄化装置を提供する。また、本発明は、従来の片側目封じの構造では実現できなかったより高い捕集性能を実現することができる排ガス浄化装置を提供する。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. Even when the amount of collected PM is increased, the PM is collected without greatly reducing the PM collection efficiency. Furthermore, an exhaust gas purifying apparatus that can suppress ash accumulation is provided. In addition, the present invention provides an exhaust gas purifying apparatus capable of realizing higher collection performance that could not be realized with a conventional one-side sealed structure.
本発明によれば、以下に示す、排ガス浄化装置が提供される。 According to the present invention, the following exhaust gas purification apparatus is provided.
[1] 排ガスが流入する側の端面である流入端面から排ガスが流出する側の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁、を有するハニカム基材を備え、一部の前記セルが、前記ハニカム基材の前記流入端面側において、端部が目封止部によって実質的に塞がれた入口目封止セルであり、残りの前記セルが、前記流入端面側から前記流出端面側まで実質的に貫通する貫通セルであり、前記入口目封止セルと前記貫通セルとが隣接して配置されており、前記セルの延びる方向に垂直な断面において、前記貫通セルの水力直径A1よりも、前記入口目封止セルの水力直径A2が大であるハニカム構造体と、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体が収納される、筒状の収納容器と、を備え、前記ハニカム構造体が、前記流入端面が前記収納容器の前記流入口側を向くと共に前記流出端面が前記収納容器の前記流出口側を向くように、前記収納容器内に配置された、排ガス浄化装置。 [1] A honeycomb having a porous partition wall that penetrates from an inflow end surface, which is an end surface on the exhaust gas inflow side, to an outflow end surface, which is an end surface on the exhaust gas outflow side, and defines a plurality of cells serving as fluid flow paths. Provided with a base material, and some of the cells are inlet plugged cells whose ends are substantially plugged by plugged portions on the inflow end face side of the honeycomb base material, and the remaining cells Is a penetrating cell that penetrates substantially from the inflow end face side to the outflow end face side, and the inlet plugged cell and the penetrating cell are disposed adjacent to each other and perpendicular to the extending direction of the cell. In cross section, the honeycomb structure has a hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell larger than the hydraulic diameter A1 of the through-cell, an inlet port for exhaust gas and an outlet port for purified exhaust gas. And the honeycomb structure A cylindrical storage container, wherein the honeycomb structure has the inflow end surface facing the inlet side of the storage container and the outflow end surface of the storage container facing the outlet side of the storage container. And an exhaust gas purification device disposed in the storage container.
[2] 前記貫通セルの水力直径A1と、前記入口目封止セルの水力直径A2の比率(A1/A2)が、0.9以下である、前記[1]に記載の排ガス浄化装置。 [2] The exhaust gas purification apparatus according to [1], wherein a ratio (A1 / A2) of the hydraulic diameter A1 of the through-cell and the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is 0.9 or less.
[3] 前記貫通セルの水力直径A1が、0.7〜2.1mmである、前記[1]又は[2]に記載の排ガス浄化装置。 [3] The exhaust gas purification apparatus according to [1] or [2], wherein a hydraulic diameter A1 of the through cell is 0.7 to 2.1 mm.
[4] 前記入口目封止セルの水力直径A2が、0.8〜3.0mmである、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 [4] The exhaust gas purification apparatus according to any one of [1] to [3], wherein a hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is 0.8 to 3.0 mm.
[5] 排ガスが流入する側の端面である流入端面から排ガスが流出する側の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁、を有するハニカム基材を備え、一部の前記セルが、前記ハニカム基材の前記流入端面側において、端部が目封止部によって実質的に塞がれた入口目封止セルであり、残りの前記セルが、前記流入端面側から前記流出端面側まで実質的に貫通する貫通セルであり、前記入口目封止セルと前記貫通セルとが隣接して配置されており、前記セルの延びる方向に垂直な断面において、前記貫通セルの断面積B1よりも、前記入口目封止セルの断面積B2が大であるハニカム構造体と、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体が収納される、筒状の収納容器と、を備え、前記ハニカム構造体が、前記流入端面が前記収納容器の前記流入口側を向くと共に前記流出端面が前記収納容器の前記流出口側を向くように、前記収納容器内に配置された、排ガス浄化装置。 [5] Honeycomb having a porous partition wall that penetrates from an inflow end surface, which is an end surface on the exhaust gas inflow side, to an outflow end surface, which is an end surface on the exhaust gas outflow side, and defines a plurality of cells serving as fluid flow paths. Provided with a base material, and some of the cells are inlet plugged cells whose ends are substantially plugged by plugged portions on the inflow end face side of the honeycomb base material, and the remaining cells Is a penetrating cell that penetrates substantially from the inflow end face side to the outflow end face side, and the inlet plugged cell and the penetrating cell are disposed adjacent to each other and perpendicular to the extending direction of the cell. In cross-section, there is a honeycomb structure having a cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell larger than the cross-sectional area B1 of the through-cell, an inflow port through which exhaust gas flows and an outflow port from which purified exhaust gas flows out. The honeycomb structure A tubular storage container, wherein the honeycomb structure has the inflow end surface facing the inlet side of the storage container and the outflow end surface facing the outlet side of the storage container. An exhaust gas purification device disposed in the storage container.
[6] 前記貫通セルの断面積B1と、前記入口目封止セルの断面積B2の比率(B1/B2)が、0.9以下である、前記[5]に記載の排ガス浄化装置。 [6] The exhaust gas purification apparatus according to [5], wherein a ratio (B1 / B2) of a cross-sectional area B1 of the through-cell and a cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is 0.9 or less.
[7] 前記貫通セルの断面積B1が、0.49〜5.30mm2である、前記[5]又は[6]に記載の排ガス浄化装置。 [7] The exhaust gas purification apparatus according to [5] or [6], wherein a cross-sectional area B1 of the through cell is 0.49 to 5.30 mm 2 .
[8] 前記入口目封止セルの断面積B2が、0.64〜9.00mm2である、前記[5]〜[7]のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 [8] The exhaust gas purification apparatus according to any one of [5] to [7], wherein a cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is 0.64 to 9.00 mm 2 .
[9] 前記ハニカム構造体の前記流入端面が前記収納容器の前記流入口側を向くと共に前記ハニカム構造体の前記流出端面が前記収納容器の前記流出口側を向いた状態で配置され、前記ハニカム構造体に対して、少なくとも1個の他のハニカム構造体を更に備え、且つ、前記ハニカム構造体に対して、前記他のハニカム構造体が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、前記収納容器内に配置された、前記[1]〜[8]のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 [9] The honeycomb structure is disposed in a state where the inflow end surface of the honeycomb structure faces the inflow port side of the storage container and the outflow end surface of the honeycomb structure faces the outflow port side of the storage container, The housing further includes at least one other honeycomb structure, and the other honeycomb structure is arranged in series with respect to the honeycomb structure in the exhaust gas flow direction. The exhaust gas purification apparatus according to any one of [1] to [8], which is disposed in a container.
[10] 少なくとも1個の前記他のハニカム構造体が、前記ハニカム構造体よりも、排ガスの流れ方向の上流側に配置され、且つ、前記他のハニカム構造体が、目封止部によってその両端が実質的に封止されていないセルを有する、前記[9]に記載の排ガス浄化装置。 [10] At least one other honeycomb structure is disposed upstream of the honeycomb structure in the flow direction of the exhaust gas, and the other honeycomb structure has both ends thereof plugged by plugging portions. The exhaust gas purifying apparatus according to [9], wherein the device has a cell that is not substantially sealed.
[11] 前記ハニカム構造体を含む複数の他のハニカム構造体が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、前記収納容器内に配置され、上流側に配置された前記他のハニカム構造体の目封止部の数をPk、前記ハニカム構造体の目封止部の数をPm、下流側に配置された前記他のハニカム構造体の目封止部の数をPnとした場合、Pk≦Pm、又は、Pm≦Pnとなる、前記[1]〜[8]のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 [11] A plurality of other honeycomb structures including the honeycomb structure are arranged in the storage container so as to be arranged in series in the flow direction of the exhaust gas, and the other honeycomb structures arranged on the upstream side are arranged. When the number of plugged portions is Pk, the number of plugged portions of the honeycomb structure is Pm, and the number of plugged portions of the other honeycomb structure disposed on the downstream side is Pn, Pk ≦ The exhaust gas purification apparatus according to any one of [1] to [8] , wherein Pm or Pm ≦ Pn.
[12] 複数の前記ハニカム構造体が、前記ハニカム構造体の前記流入端面が前記収納容器の前記流入口側を向くと共に前記ハニカム構造体の前記流出端面が前記収納容器の前記流出口側を向いた状態で、且つ、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、前記収納容器内に配置された、前記[1]〜[11]のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 [12] In the plurality of honeycomb structures, the inflow end surface of the honeycomb structure faces the inlet side of the storage container, and the outflow end surface of the honeycomb structure faces the outlet side of the storage container. The exhaust gas purifying apparatus according to any one of [1] to [11], disposed in the storage container so as to be arranged in series in the exhaust gas flow direction.
[13] 複数の前記ハニカム構造体が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、前記収納容器内に配置され、排ガスの流れ方向の上流側に配置された前記ハニカム構造体の第一貫通セルの水力直径をAkとし、排ガスの流れ方向の下流側に配置された前記ハニカム構造体の第二貫通セルの水力直径をAmとした場合、Ak≧Amとなる、前記[9]〜[12]のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 [13] First through-cells of the honeycomb structure disposed in the storage container and arranged upstream of the exhaust gas flow direction so that the plurality of honeycomb structures are arranged in series in the exhaust gas flow direction [9] to [12], where Ak is the hydraulic diameter of Ak and Am is the hydraulic diameter of the second through-cell of the honeycomb structure disposed on the downstream side in the exhaust gas flow direction. The exhaust gas purification apparatus according to any one of the above.
[14] 複数の前記ハニカム構造体が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、前記収納容器内に配置され、排ガスの流れ方向の上流側に配置された前記ハニカム構造体の第一貫通セルの断面積をBkとし、排ガスの流れ方向の下流側に配置された前記ハニカム構造体の第二貫通セルの断面積をBmとした場合、Bk≧Bmとなる、前記[9]〜[12]のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 [14] The first through-cell of the honeycomb structure, which is arranged in the storage container so that a plurality of the honeycomb structures are arranged in series in the flow direction of the exhaust gas, and arranged on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas [9] to [12], where Bk is equal to Bm, where Bk is the cross-sectional area of the second through-cell of the honeycomb structure disposed on the downstream side in the exhaust gas flow direction. The exhaust gas purification apparatus according to any one of the above.
本発明の排ガス浄化装置によれば、粒子状物質を安定して捕集することができ、灰分の堆積を抑制することができる。すなわち、本発明の排ガス浄化装置は、収納容器の流入口側から排ガスを流入させたときに、粒子状物質の捕集量が増大していっても、粒子状物質の捕集効率が大きく低下することなく粒子状物質を捕集することができ、更に灰分の堆積を抑制することができる。 According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, particulate matter can be collected stably, and accumulation of ash can be suppressed. That is, in the exhaust gas purification apparatus of the present invention, when exhaust gas is introduced from the inlet side of the storage container, the collection efficiency of the particulate matter is greatly reduced even if the amount of the particulate matter collected is increased. The particulate matter can be collected without the ash, and further the accumulation of ash can be suppressed.
本発明の排ガス浄化装置に用いられるハニカム構造体は、流入端面における一部のセル(すなわち、入口目封止セル)の端部にのみ、目封止部が配設されている。この構造により、目封止部が配設されていない貫通セルに排ガスが流入すると、当該貫通セル内の圧力が上昇し、貫通セルに隣接する入口目封止セル内の圧力が貫通セル内の圧力に対して相対的に低くなる。このため、排ガスの一部が貫通セルから隔壁を透過して入口目封止セルに流入し、入口目封止セルの、目封止部が配設されていない側(ハニカム基材における流出端面側)の端部から、隔壁を透過した排ガスが排出される。そして、このように、排ガスの一部が隔壁を透過することにより、貫通セル内の隔壁に、排ガスに含有される粒子状物質が堆積するため、粒子状物質を捕集することができる。更に、粒子状物質が隔壁に堆積するに伴い、隔壁上に堆積した粒子状物質により排ガスが入口目封止セル側に流入しにくくなる一方、隔壁上に堆積した粒子状物質により、貫通セルの流路が狭くなり、その分、貫通セルに排ガスが流れにくくなる。このため、両者のバランスにより、捕集効率が大きく低下することなく、粒子状物質を捕集することができる。 In the honeycomb structure used in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, plugging portions are disposed only at the end portions of some cells (that is, inlet plugged cells) on the inflow end surface. With this structure, when exhaust gas flows into a through-cell in which no plugging portion is disposed, the pressure in the through-cell increases, and the pressure in the inlet plugged cell adjacent to the through-cell increases in the through-cell. Relative to pressure. Therefore, a part of the exhaust gas passes through the partition wall from the through cell and flows into the inlet plugged cell, and the side of the inlet plugged cell where the plugged portion is not disposed (outflow end surface of the honeycomb substrate) The exhaust gas that has permeated through the partition wall is discharged from the end of the side. And since particulate matter contained in exhaust gas accumulates on the partition in a penetration cell because a part of exhaust gas permeate | transmits a partition in this way, particulate matter can be collected. Furthermore, as particulate matter accumulates on the partition walls, the particulate matter deposited on the partition walls makes it difficult for the exhaust gas to flow into the inlet plugged cell side. The flow path becomes narrower, and accordingly, the exhaust gas hardly flows into the through cell. For this reason, particulate matter can be collected by the balance of both, without significantly reducing the collection efficiency.
また、本発明の排ガス浄化装置においては、ハニカム基材の流入端面側から貫通セルに流入した排ガスの残部(貫通セルに流入した排ガスの中で、隔壁を透過する一部の排ガスに対する残部)は、貫通セルを通過して、流出端面側から排出される。ハニカム構造体によって捕集されたススは、強制再生や自然再生により運転中に燃焼するため、セルのススによる閉塞が防止され、ハニカム構造体を長時間に亘り使用できる。更に、排ガス中に含有される灰分を、貫通セルを通じて外部に排出することができる。灰分を、貫通セルを通じてハニカム構造体の外部に排出することができるため、灰分がハニカム構造体内に蓄積されることがなく、灰分の蓄積による圧力損失の上昇をも抑制することができる。したがって、本発明の排ガス浄化装置においては、粒子状物質の捕集効率を低下させずにハニカム構造体(排ガス浄化装置)を使用し続けることができる。尚、ハニカム構造体の外部に排出される灰分量は十分小さく、排ガス規制に適合可能である。 In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the remainder of the exhaust gas that has flowed into the through-cells from the inflow end face side of the honeycomb substrate (the remaining portion of the exhaust gas that has flowed into the through-cells through the partition walls) , It passes through the through-cell and is discharged from the outflow end face side. Since the soot collected by the honeycomb structure burns during operation by forced regeneration or natural regeneration, the cell structure is prevented from being blocked by soot, and the honeycomb structure can be used for a long time. Furthermore, the ash contained in the exhaust gas can be discharged to the outside through the through cell. Since ash can be discharged to the outside of the honeycomb structure through the through-cells, ash is not accumulated in the honeycomb structure, and an increase in pressure loss due to accumulation of ash can be suppressed. Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the honeycomb structure (exhaust gas purifying apparatus) can be continuously used without lowering the particulate matter collection efficiency. Note that the amount of ash discharged to the outside of the honeycomb structure is sufficiently small and can meet the exhaust gas regulations.
