JP7498430B2

JP7498430B2 - 排ガス浄化装置

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Publication number: JP7498430B2
Application number: JP2020173210A
Authority: JP
Inventors: 豊史津田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2024-06-12
Anticipated expiration: 2040-10-14
Also published as: JP2022064523A

Description

本発明は、触媒を担持したウォールフロー型のフィルタを有する排ガス浄化装置に関する。

ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、スート（soot）、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）、サルフェート（硫黄酸化物）等の粒子状物質（ＰＭ）が含まれ、さらに、排ガス中には、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）等の有害物質が含まれる。そのため、特に、自動車等の車両においては、排ガス中の粒子状物質、有害物質等を低減可能とする排ガス浄化装置が搭載されている。

このような排ガス浄化装置は、排ガス中の粒子状物質を捕集可能とするＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等のフィルタを有する。フィルタにおいては、その内部を通過する排ガス流を整流化することが望ましい。そのため、排ガス流を整流化可能とするフィルタを有する排ガス浄化装置が提案されている。

このような排ガス浄化装置の一例としては、排ガス流路と、この排ガス流路の下流に位置し、かつ排ガス流路よりも大きな径を有する拡径排ガス流路と、この拡径排ガス流路に配置されるハニカム担体とを含み、ハニカム担体の表面には触媒層が形成され、排ガスの流れが集中するハニカム担体の領域では、その上流部分側に位置する触媒層と、その下流部分側に位置する触媒層とが、上流及び下流部分間の中間部分にて互いに重なっており、中間部分の開口率が、上流及び下流部分のそれぞれの開口率よりも小さくなるように、中間部分にて重なる触媒層の厚さが、上流及び下流部分のそれぞれに位置する触媒層の厚さよりも厚くなっている、フロースルー型の触媒が挙げられる。（例えば、特許文献１を参照。）

特開２０１９－０２２８７３号公報

しかしながら、上記排ガス浄化装置の一例のような構造を、ウォールフロー型のフィルタに適用した場合において、このフィルタの内部を通過する排ガス流を効率的に整流化することはできず、さらには、フィルタの温度が部分的に上昇するおそれがある。このようなフィルタの部分的な温度上昇は、フィルタにおける部分的な熱劣化を発生させるおそれがあり、かつフィルタの大きな温度差は、クラックを発生させるおそれがある。

このような実情を鑑みると、ウォールフロー型のフィルタの内部を通過する排ガス流を効率的に整流化すること、ウォールフロー型のフィルタの温度を効率的に均一化することが望まれる。

課題を解決するために、一態様に係る排ガス浄化装置は、排ガスを通過可能とするように構成される流入管と、前記流入管から流入する排ガスを浄化可能とするように構成されるウォールフロー型のフィルタとを備え、前記フィルタが、前記流入管から送給される排ガスが流入するように構成され、かつ前記流入管の横断面よりも大きな横断面を有する流入部と、前記流入部から流入した排ガスが通過するように構成される本体部と、前記本体部を通過した排ガスが前記フィルタの外部に流出するように構成される流出部と、前記流入部から前記本体部を通って前記流出部に至るガス通過軸線に沿って形成される複数のガス通過空間を互いに隔てる隔壁とを含む、排ガス浄化装置であって、前記フィルタには、前記流入管から送給される前記排ガスの流れ方向にて前記流入管の横断面を投影した範囲に画定される前記流入部の主流区域、前記流入部の主流区域から流入した排ガスが通過する前記本体部の主流区域、及び前記本体部の主流区域を通過した排ガスが流出する前記流出部の主流区域を有する主流領域が形成されており、前記主流領域以外の非主流領域を流れる排ガスの速度は、前記主流領域を流れる排ガスの速度よりも遅く、前記非主流領域における前記隔壁の内部にコーティングされた触媒によってもたらされる排ガス流の圧力損失は、前記主流領域における前記隔壁の表面にコーティングされた触媒によってもたらされる排ガス流の圧力損失よりも小さい。

