KR20080109003A - 배기 가스 정화 촉매 및 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

정화 성능이나 강도가 저하되는 문제를 회피하면서, 배기 가스 정화 촉매의 배기 가스 입구부에 부착, 퇴적됨으로써 보다 확실하게 억제한다. 배기 가스 정화 장치 내의 배기 가스 상류측에 배치 형성되는 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 는, 축 방향으로 연장되어 배기 가스가 유통되는 복수의 스트레이트 셀 (21) 과, 각 스트레이트 셀 (21) 을 구획하는 스트레이트 셀 격벽 (22) 을 구비하고 있다. 스트레이트 셀 격벽 (21) 은, 배기 가스 입구측 단부에, 각 스트레이트 셀 (21) 내로의 배기 가스의 도입을 촉진하는 도입 촉진부 (60) 를 가지고 있다. 도입 촉진부 (60) 는, 각 스트레이트 셀 (21) 의 배기 가스 입구부에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 경사 개구부 (61) 와, 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 배기 가스 입구측 단면에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 경사 단면 (62) 에 의해 구성되어 있다.

Description

배기 가스 정화 촉매 및 배기 가스 정화 장치{EXHAUST EMISSION CONTROL CATALYST AND EXHAUST EMISSION CONTROL SYSTEM}
본 발명은, 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 등, 파티큘레이트를 함유하는 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 촉매 및 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
디젤 엔진에서는, 유해 성분이 파티큘레이트 (입자상 물질 : 탄소 미립자, 술페이트 등의 황계 미립자나 고분자량 탄화수소 미립자 등, 이하 적절히 PM 이라고 한다) 로서 배출된다.
디젤 엔진으로부터의 배기 가스를 정화하는 디젤 엔진용 배기 가스 정화 장치로서, 트랩형의 배기 가스 정화 촉매 (월 플로우) 와, 오픈형의 배기 가스 정화 촉매 (스트레이트 플로우) 를 일체화한 것이 알려져 있다. (예를 들어, 일본 공개특허공보 2004-19498호 참조).
이 배기 가스 정화 장치는, 월 플로우 허니컴 구조부와, 이 월 플로우 허니컴 구조부의 배기 가스 상류측에 일체로 형성된 스트레이트 플로우 허니컴 구조부를 구비하고 있다.
월 플로우 허니컴 구조부는, 배기 가스 출구부가 막힌 복수의 유입측 셀과, 이 유입측 셀에 인접하여 배기 가스 입구부가 막힌 복수의 유출측 셀과, 유입측 셀 및 유출측 셀을 구획하여 필터 기능을 갖는 다공질의 셀 격벽과, 이 셀 격벽의 표면에 형성된 촉매층으로 이루어진다. 이 필터 기능을 갖는 셀 격벽은 소정의 평균 세공 직경의 세공을 소정의 기공률로 가지고, 이 세공에 의해 배기 가스를 여과하여 PM 을 포집한다. 또, 촉매층은, 알루미나 등의 다공질 산화물로 이루어지는 코팅층에 백금 등의 촉매 금속을 담지하여 이루어지는 것으로, 셀 격벽에 포집된 PM 을 촉매 금속의 촉매 반응에 의해 산화 연소시킨다.
한편, 스트레이트 플로우 허니컴 구조부는, 배기 가스가 직류하는 복수의 스트레이트 셀과, 인접하는 스트레이트 플로우끼리를 구획하는 셀 격벽과, 셀 격벽의 표면에 형성된 산화 촉매층으로 이루어진다. 이 산화 촉매층은, 스트레이트 셀을 직류하는 배기 가스 중의 HC 나 CO 등을 산화 정화한다.
이와 같은 배기 가스 정화 장치에 의하면, 스트레이트 플로우 허니컴 구조부에 있어서의 스트레이트 셀과, 월 플로우 허니컴 구조부에 있어서의 유입측 셀을 동축 (同軸) 적으로 일치시키거나, 혹은 스트레이트 플로우 허니컴 구조부에 있어서의 셀 격벽과, 월 플로우 허니컴 구조부에 있어서의 셀 격벽을 연결하는 경사 안내부를 형성하거나 함으로써, 스트레이트 셀로부터 유입측 셀에 배기 가스를 원활히 도입할 수 있다. 이 때문에, 월 플로우 허니컴 구조부에 있어서의 배기 가스 입구부에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 억제할 수 있다.
그러나, 상기 종래의 배기 가스 정화 장치라도, 배기 가스 상류측에 위치하는 스트레이트 플로우 허니컴 구조부에 있어서, 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 미연료분을 함유하는 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 회피할 수 없다. 이 때문 에, 스트레이트 셀의 배기 가스 입구부가 폐색될 우려가 있다.
여기에, 셀의 유로 단면적을 크게 하면, 배기 가스 입구부의 개구 면적이 확장되어 배기 가스 입구부로부터 셀 내로 배기 가스가 들어가기 쉬워지기 때문에, 셀을 구획하는 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 셀의 유로 단면적을 단순히 크게 하면, 그에 따라 셀 격벽의 외경을 크게 하지 않는 한, 유로 단면적의 증대에 수반하여 셀 밀도가 저하된다. 그렇게 하면, 정화에 기여하는 셀 격벽의 면적이 감소되므로, 필터 기능을 갖는 셀 격벽에 의한 PM 의 포집이나 셀 격벽에 형성되는 촉매층에 의한 산화 정화의 정화 성능이 저하되거나, 또, 셀 격벽의 강도가 저하되거나 하는 문제가 있다.
발명의 개시
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 정화 성능이나 강도가 저하되는 문제를 회피하면서, 배기 가스 정화 촉매의 배기 가스 입구부에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제하는 것을 해결해야 하는 기술 과제로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 배기 가스 정화 촉매는, 내연 기관에서 배출된 배기 가스로부터 파티큘레이트를 포집하여 그 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 촉매로서, 축 방향으로 연장되어 상기 배기 가스가 유통되는 복수의 셀과, 각 그 셀을 구획하는 셀 격벽을 구비하고, 상기 셀 격벽이, 배기 가스 입구측 단부에, 각 상기 셀 내로의 상기 배기 가스의 도입을 촉진하는 도입 촉진부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 배기 가스 정화 촉매에서는, 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단부에 형성된 도입 촉진부에 의해 셀 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되고, 배기 가스 정화 장치 내를 흐르는 배기 가스가 도입 촉진부를 통하여 셀 내에 들어가기 쉽게 되어 있다. 이 때문에, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 억제할 수 있다.
또, 이 배기 가스 정화 촉매에서는, 배기 가스 입구측 단부에 형성된 도입 촉진부 이외의 부분에 있어서, 셀 격벽의 구성을 임의의 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 도입 촉진부 이외의 셀 격벽에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명의 배기 가스 정화 촉매에 의하면, 정화 성능이나 강도가 저하되는 문제를 회피하면서, 배기 가스 정화 촉매의 배기 가스 입구부에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 정화 촉매의 바람직한 양태에 있어서, 상기 도입 촉진부는, 각 상기 셀의 배기 가스 입구부에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 경사 개구부에 의해 구성되어 있다.