更に、本発明の排ガス浄化装置に用いられるハニカム構造体は、セルの延びる方向に垂直な断面において、貫通セルの水力直径A1よりも、入口目封止セルの水力直径A2が大であるため、入口目封止セル内にガスが流れた時のセル流路内圧損が低い。したがって、貫通セルに排ガスが流入した際に、貫通セルと入口目封止セルとに差圧が生じ易く、貫通セルから入口目封止セルへの排ガスの移動がより積極的に行われることとなる。このため、貫通セルと入口目封止セルとを隔てて配設される隔壁にて、排ガス中のPMを良好に捕集することができる。また、本発明の排ガス浄化装置に用いられるハニカム構造体は、セルの延びる方向に垂直な断面において、貫通セルの断面積B1よりも、入口目封止セルの断面積B2が大であるものであってもよい。このように構成されたハニカム構造体を用いることにより、貫通セルの水力直径A1よりも、入口目封止セルの水力直径A2が大であるハニカム構造体を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。 Furthermore, in the honeycomb structure used in the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is larger than the hydraulic diameter A1 of the through-cell in the cross section perpendicular to the cell extending direction. The pressure loss in the cell channel when the gas flows into the inlet plugged cell is low. Therefore, when exhaust gas flows into the through cell, a differential pressure is likely to be generated between the through cell and the inlet plugged cell, and the exhaust gas is more actively transferred from the through cell to the inlet plugged cell. Become. For this reason, PM in exhaust gas can be satisfactorily collected by the partition arranged by separating the penetration cell and the inlet plugged cell. The honeycomb structure used in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention has a cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell larger than the cross-sectional area B1 of the through-cell in the cross section perpendicular to the cell extending direction. There may be. By using the honeycomb structure configured as described above, the same effect as that in the case of using the honeycomb structure in which the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is larger than the hydraulic diameter A1 of the through-cell is obtained. be able to.
また、従来、両端面を交互に目封止したDPFにおいて、ガス流入側のセルの大きさを、ガス流出側のセルの大きさよりも大きくすることにより、燃え残った灰分を流入側のセル内により多く溜め込むことが検討されてきた。ここで、「ガス流入側のセル」とは、排ガスが流出する端面に目封止部が配設されたセルのことをいう。「ガス流出側のセル」とは、排ガスが流入する端面に目封止部が配設されたセルのことをいう。 Further, conventionally, in a DPF in which both end faces are alternately plugged, the size of the cell on the gas inflow side is made larger than the size of the cell on the gas outflow side, so that unburned ash can be removed in the cell on the inflow side. It has been considered to accumulate more. Here, the “cell on the gas inflow side” refers to a cell in which a plugging portion is disposed on an end surface from which exhaust gas flows out. The “cell on the gas outflow side” refers to a cell in which a plugging portion is disposed on an end surface into which exhaust gas flows.
しかしながら、本発明ではこれとは発想を逆転し、入口側に目封止部を配設したセルの大きさを、ガスが流入するセル(貫通セル)よりも大きくするというところに特徴がある。これにより、片端面目封じ構造のデメリットである捕集性能を、従来より向上させることができ、特に、理論上50%未満であった担体1個当たりの捕集性能を50%以上まで向上させることも可能となる。ここで、「担体」とは、目封止部を有するハニカム構造体のことである。 However, in the present invention, the idea is reversed, and the size of the cell in which the plugging portion is disposed on the inlet side is made larger than that of the cell into which the gas flows (through cell). As a result, it is possible to improve the collection performance, which is a disadvantage of the one-end-side sealed structure, in particular, to improve the collection performance per carrier, which was theoretically less than 50%, to 50% or more. Is also possible. Here, the “carrier” is a honeycomb structure having a plugged portion.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments. Accordingly, it is understood that modifications, improvements, and the like to the following embodiments are also included in the scope of the present invention based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Should be.
(1)排ガス浄化装置:
図1に示すように、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態は、ハニカム構造体100と、このハニカム構造体100が収納される筒状の収納容器21とを備えたものである。図1及び図2A〜図2Eに示すように、ハニカム構造体100は、多孔質の隔壁1を有するハニカム基材4を備えたものである。多孔質の隔壁1は、排ガスが流入する側の端面である流入端面11から排ガスが流出する側の端面である流出端面12まで貫通し流体の流路となる複数のセル2を区画形成するものである。ハニカム構造体100において、一部のセル2が、ハニカム基材4の流入端面11側において、端部が目封止部5によって実質的に塞がれた入口目封止セル2bであり、残りのセル2が、流入端面11側から流出端面12側まで実質的に貫通する貫通セル2aである。そして、このハニカム構造体100において、入口目封止セル2bと貫通セル2aとが隣接して配置されている。更に、このハニカム構造体100は、セル2の延びる方向に垂直な断面(例えば、図2Eに示す断面)において、貫通セル2aの水力直径A1よりも、入口目封止セル2bの水力直径A2が大である。
(1) Exhaust gas purification device:
As shown in FIG. 1, the first embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention includes a
ここで、図1は、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な断面を示す模式図である。図2Aは、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を構成するハニカム構造体を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。図2Bは、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を構成するハニカム構造体を模式的に示す、流出端面側からみた斜視図である。図2Cは、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を構成するハニカム構造体を模式的に示す、流入端面側の平面図である。図2Dは、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を構成するハニカム構造体を模式的に示す、流出端面側の平面図である。図2Eは、図2AのX−X’断面を模式的に示す、断面図である。 Here, FIG. 1 shows a first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, and is a schematic diagram showing a cross section parallel to the flowing direction of the exhaust gas. FIG. 2A is a perspective view schematically showing the honeycomb structure constituting the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention as seen from the inflow end face side. FIG. 2B is a perspective view schematically showing the honeycomb structure constituting the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention as seen from the outflow end face side. FIG. 2C is a plan view of the inflow end face side schematically showing the honeycomb structure constituting the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. FIG. 2D is a plan view on the outflow end face side schematically showing the honeycomb structure constituting the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. FIG. 2E is a cross-sectional view schematically showing the X-X ′ cross section of FIG. 2A.
収納容器21は、排ガスGが流入する流入口22及び浄化された排ガスGが流出する流出口23を有し、ハニカム構造体100が収納されるように筒状に形成されたものである。この収納容器21が、本実施形態の排ガス浄化装置200における筐体となる。本実施形態の排ガス浄化装置200においては、ハニカム構造体100が、流入端面11が収納容器21の流入口22側を向くと共に流出端面12が収納容器21の流出口23側を向くように、収納容器21内に配置されている。
The
本実施形態の排ガス浄化装置200は、このように構成したため、粒子状物質の捕集量が増大していっても、粒子状物質の捕集効率が大きく低下することなく、粒子状物質を捕集することができ、更に、灰分の堆積を抑制することができる。以下、排ガス浄化装置について、構成要素ごとに説明する。
Since the exhaust
(1−1)ハニカム構造体:
本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を構成するハニカム構造体100について説明する。図2A〜図2E及び図3Aに示すように、ハニカム構造体100は、複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁1を有するハニカム基材4と、一部のセル2の流入端面11側の端部を実質的に塞ぐ目封止部5とを、備えたものである。したがって、一部のセル2が、ハニカム基材4の流入端面11側において、端部が目封止部5によって実質的に塞がれた入口目封止セル2bとなり、残りのセル2が、流入端面11側から流出端面12側まで実質的に貫通する貫通セル2aとなる。ハニカム構造体100において、入口目封止セル2bと貫通セル2aとが隣接して配置されている。ここで、「セルの端部が目封止部によって「実質的」に塞がれる」とは、セルの端部が目封止部によって塞がれ、それにより排ガスが当該セルを通過し難い状態であることを意味する。目封じ形成時にできるわずかな隙間や、目封止部5が多孔体であることにより、目封じを通過する微量のガス流れがあってもよい。また、「セルが「実質的」に貫通する」とは、排ガスが当該セルを通過することができる状態を意味する。これは、目封止部等がセル内に配設されていても、当該目封止部等に孔が開いている等の状態により、排ガスが当該セルを通過できるような場合も含むものである。ここで、図3Aは、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を構成するハニカム構造体100を示し、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。ハニカム構造体100においては、「セルの延びる方向」は、円柱形のハニカム構造体100の中心軸方向である。
(1-1) Honeycomb structure:
A
このように構成されたハニカム構造体100によれば、ハニカム基材4の流入端面11から排ガスGを流入させたときに、排ガスG中に含まれる粒子状物質を、貫通セル2aを区画形成する隔壁1によって捕集することができる。すなわち、ハニカム構造体100は、ハニカム基材4の流入端面11における、入口目封止セル2bの端部にのみに目封止部5が配設されている。この構造により、目封止部5が配設されていないセル(すなわち、貫通セル2a)に排ガスGが流入すると、当該貫通セル2a内の圧力が上昇し、貫通セルに隣接する入口目封止セル2b内の圧力が貫通セル2a内の圧力に対して相対的に低くなる。このため、排ガスGの一部が貫通セル2aから多孔質の隔壁1を透過して入口目封止セル2bに流入し、入口目封止セル2bの、目封止部5が配設されていない側(ハニカム基材4における流出端面12側)の端部から、隔壁1を透過した排ガスGが排出される。貫通セルと入口目封止セルとが隣接することにより、このように、貫通セルと入口目封止セルとの間に位置する多孔質の隔壁を透過して、排ガスが「貫通セルから入口目封止セルへと」移動することができる。そして、このように、排ガスGの一部が隔壁1を透過することにより、図3Bに示すように、貫通セル2a内の隔壁1に、排ガスGに含有される粒子状物質13が堆積するため、粒子状物質を捕集することができる。図3Bは、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を構成するハニカム構造体100を示し、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
According to the
また、図3Aに示すように、ハニカム基材4の流入端面11側から貫通セル2aに流入した排ガスGの残部は、貫通セル2aを通過して、流出端面12側から排出される。ここで、「排ガスGの残部」とは、貫通セル2aに流入した排ガスGの中で、「隔壁1を透過する一部の排ガスG」に対する残部のことをいう。上記のように、排ガスGの残部は、流出端面12側から排出されるため、堆積したススが再生燃焼する際、排ガスG中に含有される灰分を、貫通セル2aを通じて外部に排出することができる。したがって、本実施形態の排ガス浄化装置においては、灰分がハニカム構造体内に蓄積(堆積)されることを抑制することができ、灰分の蓄積(堆積)による圧力損失の上昇をも抑制することができる。このように、本実施形態の排ガス浄化装置は、粒子状物質の捕集効率を低下させずにハニカム構造体を使用し続けることができる。
Further, as shown in FIG. 3A, the remaining portion of the exhaust gas G that has flowed into the through
更に、図2A〜図2E及び図3Aに示すように、本実施形態の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体100は、セル2の延びる方向に垂直な断面において、貫通セル2aの水力直径A1よりも、入口目封止セル2bの水力直径A2が大である。したがって、貫通セル2aに排ガスGが流入した際に、貫通セル2aと入口目封止セル2bとに差圧が生じ易く、貫通セル2aから入口目封止セル2bへの排ガスGの移動がより積極的に行われることとなる。すなわち、貫通セル2aと入口目封止セル2bの水力直径が同じ値の場合と比較して、貫通セル2a内の圧力が相対的に高くなる、又は、入口目封止セル2b内の圧力が相対的に低くなる。このため、貫通セル2aと入口目封止セル2bとを隔てて配設される隔壁1にて、排ガスG中の粒子状物質13(図3B参照)を良好に捕集することができる。
Further, as shown in FIGS. 2A to 2E and 3A, the
また、ハニカム構造体100を使用する場合には、流入端面11側から排ガスを流入させる必要がある。仮に、流入端面11側から排ガスを流入させた後に、排ガスの流れを切り替えて、流出端面12側から排ガスを流入させ、その後再び流入端面11側から排ガスを流入させるという操作を繰り返したとすると、以下のような事態を引き起こすおそれがある。すなわち、まず、流出端面12側から排ガスを流入させたときに、入口目封止セル2b内の隔壁1に粒子状物質が付着する。その後、再び流入端面11側から排ガスを流入させると、入口目封止セル2b内の隔壁1に付着した粒子状物質によって、排ガスの隔壁の通過(すなわち、貫通セル2aから入口目封止セル2bへの通過)が妨げられ、排ガスの浄化効率が低下することになる。そのため、排ガスは、必ず流入端面11側から流入させ、入口目封止セル2b内には、浄化されていない排ガスを流入させないようにする必要がある。
Further, when the
(1−1a)ハニカム基材:
図2A〜図2E及び図3Aに示すように、ハニカム基材4は、流体の流路となる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1、及び外周に配設された外周壁3を有するものである。なお、ハニカム構造体100を構成するハニカム基材4は、必ずしも外周壁3を有する必要はない。また、ハニカム基材4を構成する隔壁1が多孔質であるため、ハニカム基材4は、多孔質基材であるということができる。
(1-1a) Honeycomb substrate:
As shown in FIG. 2A to FIG. 2E and FIG. 3A, the
ハニカム基材4は、セル2の延びる方向に垂直な断面において、貫通セル2aとなるセル2の水力直径A1よりも、入口目封止セル2bとなるセル2の水力直径A2が大となるように構成されている。ここで、「水力直径」とは、セルに内接する最大円の直径のことである。各セル2の水力直径は、当該セル2を軸方向にみた断面を顕微鏡観察によって測定して求めた値である。
The
貫通セルの水力直径A1と、入口目封止セルの水力直径A2の比率(A1/A2)が、0.9以下であることが好ましく、0.4〜0.9であることが更に好ましく、0.6〜0.9であることが特に好ましい。このように構成することによって、流入端面側から貫通セル内に排ガスが流入した際に、貫通セル内の圧力と入口目封止セル内の圧力とに、より大きな差を生じさせることができる。したがって、貫通セルから入口目封止セルへと移動する排ガスの量が増加し、粒子状物質を捕集する捕集効率が向上する。特に0.4〜0.9にすることにより、捕集性能と圧損のバランスがよく、0.6〜0.8にすることにより、更にセルのスス閉塞リスクを抑制することができる。 The ratio (A1 / A2) of the hydraulic diameter A1 of the penetrating cell and the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is preferably 0.9 or less, more preferably 0.4 to 0.9, Particularly preferred is 0.6 to 0.9. By comprising in this way, when exhaust gas flows in into a penetration cell from the inflow end surface side, a bigger difference can be produced in the pressure in a penetration cell, and the pressure in an inlet plugging cell. Therefore, the amount of exhaust gas moving from the through cell to the inlet plugged cell is increased, and the collection efficiency for collecting the particulate matter is improved. In particular, when 0.4 to 0.9, the balance between the collection performance and the pressure loss is good, and when 0.6 to 0.8, the soot blockage risk of the cell can be further suppressed.