一態様に係る排ガス浄化装置においては、ウォールフロー型のフィルタの内部を通過する排ガス流を効率的に整流化することができ、ウォールフロー型のフィルタの温度を効率的に均一化することができる。

図１は、一実施形態に係る排ガス浄化装置を概略的に示す側面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、図２のＣ－Ｃ線断面図である。図５は、図４のＤ部拡大図である。図６は、図４のＥ部拡大図である。図７は、一実施形態の第１変形例に係る排ガス浄化装置を、図２のＣ－Ｃ線に相当する線に沿って切断した状態で示す断面図である。図８は、一実施形態の第１変形例に係る排ガス浄化装置を、図１のＢ－Ｂ線に相当する線に沿って切断した状態で示す断面図である。図９は、一実施形態の第２変形例に係る排ガス浄化装置を、図２のＣ－Ｃ線に相当する線に沿って切断した状態で示す断面図である。図１０は、一実施形態の第２変形例に係る排ガス浄化装置を、図１のＢ－Ｂ線に相当する線に沿って切断した状態で示す断面図である。

一実施形態に係る排ガス浄化装置について以下に説明する。本実施形態に係る排ガス浄化装置（以下、必要に応じて、単に「浄化装置」という）は、排ガスを浄化可能とするフィルタを有する。浄化装置は、ガソリンエンジンを有する車両に適用される。この場合、浄化装置のフィルタは、ウォールフロー型のガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）とすることができる。本実施形態に係る浄化装置を適用する車両は、自動車等とすることができる。

しかしながら、浄化装置を適用する車両は、自動車に限定されない。また、かかる車両は、ガソリンエンジン以外の内燃機関を有することもできる。例えば、車両は、ディーゼルエンジンを有することができる。この場合、浄化装置のフィルタは、ウォールフロー型のディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とすることができる。

「排ガス浄化装置の概略」
図１～図６を参照して、本実施形態に係る排ガス浄化装置について説明する。すなわち、浄化装置は、概略的には次のように構成される。図１及び図２に示すように、浄化装置は、排ガスを通過可能とするように構成される流入管１０を有する。図２～図６に示すように、浄化装置は、流入管１０から流入する排ガスを浄化可能とするように構成されるウォールフロー型のフィルタ２０を有する。

図２～図４に示すように、フィルタ２０は、流入管１０から送給される排ガスが流入するように構成される流入部２１を有する。流入部２１は、流入管１０の横断面よりも大きな横断面を有する。フィルタ２０は、流入部２１から流入した排ガスが通過するように構成される本体部２２を有する。フィルタ２０は、本体部２２を通過した排ガスがフィルタ２０の外部に流出するように構成される流出部２３を有する。フィルタ２０は、流入部２１から本体部２２を通って流出部２３に至るガス通過軸線Ｌに沿って形成される複数のガス通過空間３１，３２を互いに隔てる隔壁３０を有する。以下において、ガス通過軸線Ｌに沿った方向をガス通過軸線方向（両側矢印Ｊにより示す）と呼ぶ。

流入部２１は、流入管１０から送給される排ガスの流れ方向（片側矢印Ｆにより示す）にて流入管１０の横断面を投影した範囲に画定される主流区域２１ａを有する。流入部２１は、主流区域２１ａ以外の区域である非主流区域２１ｂを有する。本体部２２は、流入部２１の主流区域２１ａから流入した排ガスが通過する主流区域２２ａを有する。本体部２２は、主流区域２２ａ以外の区域である非主流区域２２ｂを有する。

流出部２３は、本体部２２の主流区域２２ａを通過した排ガスが流出する主流区域２３ａを有する。流出部２３は、主流区域２３ａ以外の区域である非主流区域２３ｂを有する。フィルタ２０には、流入部２１の主流区域２１ａ、本体部２２の主流区域２２ａ、及び流出部２３の主流区域２３ａを有する主流領域２０ａが形成される。フィルタ２０には、主流領域２０ａ以外の領域である非主流領域２０ｂもまた形成される。なお、図３においては、主流領域２０ａと非主流領域２０ｂとの境界を一点鎖線Ｑにより示す。

