WO2007114495A1 - 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 - Google Patents

排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 Download PDF

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    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas containing particulates such as exhaust gas from a diesel engine.
  • particulates particulate matter: carbon fine particles, sulfur fine particles such as sulfate, high molecular weight hydrocarbon fine particles, etc., hereinafter referred to as PM as appropriate).
  • an exhaust gas purification device for diesel engines that purifies exhaust gas from diesel engines
  • a trap type exhaust gas purification catalyst (wall flow) and an open type exhaust gas purification catalyst (straight flow) are integrated. ing.
  • This exhaust gas purification device is integrally formed with a wall flow honeycomb structure part and an exhaust gas upstream side of the wall flow honeycomb structure part. And a straight flow honeycomb structure.
  • the wall flow honeycomb structure includes a plurality of inflow side cells clogged with exhaust gas outlets, a plurality of outflow side cells adjacent to the inflow side cells and clogged with exhaust gas inlets, an inflow side cell, It consists of a porous cell partition wall that partitions the outflow side cell and has a filter function, and a catalyst layer formed on the surface of this cell partition wall.
  • the cell partition wall having this filter function has pores having a predetermined average pore diameter at a predetermined porosity, and collects PM by filtering exhaust gas through these pores.
  • the catalyst layer is formed by supporting a catalyst metal such as platinum on a coat layer made of a porous oxide such as alumina, and the PM collected in the cell partition wall is oxidized and burned by a catalytic reaction of the catalyst metal. It is dripping.
  • a catalyst metal such as platinum
  • a coat layer made of a porous oxide such as alumina
  • the straight flow honeycomb structure has a plurality of exhaust gas DCs. It comprises a straight cell, a cell partition that partitions adjacent straight flows, and an oxidation catalyst layer formed on the surface of the cell partition. This oxidation catalyst layer oxidizes and purifies HC, CO, etc. in the exhaust gas that flows through the straight cell.
  • the straight cell in the straight flow honeycomb structure portion and the inflow side cell in the wall flow honeycomb structure portion are coaxially aligned, or the cell in the straight flow honeycomb structure portion.
  • the cell cross-sectional area of the cell is increased, the opening area of the exhaust gas inlet increases and the exhaust gas easily enters the cell from the exhaust gas inlet. Can be prevented from adhering and depositing.
  • the cell channel cross-sectional area is simply increased, the cell density will decrease as the channel cross-sectional area increases unless the cell partition outer diameter is increased accordingly.
  • the area of the cell partition that contributes to purification decreases, so that the PM collection by the cell partition having a filter function and the oxidation purification purification performance by the catalyst layer formed on the cell partition are reduced.
  • the strength of the partition walls is lowered. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has low purification performance and strength.
  • the technical problem to be solved is to more reliably suppress PM from adhering to and depositing on the exhaust gas inlet of the exhaust gas purification catalyst while avoiding the disadvantages described above.
  • the exhaust gas purifying catalyst of the present invention that solves the above problems is an exhaust gas purifying catalyst that collects particulates from exhaust gas discharged from an internal combustion engine and purifies the exhaust gas, and extends in the axial direction so that the exhaust gas flows.
  • the introduction promotion part provided at the end of the cell partition wall on the exhaust gas inlet side promotes the introduction of exhaust gas into the cell, and the exhaust gas flowing in the exhaust gas purification device passes through the introduction promotion part. It is easy to get inside. For this reason, it is possible to prevent PM in the exhaust gas from adhering to and depositing on the exhaust gas inlet side end face of the cell partition wall.
  • the cell partition can be arbitrarily configured in a portion other than the introduction promoting portion provided at the end portion on the exhaust gas inlet side. For this reason, it is possible to secure desired purification performance and strength by using the cell partition walls other than the introduction promoting portion.
  • the exhaust gas purification catalyst of the present invention it is possible to more reliably suppress PM from adhering to and depositing on the exhaust gas inlet portion of the exhaust gas purification catalyst while avoiding the disadvantage that the purification performance and strength are reduced. it can.
  • the introduction promoting part is configured by an inclined opening part that is formed at an exhaust gas inlet part of each of the cells and is inclined with respect to the axial direction.
  • the exhaust gas inlet portion of the cell is an inclined opening portion inclined with respect to the axial direction
  • the exhaust gas inlet portion is compared with the exhaust gas inlet portion opening at right angles to the axial direction. Wide opening area.