貫通セルの水力直径A1が、0.7〜2.1mmであることが好ましく、0.9〜1.5mmであることが更に好ましい。貫通セルの水力直径A1が、0.7mm未満であると、ススが端面閉塞するリスクがあり好ましくない。貫通セルの水力直径A1が、2.1mmを超えると、捕集性能が悪化し好ましくない。また、スス堆積時の圧力損失面や触媒担持面積を確保する上で、貫通セルの水力直径A1が0.9〜1.5mmであることが好ましい。 It is preferable that hydraulic diameter A1 of a penetration cell is 0.7-2.1 mm, and it is still more preferable that it is 0.9-1.5 mm. If the hydraulic diameter A1 of the penetrating cell is less than 0.7 mm, there is a risk that soot is clogged at the end face, which is not preferable. When the hydraulic diameter A1 of the penetrating cell exceeds 2.1 mm, the collection performance deteriorates, which is not preferable. Moreover, it is preferable that hydraulic diameter A1 of a penetration cell is 0.9-1.5 mm, in order to ensure the pressure loss surface at the time of soot deposition, and a catalyst carrying | support area.
入口目封止セルの水力直径A2が、0.8〜3.0mmであることが好ましく、1.1〜1.7mmであることが更に好ましい。入口目封止セルの水力直径A2が、0.8mm未満であると、圧力損失が高くなり好ましくない。入口目封止セルの水力直径A2が、3.0mmを超えると、担体容積あたりの隔壁の面積が少なくなり、スス堆積圧損やスス再生燃焼面で好ましくない。本実施形態において「担体」という場合は、ハニカム基材又はハニカム構造体のことを意味する。また、「スス再生」及び「スス再生燃焼」とは、ハニカム構造体の隔壁に堆積したススを燃焼させて、当該ハニカム構造体のフィルタ機能を再生させることを意味する。 The hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is preferably 0.8 to 3.0 mm, and more preferably 1.1 to 1.7 mm. If the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is less than 0.8 mm , the pressure loss increases, which is not preferable. When the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell exceeds 3.0 mm, the partition wall area per carrier volume decreases, which is not preferable in terms of soot deposition pressure loss and soot regeneration combustion. In the present embodiment, the term “support” means a honeycomb substrate or a honeycomb structure. “Soot regeneration” and “soot regeneration combustion” mean that soot accumulated on the partition walls of the honeycomb structure is burned to regenerate the filter function of the honeycomb structure.
ハニカム基材のセルの形状は、特に限定されないが、セルの延びる方向に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。本実施形態の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体においては、ハニカム基材4のセル2が、貫通セルの水力直径A1よりも、入口目封止セルの水力直径A2が大となるように形成されている。例えば、貫通セルの形状と、入口目封止セルの形状とが、相似形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。また、貫通セル及び入口目封止セルのうちの少なくとも一方の形状を、横長或いは縦長の形状とすることで、貫通セルの水力直径A1と入口目封止セルの水力直径A2に差異を設けることもできる。例えば、入口目封止セルの形状を、正方形とした場合に、貫通セルの形状を、前記正方形を一方向に潰したような長方形とすることで、貫通セルの水力直径A1を、入口目封止セルの水力直径A2よりも小さくすることができる。
The shape of the cells of the honeycomb substrate is not particularly limited, but is preferably a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, an octagon or other polygon, a circle, or an ellipse in a cross section orthogonal to the cell extending direction. Other irregular shapes may also be used. A combination of a square and an octagon is also a preferred embodiment. In the honeycomb structure constituting the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, the
隔壁の気孔率は、50〜80%であることが好ましく、55〜67%であることが更に好ましい。50%より小さいと、捕集性能が著しく低下することがあり、80%より大きいと、ハニカム基材の強度が低くなるため、キャニングが難しくなる(収納容器に収納する際に破損したりする)ことがある。更に、気孔率が55〜67%であると、ハニカム構造体1個あたりの捕集効率(100×[捕集した粒子状物質の質量]/[流入した粒子状物質の質量])を、安定して20%以上とすることができる。また、気孔率が55〜67%であると、ハニカム構造体の強度も向上し、キャニングも、し易くなる。隔壁の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。 The porosity of the partition walls is preferably 50 to 80%, more preferably 55 to 67%. If it is less than 50%, the collection performance may be remarkably deteriorated. If it is more than 80%, the strength of the honeycomb base material is lowered, so that it becomes difficult to perform canning (being damaged when stored in a storage container). Sometimes. Further, when the porosity is 55 to 67%, the collection efficiency (100 × [mass of collected particulate matter] / [mass of inflowing particulate matter]) per honeycomb structure is stable. And can be made 20% or more. Further, when the porosity is 55 to 67%, the strength of the honeycomb structure is improved and canning is facilitated. The porosity of the partition wall is a value measured with a mercury porosimeter.
隔壁の厚さは、0.10〜0.40mmであることが好ましく、0.12〜0.38mmであることが更に好ましい。0.10mmより薄いと、ハニカム基材の強度が低下することがある。0.40mmより厚いと、捕集性能が低下し、圧力損失が増大することがある。また、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを処理する場合(排ガス浄化装置をディーゼルエンジン用とする場合)には、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のPM量が比較的多いため、通常、セル数を少なくする(セル密度を小さくする)傾向がある。そのため、隔壁1の厚さを0.20〜0.38mmとすることが、強度と捕集性能のバランスをよくするために好ましい。また、ガソリンエンジンから排出される排ガスを処理する場合(排ガス浄化装置をガソリンエンジン用とする場合)には、ガソリンエンジンから排出される排ガス中のPM量が比較的少ないため、通常、セル数を多くする(セル密度を大きくする)傾向がある。そのため、隔壁の厚さを0.12〜0.20mmとすることが、強度と捕集性能のバランスをよくするために好ましい。隔壁の厚さは、ハニカム基材の軸方向の断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
The thickness of the partition wall is preferably 0.10 to 0.40 mm, and more preferably 0.12 to 0.38 mm. If it is thinner than 0.10 mm, the strength of the honeycomb substrate may be lowered. If it is thicker than 0.40 mm, the collection performance may be reduced and the pressure loss may be increased. In addition, when processing exhaust gas discharged from a diesel engine (when using an exhaust gas purification device for a diesel engine), the amount of PM in the exhaust gas discharged from the diesel engine is relatively large. There is a tendency to reduce (cell density). Therefore, it is preferable that the thickness of the
ハニカム基材は、隔壁の気孔率が50〜80%であり、且つ、隔壁の厚さが0.10〜0.40mmである場合に、より効果的に、圧力損失の増大を抑制しながら、排ガス中の粒子状物質を捕集することができる。また、上記のような気孔率及び隔壁の厚さを採用することにより、ハニカム基材の強度を低下させることもない。特に、気孔率60%以上と隔壁の厚さ0.3mm以下の組み合わせにより、高い捕集性能を発揮させることができる。 When the honeycomb substrate has a partition wall porosity of 50 to 80% and a partition wall thickness of 0.10 to 0.40 mm, more effectively suppressing an increase in pressure loss, Particulate matter in exhaust gas can be collected. Further, by adopting the porosity and partition wall thickness as described above, the strength of the honeycomb base material is not lowered. In particular, high collection performance can be exhibited by a combination of a porosity of 60% or more and a partition wall thickness of 0.3 mm or less.
ハニカム基材のセル密度(ハニカム基材のセルの延びる方向に直交する断面における、単位面積当たりのセルの個数)は、15〜150セル/cm2であることが好ましい。15セル/cm2より小さいと、捕集性能が低下することがある。150セル/cm2より大きいと、ハニカム基材の流入端面付近にPMが堆積し、セルがPMによって閉塞していくため、圧力損失が大きくなることがある。また、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを処理する場合(排ガス浄化装置をディーゼルエンジン用とする場合)には、20〜70セル/cm2であることが更に好ましい。20セル/cm2より小さいと、捕集性能が低くなることがある。70セル/cm2より大きいと、圧力損失が大きくなることがある。また、ガソリンエンジンから排出される排ガスを処理する場合(排ガス浄化装置をガソリンエンジン用とする場合)には、30〜150セル/cm2であることが更に好ましい。ガソリンエンジンから排出される排ガスは、PM量が少ないため、セルが閉塞するリスクが低いため、セル密度を高くすることが可能であり、セル密度を高くすることにより捕集性能を高くすることができる。また、セルが閉塞し難いため、連続再生も行い易い。30セル/cm2より小さいと、捕集性能が低くなることがあり、150セル/cm2より大きいと、PM捕集時の圧力損失が大きくなることがある。 The cell density of the honeycomb substrate (the number of cells per unit area in a cross section perpendicular to the cell extending direction of the honeycomb substrate) is preferably 15 to 150 cells / cm 2 . If it is less than 15 cells / cm 2 , the collection performance may be lowered. When it is larger than 150 cells / cm 2 , PM accumulates in the vicinity of the inflow end face of the honeycomb substrate, and the cells are blocked by PM, so that the pressure loss may increase. Moreover, when processing the exhaust gas discharged | emitted from a diesel engine (when using an exhaust gas purification apparatus for diesel engines), it is still more preferable that it is 20-70 cell / cm < 2 >. When it is less than 20 cells / cm 2 , the collection performance may be lowered. If it is greater than 70 cells / cm 2 , the pressure loss may increase. Moreover, when processing the exhaust gas discharged | emitted from a gasoline engine (when using an exhaust gas purification apparatus for gasoline engines), it is still more preferable that it is 30-150 cells / cm < 2 >. Since the exhaust gas discharged from a gasoline engine has a small amount of PM, the risk of clogging the cells is low, so the cell density can be increased, and the collection performance can be increased by increasing the cell density. it can. In addition, since the cell is difficult to block, continuous reproduction is also easy. If it is less than 30 cells / cm 2 , the collection performance may be lowered, and if it is more than 150 cells / cm 2 , the pressure loss during PM collection may be increased.
隔壁の平均細孔径は、80μm以下であることが好ましく、0.1〜80μmであることが更に好ましく、1〜80μmであることがより更に好ましく、5〜25μmであることが特に好ましい。80μmより大きいと、ハニカム基材が脆くなり欠落し易くなり、また、隔壁内に粒子状物質が入り込み、深層ろ過となることがある。そして、このような平均細孔径の大きな隔壁は、PM捕集に伴って、粒子状物質捕集性能が低下しやすいため好ましくない。また、隔壁の平均細孔径が、0.1μmより小さいと、粒子状物質の堆積が少ない場合でも圧力損失が増大するため好ましくない。更に、隔壁の平均細孔径が、5μmよりも小さいと、酸化触媒を担持した場合の壁透過抵抗(排ガスが隔壁を透過する際の抵抗)が大きくなることがある。また、隔壁の平均細孔径が、25μmよりも大きいと、隔壁内部に灰分(Ash)が堆積し、長期間の使用の後、捕集性能が悪化する可能性が高くなることがある。隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。 The average pore diameter of the partition walls is preferably 80 μm or less, more preferably 0.1 to 80 μm, still more preferably 1 to 80 μm, and particularly preferably 5 to 25 μm. If it is larger than 80 μm, the honeycomb base material becomes brittle and easily lost, and particulate matter may enter the partition walls, resulting in depth filtration. Such a partition wall having a large average pore diameter is not preferable because the particulate matter collecting performance tends to be lowered with PM collection. Moreover, it is not preferable that the average pore diameter of the partition walls is smaller than 0.1 μm because the pressure loss increases even when the particulate matter is little deposited. Furthermore, if the average pore diameter of the partition walls is smaller than 5 μm, the wall permeation resistance (resistance when exhaust gas permeates through the partition walls) when an oxidation catalyst is supported may increase. Moreover, when the average pore diameter of a partition is larger than 25 micrometers, ash (Ash) accumulates inside a partition and possibility that a collection performance will deteriorate after long-term use may become high. The average pore diameter of the partition wall is a value measured with a mercury porosimeter.
ハニカム基材4の外周壁3の厚さは、特に限定されないが、0.5〜6mmが好ましい。0.5mmより薄いと、外周近傍のセルが欠けやすく、強度が低下することがある。6mmより厚いと、圧力損失が増大することがある。
Although the thickness of the outer
ハニカム基材の形状(別言すれば、ハニカム構造体の形状)は、特に限定されないが、円柱形状、底面が楕円形の柱状、底面が四角形、五角形、六角形等の多角形の柱形状等が好ましい。ハニカム構造体は、セルの延びる方向を中心軸方向とする柱形状であることが好ましい。また、ハニカム基材(別言すれば、ハニカム構造体)の大きさは、特に限定されないが、セルの延びる方向における長さが20〜200mmであることが好ましい。ハニカム基材の長さがこのような範囲であるため、ハニカム構造体によって、圧力損失を増大させずに、優れた捕集性能で排ガスを処理することができる。20mmより短いと、捕集性能が悪化することがあり、入目封止セルの大きさが貫通セルの大きさよりも大きくした効果が得られないことがある。また、200mmより長いと、捕集性能向上はあまり期待できず、むしろ、圧力損失が増大することがある。捕集性能と圧力損失のバランスを考えると、ハニカム基材の長さは、60〜120mmが更に好ましく、入目封止セルの大きさを貫通セルの大きさよりも大きくした効果が得られ易い。これまでに説明したハニカム基材の構成は、特に複数個のハニカム構造体を、収納容器内に直列に配置する場合において、効果的である。また、例えば、ハニカム基材(別言すれば、ハニカム構造体)の外形が円柱形の場合、その底面(端面)の直径は、80〜400mmであることが好ましい。ハニカム基材の底面の直径は、上記範囲内において、エンジン排気量や出力に合わせて、適宜選定される。 The shape of the honeycomb substrate (in other words, the shape of the honeycomb structure) is not particularly limited, but a cylindrical shape, an elliptical columnar shape on the bottom, a polygonal columnar shape such as a square, pentagon, hexagon, etc. on the bottom Is preferred. The honeycomb structure preferably has a column shape with the cell extending direction as the central axis direction. Further, the size of the honeycomb substrate (in other words, honeycomb structure) is not particularly limited, but the length in the cell extending direction is preferably 20 to 200 mm. Since the length of the honeycomb substrate is in such a range, the honeycomb structure can treat the exhaust gas with excellent collection performance without increasing the pressure loss. When the length is shorter than 20 mm, the collection performance may be deteriorated, and the effect that the size of the sealing cell is made larger than the size of the penetration cell may not be obtained. On the other hand, when the length is longer than 200 mm, the improvement in the collection performance cannot be expected so much, but the pressure loss may increase. Considering the balance between the collection performance and the pressure loss, the length of the honeycomb substrate is more preferably 60 to 120 mm, and an effect of making the size of the plugged cells larger than the size of the through cells is easily obtained. The configuration of the honeycomb base material described so far is effective particularly when a plurality of honeycomb structures are arranged in series in the storage container. For example, when the outer shape of the honeycomb substrate (in other words, the honeycomb structure) is a columnar shape, the bottom surface (end surface) preferably has a diameter of 80 to 400 mm. The diameter of the bottom surface of the honeycomb base material is appropriately selected within the above range according to the engine displacement and output.