이 배기 가스 정화 촉매에서는, 셀의 배기 가스 입구부가 축 방향에 대해 경사진 경사 개구부로 되어 있으므로, 축 방향에 대해 직각으로 개구하는 배기 가스 입구부와 비교하여, 배기 가스 입구부의 개구 면적이 넓다. 또, 배기 가스 정화 장치 내를 흐르는 배기 가스 중, 경사 개구부의 경사 방향에 대해 특정 방향 (경사 방향에 대해 직각 방향 또는 직각에 가까운 방향) 으로 흐르는 배기 가스는, 이 경사 개구부로부터 셀 내로 들어가기 쉬운 것으로 생각할 수 있다. 이 때문에, 셀 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어, 배기 가스가 경사 개구부로부터 셀 내로 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 이 배기 가스 정화 촉매에서는, 셀의 배기 가스 입구부에 경사 개구부를 형성하기 위하여 배기 가스 입구측 단부에 있어서의 셀 격벽의 형상을 소정의 것으로 하는 것 이외에는, 셀 격벽의 구성을 임의의 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 배기 가스 입구측 단부 이외의 셀 격벽에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
본 발명의 배기 가스 정화 촉매의 바람직한 양태에 있어서, 상기 도입 촉진부는, 상기 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 경사 단면에 의해 구성되어 있다.
이 배기 가스 정화 촉매에서는, 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면이 축 방향에 대해 경사진 경사 단면으로 되어 있으므로, 경사 단면에 맞닿은 배기 가스가 경사 단면에서 안내됨으로써, 셀 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어, 배기 가스가 셀 내에 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 이 배기 가스 정화 촉매에서는, 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면을 경사 단면으로 하는 것 이외에는, 셀 격벽의 구성을 임의의 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 배기 가스 입구측 단면 이외의 셀 격벽에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
본 발명의 배기 가스 정화 촉매의 바람직한 양태에 있어서, 각 상기 셀은, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에서 각 그 셀 내의 배기 가스 유로가 분기하도록 복수로 분할됨으로써, 유로 단면적이 큰 배기 가스 상류측의 대 (大) 셀부와, 그 대셀부보다 유로 단면적이 작은 배기 가스 하류측의 분할 소 (小) 셀부를 구비하고, 상기 도입 촉진부가 상기 대셀부에 의해 구성되어 있다.
이 배기 가스 정화 촉매에서는, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치까지의, 배기 가스 상류측의 대셀부의 유로 단면적이 크고, 배기 가스 입구부의 개구 면적이 넓다. 이 때문에, 대셀부 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어, 배기 가스가 대셀부 내에 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 이 배기 가스 정화 촉매에서는, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에서 셀이 복수로 분할됨으로써, 그 위치로부터 배기 가스 하류측에 유로 단면적이 작은 분할 소셀부가 형성되어 있다. 이 때문에, 이 분할 소셀부에 있어서의 셀 격벽에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 이 배기 가스 정화 촉매에서는, 배기 가스 유로가 분기하도록 셀이 분할됨으로써 대셀부와 분할 소셀부가 형성되어 있으므로, 배기 가스 상류측의 대셀부로부터 배기 가스 하류측의 분할 소셀부로의 배기 가스의 흐름이 원활해지기 쉽다.
본 발명의 배기 가스 정화 촉매의 바람직한 양태에 있어서, 상기 셀 격벽은, 배기 가스 상류측에 배치 형성되고, 유로 단면적이 큰 복수의 제 1 셀부를 구획하는 금속제의 제 1 셀 격벽부와, 그 제 1 셀 격벽부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치 형성되고, 그 제 1 셀부보다 유로 단면적이 작은 복수의 제 2 셀부를 구획하는 제 2 셀 격벽부를 구비하고, 상기 도입 촉진부가 상기 제 1 셀부에 의해 구성되어 있다.
이 배기 가스 정화 촉매에서는, 배기 가스 상류측에 배치 형성된 제 1 셀 격벽부에 있어서의 제 1 셀부의 유로 단면적이 크고, 제 1 셀부의 배기 가스 입구부의 개구 면적이 넓다. 이 때문에, 제 1 셀부 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어, 배기 가스가 제 1 셀부 내에 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 이 배기 가스 정화 촉매에서는, 이 제 1 셀 격벽부가 금속제이기 때문에, 제 1 셀부의 유로 단면적을 크게 하기 위해 셀 밀도를 낮게 했을 경우라도, 제 1 셀 격벽부에 있어서의 강도를 용이하게 확보할 수 있다.
또한, 이 배기 가스 정화 촉매에서는, 제 1 셀부보다 유로 단면적이 작은 제 2 셀부를 구획하는 제 2 셀 격벽부에 의해, 원하는 정화 성능을 확보하는 것이 가능해진다.
본 발명의 배기 가스 정화 촉매는, 바람직한 양태에 있어서, 상기 셀 격벽의 표면에 촉매층이 형성되어 있다.
이 배기 가스 정화 촉매에서는, 셀 격벽에 형성된 촉매층이 소정의 정화 성능을 발휘한다. 이 촉매층이 예를 들어 산화 촉매인 경우에는, 셀 내를 유통하는 배기 가스 중의 HC 나 CO 등을 산화 정화할 수 있다. 또, 산화 촉매층이 형성된 셀 격벽이, 여과에 의해 PM 을 포집할 수 있는 필터 기능을 갖는 다공질 격벽으로 이루어지는 셀 격벽인 경우에는, 그 셀 격벽에 포집된 PM 을 촉매 반응에 의해 산화 연소시킬 수 있다. 또한, 산화 촉매층이 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 원소에서 선택되는 NOx 흡장재를 추가로 함유하고 있는 경우에는, 산화 촉매에 의한 산화에 의해 생성된 NO2 등을 NOx 흡장재에 흡장시킬 수 있으므로, NOx 의 정화 활성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 배기 가스 중의 PM 은, 소프 (탄화수소계 성분으로 이루어지는 미연료) 분을 바인더로 하여 PM 입자끼리가 결합된 큰 덩어리로 되어 있지만, 셀 격벽에 산화 촉매층을 형성한 경우에는, 배기 가스가 셀 내를 유통하는 동안에, 바인더로서의 소프분을 산화 촉매층에서 산화시킴으로써, PM 의 큰 덩어리를 바슬바슬하게 하여 분해할 수 있다. 이 때문에, 배기 가스 하류측에 PM 의 큰 덩어리가 퇴적되거나, 퇴적된 PM 에 의해 셀이 막히거나 하는 문제를 회피하는 것이 가능해진다.