  • the exhaust gas flowing in a specific direction a direction perpendicular to or near the right angle with respect to the inclination direction
  • introduction of the exhaust gas into the cell is promoted, and the exhaust gas easily enters the cell from the inclined opening. Therefore, it is possible to more reliably suppress PM in the exhaust gas from adhering to and depositing on the end surface of the cell partition wall on the exhaust gas inlet side.
  • the configuration of the cell partition wall is arbitrary except that the shape of the cell partition wall at the end portion on the exhaust gas inlet side is a predetermined shape so as to form an inclined opening at the exhaust gas inlet portion of the cell. It can be. For this reason, desired purification performance and strength can be secured by the cell partition walls other than the exhaust gas inlet side end.
  • the introduction promoting portion is configured by an inclined end face that is formed on the exhaust gas inlet side end face of the cell partition wall and is inclined with respect to the axial direction.
  • the end face on the exhaust gas inlet side of the cell partition wall is an inclined end face that is inclined with respect to the axial direction, so that the exhaust gas in contact with the inclined end face is guided by the inclined end face into the cell.
  • the introduction of exhaust gas is promoted, and the exhaust gas easily enters the cell. Therefore, it is possible to more reliably suppress PM in the exhaust gas from adhering to and depositing on the end surface of the cell partition wall on the exhaust gas inlet side.
  • the configuration of the cell partition can be made arbitrary except that the end surface on the exhaust gas inlet side of the cell partition is an inclined end surface. For this reason, desired purification performance and strength can be secured by the cell partition walls other than the exhaust gas inlet side end face.
  • each of the cells is divided into a plurality so that the exhaust gas flow path in each cell branches at a predetermined distance from the exhaust gas inlet to the exhaust gas downstream side.
  • the cell is divided into a plurality of parts at a predetermined distance from the exhaust gas inlet part to the exhaust gas downstream side, so that the divided small cell part having a small channel cross-sectional area from the position to the exhaust gas downstream side. Is provided. For this reason, it is possible to ensure desired purification performance and strength by the cell partition walls in the divided small cell portion.
  • the large cell part and the divided small cell part are provided by dividing the cell so that the exhaust gas flow path is branched, so the exhaust gas downstream side from the large cell part on the exhaust gas upstream side The flow of exhaust gas to the divided small cells tends to be smooth.
  • the cell partition wall is disposed on the exhaust gas upstream side, and the first cell partition wall portion made of metal that partitions a plurality of first cell portions having a large flow path cross-sectional area. And a second cell that divides a plurality of second cell parts having a flow path cross-sectional area smaller than that of the first cell part.
  • a partition part, and the introduction promoting part is constituted by the first cell part.
  • the flow path cross-sectional area of the first cell portion in the first cell partition wall portion disposed upstream of the exhaust gas is large, and the opening area of the exhaust gas inlet portion of the first cell portion is wide. For this reason, the introduction of exhaust gas into the first cell part is promoted, and the exhaust gas easily enters the first cell part. Therefore, it is possible to more reliably suppress PM in the exhaust gas from adhering to and depositing on the end face of the cell partition wall on the exhaust gas inlet side.
  • the first cell partition wall is made of metal, even if the cell density is lowered to increase the flow path cross-sectional area of the first cell portion, the first cell partition wall It is easy to ensure the strength at the part it can.
  • this exhaust gas purification catalyst it is possible to ensure desired purification performance by the second cell partition wall that partitions the second cell part having a smaller flow path cross-sectional area than the first cell part.
  • a catalyst layer is formed on the surface of the cell partition wall.
  • the catalyst layer provided on the cell partition wall exhibits a predetermined purification performance.
  • this catalyst layer is, for example, an oxidation catalyst, it is possible to oxidize and purify HC, CO, etc. in the exhaust gas flowing in the cell.
  • the cell partition provided with the oxidation catalyst layer is a cell partition made of a porous partition having a filter function capable of collecting PM by filtration, the PM collected on the cell partition is catalyzed. It can be oxidized and burned by reaction.
  • the oxidation catalyst layer further contains a NOX storage material selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements, N 0 2 and the like produced by oxidation by the oxidation catalyst are N 0 x Since it can be stored in the storage material, the NOX purification activity can be improved.
  • a NOX storage material selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements, N 0 2 and the like produced by oxidation by the oxidation catalyst are N 0 x Since it can be stored in the storage material, the NOX purification activity can be improved.
  • PM in the exhaust gas is a large lump in which PM particles are combined with the sof (unfueled hydrocarbon component) as a binder, but when an oxidation catalyst layer is provided on the cell partition, While the exhaust gas circulates in the cell, the large portion of PM can be further separated by oxidizing the soph component as a binder in the oxidation catalyst layer. For this reason, it is possible to avoid the inconvenience that a large lump of PM accumulates on the exhaust gas downstream side and the cell is clogged by the accumulated PM.