ハニカム基材の隔壁及び外周壁は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁及び外周壁の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの中でも、熱伝導率に優れた炭化珪素、及び、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。通常のDPFでは、PM堆積量を増やし、再生間隔を長くすることが必要であるため、炭化珪素のように熱容量の大きい材質が好ましいが、本発明においては、連続再生しやすい熱容量の比較的小さいコージェライトが特に好ましい。隔壁と外周壁の材質は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の90質量%以上含有することを意味する。 The partition walls and the outer peripheral wall of the honeycomb base material are preferably composed mainly of ceramic. Specific examples of the material for the partition wall and the outer peripheral wall include silicon carbide, silicon-silicon carbide composite material, cordierite, mullite, alumina, spinel, silicon carbide-cordierite composite material, lithium aluminum silicate, and aluminum titanate. It is preferably at least one selected from the group consisting of Among these, silicon carbide having excellent thermal conductivity and cordierite having a small thermal expansion coefficient and excellent thermal shock resistance are preferable. In a normal DPF, it is necessary to increase the PM deposition amount and lengthen the regeneration interval. Therefore, a material having a large heat capacity such as silicon carbide is preferable. However, in the present invention, the heat capacity that facilitates continuous regeneration is relatively small. Cordierite is particularly preferred. The material of the partition wall and the outer peripheral wall is preferably the same, but may be different. In addition, the phrase “mainly composed of ceramic” means that 90% by mass or more of ceramic is contained.
(1−1b)目封止部:
図1、図2A、図2Cに示すように、ハニカム構造体100においては、ハニカム基材4の流入端面11側における、一部のセル2の端部を塞ぐように目封止部5が配設され、ハニカム基材4の流出端面12側において、全てのセル2の端部が開口している。そして、目封止部5が配設される一部のセル(入口目封止セル2b)と、目封止部が配設されない残余のセル(貫通セル2a)とは、隣接して配置されている。更に、入口目封止セル2bと、貫通セル2aとが交互に並び、ハニカム基材4の流入端面11において、貫通セル2aの開口部と、入口目封止セル2bの端部に配設された目封止部とにより市松模様が形成されることが好ましい。
(1-1b) Plugging portion:
As shown in FIGS. 1, 2A, and 2C, in the
目封止部5の深さは、1〜10mmであることが好ましく、1〜5mmであることが更に好ましい。1mmより浅いと、目封止部5の強度が低下することがある。10mmより深いと、隔壁1の、粒子状物質を捕集する面積が小さくなることがある。ここで、目封止部5の深さとは、目封止部5の、セル2の延びる方向における長さを意味する。
The depth of the plugged
目封止部5の材質は、ハニカム基材4の隔壁1の材質と同じであることが好ましい。
The material of the plugging
ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さから、目封止部の深さを差し引いた値が25mm以上であることが好ましく、25〜500mmであることが更に好ましく、50〜200mmであることが特に好ましい。25mmより短いと、フィルタとして機能する隔壁の面積が小さくなることがある。また、500mmより長いと圧損が高く、セル密度を小さくする必要があるが、セル密度を小さくすると捕集効率が悪化することがある。更に、25〜50mmまでは、長くすることによる捕集性能向上効果が大きく、200mm以上では、その効果が得られ難くなるため、装置のコンパクト化の点で不利となる。 The value obtained by subtracting the depth of the plugging portion from the length in the cell extending direction of the honeycomb structure is preferably 25 mm or more, more preferably 25 to 500 mm, and more preferably 50 to 200 mm. Particularly preferred. If it is shorter than 25 mm, the area of the partition wall functioning as a filter may be small. Moreover, when it is longer than 500 mm, the pressure loss is high, and it is necessary to reduce the cell density. However, when the cell density is decreased, the collection efficiency may be deteriorated. Furthermore, if the length is 25 to 50 mm, the effect of improving the collection performance by increasing the length is large, and if it is 200 mm or more, it is difficult to obtain the effect, which is disadvantageous in terms of downsizing the apparatus.
(1−1c)触媒:
本実施形態の排ガス浄化装置は、「ハニカム構造体が、少なくとも一部に酸化触媒が担持されたものである」ことが好ましい。更に詳細には、ハニカム構造体を構成するハニカム基材の隔壁に触媒が担持されていることが好ましい。触媒の、単位体積当りの担持量は、0.1〜150g/リットルであることが好ましく、10〜80g/リットルであることが更に好ましい。「g/リットル」は、ハニカム構造体1リットル当たりの触媒のグラム数(g)を示す。0.1g/リットルより少ないと、触媒効果が発揮され難くなることがある。150g/リットルより多いと、隔壁の細孔が閉塞することにより、圧力損失が大きくなり、捕集効率が著しく低下することがある。また、ウォッシュコート層を形成する酸化触媒の場合、触媒の単位体積当たりの担持量は、10〜150g/リットルであることが好ましい。触媒担持量が10g/リットルより少ないと、ウォッシュコート層を形成し難くなることがある。
(1-1c) Catalyst:
In the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, it is preferable that “the honeycomb structure is one in which an oxidation catalyst is supported at least partially”. More specifically, it is preferable that the catalyst is supported on the partition walls of the honeycomb substrate constituting the honeycomb structure. The supported amount of the catalyst per unit volume is preferably 0.1 to 150 g / liter, and more preferably 10 to 80 g / liter. “G / liter” indicates the number of grams (g) of catalyst per liter of honeycomb structure. If the amount is less than 0.1 g / liter, the catalytic effect may be difficult to be exhibited. When the amount is more than 150 g / liter, the pores of the partition walls are blocked, resulting in an increase in pressure loss and a significant reduction in collection efficiency. In the case of an oxidation catalyst that forms a washcoat layer, the supported amount of catalyst per unit volume is preferably 10 to 150 g / liter. If the amount of catalyst supported is less than 10 g / liter, it may be difficult to form a washcoat layer.
酸化触媒としては貴金属を含有するものを挙げることができ、具体的には、Pt、Rh及びPdからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものが好ましい。貴金属の合計量は、ハニカム構造体の単位体積当り、0.1〜5g/リットルであることが好ましい。 Examples of the oxidation catalyst include those containing noble metals, and specifically, those containing at least one selected from the group consisting of Pt, Rh and Pd are preferable. The total amount of the noble metal is preferably 0.1 to 5 g / liter per unit volume of the honeycomb structure.
本実施形態の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体においては、貫通セルに目封止部が配設されていないため、流入した排ガスの一部は、浄化されずに流出端面側から外部に排出されることになる。1つのハニカム構造体の、粒子状物質の捕集効率は、15〜70%であることが好ましい。15%未満では、複数組み合わせる必要があり、排ガス浄化装置が大掛かりなものになるため、搭載性が悪化する。70%以上になると、貫通セルの閉塞懸念が増すため好ましくない。ここで、上述した「捕集効率」とは、下記式(1)にて求められる比率のことをいう。通常、貫通セルと目封止セルの大きさが同じである場合、担体1個で50%以上の捕集効率は得られないが、セルの大きさを調整することにより、本発明によれば、50%以上の捕集効率を得ることができる。なお、更に粒子状物質の捕集効率を向上させたい場合には、複数のハニカム構造体を直列に配置して使用すればよい。これにより、高い捕集効率を得ることができる。
捕集効率=(W1−W2)/W1×100 ・・・ (1)
(上記式(1)において、W1は、ハニカム構造体に流入した排ガス中の粒子状物質の質量を示し、W2は、ハニカム構造体から流出した排ガス中の粒子状物質の質量を示す。)
In the honeycomb structure constituting the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, since the plugging portion is not disposed in the through cell, a part of the inflowed exhaust gas is discharged from the outflow end face side to the outside without being purified. Will be. The particulate matter collection efficiency of one honeycomb structure is preferably 15 to 70%. If it is less than 15%, it is necessary to combine a plurality, and the exhaust gas purification device becomes large, so that the mountability deteriorates. If it is 70% or more, there is an increased concern about blockage of the through-cell, which is not preferable. Here, the “collection efficiency” mentioned above refers to a ratio determined by the following formula (1). Usually, when the size of the penetrating cell and the plugged cell are the same, the collection efficiency of 50% or more cannot be obtained with one carrier, but according to the present invention, the cell size is adjusted. 50% or more of the collection efficiency can be obtained. If it is desired to further improve the collection efficiency of the particulate matter, a plurality of honeycomb structures may be used in series. Thereby, high collection efficiency can be obtained.
Collection efficiency = (W1-W2) / W1 × 100 (1)
(In the above formula (1), W1 indicates the mass of the particulate matter in the exhaust gas flowing into the honeycomb structure, and W2 indicates the mass of the particulate matter in the exhaust gas that flows out of the honeycomb structure.)
(1−2)収納容器:
本実施形態の排ガス浄化装置200において、収納容器21は、排ガスが流入する流入口22及び浄化された排ガスが流出する流出口23を有し、ハニカム構造体100が収納される、筒状の容器である。収納容器21は、特に限定されるものではなく、自動車排ガス等を浄化するためのハニカムフィルタを収納するために通常用いられるものを用いることができる。収納容器21の材質としては、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。収納容器21の大きさは、ハニカム構造体100にクッション材31を巻きつけた状態で圧入できる大きさであることが好ましい。収納容器21は、筒形状の両端部がテーパー状に細くなり、流入口22及び流出口23の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径が、中央部のハニカム構造体が収納される部分の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径より小さいことが好ましい。また、流入口22の直径については、特に限定されないが、エンジンの排気口と連結でき、排ガスが通過するときの圧力損失が所定の値以内に抑えられる大きさであることが好ましい。流出口23の直径は、流入口22の直径と同程度の大きさであることが好ましい。
(1-2) Storage container:
In the exhaust
(1−3)排ガス浄化装置の第一実施形態:
本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態は、図1に示すように、上記ハニカム構造体100と、上記収納容器21とを備えたものである。そして、この排ガス浄化装置200は、ハニカム構造体100が、流入端面11が収納容器21の流入口22側を向くと共に流出端面12が収納容器21の流出口23側を向くように、収納容器21内に配置されたものである。
(1-3) First embodiment of exhaust gas purification device:
As shown in FIG. 1, the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention includes the
ハニカム構造体100は、外周にクッション材31が巻付けられた状態で、収納容器21内に圧入されていることが好ましい。このような状態で収納されると、ハニカム構造体100が収納容器21内で移動することを防止することができ、収納容器21内で安定させることができる。これにより、ハニカム構造体100が破損することが防止される。クッション材31としては、特に限定されないが、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。
The
また、ハニカム構造体100は、留め具32により両端面を固定された状態で、収納容器21内に収納されていることが好ましい。留め具32は、平板(円板等)の中央部が取り除かれた形状であるリング状であってもよいし、ハニカム構造体100の端面の外縁の一部を留める板状であってもよい。留め具32の材質は、セラミックであってもよいし、ステンレス鋼、鉄鋼等の金属であってもよい。
The
(1−4)排ガス浄化装置の第二実施形態:
本発明の排ガス浄化装置の第二実施形態は、貫通セルの断面積B1よりも、入口目封止セルの断面積B2が大であるハニカム構造体を用いたものである。すなわち、図2Eに示すように、ハニカム構造体100は、貫通セル2aの断面積B1よりも、入口目封止セル2bの断面積B2が大であるものであってもよい。このように構成されたハニカム構造体を用いることにより、貫通セルの水力直径A1よりも、入口目封止セルの水力直径A2が大であるハニカム構造体を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。もちろん、ハニカム構造体100は、貫通セル2aの水力直径A1よりも、入口目封止セルの水力直径A2が大であり、且つ、貫通セル2aの断面積B1よりも、入口目封止セル2bの断面積B2が大であるものであってもよい。例えば、図2Eに示すハニカム構造体100は、排ガス浄化装置の第一実施形態の構成と、排ガス浄化装置の第二実施形態の構成の双方を満たすハニカム構造体100である。
(1-4) Second embodiment of exhaust gas purification device:
The second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention uses a honeycomb structure in which the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is larger than the cross-sectional area B1 of the through cell. That is, as shown in FIG. 2E, the
貫通セルの断面積B1と、入口目封止セルの断面積B2の比率(B1/B2)が、0.9以下であることが好ましく、0.2〜0.9であることが更に好ましく、0.4〜0.8であることが特に好ましい。このように構成することによって、流入端面側から貫通セル内に排ガスが流入した際に、貫通セル内の圧力と入口目封止セル内の圧力とに、より大きな差を生じさせることができる。したがって、貫通セルから入口目封止セルへと移動する排ガスの量が増加し、粒子状物質を捕集する捕集効率が向上する。比率(B1/B2)を0.2〜0.9にすることにより、捕集性能と圧損のバランスがよく、比率(B1/B2)を0.4〜0.8にすることにより、更にセルのスス閉塞リスクを抑制することができる。 The ratio (B1 / B2) of the cross-sectional area B1 of the through-cell and the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is preferably 0.9 or less, more preferably 0.2 to 0.9, It is especially preferable that it is 0.4-0.8. By comprising in this way, when exhaust gas flows in into a penetration cell from the inflow end surface side, a bigger difference can be produced in the pressure in a penetration cell, and the pressure in an inlet plugging cell. Therefore, the amount of exhaust gas moving from the through cell to the inlet plugged cell is increased, and the collection efficiency for collecting the particulate matter is improved. By setting the ratio (B1 / B2) to 0.2 to 0.9, the balance between the collection performance and the pressure loss is good, and by setting the ratio (B1 / B2) to 0.4 to 0.8, the cell The risk of soot blockage can be reduced.
貫通セルの断面積B1が、0.49〜5.30mm2であることが好ましく、0.80〜2.25mm2であることが更に好ましい。貫通セルの断面積B1が、0.49mm2未満であると、ススが端面閉塞するリスクがあり好ましくない。貫通セルの断面積B1が、5.30mm2を超えると、捕集性能が悪化し好ましくない。また、スス堆積時の圧力損失面やスス再生燃焼面、触媒担持面積を確保の面で、貫通セルの断面積B1が0.80〜2.25mm2であることが好ましい。 Sectional area B1 of the through cells is preferably 0.49~5.30Mm 2, and further preferably from 0.80~2.25mm 2. If the cross-sectional area B1 of the penetrating cell is less than 0.49 mm 2 , there is a risk that the soot is clogged at the end face, which is not preferable. When the cross-sectional area B1 of the penetration cell exceeds 5.30 mm 2 , the collection performance is deteriorated, which is not preferable. Moreover, it is preferable that the cross-sectional area B1 of the penetration cell is 0.80 to 2.25 mm 2 in terms of ensuring the pressure loss surface, the soot regeneration combustion surface, and the catalyst supporting area during soot deposition.