본 발명의 배기 가스 정화 촉매는, 바람직한 양태에 있어서, 상기 셀이, 배기 가스 출구측에서 막힌 유입측 셀과, 배기 가스 입구측에서 막힌 유출측 셀로 이루어짐과 함께, 상기 셀 격벽이 필터 기능도 갖는 월 플로우형이다.
월 플로우형의 배기 가스 정화 촉매에서는, 유출측 셀의 배기 가스 입구측이 막혀 있으므로, 이 막힌 부분의 단면에 PM 이 부착, 퇴적되기 쉽다. 이 점, 본 발명의 배기 가스 정화 촉매에 의하면, 월 플로우형에 있어서도, 배기 가스 입구측의 막힌 부분의 단면에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
청구항 8 에 기재된 본 발명의 배기 가스 정화 장치는, 상기 셀의 배기 가스 입구측 및 배기 가스 출구측이 모두 막혀 있지 않은 스트레이트 플로우형인 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 배기 가스 정화 촉매와, 그 배기 가스 정화 촉매보다 배기 가스 하류측에 배치 형성된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 배기 가스 정화 장치에서는, 스트레이트 플로우형인 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 배기 가스 정화 촉매가 배기 가스 상류측에 배치 형성되어 있다. 이 때문에, 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 상류측에 배치 형성된 스트레이트 플로우형의 배기 가스 정화 촉매에 있어서, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 억제할 수 있다. 또, 이 스트레이트 플로우형의 배기 가스 정화 촉매에 있어서의 셀 격벽의 표면에 산화 촉매를 형성한 경우에는, 배기 가스가 셀 내를 유통하는 동안에, 바인더로서의 소프분을 산화 촉매층에서 산화시킴으로써, PM 의 큰 덩어리를 바슬바슬하게 분해할 수 있다. 이 때문에, 배기 가스 하류측에 배치 형성된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매에 의해, 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 PM 의 큰 덩어리가 퇴적되거나, 퇴적된 PM 에 의해 셀이 폐색되거나 하는 문제를 회피하는 것이 가능해진다.
도 1 은, 실시형태 1 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 실시형태 2 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 실시형태 3 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 실시형태 4 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 실시형태 5 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6 은, 실시형태 6 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 실시형태 7 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시형태 1)
도 1 에 모식적으로 나타내는 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치는, 텐덤형으로서, 케이스체 (10) 와, 이 케이스체 (10) 내의 배기 가스 상류측에 배치 형성된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 와, 케이스체 (10) 내의 배기 가스 하류측으로서, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 보다 배기 가스 하류측에 배치 형성된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 구비하고 있다.
케이스 본체 (컨버터 ; 10) 는, 금속제이고 대략 원통상을 이루며, 소직경의 유입구부 (11) 와, 유입구부 (11) 보다 대직경의 본체부 (12) 와, 유입구부 (11) 및 본체부 (12) 를 일체로 연결하는 테이퍼부 (13) 를 가지고 있다. 또한, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 및 그 배기 가스 하류측의 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 는, 케이스 본체 (10) 의 본체부 (12) 에 배치 형성되어 있다.
스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 는, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체로 이루어지고, 축 방향으로 연장되어 배기 가스가 직류하는 복수의 스트레이트 셀 (21) 과, 각 셀 (21) 을 구획하는 스트레이트 셀 격벽 (22) 과, 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 표면에 형성된 산화 촉매층 (도시 생략) 을 구비하고 있다.
월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 는, 월 플로우형 허니컴 구조체로 이루어지고, 축 방향으로 연장되어 배기 가스가 유통되는 복수의 셀 (41) 과, 각 셀 (41) 을 구획하는 셀 격벽 (42) 과, 셀 격벽 (42) 의 표면에 형성된 산화 촉매층 (도시 생략) 을 구비하고 있다.
스트레이트 플로우형 허니컴 구조체의 스트레이트 셀 격벽 (22) 및 월 플로우형 허니컴 구조체의 셀 격벽 (42) 의 재질은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 코디어라이트, 탄화규소나 질화규소 등의 내열성 세라믹스로 할 수 있다. 스트레이트 셀 격벽 (22) 및 셀 격벽 (42) 은, 예를 들어, 코디어라이트 분말을 주성분으로 하는 점토상의 슬러리를 조제하고, 그것을 압출 성형 등에 의해 소정 형상으로 성형한 후, 소성함으로써 제조할 수 있다.
월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서의 셀 격벽 (42) 은, 소정의 기공률 및 평균 세공 직경을 갖는 다공질 격벽으로 이루어지고, 후술하는 유입측 셀 (41a) 로부터 셀 격벽 (42) 을 개재하여 유출측 셀 (41b) 에 흐르는 배기 가스 중에서 PM 을 여과하여 포집하는 필터 기능을 가지고 있다. 이 다공질 격벽으로 이루어지는 셀 격벽 (42) 에 있어서의 세공은, 예를 들어, 셀 격벽 (42) 을 제조할 때, 슬러리 중에 카본 분말, 목분, 전분이나 수지 분말 등의 가연물 분말을 혼합해 두고, 성형 후의 소성시에 가연물 분말을 소실시킴으로써 형성할 수 있다.
스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 은 다공질일 필요는 없지만, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서의 셀 격벽 (42) 과 동일하게, 다공질 격벽으로 할 수도 있다.
월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서의 셀 (41) 은, 배기 가스 출구측에서 폐색 전 (43) 에 의해 막힌 복수의 유입측 셀 (41a) 과, 유입측 셀 (41a) 에 인접하여 배기 가스 입구측에서 폐색 전 (44) 에 의해 막힌 복수의 유출측 셀 (41b) 로 이루어진다. 이 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서의 폐색은, 예를 들어, 점토상의 슬러리 등에 의해 셀 (41) 의 개구부의 양단을 예를 들어 교대로 체크 무늬상으로 시일하고 나서, 소성함으로써 실시할 수 있다.
스트레이트 셀 격벽 (22) 의 표면에 형성되는 산화 촉매층 및 셀 격벽 (42) 의 표면에 형성되는 산화 촉매층은, 예를 들어 다공질 산화물 분말로 이루어지는 코팅층과, 이 코팅층에 담지된 촉매 금속으로 구성할 수 있다. 다공질 산화물로는, Al2O3, ZrO2, CeO2, TiO2 나 SiO2 등의 산화물 혹은 이들의 복수종으로 이루어지는 복합 산화물을 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 촉매 금속으로는, Pt, Rh 나 Pd 등의 백금족의 귀금속에서 선택된 일종 혹은 복수종을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 귀금속에 추가하여, Fe, W, Co 나 Ni 등의 전이 금속을 사용할 수도 있다. 또, 촉매 금속의 담지량은 적절히 설정할 수 있다.