図５に示すように、フィルタ２０の主流領域２０ａでは、隔壁３０の表面に触媒Ｐ１がコーティングされる。図６に示すように、主流領域２０ａ以外のフィルタ２０の非主流領域２０ｂでは、隔壁３０の内部に触媒Ｐ２がコーティングされる。以下においては、必要に応じて、フィルタ２０の主流領域２０ａにて隔壁３０の表面にコーティングされる触媒Ｐ１を第１触媒Ｐ１と呼び、かつフィルタ２０の非主流領域２０ｂにて隔壁３０の内部にコーティングされる触媒Ｐ２を第２触媒Ｐ２と呼ぶ。

さらに、本実施形態に係る浄化装置は、概略的には次のように構成することができる。図５に示すように、フィルタ２０の主流領域２０ａでは、さらに隔壁３０の内部に触媒Ｐ３がコーティングされる。以下においては、必要に応じて、フィルタ２０の主流領域２０ａにて隔壁３０の内部にコーティングされる触媒Ｐ３を第３触媒Ｐ３と呼ぶ。しかしながら、フィルタの主流領域では、隔壁の内部に触媒がコーティングされなくてもよい。

図４に示すように、複数のガス通過空間３１，３２は、流入部２１に配置される目封じ（以下、必要に応じて、「流入側目封じ」という）３３，３４を有する複数の第１ガス通過空間３１を含む。流入側目封じ３３，３４は、流入部２１の主流区域２１ａに位置する第１流入側目封じ３３と、流入部２１の非主流区域２１ｂに位置する第２流入側目封じ３４とを有する。複数のガス通過空間３１，３２は、流出部２３に配置される目封じ（以下、必要に応じて、「流出側目封じ」という）３５，３６を有する複数の第２ガス通過空間３２を含む。流出側目封じ３５，３６は、流出部２３の主流区域２３ａに位置する第１流出側目封じ３５と、流出部２３の非主流区域２３ｂに位置する第２流出側目封じ３６とを有する。

第１流入側目封じ３３のガス軸線方向の長さは、第２流入側目封じ３４のガス軸線方向の長さよりも長くなっている。この場合、流入側目封じ３３，３４のガス通過軸線方向の長さは、この流入側目封じ３３，３４を設けた第１ガス通過空間３１を通過する排ガスの速度が増加するに従って増加するように設定することができる。これに加えて、第１流出側目封じ３５のガス軸線方向の長さは、第２流出側目封じ３６のガス軸線方向の長さと略等しくなっている。

しかしながら、第１流出側目封じのガス軸線方向の長さを、第２流出側目封じのガス軸線方向の長さよりも長くすることができる。この場合、流出側目封じのガス通過軸線方向の長さは、この流出側目封じを設けた第２ガス通過空間を通過する排ガスの速度が増加するに従って増加するように設定することができる。この場合また、第１流入側目封じのガス軸線方向の長さを、第２流入側目封じのガス軸線方向の長さと略等しくすることもできる。

「排ガス浄化装置の詳細」
図１～図４を参照すると、本実施形態に係る排ガス浄化装置は、詳細には次のように構成することができる。特に図示はしないが、流入管１０は、それに対して排ガスの流れ方向の上流側にて、ガソリンエンジンに直接的又は間接的に接続されている。図１～図４に示すように、浄化装置は、フィルタ２０を収容するフィルタケース４０を有する。図１及び図４に示すように、浄化装置は、フィルタ２０を通過した排ガスを通過可能とするように構成される流出管５０を有する。

流入管１０は、フィルタケース４０に対して排ガスの流れ方向の上流側に隣接する。流出管５０は、フィルタケース４０に対して排ガスの流れ方向の下流側に隣接する。流入管１０、フィルタケース４０、及び流出管５０の内部には、排ガスを通過可能とする空間が形成される。