入口目封止セルの断面積B2が、0.64〜9.00mm2であることが好ましく、1.20〜2.78mm2であることが更に好ましい。入口目封止セルの断面積B2が、0.64mm2未満であると、圧損が高くなり好ましくない。入口目封止セルの断面積B2が、9.00mm2を超えると、担体容積あたりの隔壁の面積が少なくなり、スス堆積時の圧力損失上昇リスクがあり好ましくない。また、スス堆積時の圧力損失面やスス再生燃焼面、触媒担持面積を確保の面で、入口目封止セルの断面積B2が1.20〜2.78mm2であることが好ましい。 Sectional area B2 of the inlet plugged cells, it is preferably 0.64~9.00Mm 2, and further preferably from 1.20~2.78mm 2. If the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is less than 0.64 mm 2 , the pressure loss is undesirably high. If the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell exceeds 9.00 mm 2 , the area of the partition wall per carrier volume decreases, and there is a risk of increased pressure loss during soot deposition, which is not preferable. Moreover, it is preferable that the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is 1.20 to 2.78 mm 2 in terms of ensuring a pressure loss surface during soot deposition, a soot regeneration combustion surface, and a catalyst supporting area.
第二実施形態の排ガス浄化装置は、上述した「貫通セルの断面積B1よりも、入口目封止セルの断面積B2が大であるハニカム構造体」を用いたこと以外は、第一実施形態の排ガス浄化装置と同様に構成されていることが好ましい。 The exhaust gas purification apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the above-described “honeycomb structure in which the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is larger than the cross-sectional area B1 of the through-cell” is used. It is preferable that it is comprised similarly to this exhaust gas purification apparatus.
(1−5)排ガス浄化装置の第三及び第四実施形態:
本発明の排ガス浄化装置の第三及び第四実施形態は、これまでに説明したハニカム構造体に加え、少なくとも1個の他のハニカム構造体を更に備えた排ガス浄化装置である。図4Aに示す排ガス浄化装置210は、これまでに説明したハニカム構造体100に加え、少なくとも1個の他のハニカム構造体110を更に備えた排ガス浄化装置210である。図4Bに示す排ガス浄化装置220も、これまでに説明したハニカム構造体100に加え、少なくとも1個の他のハニカム構造体120を更に備えた排ガス浄化装置220である。他のハニカム構造体110,120の構成については特に制限はなく、適宜、好ましい態様に応じて変更することができる。以下、他のハニカム構造体110,120の構成を含め、各種の好ましい態様について説明する。
(1-5) Third and fourth embodiments of exhaust gas purification device:
The third and fourth embodiments of the exhaust gas purification apparatus of the present invention are exhaust gas purification apparatuses further provided with at least one other honeycomb structure in addition to the honeycomb structure described so far. The exhaust
本実施形態の排ガス浄化装置210,220においては、ハニカム構造体100の流入端面11が収納容器21の流入口22側を向くと共にハニカム構造体100の流出端面12が収納容器21の流出口23側を向いた状態で配置されている。第三実施形態の排ガス浄化装置210は、ハニカム構造体100に対して、少なくとも1個の他のハニカム構造体110を更に備えている。排ガス浄化装置210においては、ハニカム構造体100に対して、他のハニカム構造体110が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、収納容器21内に配置されている。ここで、「排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、収納容器内に配置される」とは、以下のように配置されることを意味する。まず、収納容器の流入口から流入した排ガスが、一方のハニカム構造体内に流入端面から流入し、一方のハニカム構造体内を通過して流出端面から排出される。そして、この一方のハニカム構造体から排出された排ガス(或いは、浄化ガス)が、他方のハニカム構造体内に流入端面から流入し、この他方のハニカム構造体内を通過して流出端面から排出される。そして、この他方のハニカム構造体から排出された排ガス(或いは、浄化ガス)が、収納容器の流出口から外部に流出する。以上説明したような排ガスの流れが確保されるように、2つのハニカム構造体が収納容器内に配置される。第四実施形態の排ガス浄化装置220においても、ハニカム構造体100に対して、他のハニカム構造体120が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、収納容器21内に配置されている。
In the exhaust
ここで、第三及び第四実施形態において、ハニカム構造体100は、第一実施形態を構成するハニカム構造体と同様に構成されたものである。すなわち、ハニカム構造体100は、以下の構成を満たすものである。ハニカム構造体100は、多孔質の隔壁1を有するハニカム基材4を備えたものである。ハニカム基材4は、排ガスが流入する側の端面である流入端面11から排ガスが流出する側の端面である流出端面12まで貫通し流体の流路となる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1を有するものである。ハニカム構造体100において、一部のセル2が、ハニカム基材4の流入端面11側において、端部が目封止部5によって実質的に塞がれた入口目封止セル2bであり、残りのセル2が、流入端面11側から流出端面12側まで実質的に貫通する貫通セル2aである。そして、このハニカム構造体100において、入口目封止セル2bと貫通セル2aとが隣接して配置されている。更に、このハニカム構造体100は、セル2の延びる方向に垂直な断面(例えば、図2Eに示す断面)において、貫通セル2aの水力直径A1よりも、入口目封止セル2bの水力直径A2が大である。尚、ハニカム構造体100は、貫通セル2aの水力直径A1よりも、入口目封止セル2bの水力直径A2が大であることに代えて、貫通セル2aの断面積B1よりも、入口目封止セル2bの断面積B2が大であってもよい。
Here, in 3rd and 4th embodiment, the
図4A及び図4Bに示すように、他のハニカム構造体110,120は、多孔質の第二隔壁41を有する第二ハニカム基材44を備えたものであることが好ましい。第二隔壁41は、排ガスが流入する側の端面である第二流入端面51から排ガスが流出する側の端面である第二流出端面52まで貫通し流体の流路となる複数の第二セル42を区画形成するものである。本実施形態において、捕集効率向上の観点から、以下の構成が、より好ましい実施態様となる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
図4Bに示すように、少なくとも1個の他のハニカム構造体120が、ハニカム構造体100よりも、排ガスの流れ方向の上流側に配置され、且つ、当該他のハニカム構造体120が、目封止部によってその両端が実質的に封止されていないセル42を有することが1つの好ましい形態である。更に他のハニカム構造体120には、酸化触媒が担持されていることが1つの好ましい形態である。このように目封止部のないハニカム構造体120を排ガスの流れ方向上流側に配置することにより、SOF分を多く含む排ガスであっても、端面が閉塞しにくく、SOF分の浄化を先に行ない、後段のハニカム構造体100によりスス分を捕集することができる。
As shown in FIG. 4B, at least one
また、例えば、図4Aに示すように、他のハニカム構造体110は、以下の構成を満たすものであることも他の好ましい形態である。まず、ハニカム構造体110において、一部の第二セル42が、第二ハニカム基材44の第二流入端面51側において、端部が目封止部45によって実質的に塞がれた第二入口目封止セル42bである。そして、残りの第二セル42が、第二流入端面51側から流出端面52側まで実質的に貫通する第二貫通セル42aであることが好ましい。更に、他のハニカム構造体110において、第二入口目封止セル42bと第二貫通セル42aとが隣接して配置されていることが好ましい。図4Aに示す排ガス浄化装置210においては、他のハニカム構造体110は、第二流入端面51が収納容器21の流入口22側を向くと共に第二流出端面52が収納容器21の流出口23側を向いた状態で配置されている。また、ハニカム構造体100は、流入端面11が収納容器21の流入口22側を向くと共に流出端面12が収納容器21の流出口23側を向いた状態で配置されている。図4Aは、本発明の排ガス浄化装置の第三実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な断面を示す模式図である。図4Bは、本発明の排ガス浄化装置の第四実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な断面を示す模式図である。図4Bに示す排ガス浄化装置220において、図4Aに示す排ガス浄化装置210と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略することがある。
For example, as shown to FIG. 4A, it is another preferable form that the
ハニカム構造体を含む複数の他のハニカム構造体が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、前記収納容器内に配置された場合には、以下の構成を満たすことも、好ましい形態の1つである。上流側に配置された他のハニカム構造体の目封止部の数をPk、ハニカム構造体の目封止部の数をPm、下流側に配置された他のハニカム構造体の目封止部の数をPnとした場合、Pk≦Pm、又は、Pm≦Pnとなる。セル密度が同じで、目封止部の数が同じ場合、下流側のハニカム構造体に流入するPMは、上流側のハニカム構造体で捕集された分少なくなる。そのため、実質捕集されるPM量は、下流側のハニカム構造体の方が少なくなる。上述した目封止部の数の関係を満たす(すなわち、排ガス上流側のハニカム構造体の目封止部の数を少なくする)ことにより、上流側と下流側の捕集性能をバランスすることができる。逆に上流側のハニカム構造体の目封止部の数が多いと、上流側のハニカム構造体にPM捕集が集中してしまうため、セル閉塞しやすく、好ましくない。一方、セル密度が異なる場合、このように構成することによって、上流側に配置された他のハニカム構造体のセルが大きくなる、又は、下流側に配置された他のハニカム構造体のセルが小さくなる。これにより、上流側に配置される他のハニカム構造体や、相対的に上流側に配置されるハニカム構造体の、粒子状物質による閉塞が起こり難くなる。 When a plurality of other honeycomb structures including the honeycomb structure are arranged in the storage container so as to be arranged in series in the exhaust gas flow direction, the following configuration may be satisfied. It is. The number of plugged portions of the other honeycomb structure disposed on the upstream side is Pk, the number of plugged portions of the honeycomb structure is Pm, and the plugged portions of the other honeycomb structure disposed on the downstream side When Pn is Pn, Pk ≦ Pm or Pm ≦ Pn. When the cell density is the same and the number of plugged portions is the same, the PM flowing into the downstream honeycomb structure is reduced by the amount collected by the upstream honeycomb structure. Therefore, the amount of PM that is substantially collected is less in the downstream honeycomb structure. By satisfying the relationship of the number of plugged portions described above (that is, reducing the number of plugged portions of the honeycomb structure on the exhaust gas upstream side), it is possible to balance the collection performance on the upstream side and the downstream side. it can. Conversely, if the number of plugged portions of the upstream honeycomb structure is large, PM trapping is concentrated on the upstream honeycomb structure, which is not preferable because the cells are easily blocked. On the other hand, when the cell density is different, by configuring in this way, the cells of the other honeycomb structure disposed on the upstream side become larger, or the cells of the other honeycomb structure disposed on the downstream side become smaller. Become. This makes it difficult for other honeycomb structures disposed on the upstream side and the honeycomb structures disposed relatively upstream to be blocked by particulate matter.
複数のハニカム構造体が、ハニカム構造体の流入端面が収納容器の流入口側を向くと共にハニカム構造体の流出端面が収納容器の流出口側を向いた状態で、且つ、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように、収納容器内に配置されていることも、好ましい態様の1つである。例えば、図4Aに示す排ガス浄化装置210のように、複数のハニカム構造体として、ハニカム構造体100,110を備え、このハニカム構造体100,110が、上述した状態で、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように収納容器内に配置されていてもよい。なお、このような実施態様においては、更に、他のハニカム構造体(別言すれば、3個目のハニカム構造体)を備えていてもよい。
The plurality of honeycomb structures are arranged in series in the exhaust gas flow direction with the inflow end face of the honeycomb structure facing the inlet side of the storage container and the outflow end face of the honeycomb structure facing the outlet side of the storage container. It is also one of the preferable embodiments that it is arranged in the storage container so as to be lined up with each other. For example, as in the exhaust
複数のハニカム構造体が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように収納容器内に配置された実施態様においては、各ハニカム構造体のセルの水力直径が、以下のような関係を満たすことも、好ましい態様の1つである。すなわち、排ガスの流れ方向の上流側に配置されたハニカム構造体の第一貫通セルの水力直径をAkとし、排ガスの流れ方向の下流側に配置されたハニカム構造体の第二貫通セルの水力直径をAmとした場合、Ak≧Amとなることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造体の粒子状物質による閉塞が起こり難くなる。例えば、図4Aに示すように、他のハニカム構造体110の少なくとも1個が、ハニカム構造体100よりも、排ガスGの流れ方向の上流側に配置されている場合には、その他のハニカム構造体110が以下のように構成されていることが好ましい。すなわち、上流側に配置された他のハニカム構造体110の第二貫通セル42aの水力直径A3が、下流側に配置されたハニカム構造体100の貫通セル2aの水力直径A1よりも大となる。具体的には、この例では、「A3≧A1」の関係を満たすこととなる。このように構成することによって、他のハニカム構造体110の第二流入側端面51の、粒子状物質による閉塞が起こり難くなる。ただし、他のハニカム構造体110の捕集性能は、ハニカム構造体100に比して低くなることがあるため、ハニカム構造体100を、他のハニカム構造体110の下流側に配置することで、捕集性能を改善することができる。ハニカム構造体100の流入端面11に流入する排ガスGは、一旦、他のハニカム構造体110にて粒子状物質の捕集が行われているため、排ガスGに含まれる粒子状物質の量が少なくなっている。このため、ハニカム構造体10の流入側端面11の、粒子状物質による閉塞も有効に抑制されることとなる。この実施態様においては、ハニカム構造体の個数は、2個に限定されることはなく、3個以上であってもよい。例えば、最も上流側に配置されたハニカム構造体の第一貫通セルの水力直径をAkとする。そして、次に配置されたハニカム構造体の第二貫通セルの水力直径をAmとする。そして、下流側に配置されたハニカム構造体の第三貫通セルの水力直径をAnとする。このような3個のハニカム構造体においては、Ak≧Am、又は、Am≧Anの関係を満たすことが好ましい。
In the embodiment in which the plurality of honeycomb structures are arranged in the storage container so as to be arranged in series in the flow direction of the exhaust gas, the hydraulic diameter of the cells of each honeycomb structure satisfies the following relationship: This is one of the preferred embodiments. That is, Ak is the hydraulic diameter of the first through-cell of the honeycomb structure arranged upstream in the exhaust gas flow direction, and the hydraulic diameter of the second through-cell of the honeycomb structure arranged downstream in the exhaust gas flow direction When Am is Am, it is preferable that Ak ≧ Am. With this configuration, the honeycomb structure is less likely to be blocked by particulate matter. For example, as shown in FIG. 4A, when at least one of the
複数のハニカム構造体が、排ガスの流れ方向において直列に並ぶように収納容器内に配置された実施態様においては、各ハニカム構造体のセルの断面積が、以下のような関係を満たすことも、好ましい態様の1つである。すなわち、排ガスの流れ方向の上流側に配置されたハニカム構造体の第一貫通セルの断面積をBkとし、排ガスの流れ方向の下流側に配置されたハニカム構造体の第二貫通セルの断面積をBmとした場合、Bk≧Bmとなることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造体の粒子状物質による閉塞が起こり難くなる。この実施態様においても、ハニカム構造体の個数は、3個以上であってもよい。例えば、最も上流側に配置されたハニカム構造体の第一貫通セルの断面積をBkとする。そして、次に配置されたハニカム構造体の第二貫通セルの断面積をBmとする。そして、下流側に配置されたハニカム構造体の第三貫通セルの断面積をBnとする。このような3個のハニカム構造体においては、Bk≧Bm、又は、Bm≧Bnの関係を満たすことが好ましい。 In the embodiment in which the plurality of honeycomb structures are arranged in the storage container so as to be arranged in series in the flow direction of the exhaust gas, the cross-sectional area of the cells of each honeycomb structure may satisfy the following relationship: This is one of the preferred embodiments. That is, the cross-sectional area of the first through cell of the honeycomb structure disposed upstream of the exhaust gas flow direction is Bk, and the cross-sectional area of the second through cell of the honeycomb structure disposed downstream of the exhaust gas flow direction Is preferably Bm, Bk ≧ Bm. With this configuration, the honeycomb structure is less likely to be blocked by particulate matter. Also in this embodiment, the number of honeycomb structures may be three or more. For example, let Bk be the cross-sectional area of the first through cell of the honeycomb structure arranged on the most upstream side. And let Bm be the cross-sectional area of the second through-cell of the honeycomb structure disposed next. And let Bn be the cross-sectional area of the third penetration cell of the honeycomb structure arranged on the downstream side. In such three honeycomb structures, it is preferable to satisfy the relationship of Bk ≧ Bm or Bm ≧ Bn.