  • the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is such that the cell comprises an inflow side cell clogged on the exhaust gas outlet side and an outflow side cell clogged on the exhaust gas inlet side,
  • the cell partition is a Wolf mouth type with a filter function.
  • the exhaust gas inlet side of the outflow side cell is clogged, so PM adheres and accumulates on the end face of this clogged part.
  • Cheap In this regard, according to the exhaust gas purification catalyst of the present invention, even in the wall flow type, it is possible to effectively suppress PM from adhering to and depositing on the end face of the clogged portion on the exhaust gas inlet side.
  • the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention described in claim 8 is a straight port type in which neither the exhaust gas inlet side nor the exhaust gas outlet side of the cell is clogged. And a wall flow type exhaust gas purification filter catalyst disposed downstream of the exhaust gas with respect to the exhaust gas purification catalyst.
  • the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 6 of a straight flow type is disposed upstream of the exhaust gas. For this reason, in a straight flow type exhaust gas purification catalyst disposed on the exhaust gas upstream side of the exhaust gas purification device, PM in the exhaust gas is prevented from adhering to and accumulating on the exhaust gas inlet side end surface of the cell partition wall. be able to.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the exhaust gas purifying apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the exhaust gas purifying apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the exhaust gas purifying apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the exhaust gas purifying apparatus according to the seventh embodiment. '' Best mode for carrying out the invention
  • the exhaust gas purification apparatus is a tandem type, and includes a case body 10 and a straight flow disposed on the exhaust gas upstream side in the case body 10.
  • Type exhaust gas purification catalyst 20 and a wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 disposed downstream of the exhaust gas in the case body 10 and downstream of the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 And.
  • the case body (converter) 10 is made of metal and has a substantially cylindrical shape, and has a small-diameter inlet portion 1 1, a main body portion 1 2 larger in diameter than the inlet portion 1 1, and an inlet portion 1 1. And a taper portion 1 3 for integrally connecting the main body portion 1 2.
  • the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 and the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 on the downstream side of the exhaust gas are disposed in the main body part 12 of the case main body 10.
  • the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 is composed of a straight flow type honeycomb structure, which extends in the axial direction and has a plurality of straight cells 2 1 in which exhaust gas is DC, and a straight line that partitions each cell 21.
  • a rate cell partition 2 2 and an oxidation catalyst layer (not shown) formed on the surface of the rate cell partition 2 2 are provided.
  • W wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 is made of a wall flow type honeycomb structure, which extends in the axial direction and has a plurality of cells 4 1 through which exhaust gas flows, and cell partition walls that partition each cell 4 1 4 2 and an oxidation catalyst layer (not shown) formed on the surface of the cell partition wall 42.
  • the material of the straight cell partition 2 2 of the straight-flow type honeycomb structure and the cell partition 4 2 of the full flow type honeycomb structure is not particularly limited.
  • heat resistance such as cordierite, silicon carbide or silicon nitride Ceramics can be used.
  • the straight cell partition wall 22 and the cell partition wall 42 are prepared by, for example, preparing a clay-like slurry containing cordierite powder as a main component, forming the slurry into a predetermined shape by extrusion molding, and then firing the slurry. Can be built.
  • the cell partition wall 42 in the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 is composed of a porous partition wall having a predetermined porosity and average pore diameter, and will be described later from an inflow side cell 41a to an outflow side through the cell partition wall 42. It has a filter function to filter and collect PM from the exhaust gas flowing into cell 4 1 b.
  • the pores in the cell partition wall 42 made of the porous partition wall are mixed with combustible powders such as carbon powder, wood powder, starch and resin powder in the slurry. It can be formed by eliminating the combustible powder during firing after molding.
  • the straight cell partition wall 22 in the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 does not need to be porous, but the porous partition wall is the same as the cell partition wall 42 in the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40. It can also be done.
  • the cell 4 1 in the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 is composed of a plurality of inflow side cells 4 1 a that are clogged by a clogging tub 4 3 on the exhaust gas outlet side, and an exhaust gas inlet adjacent to the inflow side cell 4 1 a. It consists of a number of outflowing cells 4 1 b that are capped on the side by clogging rods 4 4.
  • the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 is clogged by, for example, alternately sealing both ends of the opening of the cell 41 in a checkered pattern with a clay-like slurry or the like. From this, it can be performed by firing.