フィルタケース４０は、フィルタ２０に対応するようにガス通過軸線方向に沿って筒形状に形成されるケース胴体部４１を有する。フィルタケース４０は、ケース胴体部４１に対して排ガスの流れ方向の上流側に隣接する流入側端部４２を有する。フィルタケース４０は、ケース胴体部４１に対して排ガスの流れ方向の下流側に隣接する流出側端部４３を有する。

フィルタケース４０のケース胴体部４１の横断面は、流入管１０及び流出管５０の横断面よりも大きくなっている。流入側端部４２は、その横断面がガス通過軸線方向にて流入管１０からケース胴体部４１に向かうに従って拡大するように形成されている。流出側端部４３の横断面は、その横断面がガス通過軸線方向にてケース胴体部４１から流出管５０に向かうに従って拡大するように形成されている。

流入管１０、フィルタケース４０、及び流出管５０の中心軸線１０ａ，４０ａ，５０ａは、互いに略一致している。流入管１０、フィルタケース４０、及び流出管５０の中心軸線１０ａ，４０ａ，５０ａは、略直線状に延びることができる。しかしながら、流入管、フィルタケース、及び流出管の中心軸線のうち１つの中心軸線を、他の１つ又は２つの中心軸線に対して傾けるように配向することができる。流出管の中心軸線のうち１つの中心軸線を、他の１つ又は２つの中心軸線に対してズラして配置することもできる。

例えば、流入管の中心軸線を、フィルタケースの中心軸線に対して略平行を維持しながらフィルタケースの中心軸線に対してズラすことができる。例えば、流入管の中心軸線を、フィルタケースの中心軸線に対して傾けるように配向することができる。

流入管１０、フィルタケース４０、及び流出管５０のそれぞれは、金属を用いて構成されている。かかる金属は、アルミニウム又はアルミニウム合金、鉄又は鉄合金等とすることができる。しかしながら、当該金属は、これに限定されない。また、流入管、フィルタケース、及び流出管の少なくとも１つを、金属以外を用いて構成することもできる。

「フィルタの詳細」
図２～図６を参照すると、フィルタ２０は、詳細には次のように構成することができる。図２～図４に示すように、複数のガス通過空間３１，３２は、第１及び第２ガス通過空間３１，３２のみを含むことができる。言い換えれば、複数のガス通過空間３１，３２は、第１及び第２ガス通過空間３１，３２から構成することができる。しかしながら、複数のガス通過空間は、第１及び第２ガス通過空間に加えて、第１及び第２ガス通過空間とは異なるガス通過空間を含むこともできる。

図５及び図６に示すように、フィルタ２０の隔壁３０は、多数（複数）の微細孔３０ａを有する。排ガスは、隣接する第１及び第２ガス通過空間３１，３２の一方から、隣接する第１及び第２ガス通過空間３１，３２間に位置する隔壁３０の微細孔３０ａを通って、隣接する第１及び第２ガス通過空間３１，３２の他方に流れることができる。

フィルタ２０、特に、隔壁３０は、セラミック製となっている。しかしながら、フィルタが、その隔壁に多数の微細孔を形成できるような構造を有していれば、フィルタは、セラミック以外の材料から作製することができる。例えば、フィルタが、その隔壁に多数の微細孔を形成できるような構造を有する場合において、フィルタは、コージェライト（ＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３－ＭｇＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ合金、Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ合金、ステンレス鋼合金等を用いて作製することもできる。

隔壁３０の内部にコーティングされる触媒Ｐ２，Ｐ３、すなわち、第２及び第３触媒Ｐ２，Ｐ３は、隔壁３０の微細孔３０ａを画定する周面上にコーティングされる。上述した第１～第３触媒Ｐ１～Ｐ３は、白金、パラジウム、ロジウム、金、銀等、又はこれらのうち２種類以上の混合物等とすることができる。第１～第３触媒Ｐ１～Ｐ３は、同じ種類になっている。しかしながら、第１～第３触媒のうち１つを、第１～第３触媒のうち他の１つ又は２つと異なる種類とすることもできる。