また、他のハニカム構造体110の少なくとも1個が、ハニカム構造体100よりも、排ガスGの流れ方向の上流側に配置されている場合には、その他のハニカム構造体110が以下のように構成されていてもよい。他のハニカム構造体110は、第二セル42の延びる方向に垂直な断面において、第二貫通セル42aの水力直径A3よりも、第二入口目封止セル42bの水力直径A4が大であることがより好ましい。また、他のハニカム構造体110は、第二セル42の延びる方向に垂直な断面において、第二貫通セル42aの断面積B3よりも、第二入口目封止セル42bの断面積B4が大であってもよい。これにより、より捕集性能が向上させることができる。また、第二貫通セル42aの水力直径A3と第二入口目封止セル42bの水力直径A4が同じであってもよい。また、第二貫通セル42aの断面席B3と第二入口目封止セル42bの断面積B4が同じであってもよい。これにより、貫通セルにPMが堆積できる容積を確保できるため、PM堆積による閉塞を防ぐ点で好ましい。
Further, when at least one of the
排ガスGの流れ方向の上流側に配置されている他のハニカム構造体110は、第二貫通セルの水力直径A3が、1.10〜2.10mmであることが好ましく、1.20〜1.50mmであることが特に好ましい。第二貫通セルの水力直径A3を1.10mm以上にすることによって、他のハニカム構造体110の第二流入側端面51(すなわち、最も上流側に配置されることとなる端面)の、粒子状物質による端面閉塞を有効に抑制することができる。また、第二貫通セルの水力直径A3を2.10mm以下にすることによって、良好な捕集性能を得ることができる。更に第二貫通セルの水力直径A3を1.20〜1.50mmにすることにより、端面閉塞の抑制と下流側に配置されるハニカム構造体の捕集性能のバランスが良好となる。第二貫通セルの水力直径A3を1.50mm以内にすることにより、上流側に配置されるハニカム構造体のスス堆積が増え、スス再生時の熱が下流側に集中し過昇温により溶損するなどの不具合が発生し難い。
In another
排ガスGの流れ方向の上流側に配置されている他のハニカム構造体110は、第二入口目封止セルの水力直径A4が、1.20〜2.30mmであることが好ましく、1.30〜2.10mmであることが特に好ましい。更に、第二貫通セルの水力直径A3と、第二入口目封止セルの水力直径A4の比率(A3/A4)が、0.9以下であることが好ましく、0.4〜0.9であることが更に好ましく、0.6〜0.8であることが特に好ましい。このように構成することによって、他のハニカム構造体110の第二流入側端面51(すなわち、最も上流側に配置されることとなる端面)の、粒子状物質による閉塞を有効に抑制することができると共に、良好な捕集性能を得ることができる。特に比率(A3/A4)を0.4〜0.9にすることにより、捕集性能と圧損のバランスがよく、比率(A3/A4)を0.6〜0.8にすることにより、上流側に配置されるハニカム構造体のスス堆積が増え、スス再生時の熱が下流側に集中し過昇温により溶損するなどの不具合が発生し難い。
In another
また、排ガスGの流れ方向の上流側に配置されている他のハニカム構造体110は、第二貫通セルの断面積B3が、1.20〜5.30mm2であることが好ましく、1.40〜2.70mm2であることが更に好ましい。このように構成することによって、他のハニカム構造体110の第二流入側端面51(すなわち、最も上流側に配置されることとなる端面)の、粒子状物質による端面閉塞を有効に抑制することができる。また、第二貫通セルの断面積B3を31.20mm2以下にすることによって、良好な捕集性能を得ることができる。更に第二貫通セルの断面積B3を1.20〜5.30mm2にすることにより、端面閉塞の抑制と下流側に配置されるハニカム構造体の捕集性能のバランスが良好となる。第二貫通セルの断面積B3を1.40〜2.70mm2以内にすることにより、端面閉塞抑制と捕集性能、スス堆積時の圧力損失のバランスに加え、上流側に配置されるハニカム構造体のスス堆積が増え、スス再生時の熱が下流側に集中し過昇温により溶損するなどの不具合が発生し難い。
In addition, the
排ガスGの流れ方向の上流側に配置されている他のハニカム構造体110は、第二入口目封止セルの断面積B4が、1.40〜6.35mm2であることが好ましく、1.60〜5.30mm2であることが更に好ましい。更に、第二貫通セルの断面積B3と、第二入口目封止セルの断面積B4の比率(B3/B4)が、0.2〜0.9であることが好ましく、0.4〜0.8であることが更に好ましい。このように構成することによって、他のハニカム構造体110の第二流入側端面51(すなわち、最も上流側に配置されることとなる端面)の、粒子状物質による閉塞を有効に抑制することができると共に、良好な捕集性能を得ることができる。特に比率(B3/B4)を0.2〜0.9にすることにより、捕集性能と圧損のバランスがよく、比率(B3/B4)を0.4〜0.8にすることにより、上流ハニカム側のスス堆積が増え、スス再生時の熱が下流側に集中し過昇温により溶損するなどの不具合が発生し難い。
The
本実施形態の排ガス浄化装置210において、前後に隣り合う2つのハニカム構造体100,110間の距離は、1〜100mmが好ましく、10〜40mmが更に好ましい。1mmより短いと、隣り合うハニカム構造体100,110同士が接触し、破損等が生じることがある。上述した距離が100mmより長いと、排ガス浄化装置210が大きくなり、搭載が難しくなることがある。そして、上述した距離については、前後に隣り合うハニカム構造体の目封止部が圧力損失または捕集性能に影響せず、搭載性に優れる10〜40mmが特に好ましい。
In the exhaust
また、本実施形態の排ガス浄化装置210においては、収納容器21中に2つのハニカム構造体100,110が配置されているが、ハニカム構造体の個数は3つ以上であってもよい。つまり、ハニカム構造体を複数個備えることが好ましい態様である。ハニカム構造体の個数は、ハニカム構造体の構造、排ガスの性状、粒子状物質の排出規制等により、適宜決定することができる。したがって、ハニカム構造体の個数は、1個であっても、複数個であってもよい。ハニカム構造体の個数は、2〜5個が好ましい。ハニカム構造体の容積の合計が同一の場合、1個に比べ2個以上にした方が大きく捕集性能が向上し、5個よりも多いと捕集効率が十分高くなっており、個数を増やした程の捕集効率上昇効果は期待できないからである。尚、「ハニカム構造体の容積の合計」とは、ハニカム構造体1個の場合は当該1個のハニカム構造体の容積であり、複数個の場合は当該複数個のハニカム構造体の容積の合計のことである。尚、本実施形態の排ガス浄化装置210は、ハニカム構造体の個数が2個であること(別言すれば、他のハニカム構造体110を更に備えること)以外は、第一実施形態の排ガス浄化装置200(図1を参照)と同様に構成されていることが好ましい。
Further, in the exhaust
(2)排ガス浄化装置の製造方法:
本発明の排ガス浄化装置を製造する方法について、第一実施形態である排ガス浄化装置の製造方法を例として、以下に説明する。
(2) Manufacturing method of exhaust gas purification device:
The method for producing the exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described below by taking the production method of the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment as an example.
(2−1)ハニカム構造体の製造方法:
まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を得る。ハニカム成形体を作製する際には、貫通セルとなるセルの水力直径A1よりも、入口目封止セルとなるセルの水力直径A2が大きくなるように押出成形することが好ましい。次に、得られたハニカム成形体の一方の端面(流入端面)における一部のセルの開口部を目封止した後、焼成することによってハニカム構造体100(図2A〜図2E及び図3Aを参照)を作製することができる。ここで、目封止をする一部のセルとは、押出成形時に、入口目封止セルとなることを想定して形成されたセルのことである。触媒が担持されたハニカム構造体を作製する場合には、上記焼成の後に、触媒を担持することが好ましい。
(2-1) Manufacturing method of honeycomb structure:
First, a forming raw material is kneaded to form a clay. Next, the obtained clay is extruded into a honeycomb shape to obtain a honeycomb formed body. When producing a honeycomb formed body, it is preferable to perform extrusion molding so that the hydraulic diameter A2 of the cell serving as the inlet plugged cell is larger than the hydraulic diameter A1 of the cell serving as the through-cell. Next, after plugging the openings of some cells on one end face (inflow end face) of the obtained honeycomb formed body, the honeycomb structure 100 (FIGS. 2A to 2E and 3A) is fired. Reference) can be made. Here, a part of the cells to be plugged is a cell formed on the assumption that it becomes an inlet plugged cell at the time of extrusion molding. When producing a honeycomb structure carrying a catalyst, it is preferable to carry a catalyst after the firing.
成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましい。添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。 The forming raw material is preferably a ceramic raw material added with a dispersion medium and an additive. Examples of the additive include an organic binder, a pore former, and a surfactant. Examples of the dispersion medium include water.
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。 The ceramic raw material is selected from the group consisting of silicon carbide, silicon-silicon carbide based composite material, cordierite forming raw material, mullite, alumina, spinel, silicon carbide-cordierite based composite material, lithium aluminum silicate, and aluminum titanate. It is preferable that there is at least one. Among these, a cordierite-forming raw material having a small thermal expansion coefficient and excellent thermal shock resistance is preferable.
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。有機バインダの含有量は、セラミック原料100質量部に対して、5〜25質量部であることが好ましい。 Examples of the organic binder include methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol. Among these, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose in combination. It is preferable that content of an organic binder is 5-25 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials.
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、セラミック原料100質量部に対して、10〜20質量部であることが好ましい。 The pore former is not particularly limited as long as it becomes pores after firing, and examples thereof include starch, foamed resin, water absorbent resin, silica gel and the like. The pore former content is preferably 10 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ceramic raw material.
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組合せて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、セラミック原料100質量部に対して、3〜20質量部であることが好ましい。 As the surfactant, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used alone or in a combination of two or more. It is preferable that content of surfactant is 3-20 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials.
分散媒の含有量は、セラミック原料100質量部に対して、10〜30質量部であることが好ましい。 It is preferable that content of a dispersion medium is 10-30 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials.
使用するセラミック原料(骨材粒子)の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材(ハニカム基材)を得ることができる。 By adjusting the particle size and blending amount of the ceramic raw material (aggregate particles) to be used and the particle size and blending amount of the pore former to be added, a porous substrate (honeycomb substrate) having a desired porosity and average pore size Material).
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。押出成形は、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。 The method of kneading the forming raw material to form the kneaded material is not particularly limited, and examples thereof include a method using a kneader, a vacuum kneader or the like. Extrusion can be performed using a die having a desired cell shape, partition wall thickness, and cell density. As the material of the die, a cemented carbide which does not easily wear is preferable.
セルの開口部を目封止する方法としては、セルの開口部に目封止材を充填する方法を挙げることができる。目封止材を充填する方法としては、具体的には、まず、ハニカム成形体の一方の端面に、貫通セルとなるセルの開口部を塞ぐようにマスクを施す。ここで、マスクの施し方には、特に制限はないが、ハニカム構造体の一方の端面(流入端面)において、端部が目封止された所定のセルと端部が目封止されない残余のセルとが交互に配置されて、市松模様を形成するようにマスクを施すことが好ましい。以下に説明する目封止材を充填して目封止部を形成する工程により、上述した「端部が目封止された所定のセル」が、入口目封止セルとなり、上述した「端部が目封止されない残余のセル」が、貫通セルとなる。 Examples of the method of plugging the opening of the cell include a method of filling the opening of the cell with a plugging material. Specifically, as a method of filling the plugging material, first, a mask is applied to one end face of the honeycomb formed body so as to close the opening of the cell serving as the through cell. Here, the method of applying the mask is not particularly limited, but at one end face (inflow end face) of the honeycomb structure, predetermined cells whose end portions are plugged and the remaining portions where the end portions are not plugged are provided. It is preferable to apply a mask so that the cells are alternately arranged to form a checkered pattern. By the step of filling the plugging material described below to form the plugged portion, the above-described “predetermined cell with end plugged” becomes the inlet plugged cell, and the above-mentioned “end The “remaining cells whose portions are not plugged” are through-cells.
そして、セラミック原料、水又はアルコール、及び有機バインダを含むスラリー状の目封止材を、貯留容器に貯留しておく。セラミック原料としては、ハニカム成形体の原料として用いられるセラミック原料と同じであることが好ましい。セラミック原料は、目封止材全体の68〜90質量%であることが好ましい。また、水又はアルコールは、目封止材全体の8〜30質量%であることが好ましく、有機バインダは、目封止材全体の0.1〜2.0質量%であることが好ましい。有機バインダとしては、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。 And the slurry-like plugging material containing a ceramic raw material, water or alcohol, and an organic binder is stored in the storage container. The ceramic raw material is preferably the same as the ceramic raw material used as the raw material for the honeycomb formed body. The ceramic raw material is preferably 68 to 90% by mass of the whole plugging material. Moreover, it is preferable that water or alcohol is 8-30 mass% of the whole plugging material, and it is preferable that an organic binder is 0.1-2.0 mass% of the whole plugging material. Examples of the organic binder include hydroxypropoxyl methylcellulose and methylcellulose.