산화 촉매층의 형성은, 예를 들어, 산화물 분말 또는 복합 산화물 분말을 알루미나졸 등의 바인더 성분 및 물과 함께 슬러리로 하고, 그 슬러리를 셀 격벽에 부착시킨 후에 소성하여 코팅층을 형성하고, 그 후에 소정의 촉매 금속을 담지시킴 으로써 실시할 수 있다. 슬러리를 셀 격벽에 부착시키기 위해서는 통상적인 침지법을 사용할 수 있지만, 에어 블로우 혹은 흡인에 의해 세공 내에 들어간 슬러리의 여분의 것을 제거하는 것이 바람직하다. 촉매 금속을 담지하기 위해서는, 귀금속 등의 질산염 등을 용해한 용액을 사용하고, 흡착 담지법이나 흡수 담지법 등에 의해 코팅층에 담지하면 된다. 또, 산화물 분말 혹은 복합 산화물 분말에 미리 귀금속 등을 담지해 두고, 그 촉매 분말로부터 코팅층을 형성하여 그대로 산화 촉매층으로 할 수도 있다. 또한, 산화 촉매층은, 다공질 격벽 내의 세공의 표면에도 형성하는 것이 바람직하다.
또, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서의 산화 촉매층에는, K, Na, Cs 나 Li 등의 알칼리 금속, Ba, Ca, Mg 나 Sr 등의 알칼리 토금속 및 Sc, Y, Pr 이나 Nd 등의 희토류 원소에서 선택되는 NOx 흡장재를 추가로 담지시킬 수 있다. 이로써, 산화 촉매에 의한 산화에 의해 생성된 NO2 등을 NOx 흡장재에 흡장시킬 수 있으므로, NOx 의 정화 활성을 향상시키는 것이 가능해진다.
그리고, 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치에서는, 이 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 상류측에 배치 형성된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 이, 배기 가스 입구측 (도 1 의 좌측) 단부에, 각 스트레이트 셀 (21) 내로의 배기 가스의 도입을 촉진하는 도입 촉진부 (60) 를 가지고 있다.
이 도입 촉진부 (60) 는, 각 스트레이트 셀 (21) 의 배기 가스 입구부에 형 성된, 축 방향에 대해 경사진 복수의 경사 개구부 (61) 와, 각 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 배기 가스 입구측 단면에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 복수의 경사 단면 (62) 에 의해 구성되어 있다. 이들 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 은, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 일단부를, 축 직각 단면에 있어서의 그 일단부의 형상이 대략 톱니상이 되도록, 깔쭉깔쭉하게 절취함으로써 형성되어 있다.
여기에, 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 의 경사 각도는 특별히 한정 되지 않지만, 바람직하게는, 축 방향에 대해 30 ∼ 60˚정도 경사진 각도로 할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 상류측에 배치 형성된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 가, 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 을 가지고 있다.
이와 같이 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서의 스트레이트 셀 (21) 의 배기 가스 입구부가 축 방향에 대해 경사진 경사 개구부 (61) 로 되어 있으므로, 축 방향에 대해 직각으로 개구하는 배기 가스 입구부와 비교하여, 스트레이트 셀 (21) 의 배기 가스 입구부의 개구 면적이 넓다. 또, 배기 가스 정화 장치 내를 흐르는 배기 가스 중, 경사 개구부 (61) 의 경사 방향에 대해 특정 방향 (경사 방향에 대해 직각 방향 또는 직각에 가까운 방향) 으로 흐르는 배기 가스는, 이 경사 개구부 (61) 로부터 스트레이트 셀 (21) 내에 들어가기 쉽다고 생각된다. 이 때문에, 스트레이트 셀 (21) 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어 배기 가스가 경사 개구부 (61) 로부터 스트레이트 셀 (21) 내에 들어가기 쉽다. 또한, 이 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 배기 가스 입구측 단면이 축 방향에 대해 경사진 경사 단면 (62) 으로 되어 있으므로, 이 경사 단면 (62) 에 맞닿은 배기 가스가 경사 단면 (62) 으로 안내됨으로써, 스트레이트 셀 (21) 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어, 배기 가스가 스트레이트 셀 (21) 내에 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 매우 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 스트레이트 셀 (21) 의 배기 가스 입구부에 경사 개구부 (61) 를 형성함과 함께 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 배기 가스 입구측 단면에 경사 단면 (62) 을 형성하기 위해서, 배기 가스 입구측 단부에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 형상을 소정의 것으로 하는 것 이외에는, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체로서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 구성을 임의의 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 배기 가스 입구측 단부 이외의 스트레이트 셀 격벽 (22) 에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 의하면, 정화 성능이나 강도가 저하되는 문제를 회피하면서, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 의 배기 가스 입구부에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 매우 효과적으로 억제할 수 있다.
그리고, 배기 가스 상류측에 상기 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 가 배치 형성되고, 그 배기 가스 하류측에 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 가 배치 형성된 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 서술한 바와 같이, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 억제 할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 는, 스트레이트 셀 격벽 (22) 에 산화 촉매층이 형성되어 있으므로, 스트레이트 셀 (21) 내를 유통하는 배기 가스 중의 HC 나 CO 등을 산화 정화시킬 수 있다. 또, 케이스 본체 (10) 의 유입구부 (11) 로부터 유입하는 배기 가스 중의 PM 은, 소프분을 바인더로서 PM 입자끼리가 결합된 큰 덩어리로 되어 있지만, 스트레이트 셀 격벽 (22) 에 형성된 산화 촉매층에 의해, 배기 가스가 스트레이트 셀 (21) 내를 유통하는 동안에, 바인더로서의 소프분을 산화시켜, PM 의 큰 덩어리를 바슬바슬하게 분해할 수 있다. 이 때문에, 배기 가스 하류측에 배치 형성된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 의해, 셀 격벽 (42) 의 배기 가스 입구측 단면이나 폐색 전 (44) 에 PM 의 큰 덩어리가 퇴적되거나, 퇴적된 PM 에 의해 셀이 폐색되거나 하는 문제를 회피하는 것이 가능해진다.
(실시형태 2)
도 2 에 모식적으로 나타나는 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치는, 상기 실시형태 1 에 있어서, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서의 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 의 구조를 변경한 것이다.
즉, 이 실시형태에 관련된 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 은, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 일단부를, 그 일단부의 형상이 배기 가스 상류측으로 볼록해지는 대략 반구상이 되도록, 매끄러운 호상 (弧狀) 으로 절취함으로써 형성되어 있다.
여기에, 이 실시형태에서는, 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 의 경사 각도는, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체의 축 중심부에 있어서 최소 (축 방향에 대해 대략 직각) 이고, 축 중심부로부터 외주측을 향하여 서서히 크게 되어 있다.
그 밖의 구성은, 상기 실시형태 1 과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
따라서, 본 실시형태에 있어서도, 상기 실시형태 1 과 동일한 작용 효과를 발휘한다.
(실시형태 3)
도 3 에 모식적으로 나타나는 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치는, 상기 실시형태 1 에 있어서, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서의 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 의 구조를 변경한 것이다.