図２～図４に示すように、ガス通過軸線方向で見て、複数のガス通過空間３１，３２はハニカム状に配置されている。言い換えれば、ガス通過軸線方向で見て、複数のガス通過空間３１，３２は行列状に配置されている。ガス通過軸線方向で見て、流入側目封じ３３，３４を有する第１ガス通過空間３１と、流出側目封じ３５，３６を有する第２ガス通過空間３２とは、行方向及び列方向のそれぞれにて交互に配置されている。

フィルタ２０の中心軸線２０ｃは、ケース胴体部４１の中心軸線４１ａと略一致している。フィルタ２０の外周面２０ｄは、ケース胴体部４１の内周面４１ｂと当接している。より具体的には、フィルタ２０の外周面２０ｄは、ケース胴体部４１の内周面４１ｂと密着する。

フィルタ２０の主流領域２０ａを流れる排ガスの速度は、フィルタ２０の非主流領域２０ｂを流れる排ガスの速度よりも速くなっている。さらに、フィルタ２０の非主流領域２０ｂを流れる排ガスの速度は、フィルタ２０の主流領域２０ａからフィルタ２０の外周面２０ｄに向かうに従って遅くなる。

本体部２２の主流区域２２ａは、流入部２１の主流区域２１ａとガス通過軸線方向に隣接し、かつ流入部２１の主流区域２１ａに対して排ガスの流れ方向の下流側に位置する。流出部２３の主流区域２３ａは、本体部２２の主流区域２２ａとガス通過軸線方向に隣接し、かつ本体部２２の主流区域２２ａに対して排ガスの流れ方向の下流側に位置する。

上述のように、流入部２１の主流区域２１ａは、流入管１０から送給される排ガスの流れ方向（片側矢印Ｆにより示す）にて流入管１０の横断面を投影した範囲に画定される。そのため、流入管１０及びフィルタ２０の中心軸線１０ａ，２０ａが互いに略一致している場合、フィルタ２０の主流領域２０ａの中心軸線２０ｅもまた、フィルタ２０の中心軸線２０ａと略一致する。

ここで、本実施形態の第１変形例として、図７及び図８に示すように、流入管１０の中心軸線１０ａが、フィルタ２０の中心軸線２０ｃと略平行を維持しながらフィルタ２０の中心軸線２０ｃにズレている場合、フィルタ２０の主流領域２０ａ及び流入部２１の主流区域２１ａは、図８に示すようにフィルタ２０の流入部２１にて画定される。なお、本実施形態の構成要素に対応する第１変形例の構成要素の符号は、本願明細書の説明を簡略化するために、このような本実施形態の構成要素の符号と同じにしている。

ここで、本実施形態の第２変形例として、図９及び図１０に示すように、流入管１０の中心軸線１０ａが、フィルタ２０の中心軸線２０ｃに対して傾いている場合、フィルタ２０の主流領域２０ａ及び流入部２１の主流区域２１ａは、図１０に示すようにフィルタ２０の流入部２１にて画定される。なお、本実施形態の構成要素に対応する第２変形例の構成要素の符号は、説明を簡略化するために、このような本実施形態の構成要素の符号と同じにしている。

「排ガス浄化装置の製造方法」
本実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法の一例について説明する。特に、フィルタ２０の作製について具体的に説明する。最初に、触媒Ｐ１～Ｐ３をコーティングする前のフィルタ２０を、セラミック材料の成形、成形により得られた成形品の焼結等の工程によって、主流領域２０ａと非主流領域２０ｂとを別々にした状態で形作る。

次に、主流領域２０ａに、第１流入側目封じ３３及び第１流出側目封じ３５を取り付け、かつ非主流領域２０ｂに、第２流入側目封じ３４及び第２流出側目封じ３６を取り付ける。その後、主流領域２０ａにおいて、隔壁３０の微細孔３０ａに入り込むことができる大きさである微粒子を第３触媒Ｐ３として用いることができるように含有する第３触媒スラリーを用いて、隔壁３０の内部に第３触媒Ｐ３をコーティングする。第３触媒Ｐ３をコーティングした後の主流領域２０ａにおいて、隔壁３０の微細孔３０ａに入り込むことができない大きさである微粒子を第１触媒Ｐ１として用いることができるように含有する第１触媒スラリーを用いて、隔壁３０の表面に第１触媒Ｐ１をコーティングする。なお、主流領域において、隔壁の内部に第３触媒をコーティングしない場合は、この第３触媒のコーティングの工程を省略することができる。