そして、上記マスクを施した方の端部を、貯留容器中に浸漬して、マスクが施されていないセルの開口部に目封止材を充填して目封止部を形成する。目封止材の粘度は、600〜1200Pa・sであることが好ましい。尚、目封止材の粘度は、温度30℃において回転式粘度計で30rpmの回転数で測定した値である。 Then, the end portion on which the mask is applied is immersed in a storage container, and a plugging material is filled into the opening of the cell where the mask is not applied to form a plugged portion. The plugging material preferably has a viscosity of 600 to 1200 Pa · s. In addition, the viscosity of the plugging material is a value measured at a rotation speed of 30 rpm with a rotary viscometer at a temperature of 30 ° C.
焼成温度は、ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、1380〜1450℃が好ましく、1400〜1440℃が更に好ましい。また、焼成時間は、3〜10時間程度とすることが好ましい。 The firing temperature can be appropriately determined depending on the material of the honeycomb formed body. For example, when the material of the honeycomb formed body is cordierite, the firing temperature is preferably 1380 to 1450 ° C, and more preferably 1400 to 1440 ° C. The firing time is preferably about 3 to 10 hours.
ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度30〜150℃、乾燥時間1分〜2時間とすることが好ましい。 The honeycomb formed body may be dried before firing. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, freeze drying, etc. Among these, dielectric drying, microwave drying Or it is preferable to perform hot-air drying individually or in combination. The drying conditions are preferably a drying temperature of 30 to 150 ° C. and a drying time of 1 minute to 2 hours.
また、ハニカム成形体に目封止部を形成する前に、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得、得られたハニカム焼成体の一方の端面における一部のセルの開口部に目封止部を形成した後、更に焼成することによってハニカム構造体を得ることもできる。 Further, before forming the plugged portions in the honeycomb formed body, the honeycomb formed body is fired to obtain a honeycomb fired body, and the plugs are plugged into the openings of some cells on one end face of the obtained honeycomb fired body. It is also possible to obtain a honeycomb structure by further firing after forming the stopper.
ハニカム構造体の隔壁に触媒を担持する方法は、特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体の隔壁に触媒スラリーを塗工して、乾燥、焼付けを行う方法を挙げることができる。触媒スラリーを塗工する方法は、特に限定されず、公知の方法で塗工することができる。例えば、まず、触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、調製した触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に触媒が担持されたハニカム構造体を得ることができる。乾燥条件は、80〜150℃、1〜6時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は450〜700℃、0.5〜6時間とすることが好ましい。尚、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。 The method for supporting the catalyst on the partition walls of the honeycomb structure is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying a catalyst slurry to the partition walls of the honeycomb structure, followed by drying and baking. The method for applying the catalyst slurry is not particularly limited, and can be applied by a known method. For example, first, a catalyst slurry containing a catalyst is prepared. Thereafter, the prepared catalyst slurry is caused to flow into the cell by dipping or suction. This catalyst slurry is preferably applied to the entire surface of the partition walls in the cell. And after making a catalyst slurry flow in in a cell, surplus slurry is blown off with compressed air. Thereafter, the catalyst slurry is dried and baked to obtain a honeycomb structure in which the catalyst is supported on the surface of the partition walls in the cell. The drying conditions are preferably 80 to 150 ° C. and 1 to 6 hours. Moreover, it is preferable that baking conditions shall be 450-700 degreeC and 0.5 to 6 hours. In addition, alumina etc. are mentioned as components other than the catalyst contained in a catalyst slurry.
(2−2)排ガス浄化装置の製造方法:
得られたハニカム構造体100の外周に、クッション31材を巻きつけ、クッション材31が巻付けられたハニカム構造体100を、収納容器21内に圧入することにより排ガス浄化装置200を得ることが好ましい(図1参照)。
(2-2) Manufacturing method of exhaust gas purification device:
It is preferable to obtain the exhaust
このように、クッション材31を巻付けた状態でハニカム構造体100を収納容器21内に収納すると、ハニカム構造体100が収納容器21内で移動することを防止することができる。クッション材31としては、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。
As described above, when the
収納容器21は、公知の方法で作製することができる。例えば、フェライト系ステンレスからなる板材料をプレス加工し、当該プレス加工した板材料を溶接することによって作製することができる。収納容器の形状、大きさ等の条件は、上記本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態において好ましいとされた条件であることが好ましい。
The
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
(ハニカム構造体)
まず、コージェライト化原料100質量部に、造孔材を13質量部、分散媒を35質量部、有機バインダを6質量部、分散剤を0.5質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径1〜10μmのコークスを使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。造孔材の粒子径と量をコントロールすることにより、隔壁の細孔径及び気孔率をコントロールした。
Example 1
(Honeycomb structure)
First, 13 parts by mass of a pore former, 35 parts by mass of a dispersion medium, 6 parts by mass of an organic binder, and 0.5 parts by mass of a dispersant are added to 100 parts by mass of a cordierite forming raw material, and mixed and kneaded. A clay was prepared. As the cordierite forming raw material, alumina, aluminum hydroxide, kaolin, talc, and silica were used. Water was used as the dispersion medium, coke having an average particle diameter of 1 to 10 μm was used as the pore former, hydroxypropylmethylcellulose was used as the organic binder, and ethylene glycol was used as the dispersant. By controlling the particle diameter and amount of the pore former, the pore diameter and porosity of the partition walls were controlled.
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体は、図5に示すように、焼成後のハニカム構造体において、貫通セル2aとなるセル2の水力直径A1が0.90mmとなり、入口目封止セル2bとなるセル2の水力直径A2が1.30mmとなるように作製した。ここで、図5は、実施例1の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体のセル形状を示す模式図である。図5に示すように、貫通セル2aとなるセル2と、入口目封止セル2bとなるセル2とが、隔壁1を隔てて隣接して配置されている。
Next, the kneaded material was extruded using a predetermined mold to obtain a honeycomb formed body having a square cell shape and a columnar overall shape. As shown in FIG. 5, in the honeycomb formed body, in the honeycomb structure after firing, the hydraulic diameter A1 of the
次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、ハニカム成形体の一方の端面(流入端面)の一部のセル(図5における貫通セル2aとなるセル)の開口部にマスクを施した。マスクを施した側の端部をコージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬することによって、流入端面における所定のセル(マスクが施されていないセル)に目封止スラリーを充填した。このようにして目封止スラリーが充填されたセルが、図5における入口目封止セル2bとなるセルである。これにより、流入端面において目封止部が形成された入口目封止セルと、両端部が開口された貫通セルとが交互に配置され、流入端面において、「目封止部」と「セルの開口部」とにより市松模様が形成された、ハニカム成形体が得られた。その後、目封止部を形成したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、1410〜1440℃で、5時間、焼成することによって、流出側端部には目封止部が形成されず、流入側端部に目封止部が形成されたハニカム構造体を得た。
Next, the honeycomb formed body was dried with a microwave dryer and further completely dried with a hot air dryer, and then both end faces of the honeycomb formed body were cut and adjusted to a predetermined size. Next, a mask was applied to an opening of a part of cells (cells to be the through-
得られたハニカム構造体は、中心軸に直交する断面の直径が191mmであり、中心軸方向の長さが80mmの円筒形であった。得られたハニカム構造体のセル密度は46.5セル/cm2であり、隔壁の厚さは0.3mmであり、隔壁の気孔率は58%であり、隔壁の平均細孔径は22μmであった。また、「ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さから、目封止部の深さを差し引いた値」(目封止部を除く長さ(mm))は、70mmであった。隔壁の気孔率及び隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した。また、「隔壁の厚さ」は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した。 The obtained honeycomb structure had a cylindrical shape with a diameter of a cross section perpendicular to the central axis of 191 mm and a length in the central axis direction of 80 mm. The cell density of the obtained honeycomb structure was 46.5 cells / cm 2 , the partition wall thickness was 0.3 mm, the partition wall porosity was 58%, and the partition wall average pore diameter was 22 μm. It was. In addition, “a value obtained by subtracting the depth of the plugged portion from the length in the cell extending direction of the honeycomb structure” (length excluding the plugged portion (mm)) was 70 mm. The porosity of the partition walls and the average pore diameter of the partition walls were measured with a mercury porosimeter. The “thickness of the partition wall” was measured using a scanning electron microscope (SEM).
(排ガス浄化装置)
得られたハニカム構造体を、厚さ2mmの仕切り板が配設された、流入口及び流出口を有する金属製(具体的には、フェライト系ステンレス製)の収納容器内に収納して、図1に示されるような排ガス浄化装置200を得た。収納に際しては、セラミックス繊維を主成分とするマットでハニカム構造体の外周を覆い、その状態で収納容器内に圧入して固定した。ハニカム構造体は、目封止部が配設されている流入端面が上流側(収納容器の流入口側)を向くようにして、収納容器内に配置した。
(Exhaust gas purification device)
The obtained honeycomb structure was stored in a metal (specifically, ferritic stainless steel) storage container having an inlet and an outlet provided with a partition plate having a thickness of 2 mm. An exhaust
得られた排気ガス浄化装置について、以下の方法で「捕集効率」及び「1500時間エンジン運転を行った後の捕集効率」を測定した。この「捕集効率」及び「1500時間エンジン運転を行った後の捕集効率」の結果を図11〜図13に示す。図11〜図13は、捕集効率の測定結果を示すグラフである。捕集効率の試験においては、試験開始からハニカム構造体内に粒子状物質(PM)の堆積量が増大していき、粒子状物質の堆積量の増大に合わせて、捕集効率も変化する。図11〜図13は、この、粒子状物質の堆積量を横軸にとり、それぞれの堆積量になったときの捕集効率を縦軸にとったグラフである。図11は、実施例1,2及び比較例1,2の排ガス浄化装置についての、捕集効率の測定結果を示すグラフである。図12は、実施例3〜6及び比較例1,2の排ガス浄化装置についての、捕集効率の測定結果を示すグラフである。図13は、実施例7〜9及び比較例1,2の排ガス浄化装置についての、捕集効率の測定結果を示すグラフである。また、図11〜図13の横軸(PM堆積量)の単位「g/個ハニカム構造体1個当たりのPM堆積量(質量)を意味する。 About the obtained exhaust gas purification apparatus, “collection efficiency” and “collection efficiency after 1500 hours of engine operation” were measured by the following methods. The results of “collection efficiency” and “collection efficiency after 1500 hours of engine operation” are shown in FIGS. 11 to 13 are graphs showing the measurement results of the collection efficiency. In the collection efficiency test, the amount of particulate matter (PM) deposited in the honeycomb structure increases from the start of the test, and the collection efficiency changes as the amount of particulate matter deposited increases. 11 to 13 are graphs in which the accumulation amount of the particulate matter is taken on the horizontal axis, and the collection efficiency when the accumulation amount is obtained is taken on the vertical axis. FIG. 11 is a graph showing the measurement results of the collection efficiency for the exhaust gas purification apparatuses of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 12 is a graph showing the measurement results of the collection efficiency for the exhaust gas purification apparatuses of Examples 3 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the collection efficiency for the exhaust gas purification apparatuses of Examples 7 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. Further, the unit “g / PM deposition amount (mass) per honeycomb structure” on the horizontal axis (PM deposition amount) in FIGS.
また、得られた排ガス浄化装置の構造上の特徴について、表1に示した。尚、表1には、実施例1〜9、及び比較例1,2の排ガス浄化装置の構造上の特徴について示している。表1において、「直径」の欄は、ハニカム構造体の「セルの延びる方向に直交する断面」における直径を示す。「目封止部を除く長さ(mm)」の欄は、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さから、目封止部の深さを差し引いた値(mm)を示す。「個数」の欄は、排ガス浄化装置の収納容器内に配置したハニカム構造体の数を示す。「個数」が「2」の場合は、収納容器内に、ハニカム構造体を直列に2個配置したことを意味する。また、「個数」が「3」の場合は、収納容器内に、ハニカム構造体を直列に3個配置したことを意味する。2個又は3個のハニカム構造体は、同一の構造のハニカム構造体である。 Further, the structural characteristics of the obtained exhaust gas purification apparatus are shown in Table 1. Table 1 shows structural features of the exhaust gas purifying apparatuses of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. In Table 1, the “diameter” column indicates the diameter in the “cross section perpendicular to the cell extending direction” of the honeycomb structure. The column “length excluding plugged portions (mm)” indicates a value (mm) obtained by subtracting the depth of the plugged portion from the length in the cell extending direction of the honeycomb structure. The “number” column indicates the number of honeycomb structures arranged in the storage container of the exhaust gas purification apparatus. When the “number” is “2”, it means that two honeycomb structures are arranged in series in the storage container. Further, when the “number” is “3”, it means that three honeycomb structures are arranged in series in the storage container. Two or three honeycomb structures are honeycomb structures having the same structure.
表1において、「気孔率」の欄は、ハニカム構造体の隔壁の気孔率を示す。「平均細孔径」の欄は、ハニカム構造体の隔壁の平均細孔径を示す。気孔率及び平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。「隔壁の厚さ」の欄は、ハニカム構造体の隔壁厚さを示す。「貫通セルの水力直径A1」の欄は、ハニカム構造体に形成されたセルのうち、貫通セルの水力直径A1の値を示す。「入口目封止セルの水力直径A2」の欄は、ハニカム構造体に形成されたセルのうち、入口目封止セルの水力直径A2の値を示す。「水力直径比(A1/A2)」の欄は、貫通セルの水力直径A1と、入口目封止セルの水力直径A2の比の値を示す。「貫通セルの断面積B1」の欄は、ハニカム構造体に形成されたセルのうち、貫通セルの断面積B1の値を示す。「入口目封止セルの断面積B2」の欄は、ハニカム構造体に形成されたセルのうち、入口目封止セルの断面積B2の値を示す。「断面積比(B1/B2)」の欄は、貫通セルの断面積B1と、入口目封止セルの断面積B2の比の値を示す。「酸化触媒」の欄において、「無し」は、ハニカム構造体に酸化触媒を担持していないことを示し、「有り」は、ハニカム構造体に酸化触媒を担持していることを示す。「目封止位置」は、ハニカム構造体の流入端面に目封止部が配設されているか、流出端面に目封止部が配設されているかを示す。 In Table 1, the “porosity” column indicates the porosity of the partition walls of the honeycomb structure. The column of “average pore diameter” indicates the average pore diameter of the partition walls of the honeycomb structure. The porosity and average pore diameter are values measured with a mercury porosimeter. The column of “partition wall thickness” indicates the partition wall thickness of the honeycomb structure. The column “Hydraulic diameter A1 of the penetrating cell” indicates the value of the hydraulic diameter A1 of the penetrating cell among the cells formed in the honeycomb structure. The column of “hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell” indicates the value of the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell among the cells formed in the honeycomb structure. The column of “hydraulic diameter ratio (A1 / A2)” indicates the value of the ratio between the hydraulic diameter A1 of the penetrating cell and the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell. The column “cross-sectional area B1 of the through-cell” indicates the value of the cross-sectional area B1 of the through-cell among the cells formed in the honeycomb structure. The column of “cross-sectional area B2 of the inlet plugged cells” indicates the value of the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cells among the cells formed in the honeycomb structure. The column “Cross-sectional area ratio (B1 / B2)” indicates the value of the ratio between the cross-sectional area B1 of the penetrating cell and the cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell. In the column of “Oxidation catalyst”, “None” indicates that no oxidation catalyst is supported on the honeycomb structure, and “Yes” indicates that an oxidation catalyst is supported on the honeycomb structure. The “plugging position” indicates whether a plugged portion is disposed on the inflow end surface of the honeycomb structure or a plugged portion is disposed on the outflow end surface.