즉, 이 실시형태에 관련된 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 은, 스트레 이트 플로우형 허니컴 구조체에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 일단부를, 그 일단부의 형상이 배기 가스 상류측으로 오목해지는 대략 반구상 (사발 형상) 이 되도록, 매끄러운 호상으로 절취함으로써 형성되어 있다.
여기에, 이 실시형태에서는, 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 의 경사 각도는, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체의 축 중심부에 있어서 최소 (축 방향에 대해 대략 직각) 이고, 축 중심부로부터 외주측을 향하여 서서히 크게 되어 있다.
그 밖의 구성은, 상기 실시형태 1 과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
따라서, 본 실시형태에 있어서도, 상기 실시형태 1 과 동일한 작용 효과를 발휘한다.
(실시형태 4)
도 4 에 모식적으로 나타나는 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치는, 싱글형으로서, 상기 케이스체 (10) 의 본체부 (12) 에 배치 형성된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 구비하고 있다.
그리고, 본 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 는, 상기 셀 격벽 (42) 이 배기 가스 입구측 (도 4 의 좌측) 단부에 각 유입셀 (41a) 내로의 배기 가스의 도입을 촉진하는 도입 촉진부 (60) 를 가지고 있다.
이 도입 촉진부 (60) 는, 각 유입측 셀 (41a) 의 배기 가스 입구부에 형성된 축 방향에 대해 경사진 경사 개구부 (61) 와, 각 셀 격벽 (42) 및 각 폐색 전 (44) 의 배기 가스 입구측 단면에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 경사 단면 (62) 에 의 해 구성되어 있다. 이들 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 은, 월 플로우형 허니컴 구조체의 일단부를, 축 직각 단면에 있어서의 그 일단부의 형상이 대략 톱니상이 되도록, 깔쭉깔쭉하게 절취함으로써 형성되어 있다.
여기에, 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 의 경사 각도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 축 방향에 대해 30 ∼ 60˚ 정도 경사진 각도로 할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서의 그 밖의 구성은, 상기 실시형태 1 의 것과 기본적으로 동일하다.
이와 같이 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치에서는, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 가, 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 을 가지고 있다.
월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에서는, 유출측 셀 (41b) 의 배기 가스 입구측이 폐색 전 (44) 으로 막혀 있으므로, 특히 폐색 전 (44) 의 단면에 PM 이 부착, 퇴적되기 쉽다. 이 점, 본 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 의하면, 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 에 의해, 배기 가스 입구측의 폐색 전 (44) 등의 단면에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에서는, 유입측 셀 (41a) 의 배기 가스 입구부에 경사 개구부 (61) 를 형성함과 함께 셀 격벽 (42) 및 폐색 전 (44) 의 배기 가스 입구측 단면에 경사 단면 (62) 을 형 성하기 위해서, 월 플로우형 허니컴 구조체에 있어서의 배기 가스 입구측 단부의 형상을 소정의 것으로 하는 것 이외에는, 월 플로우 허니컴 구조체로서의 셀 격벽 (42) 의 구성을 임의의 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 배기 가스 입구측 단부 이외의 셀 격벽 (42) 에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 의하면, 정화 성능이나 강도가 저하되는 문제를 회피하면서, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 의 배기 가스 입구부에 PM 이 부착, 퇴적되는 것을 매우 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 1 ∼ 4 에 있어서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 의 형상이나 크기 등은, 도입 촉진부 (60) 로서의 기능을 완수할 수 있는 범위 내에서 여러 가지로 변경할 수 있다.
(실시형태 5)
도 5 에 모식적으로 나타나는 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치는, 상기 실시형태 1 에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서, 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 구성을 변경함으로써 도입 촉진부 (60) 의 구조를 변경한 것이다.
즉, 이 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체로서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 이, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치까지의 대셀 격벽부 (23) 와 그 위치로부터 배기 가스 출구부까지의 소셀 격벽부 (24) 로 구성되어 있다. 이로써, 이 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 각 스트레이트 셀 (21) 이 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에서 각 스트레이트 셀 (21) 내의 배기 가스 유로가 분기하도록 복수로 분할됨으로써, 유로 단면적이 커서 셀 밀도가 낮은 배기 가스 상류측의 복수의 대셀부 (25) 와, 대셀부 (25) 보다 유로 단면적이 작음과 함께 셀 밀도가 높은 배기 가스 하류측의 복수의 분할 소셀부 (26) 를 구비하고 있다. 그리고, 상기 도입 촉진부 (60) 가 대셀부 (25) 에 의해 구성되어 있다.
이러한 구성의 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체는, 예를 들어, 상기 대셀 격벽부 (23) 와 상기 소셀 격벽부 (24) 를 따로 따로 성형한 후, 양자를 접착시키거나 혹은 대셀 격벽부 (23) 의 축 방향 길이분만큼 여분의 축 방향 길이를 갖는 소셀 격벽부 (24) 를 성형 후, 대셀 격벽부 (23) 가 남도록, 그 소셀 격벽부 (24) 의 축 방향 단부를 부분적으로 솎아내듯이 절단하거나 함으로써, 제조할 수 있다.
따라서, 이 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치까지의, 배기 가스 상류측의 대셀부 (25) 의 유로 단면적이 크고, 배기 가스 입구부의 개구 면적이 넓다. 이 때문에, 대셀부 (25) 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어 배기 가스가 대셀부 (25) 내에 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 대셀 격벽부 (23) 의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 이 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에서 스트레이트 셀 (21) 이 복수로 분할됨으로써, 그 위치로부터 배기 가스 하류측에 유로 단면적이 작아서 셀 밀도가 높은 분할 소셀부 (26) 가 형성되어 있다. 이 때문에, 이 분할 소셀부 (26) 에 있어서의 소셀 격벽부 (24) 에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 이 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 배기 가스 유로가 분기하도록 스트레이트 셀 (21) 이 분할됨으로써 대셀부 (25) 와 분할 소셀부 (26) 가 형성되어 있으므로, 배기 가스 상류측의 대셀부 (25) 로부터 배기 가스 하류측의 분할 소셀부 (26) 로의 배기 가스의 흐름이 원활해지기 쉽다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는, 상기 실시형태 1 과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
(실시형태 6)
도 6 에 모식적으로 나타나는 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치는, 상기 실시형태 1 에 있어서, 상기 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 의 구성을 변경함과 함께, 케이스 본체 (10) 의 유입구부 (11) 에 도입 촉진부 (60) 를 형성한 것이다.