  • the oxidation catalyst layer formed on the surface of the straight cell partition wall 22 and the oxidation catalyst layer formed on the surface of the cell partition wall 42 are, for example, a coat layer made of porous oxide powder and supported on this coat layer.
  • the catalyst metal can be used.
  • oxides such as Al 2 O 3, ZrO 2 , CeO 2 , T i 0 2 and S i 0 2, or a composite oxide composed of a plurality of these are preferable.
  • the catalyst metal one or more selected from platinum group noble metals such as Pt, Rh and Pd can be suitably used.
  • transition metals such as Fe, W, Co, and Ni can also be used. Further, the amount of catalyst metal supported can be set appropriately.
  • the oxidation catalyst layer is formed by, for example, forming oxide powder or composite oxide powder into a slurry together with a binder component such as alumina sol and water, and attaching the slurry to the cell partition wall, followed by firing to form a coat layer. Thereafter, it can be carried out by supporting a predetermined catalytic metal.
  • An ordinary dipping method can be used to attach the slurry to the cell partition wall, but it is desirable to remove excess slurry that has entered the pores by air blowing or suction.
  • a solution in which nitrates such as noble metals are dissolved may be used and supported on the coat layer by an adsorption support method, a water absorption support method, or the like.
  • a noble metal or the like may be previously supported on the oxide powder or the composite oxide powder, and a coating layer may be formed from the catalyst powder to directly form an oxidation catalyst layer.
  • the oxidation catalyst layer is preferably formed also on the surface of the pores in the porous partition wall.
  • the oxidation catalyst layer in the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 includes alkali metals such as K, Na, Cs and Li, and alkaline earths such as Ba, Ca, Mg and Sr. It is possible to further support a NO X storage material selected from metals and rare earth elements such as Sc, Y, Pr, and Nd. This ensures that it is possible to absorb N0 2 or the like produced by oxidation with the oxidation catalyst to the NO x storage material, allowed to improve the purification activity of the NO x It becomes ability.
  • the straight cell partition wall 22 in the straight flow type exhaust gas purifying catalyst 20 disposed on the exhaust gas upstream side of the exhaust gas purifying apparatus is connected to the exhaust gas inlet side (in FIG. 1). (Left side) At the end, there is an introduction promoting part 60 that promotes the introduction of exhaust gas into each straight cell 21.
  • the introduction promoting portion 60 includes a plurality of inclined openings 6 1 formed at the exhaust gas inlet portion of each straight cell 21 and inclined with respect to the axial direction, and the exhaust gas inlet side end surface of each straight cell partition wall 22. And a plurality of inclined end faces 62 inclined with respect to the axial direction.
  • the inclined opening 61 and the inclined end face 62 are formed so that one end portion of the straight cell partition wall 22 in the straight flow type honeycomb structure has a substantially serrated shape in the cross section perpendicular to the axis. It is formed by cutting into jagged edges.
  • the inclination angles of the inclined opening 61 and the inclined end face 62 are not particularly limited, but can be preferably an angle inclined about 30 to 60 ° with respect to the axial direction.
  • the straight flow exhaust gas purifying catalyst 20 disposed on the upstream side of the exhaust gas of the exhaust gas purifying apparatus has an inclined opening 6 1 and an inclined end face 6 as the introduction promoting part 60. Have two.
  • the exhaust gas inlet portion of the straight cell 21 in the straight-port type exhaust gas purification catalyst 20 is an inclined opening portion 6 1 inclined with respect to the axial direction, so that it opens at a right angle to the axial direction.
  • the opening area of the exhaust gas inlet of the straight cell 21 is larger than that of the exhaust gas inlet.
  • the exhaust gas flowing in a specific direction (perpendicular to or near the right angle with respect to the inclined direction) with respect to the inclined direction of the inclined opening 61 is inclined by this inclination. It is thought that it is easy to enter the straight cell 21 from the opening 61.
  • the end surface on the exhaust gas inlet side of the straight cell partition wall 22 is an inclined end surface 62 that is inclined with respect to the axial direction.
  • the exhaust gas in contact with the inclined end face 62 is guided by the inclined end face 62, so that the introduction of the exhaust gas into the straight cell 21 is promoted, and the exhaust gas easily enters the straight cell 21. Therefore, PM in the exhaust gas can be extremely effectively suppressed from adhering to and accumulating on the exhaust gas inlet side end face of the straight cell partition wall 22.
  • the inclined opening 61 is formed in the exhaust gas inlet of the straight cell 21 and the inclined end surface is formed on the exhaust gas inlet side end surface of the straight cell partition wall 22.