(捕集効率)
軽油を燃料とするバーナーを用いて燃焼ガスを発生させる。ガス全体の流量が1.5Nm3/分となるように、燃焼ガスに所定量の空気を混合し、得られた混合ガスを排ガス浄化装置に導入する。混合ガスの温度は、200℃とする。試験時間は120分とする。また、混合ガス中の粒子状物質の濃度が、4g/時間となるようにする。捕集効率は、以下の方法で算出する。混合ガスを排ガス浄化装置に導入しながら、排ガス浄化装置の上流側及び下流側に設けたサンプリング用の配管から、真空ポンプにより排ガスを約2分間サンプリングする。そして、排ガスをサンプリングする際に、排ガスを、ろ紙をセットしたホルダーに通すことにより、PMをろ紙に捕集する。尚、予め、ろ紙の質量を測定しておく。排ガス浄化装置の上流側からサンプリングした排ガス中のPMの質量(ろ紙に捕集されたPMの質量)と、排ガス浄化装置の下流側からサンプリングした排ガス中のPMの質量(ろ紙に捕集されたPMの質量)とから捕集効率を算出する。具体的には、「捕集効率(%)=100×(排ガス浄化装置の上流側からろ紙に捕集されたPM質量(g)−排ガス浄化装置の下流側からろ紙に捕集されたPM質量(g))/排ガス浄化装置上流側からろ紙に捕集されたPM質量(g)」の式によって算出することができる。
(Collection efficiency)
Combustion gas is generated using a burner that uses light oil as fuel. A predetermined amount of air is mixed with the combustion gas so that the flow rate of the entire gas is 1.5 Nm 3 / min, and the obtained mixed gas is introduced into the exhaust gas purification device. The temperature of the mixed gas is 200 ° C. The test time is 120 minutes. Further, the concentration of the particulate matter in the mixed gas is set to 4 g / hour. The collection efficiency is calculated by the following method. While introducing the mixed gas into the exhaust gas purification device, the exhaust gas is sampled for about 2 minutes by a vacuum pump from sampling pipes provided on the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification device. Then, when sampling the exhaust gas, PM is collected on the filter paper by passing the exhaust gas through a holder in which the filter paper is set. In addition, the mass of the filter paper is measured in advance. The mass of PM in the exhaust gas sampled from the upstream side of the exhaust gas purification device (the mass of PM collected on the filter paper) and the mass of PM in the exhaust gas sampled from the downstream side of the exhaust gas purification device (collected on the filter paper) The collection efficiency is calculated from the mass of PM). Specifically, “collection efficiency (%) = 100 × (PM mass collected on filter paper from upstream side of exhaust gas purification device (g)) − PM mass collected on filter paper from downstream side of exhaust gas purification device (G)) / PM mass (g) collected on filter paper from upstream side of exhaust gas purifying apparatus ”.
(1500時間エンジン運転を行った後の捕集効率)
ディーゼルエンジンの排気管に排ガス浄化装置を設置し、NRTC(Non−Road Transient Cycle)モードで1500時間運転する。その後に、上記「捕集効率」の測定を行う。
(Collection efficiency after 1500 hours of engine operation)
An exhaust gas purification device is installed in the exhaust pipe of a diesel engine, and is operated for 1500 hours in an NRTC (Non-Road Transient Cycle) mode. Thereafter, the “collection efficiency” is measured.
(比較例1)
図6に示すように、ハニカム構造体を、貫通セル62aとなるセル62の水力直径A1が1.10mmとなり、入口目封止セル62bとなるセル62の水力直径A2が1.10mmとなるように作製した。ここで、図6は、比較例1の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体のセル形状を示す模式図である。図6に示すように、貫通セル62aとなるセル62と、入口目封止セル62bとなるセル62とが、隔壁61を隔てて隣接して配置されている。このようなハニカム構造体を収納容器内に配置した以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図11〜図13に示す。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 6, in the honeycomb structure, the hydraulic diameter A1 of the
(実施例2)
図7に示すように、ハニカム構造体を、貫通セル2aとなるセル2の水力直径A1が0.92mmとなり、入口目封止セル2bとなるセル2の水力直径A2が1.46mmとなるように作製した。ここで、図7は、実施例2の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体のセル形状を示す模式図である。このようなハニカム構造体を収納容器内に配置した以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図11に示す。
(Example 2)
As shown in FIG. 7, in the honeycomb structure, the hydraulic diameter A1 of the
(実施例3)
図8に示すように、ハニカム構造体を、貫通セル2aとなるセル2の水力直径A1が0.90mmとなり、入口目封止セル2bとなるセル2の水力直径A2が1.10mmとなるように作製した。実施例3では、貫通セル2aの形状が、図8の紙面の左右方向に幅広の小さな長方形であり、入口目封止セル2bの形状が、図8の紙面の上下方向に幅広の大きな長方形である。ここで、図8は、実施例3の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体のセル形状を示す模式図である。このようなハニカム構造体を収納容器内に配置した以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図12に示す。
(Example 3)
As shown in FIG. 8, in the honeycomb structure, the hydraulic diameter A1 of the
(実施例4)
図9に示すように、ハニカム構造体を、貫通セル2aとなるセル2の水力直径A1が1.10mmとなり、入口目封止セル2bとなるセル2の水力直径A2が1.50mmとなるように作製した。実施例4においては、貫通セル2a及び入口目封止セル2bの大きさが、実施例1と比較して共に大きくなっている。ここで、図9は、実施例4の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体のセル形状を示す模式図である。このようなハニカム構造体を収納容器内に配置した以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図12に示す。
Example 4
As shown in FIG. 9, in the honeycomb structure, the hydraulic diameter A1 of the
(比較例2)
図10に示すように、ハニカム構造体を、貫通セル72aとなるセル72の水力直径A1が1.20mmとなり、入口目封止セル72bとなるセル72の水力直径A2が1.00mmとなるように作製した。ここで、図10は、比較例2の排ガス浄化装置を構成するハニカム構造体のセル形状を示す模式図である。このようなハニカム構造体を収納容器内に配置した以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図11〜図13に示す。
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 10, in the honeycomb structure, the hydraulic diameter A1 of the
(実施例5)
収納容器内に、2個のハニカム構造体を直列に収納した以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図12に示す。
(Example 5)
An exhaust gas purification apparatus was produced in the same manner as in Example 1 except that two honeycomb structures were housed in series in the housing container. The “collection efficiency” was measured by the above method. The results are shown in FIG.
(実施例6)
収納容器内に、3個のハニカム構造体を直列に収納した以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図12に示す。
(Example 6)
An exhaust gas purification apparatus was produced in the same manner as in Example 1 except that three honeycomb structures were housed in series in the storage container. The “collection efficiency” was measured by the above method. The results are shown in FIG.
(実施例7〜9)
ハニカム構造体の構成を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化装置を作製した。上記方法により「捕集効率」を測定した。結果を図13に示す。
(Examples 7 to 9)
Exhaust gas purification apparatus was produced in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the honeycomb structure was changed as shown in Table 1. The “collection efficiency” was measured by the above method. The results are shown in FIG.
(結果)
図11〜図13より、実施例1〜9の排ガス浄化装置は、比較例1,2の排ガス浄化装置と比較して、捕集効率が大幅に向上していることがわかる。すなわち、貫通セルの水力直径A1よりも、入口目封止セルの水力直径A2が大であるハニカム構造体を、排ガス浄化装置に用いることにより、捕集効率の向上を図ることができる。また、貫通セルの断面積B1よりも、入口目封止セルの断面積B2が大であるハニカム構造体を、排ガス浄化装置に用いた場合でも、捕集効率の向上を図ることができる。更に、実施例1〜9の排ガス浄化装置は、PMの堆積量が増加しても捕集効率が低下していないことがわかる。
(result)
From FIG. 11 to FIG. 13, it can be seen that the exhaust gas purification devices of Examples 1 to 9 have significantly improved collection efficiency as compared with the exhaust gas purification devices of Comparative Examples 1 and 2. That is, it is possible to improve the collection efficiency by using a honeycomb structure in which the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is larger than the hydraulic diameter A1 of the penetration cell in the exhaust gas purification device. Moreover, even when a honeycomb structure having a cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell larger than the cross-sectional area B1 of the through-cell is used in the exhaust gas purification device, the collection efficiency can be improved. Furthermore, it can be seen that in the exhaust gas purifying apparatuses of Examples 1 to 9, the collection efficiency is not lowered even when the amount of accumulated PM increases.
また、図12より、実施例5,6の排ガス浄化装置は、捕集効率が極めて大幅に向上していることがわかる。このように、本発明の排ガス浄化装置においては、ハニカム構造体を直列に2つ以上配置することで、捕集効率を更に向上できることがわかった。また、図13より、貫通セルの水力直径A1よりも、入口目封止セルの水力直径A2が大であれば、貫通セルの水力直径A1に対する、入口目封止セルの水力直径A2の比率が変化しても、捕集効率の向上効果を維持することができた。 In addition, it can be seen from FIG. 12 that the collection efficiency of the exhaust gas purification apparatuses of Examples 5 and 6 is significantly improved. Thus, in the exhaust gas purification apparatus of this invention, it turned out that collection efficiency can further be improved by arrange | positioning two or more honeycomb structures in series. From FIG. 13, if the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is larger than the hydraulic diameter A1 of the through-cell, the ratio of the hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell to the hydraulic diameter A1 of the through-cell is Even if it changed, the improvement effect of the collection efficiency could be maintained.
本発明の排ガス浄化装置は、化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、環境対策や特定物資の回収等のために使用される触媒装置用の担体、又はフィルタとして好適に用いることができる。特に、排ガスの浄化に好適に用いることができる。 The exhaust gas purifying apparatus of the present invention can be suitably used as a carrier for a catalytic device or a filter used for environmental measures or recovery of specific materials in various fields such as chemistry, electric power, and steel. In particular, it can be suitably used for purification of exhaust gas.
1:隔壁、2:セル、2a:貫通セル、2b:入口目封止セル、3:外周壁、4:ハニカム基材、5:目封止部、11:流入端面、12:流出端面、13:粒子状物質、21:収納容器、22:流入口、23:流出口、31:クッション材、32:留め具、41:第二隔壁、42:第二セル、42a:第二貫通セル、42b:第二入口目封止セル、43:第二外周壁、44:第二ハニカム基材、45:目封止部、51:第二流入端面、52:第二流出端面、61,71:隔壁、62,72:セル、62a,72a:貫通セル、62b,72b:入口目封止セル、100:ハニカム構造体、110,120:ハニカム構造体(他のハニカム構造体)、200,210,220:排ガス浄化装置、G:排ガス。
1: partition wall, 2: cell, 2a: penetration cell, 2b: inlet plugged cell, 3: outer peripheral wall, 4: honeycomb substrate, 5: plugged portion, 11: inflow end surface, 12: outflow end surface, 13 : Particulate matter, 21: storage container, 22: inlet, 23: outlet, 31: cushioning material, 32: fastener, 41: second partition, 42: second cell, 42a: second penetration cell, 42b : Second inlet plugged cell, 43: second outer peripheral wall, 44: second honeycomb substrate, 45: plugged portion, 51: second inflow end surface, 52: second outflow end surface, 61, 71:
Claims (14)
排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体が収納される、筒状の収納容器と、を備え、
前記ハニカム構造体が、前記流入端面が前記収納容器の前記流入口側を向くと共に前記流出端面が前記収納容器の前記流出口側を向くように、前記収納容器内に配置された、排ガス浄化装置。 A honeycomb substrate having a porous partition wall that penetrates from an inflow end surface that is an end surface on the exhaust gas inflow side to an outflow end surface that is an end surface on the exhaust gas outflow side to form a plurality of cells that serve as fluid flow paths. A part of the cells are inlet plugged cells whose ends are substantially plugged by plugged portions on the inflow end face side of the honeycomb substrate, and the remaining cells are the It is a through cell that penetrates substantially from the inflow end surface side to the outflow end surface side, the inlet plugged cell and the through cell are disposed adjacent to each other, and in a cross section perpendicular to the extending direction of the cell, A honeycomb structure in which a hydraulic diameter A2 of the inlet plugged cell is larger than a hydraulic diameter A1 of the penetration cell;
A cylindrical storage container having an inflow port through which exhaust gas flows in and an outflow port through which purified exhaust gas flows out, in which the honeycomb structure is stored,
The exhaust gas purifying apparatus, wherein the honeycomb structure is disposed in the storage container such that the inflow end surface faces the inflow port side of the storage container and the outflow end surface faces the outflow side of the storage container. .
排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体が収納される、筒状の収納容器と、を備え、
前記ハニカム構造体が、前記流入端面が前記収納容器の前記流入口側を向くと共に前記流出端面が前記収納容器の前記流出口側を向くように、前記収納容器内に配置された、排ガス浄化装置。 A honeycomb substrate having a porous partition wall that penetrates from an inflow end surface that is an end surface on the exhaust gas inflow side to an outflow end surface that is an end surface on the exhaust gas outflow side to form a plurality of cells that serve as fluid flow paths. A part of the cells are inlet plugged cells whose ends are substantially plugged by plugged portions on the inflow end face side of the honeycomb substrate, and the remaining cells are the It is a through cell that penetrates substantially from the inflow end surface side to the outflow end surface side, the inlet plugged cell and the through cell are disposed adjacent to each other, and in a cross section perpendicular to the extending direction of the cell, A honeycomb structure in which a cross-sectional area B2 of the inlet plugged cell is larger than a cross-sectional area B1 of the penetrating cell;
A cylindrical storage container having an inflow port through which exhaust gas flows in and an outflow port through which purified exhaust gas flows out, in which the honeycomb structure is stored,
The exhaust gas purifying apparatus, wherein the honeycomb structure is disposed in the storage container such that the inflow end surface faces the inflow port side of the storage container and the outflow end surface faces the outflow side of the storage container. .
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JP2018167211A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 日本碍子株式会社 | Honeycomb structure |
JP6862245B2 (en) * | 2017-03-30 | 2021-04-21 | 日本碍子株式会社 | Honeycomb filter |
JP6887303B2 (en) * | 2017-05-12 | 2021-06-16 | 日本碍子株式会社 | Honeycomb filter |
JP6881337B2 (en) * | 2018-01-30 | 2021-06-02 | 株式会社デンソー | Honeycomb structure and mold |
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