즉, 이 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 는, 스트레이트 셀 격벽 (22) 이, 배기 가스 상류측에 배치 형성된 제 1 셀 격벽부 (27) 와, 이 제 1 셀 격벽부 (27) 로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치 형성된 제 2 셀 격벽부 (28) 로 구성되어 있다. 그리고, 제 1 셀 격벽부 (27) 에 의해, 유로 단면적이 커서 셀 밀도가 낮은 복수의 제 1 셀부 (29) 가 구획됨과 함께, 제 2 셀 격벽부 (28) 에 의해, 제 1 셀부 (29) 보다 유로 단면적이 작아서 셀 밀도가 높은 복수의 제 2 셀부 (30) 가 구획되어 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 제 1 셀 격벽부 (27) 가 금속제이고, 제 2 셀 격벽부 (28) 가 상기 실시형태 1 과 동일하게, 코디어라이트 등의 내열성 세라믹스로 이루어진다.
그리고, 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 제 1 셀 격벽부 (27) 가 케이스 본체 (10) 의 유입구부 (11) 에 배치 형성되어 있다.
또한, 제 1 셀 격벽부 (27) 및 제 2 셀 격벽부 (28) 의 표면에는, 상기 실시형태 1 과 동일하게, 산화 촉매층이 형성되어 있다.
따라서, 본 실시형태에 관련된 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 배기 가스 상류측에 배치 형성된 제 1 셀 격벽부 (27) 에 있어서의 제 1 셀부 (29) 의 유로 단면적이 크고, 제 1 셀부 (29) 의 배기 가스 입구부의 개구 면적이 넓다. 이 때문에, 제 1 셀부 (29) 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어, 배기 가스가 제 1 셀부 (29) 내에 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 제 1 셀 격벽부 (27) 의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 이 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매에서는, 제 1 셀 격벽부 (27) 가 금속제이기 때문에, 제 1 셀부 (29) 의 유로 단면적을 크게 하기 위해서, 셀 밀도를 낮게 했을 경우라도, 제 1 셀 격벽부 (27) 에 있어서의 강도를 용이하게 확보할 수 있다.
또한, 이 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에서는, 제 1 셀부 (29) 보다 유로 단면적이 작아서 셀 밀도가 높은 제 2 셀부 (30) 를 구획하는 제 2 셀 격벽부 (28) 에 의해, 원하는 정화 성능을 확보하는 것이 가능해진다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는, 상기 실시형태 1 과 기본적으로 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
또한, 상기 실시형태 6 에 있어서, 상기 제 1 셀 격벽부 (27) 의 위치는 케이스 본체 (10) 의 유입구부 (11) 에 한정되지 않는다. 예를 들어, 케이스 본체 (10) 의 본체부 (12) 로서, 제 2 셀 격벽부 (28) 의 배기 가스 상류측에 제 1 셀 격벽부 (27) 를 형성할 수도 있다.
(실시형태 7)
도 7 에 모식적으로 나타나는 본 실시형태에 관련된 배기 가스 정화 장치는 싱글형으로서, 상기 케이스체 (10) 의 본체부 (12) 에 배치 형성된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 구비하고 있다.
그리고, 본 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 는, 상기 셀 격벽 (42) 이 배기 가스 입구측 (도 7 의 좌측) 단부에 각 셀 (41) 내로의 배기 가스의 도입을 촉진하는 도입 촉진부 (60) 를 가지고 있다.
즉, 이 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에서는, 각 유입측 셀 (41a) 이, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에서 각 유입측 셀 (41a) 내의 배기 가스 유로가 분기하도록 복수로 분할됨으로써, 유로 단면적이 커서 셀 밀도가 낮은 배기 가스 상류측의 복수의 대셀부 (45) 와, 대셀부 (45) 보다 유로 단면적이 작음과 함께 셀 밀도가 높은 배기 가스 하류측의 복수의 분할 소셀부 (46) 를 구비하고 있다. 그리고, 상기 도입 촉진부 (60) 가 대셀부 (45) 에 의해 구성되어 있다.
이러한 구성의 월 플로우형 허니컴 구조체는, 예를 들어, 분할 소셀부 (46) 와 같은 셀 밀도를 갖는 월 플로우형 허니컴 구조체의 셀 격벽을 성형 후, 그 셀 격벽의 축 방향 단부를 부분적으로 솎아내듯이 절단함으로써, 제조할 수 있다.
따라서, 이 실시형태에 관련된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에서는, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치까지의, 배기 가스 상류측의 대셀부 (45) 의 유로 단면적이 크고, 배기 가스 입구부의 개구 면적이 넓다. 이 때문에, 대셀부 (45) 내로의 배기 가스의 도입이 촉진되어, 배기 가스가 대셀부 (45) 내에 들어가기 쉽다. 따라서, 배기 가스 중의 PM 이 셀 격벽 (42) 이나 폐색 전 (44) 의 배기 가스 입구측 단면에 부착, 퇴적되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 이 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에서는, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에서 유입측 셀 (41a) 이 복수로 분할됨으로써, 그 위치로부터 배기 가스 하류측에 유로 단면적이 작아서 셀 밀도가 높은 분할 소셀부 (46) 가 형성되어 있다. 이 때문에, 이 분할 소셀부 (46) 에 있어서의 셀 격벽부 (42) 에 의해, 원하는 정화 성능이나 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 이 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에서는, 배기 가스 유로가 분기하도록 유입측 셀 (41a) 이 분할됨으로써 대셀부 (45) 와 분할 소셀부 (46) 가 형성되어 있으므로, 배기 가스 상류측의 대셀부 (45) 로부터 배기 가스 하류측의 분할 소셀부 (46) 로의 배기 가스의 흐름이 원활해지기 쉽다.
그 밖의 구성 및 작용 효과는, 상기 실시형태 1 및 상기 실시형태 4 와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
이하, 실시예에 의해, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 도 1 에 모식적으로 나타나는 상기 실시형태 1 에 관련된 배기 가스 정화 장치를, 이하와 같이 하여 제조하였다.
직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 130mm, 벽 두께 : 100㎛, 셀 수 : 400cpsi (셀/inch2) 의 사각형 셀을 갖는, 코디어라이트로 이루어지는 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체를 준비하였다.
그리고, 이 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 일단부를, 축 직각 단면에 있어서의 그 일단부의 형상이 대략 톱니상이 되도록, 축 방향에 대해 45˚ 경사진 방향으로 15mm 씩 깔쭉깔쭉하게 절취함으 로써, 도입 촉진부 (60) 으로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 을 형성하였다.
다음으로, 이 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체에 대해, 알루미나 분말을 주로 하는 슬러리를 워시 코트하고, 110℃ 에서 건조 후, 450℃ 에서 소성하여 코팅층을 형성하였다. 이어서, 함침 담지법에 의해 상기 코팅층에 Pt 를 담지하여, 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 표면에 산화 촉매층을 형성하였다. 이 때, 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체 1 리터 당의 Pt 담지량은 3g 으로 하였다.
이렇게 하여, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 를 제조하였다.
한편, 직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 150mm, 벽 두께 : 300㎛, 셀 수 : 300cpsi 의 사각형 셀을 갖는, 코디어라이트로 이루어지는 스트레이트 형상의 허니컴 구조체를 준비하였다.