非主流領域２０ｂにおいて、隔壁３０の微細孔３０ａに入り込むことができる大きさである微粒子を第２触媒Ｐ２として用いることができるように含有する第２触媒スラリーを用いて、隔壁３０の内部に第２触媒Ｐ２をコーティングする。主流領域２０ａと非主流領域２０ｂとを組み合わせる。

しかしながら、フィルタ２０の作製に用いられる第１～第３触媒スラリーは、次のようなものとすることもできる。第１触媒スラリーは、その微粒子を隔壁３０の微細孔３０ａに入り込むことができる大きさとする一方で、減粘剤の添加等によって、その粘度を隔壁３０の微細孔３０ａに入り込むことができないように調整されたものとすることができる。第２及び第３触媒スラリーのそれぞれは、その微粒子を隔壁３０の微細孔３０ａに入り込むことができる大きさとし、かつ減粘剤の添加等によって、その粘度を隔壁３０の微細孔３０ａに入り込むことができるように調整されたものとすることができる。

また、フィルタ２０は、次のように作製することもできる。触媒Ｐ１～Ｐ３をコーティングする前のフィルタ２０を、セラミック原料の成形、焼結等の工程によって、主流領域２０ａと非主流領域２０ｂとを一体にした状態で形作る。主流領域２０ａのガス通過空間３１，３２の開口を、浸透性の無い粘着テープ（例えば、ビニルテープ等）によって覆うようにマスキングを施す。上述のように、非主流領域２０ｂにおいて、第２触媒スラリーを用いて隔壁３０の内部に第２触媒Ｐ２をコーティングする。

第２触媒Ｐ２のコーティングの後に、主流領域２０ａのガス通過空間３１，３２の開口を覆う粘着テープを剥がす。非主流領域２０ｂのガス通過空間３１，３２の開口を、浸透性の無い粘着テープによって覆うようにマスキングを施す。上述のように、主流領域２０ａにおいて、第３触媒スラリーを用いて隔壁３０の内部に第３触媒Ｐ３をコーティングする。さらに、主流領域２０ａにおいて、第１触媒スラリーを用いて隔壁３０の表面に第１触媒Ｐ１をコーティングする。なお、主流領域において、隔壁の内部に第３触媒をコーティングしない場合は、この第３触媒のコーティングの工程を省略することができる。

第１触媒Ｐ１のコーティングの後に、非主流領域２０ｂのガス通過空間３１，３２の開口を覆う粘着テープを剥がす。主流領域２０ａに、第１流入側目封じ３３及び第１流出側目封じ３５を取り付ける。非主流領域２０ｂに、第２流入側目封じ３４及び第２流出側目封じ３６を取り付ける。主流領域２０ａと非主流領域２０ｂとを組み合わせる。

さらに、フィルタ２０の作製以降の工程は次のとおりである。フィルタケース４０のケース胴体部４１、流入側端部４２、及び流出側端部４３を、板材のプレス成型等の工程によって形作る。上述したフィルタ２０をケース胴体４１内に収容する。流入側端部４２及び流出側端部４３をケース胴体部４１と組み合わせる。このようにフィルタ２０を収容したフィルタケース４０を、流入管１０及び流出管５０に取り付け、これによって、排ガス浄化装置が得られる。