그리고, 알루미나, 탤크, 카올린, 실리카로 이루어지는 코디어라이트 조성의 분말에 소정량의 유기 바인더와 물을 혼합하고, 안정적인 보형성이 있는 크림상의 페이스트를 조제하였다. 이 페이스트를 사용하고, 페이스트 주입기 (디스펜서) 를 사용하여, 스트레이트 형상의 허니컴 구조체에 대해, 축 방향 일단부에 있어서 일천씩 교대로 막아 폐색 전 (43) 을 형성함과 함께, 축 방향 타단부에 있어서, 폐색 전 (43) 을 갖지 않는 셀을 막아 폐색 전 (44) 을 하였다. 그 후 1400℃ 에서 소성하여 유입측 셀 (41a) 과 유출측 셀 (41b) 을 형성하여, 월 플로우형 허니컴 구조체로 하였다.
계속해서, 이 월 플로우형 허니컴 구조체에 대해, 알루미나 분말을 주로 하는 슬러리를 워시 코트하고, 110℃ 에서 건조 후, 450℃ 에서 소성하여 코팅층을 형성하였다. 이어서, 함침 담지법에 의해 상기 코팅층에 Pt 를 담지하여, 셀 격벽 (42) 의 표면에 산화 촉매층을 형성하였다. 이 때, 월 플로우형 허니컴 구조체 1 리터 당의 Pt 담지량은 2g 으로 하였다.
이렇게 하여, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 제조하였다.
그리고, 케이스 본체 (10) 의 본체부 (12) 에 대해, 배기 가스 상류측에 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 를 배치 형성함과 함께, 그 배기 가스 하류측에 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 배치 형성하여, 본 실시예에 관련된 배기 가스 정화 장치를 완성하였다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 도 2 에 모식적으로 나타나는 상기 실시형태 2 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 제조하였다.
이 실시예에서는, 상기 실시예 1 과 동일한 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체를 준비하고, 이 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 일단부를, 그 일단부의 형상이 배기 가스 상류측으로 볼록해지는 대략 반구상이 되도록, 매끄러운 호상으로 절취함으로써, 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 을 형성하였다. 또한, 이 도입 촉진부 (60) 의 축 방향 길이는 40mm 로 하였다.
그 외에는 상기 실시예 1 과 동일하다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 도 3 에 모식적으로 나타나는 상기 실시형태 3 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 제조하였다.
이 실시예에서는, 상기 실시예 1 과 동일한 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체를 준비하고, 이 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체에 있어서의 스트레이트 셀 격벽 (22) 의 일단부를, 그 일단부의 형상이 배기 가스 상류측으로 오목해지는 대략 반구상 (사발 형상) 이 되도록, 매끄러운 호상으로 절취함으로써, 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 을 형성하였다. 또한, 이 도입 촉진부 (60) 의 축 방향 길이는 40mm 로 하였다.
그 외에는 상기 실시예 1 과 동일하다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 도 4 에 모식적으로 나타나는 상기 실시형태 4 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 제조하였다.
이 실시예에서는, 상기 실시예 1 과 동일한 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 준비하고, 이 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서의 셀 격벽 (42) 및 폐색 전 (44) 의 일단부를, 축 직각 단면에 있어서의 그 일단부의 형상이 대략 톱니상이 되도록, 축 방향에 대해 45˚ 경사진 방향으로 15mm 씩 깔쭉깔쭉하게 절취함으로써, 도입 촉진부 (60) 로서의 경사 개구부 (61) 및 경사 단면 (62) 을 형성하였다.
그리고, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 케이스 본체 (10) 의 본체부 (12) 에 배치 형성하여, 본 실시예에 관련된 배기 가스 정화 장치를 완성하였다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 도 5 에 모식적으로 나타나는 상기 실시형태 5 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 제조하였다.
직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 40mm, 벽 두께 : 100㎛, 셀 수 : 100cpsi 의 사각형 셀 (대셀부 (25)) 을 갖는, 코디어라이트로 이루어지는 제 1 스트레이트 플로우형 허니컴 기재와, 직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 90mm, 벽 두께 : 100㎛, 셀 수 : 400cpsi 의 사각형 셀 (분할 소셀부 (26)) 을 갖는, 코디어라이트로 이루어지는 제 2 스트레이트 플로우형 허니컴 기재를 준비하였다.
그리고, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 각 스트레이트 플로우형 허니컴 기재의 표면에 산화 촉매층을 형성하였다. 이 때, 제 1 스트레이트 플로우형 허니컴 기재의 산화 촉매층에 있어서는, 1 리터 당의 Pt 담지량을 4g 로 하고, 제 2 스트레이트 플로우형 허니컴 기재의 산화 촉매층에 있어서는, 1 리터 당의 Pt 담지량을 2g 으로 하였다.
계속해서, 산화 촉매층이 형성된 제 1 및 제 2 스트레이트 플로우형 허니컴 기재를 접착하였다.
이렇게 하여, 대셀부 (25) 및 분할 소셀부 (26) 를 갖는 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 를 제조하였다.
그 외에는 상기 실시예 1 과 동일하다.
(실시예 6)
실시예 5 에 있어서, 대셀부 (25) 에 있어서의 제 1 스트레이트 플로우형 허니컴 기재의 셀 수를 150cpsi 로 변경함과 함께, 분할 소셀부 (26) 에 있어서의 제 2 스트레이트 플로우형 허니컴 기재의 셀 수를 600cpsi 로 변경하는 것 이외에는, 상기 실시예 5 와 동일하다.
(실시예 7)
실시예 5 에 있어서, 대셀부 (25) 에 있어서의 제 1 스트레이트 플로우형 허니컴 기재의 축 방향 길이를 20mm 로 변경함과 함께, 분할 소셀부 (26) 에 있어서의 제 2 스트레이트 플로우형 허니컴 기재의 축 방향 길이를 110mm 로 변경하는 것 이외에는, 상기 실시예 5 와 동일하다.
(실시예 8)
본 실시예에서는, 도 6 에 모식적으로 나타나는 상기 실시형태 6 에 관련된 배기 가스 정화 장치를, 이하와 같이 하여 제조하였다.
금속 (Fe, 20% Cr, 5% Al) 제이고, 직경 : 60mm, 축 방향 길이 : 50mm, 벽 두께 : 50㎛, 셀 수 : 200cpsi 의 사각형 셀을 갖는 상기 제 1 셀 격벽부 (27) 를 준비하였다.
또, 코디어라이트로 이루어지는 내열 세라믹스제이고, 직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 100mm, 벽 두께 : 100㎛, 셀 수 : 400cpsi 의 사각형 셀을 갖는 상기 제 2 셀 격벽부 (28) 를 준비하였다.
이어서, 제 1 셀 격벽부 (27) 및 제 2 셀 격벽부 (28) 의 표면에, 상기 실 시예 1 과 동일한 방법에 의해, 산화 촉매층을 형성하였다. 이 때, 제 1 셀 격벽부 (27) 의 산화 촉매층에 있어서는, 1 리터 당의 Pt 담지량을 4g 으로 하고, 제 2 셀 격벽부 (28) 의 산화 촉매층에 있어서는, 1 리터 당의 Pt 담지량을 2g 으로 하였다.
계속해서, 제 1 셀 격벽부 (27) 를 케이스 본체 (10) 의 유입구부 (11) 에 배치 형성함과 함께, 제 2 셀 격벽부 (28) 를 케이스 본체 (10) 의 본체부 (12) 에 배치 형성한 후, 그 배기 가스 하류측에 상기 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 배치 형성하여, 본 실시예에 관련된 배기 가스 정화 장치를 완성하였다.
그 외에는 상기 실시예 1 과 동일하다.
(실시예 9)
본 실시예에서는, 도 7 에 모식적으로 나타나는 상기 실시형태 7 에 관련된 배기 가스 정화 장치를 제조하였다.
이 실시예에서는, 직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 150mm, 벽 두께 : 300㎛, 셀 수 : 300cpsi 의 사각형 셀을 갖는 코디어라이트로 이루어지는 스트레이트 형상의 허니컴 구조체를 준비하였다.
그리고, 이 허니컴 구조체의 셀 격벽의 축 방향 단부를 부분적으로 솎아내듯이 절단한 후, 소정 길이의 파이프를 갖는 페이스트 주입기를 사용하여, 실시예 1 과 동일한 페이스트를 소정 부위에 막은 후 소성하여, 월 플로우형 허니컴 구조체로 하였다.
이어서, 이 월 플로우형 허니컴 구조체에, 상기 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 산화 촉매층을 형성하였다.
이렇게 하여, 대셀부 (45) 와, 분할 소셀부 (46) 를 가지고, 대셀부 (45) 의 산화 촉매층에 있어서는, 1 리터 당의 Pt 담지량이 4g 이고, 분할 소셀부 (46) 의 산화 촉매층에 있어서는, 1 리터 당의 Pt 담지량이 1g 인 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 제조하였다.
그리고, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 를 케이스 본체 (10) 의 본체부 (12) 에 배치 형성하여, 본 실시예에 관련된 배기 가스 정화 장치를 완성하였다.
(비교예 1)
상기 실시예 5 에 있어서, 도입 촉진부 (60) 로서의 대셀부 (25) 를 형성하지 않았다.
즉, 스트레이트 플로우형 배기 가스 정화 촉매 (20) 에 있어서, 직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 130mm, 벽 두께 : 100㎛, 셀 수 : 400cpsi 의 사각형 셀을 갖는 코디어라이트로 이루어지는 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체로 하고, 이 스트레이트 플로우형 허니컴 구조체의 전체에 1 리터 당의 Pt 담지량을 3g 으로 한 산화 촉매층을 형성하는 것 이외에는, 상기 실시예 5 와 동일하다.
(비교예 2)
상기 실시예 9 에 있어서, 도입 촉진부 (60) 로서의 대셀부 (45) 를 형성하지 않았다.
즉, 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매 (40) 에 있어서, 직경 : 129mm, 축 방향 길이 : 150mm, 벽 두께 : 300㎛, 셀 수 : 300cpsi 의 사각형 셀을 갖는 코디어라이트로 이루어지는 월 플로우형 허니컴 구조체로 하고, 이 월 플로우형 허니컴 구조체의 전체에, 1 리터 당의 Pt 담지량을 2g 으로 한 산화 촉매층을 형성하는 것 이외에는, 상기 실시예 9 와 동일하다.
(셀 폐색률의 평가)
상기 실시예 1 ∼ 9 및 상기 비교예 1 ∼ 2 의 배기 가스 정화 장치에 대해, 셀 폐색률을 조사하였다.
이 평가는, 배기량 2 리터의 디젤 엔진의 배기계에 배기 가스 정화 장치를 탑재하고, 11Lap 주행 중에 배기 중에 대한 연료 전화 제어가 있다는 조건에서, 200 시간 주행한 후의, 배기 가스 정화 장치 내의 가장 배기 가스 상류측에 있어서의 셀 폐색률을 조사하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
셀 폐색률 (%)
실시예 1 38
실시예 2 45
실시예 3 52
실시예 4 48
실시예 5 25
실시예 6 23
실시예 7 45
실시예 8 40
실시예 9 28
비교예 1 64
비교예 2 78
표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 배기 가스 정화 장치에서는, 셀 폐색률이 64% 이상이었던 것에 대해, 본 실시예의 배기 가스 정화 장치에서는, 셀 폐색률을 50% 정도 이하로 할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 내연 기관에서 배출된 배기 가스로부터 파티큘레이트를 포집하여 그 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 촉매로서,
    축 방향으로 연장되어 상기 배기 가스가 유통되는 복수의 셀과, 각 그 셀을 구획하는 셀 격벽을 구비하고,
    상기 셀 격벽이, 배기 가스 입구측 단부에, 각 상기 셀 내로의 상기 배기 가스의 도입을 촉진하는 도입 촉진부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 촉매.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도입 촉진부는, 각 상기 셀의 배기 가스 입구부에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 경사 개구부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 촉매.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도입 촉진부는, 상기 셀 격벽의 배기 가스 입구측 단면에 형성된, 축 방향에 대해 경사진 경사 단면에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 촉매.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 상기 셀은, 배기 가스 입구부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에서 각 그 셀 내의 배기 가스 유로가 분기하도록 복수로 분할됨으로써, 유로 단면적이 큰 배기 가스 상류측의 대셀부와, 그 대셀부보다 유로 단면적이 작은 배기 가스 하류측의 분할 소셀부를 구비하고,
    상기 도입 촉진부가 상기 대셀부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 촉매.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 격벽은 배기 가스 상류측에 배치 형성되고, 유로 단면적이 큰 복수의 제 1 셀부를 구획하는 금속제의 제 1 셀 격벽부와, 그 제 1 셀 격벽부로부터 배기 가스 하류측으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치 형성되고, 그 제 1 셀부보다 유로 단면적이 작은 복수의 제 2 셀부를 구획하는 제 2 셀 격벽부를 구비하고,
    상기 도입 촉진부가 상기 제 1 셀부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 촉매.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀 격벽의 표면에 촉매층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 촉매.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀이, 배기 가스 출구측에서 막힌 유입측 셀과, 배기 가스 입구측에서 막힌 유출측 셀로 이루어짐과 함께, 상기 셀 격벽이 다공질 격벽으로 이루어지는 월 플로우형인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 촉매.
  8. 상기 셀의 배기 가스 입구측 및 배기 가스 출구측이 모두 막혀 있지 않은 스트레이트 플로우형인 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 배기 가스 정화 촉매와, 그 배기 가스 정화 촉매보다 배기 가스 하류측에 배치 형성된 월 플로우형 배기 가스 정화 필터 촉매를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
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