以上、本実施形態に係るに係る排ガス浄化装置は、排ガスを通過可能とするように構成される流入管１０と、前記流入管１０から流入する排ガスを浄化可能とするように構成されるウォールフロー型のフィルタ２０とを備え、前記フィルタ２０が、前記流入管１０から送給される排ガスが流入するように構成され、かつ前記流入管１０の横断面よりも大きな横断面を有する流入部２１と、前記流入部２１から流入した排ガスが通過するように構成される本体部２２と、前記本体部２２を通過した排ガスが前記フィルタ２０の外部に流出するように構成される流出部２３と、前記流入部２１から前記本体部２２を通って前記流出部２３に至るガス通過軸線に沿って形成される複数のガス通過空間３１，３２を互いに隔てる隔壁３０とを含む、排ガス浄化装置であって、前記フィルタ２０には、前記流入管１０から送給される前記排ガスの流れ方向にて前記流入管１０の横断面を投影した範囲に画定される前記流入部２１の主流区域２１ａ、前記流入部２１の主流区域２１ａから流入した排ガスが通過する前記本体部２２の主流区域２２ａ、及び前記本体部２２の主流区域２２ａを通過した排ガスが流出する前記流出部２３の主流区域２３ａを有する主流領域２０ａが形成されており、前記主流領域２０ａでは、前記隔壁３０の表面に触媒Ｐ１がコーティングされ、前記主流領域２０ａ以外の非主流領域２０ｂでは、前記隔壁３０の内部に触媒Ｐ２がコーティングされている。

典型的に、排ガス浄化装置のウォールフロー型のフィルタにおいては、主流領域の排ガス流は非主流領域の排ガス流よりも速くなる。これに対して、本実施形態に係る排ガス浄化装置のウォールフロー型のフィルタ２０によれば、主流領域２０ａにて隔壁３０の表面にコーティングされた触媒Ｐ１によってもたらされる排ガス流の圧力損失は、非主流領域２０ｂにて隔壁３０の内部にコーティングされた触媒Ｐ２によってもたらされる排ガス流の圧力損失よりも大きく、その結果、主流領域２０ａの排ガス流の減速量は、非主流領域２０ｂの排ガス流の減速量よりも大きくなる。

よって、ウォールフロー型のフィルタ２０の内部を通過する排ガス流を効率的に整流化することができる。さらに、排ガス流の整流化によって、フィルタ２０の温度を効率的に均一化できる。その結果、フィルタ２０における部分的な熱劣化を防ぐことができ、かつ大きな温度差に起因するクラックの発生を抑制することができる。

付随的には、フィルタ２０全体にて満遍なく排ガスを浄化することができ、その結果、排ガス浄化性能を向上させることができる。被毒性を有する吸着物質をフィルタ２０全体に分散させることができ、その結果、被毒劣化を抑制することができる。

本実施形態に係る排ガス浄化装置においては、前記主流領域２０ａでは、さらに前記隔壁３０の内部に触媒Ｐ３がコーティングされている。

このようなる排ガス浄化装置のウォールフロー型のフィルタ２０によれば、主流領域２０ａにて隔壁３０の表面及び内部にコーティングされた触媒Ｐ１，Ｐ３によってもたらされる排ガス流の圧力損失と、非主流領域２０ｂにて隔壁３０の内部にコーティングされた触媒Ｐ２によってもたらされる排ガス流の圧力損失との差を増加させることができる。よって、ウォールフロー型のフィルタ２０の内部を通過する排ガス流を効率的に整流化することができる。

本実施形態に係る排ガス浄化装置においては、前記複数のガス通過空間３１，３２が、前記流入部２１に配置される目封じ３３，３４を有する複数の第１ガス通過空間３１と、前記流出部２３に配置される目封じ３５，３６を有する複数の第２ガス通過空間３２とを含み、前記流入部２１、前記流出部２３、又は前記流入及び流出部２１，２３のそれぞれにて、前記主流領域２０ａに位置する前記目封じ３３，３５のガス通過軸線方向の長さが、前記非主流領域２０ｂに位置する前記目封じ３４，３６のガス通過軸線方向の長さよりも長くなっている。

典型的に、排ガス浄化装置のフィルタにおいて、主流領域の排ガス流は非主流領域の排ガス流よりも速くなるので、主流領域の温度は非主流領域の温度よりも低下し易い。また、触媒量が増加すると熱容量が増加し、これによって、温度が低下し難くなるので、目封じのガス通過軸線方向の長さが増加するに従って温度が低下し難くなる。これに対して、本実施形態に係る排ガス浄化装置のウォールフロー型のフィルタ２０においては、主流領域２０ａに位置する目封じ３３，３５のガス通過軸線方向の長さが、非主流領域２０ｂに位置する目封じ３４，３６のガス通過軸線方向の長さよりも長くなっているので、主流領域２０ａ及び非主流領域２０ｂ間の温度差を小さくすることができる。

本実施形態に係る排ガス浄化装置のフィルタ２０においては、前記目封じ３３～３６のガス通過軸線方向の長さは、この目封じ３３～３６を設けた前記ガス通過空間３１，３２を通過する排ガスの速度が増加するに従って増加するように設定されている。

このようなウォールフロー型のフィルタ２０によれば、フィルタ２０の温度を効率的に均一化できる。

ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。

１０…流入管
２０…フィルタ、２０ａ…主流領域、２０ｂ…非主流領域、２１…流入部、２１ａ…主流区域、２２…本体部、２２ａ…主流区域、２３…流出部、２３ａ…主流区域
３０…隔壁、３１…ガス通過空間、第１ガス通過空間、３２…ガス通過空間、第２ガス通過空間、３３…目封じ、流入側目封じ、第１流入側目封じ、３４…目封じ、流入側目封じ、第２流入側目封じ、３５…目封じ、流出側目封じ、第１流出側目封じ、３６…目封じ、流出側目封じ、第２流出側目封じ
Ｌ…ガス通過軸線
Ｐ１…触媒、第１触媒、Ｐ２…触媒、第２触媒、Ｐ３…触媒、第３触媒

Claims

排ガスを通過可能とするように構成される流入管と、
前記流入管から流入する排ガスを浄化可能とするように構成されるウォールフロー型の
フィルタと
を備え、
前記フィルタが、
前記流入管から送給される排ガスが流入するように構成され、かつ前記流入管の横断面よりも大きな横断面を有する流入部と、
前記流入部から流入した排ガスが通過するように構成される本体部と、
前記本体部を通過した排ガスが前記フィルタの外部に流出するように構成される流出部と、
前記流入部から前記本体部を通って前記流出部に至るガス通過軸線に沿って形成される複数のガス通過空間を互いに隔てる隔壁と
を含む、排ガス浄化装置であって、
前記フィルタには、前記流入管から送給される前記排ガスの流れ方向にて前記流入管の横断面を投影した範囲に画定される前記流入部の主流区域、前記流入部の主流区域から流入した排ガスが通過する前記本体部の主流区域、及び前記本体部の主流区域を通過した排ガスが流出する前記流出部の主流区域を有する主流領域が形成されており、
前記主流領域以外の非主流領域を流れる排ガスの速度は、前記主流領域を流れる排ガスの速度よりも遅く、
前記非主流領域における前記隔壁の内部にコーティングされた触媒によってもたらされる排ガス流の圧力損失は、前記主流領域における前記隔壁の表面にコーティングされた触媒によってもたらされる排ガス流の圧力損失よりも小さいことを特徴とする、排ガス浄化装置。
前記主流領域では、さらに前記隔壁の内部に触媒がコーティングされている、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
前記複数のガス通過空間が、前記流入部に配置される目封じを有する複数の第１ガス通過空間と、前記流出部に配置される目封じを有する複数の第２ガス通過空間とを含み、
前記流入部、前記流出部、又は前記流入及び流出部のそれぞれにて、前記主流領域に位置する前記目封じのガス通過軸線方向の長さが、前記非主流領域に位置する前記目封じのガス通過軸線方向の長さよりも長くなっている、請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
前記目封じのガス通過軸線方向の長さは、この目封じを設けた前記ガス通過空間を通過する排ガスの速度が増加するに従って増加するように設定されている、請求項３に記載の排ガス浄化装置。