  • the configuration of the straight cell partition 22 as a straight flow type honeycomb structure is the same except that the shape of the straight cell partition 22 at the end on the exhaust gas inlet side is a predetermined shape. It can be arbitrary. Therefore, the desired purification performance and strength can be secured by the straight cell partition wall 22 other than the exhaust gas inlet side end.
  • PM adheres to the exhaust gas inlet of the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 while avoiding the disadvantage that the purification performance and strength are reduced. Accumulation can be suppressed very effectively.
  • the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 is disposed on the exhaust gas upstream side, and the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 is disposed on the exhaust gas downstream side, As described above, in the exhaust opening type exhaust gas purification catalyst 20, it is possible to suppress PM in the exhaust gas from adhering to and depositing on the exhaust gas inlet side end surface of the cell partition wall.
  • the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 is provided with an oxidation catalyst layer on the straight cell partition wall 22, so that HC in the exhaust gas flowing through the straight cell 21 can be used. And CO can be oxidized and purified.
  • PM in the exhaust gas flowing in from the inlet 11 of the case body 10 PM is a large lump in which PM particles are combined with the soft component as a binder. While the exhaust gas circulates in the straight cell 21 due to the oxidation catalyst layer provided in the straight cell partition wall 22, It can oxidize soft binder as a binder and release large PM mass.
  • the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment schematically shown in FIG. 2 is the same as that of the first embodiment, except that the inclined opening 61 and the introduction promoting part 60 in the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 and The structure of the inclined end face 62 is changed.
  • the inclined opening 61 and the inclined end face 62 are formed so that one end of the straight cell partition wall 22 in the straight mouth type honeycomb structure protrudes toward the exhaust gas upstream side. It is formed by cutting into a smooth arc shape so that it becomes a substantially hemispherical shape.
  • the inclination angle of the inclined opening 61 and the inclined end face 62 is the smallest (substantially perpendicular to the axial direction) in the axial center of the straight flow type honeycomb structure, and the axial central It gradually increases from the outer circumference toward the outer periphery.
  • the present embodiment has the same effects as the first embodiment.
  • the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment schematically shown in FIG. 3 is the same as that of the first embodiment, except that the inclined opening 61 and the introduction promoting part 60 in the straight flow exhaust gas purification catalyst 20 and Change the structure of the inclined end face 6 2 It is a thing.
  • the inclined opening 61 and the inclined end face 62 are formed at one end of the straight cell partition wall 22 in the straight flow type honeycomb structure, and the shape of the one end is concave on the exhaust gas upstream side. It is formed by cutting it into a smooth arc shape so that it is almost hemispherical.
  • the inclination angle of the inclined opening 61 and the inclined end face 62 is the smallest at the axial center portion of the straight mouth type hard cam structure (substantially perpendicular to the axial direction). Therefore, it gradually increases from the shaft center toward the outer periphery.
  • the present embodiment has the same effects as the first embodiment.
  • the exhaust gas purification apparatus according to this embodiment schematically shown in FIG. 4 is a single type, and includes a wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 disposed in the main body portion 12 of the case body 10. I have.
  • the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 according to the present embodiment has the cell partition wall 42 at the end of the exhaust gas inlet side (the left side in FIG. 4), which introduces exhaust gas into each inflow cell 41a. It has an introduction promotion part 60 that promotes
  • the introduction promoting portion 60 includes an inclined opening portion 6 1 formed at the exhaust gas inlet portion of each inflow side cell 4 1 a and inclined with respect to the axial direction, each cell partition wall 4 2, and each packing rod 4. 4 and an inclined end face 62 which is formed on the exhaust gas inlet side end face and which is inclined with respect to the axial direction.
  • the inclined opening 61 1 and the inclined end face 62 are notched into one end portion of the wall flow honeycomb structure so that the shape of the one end portion in the axial square section is substantially serrated. It is formed by.
  • the inclination angles of the inclined opening 61 and the inclined end face 62 are not particularly limited. However, the angle can be preferably inclined at about 30 to 60 ° with respect to the axial direction.
  • the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 has the inclined opening 61 and the inclined end face 62 as the introduction promoting part 60.
  • the exhaust gas inlet side of the outflow side cell 4 1 b is clogged with clogging ⁇ 44, so PM is particularly likely to adhere to and accumulate on the end face of clogging ⁇ 44.
  • the clogging soot 44 on the exhaust gas inlet side is provided by the inclined opening 61 and the inclined end surface 62 as the introduction promoting part 60. It is possible to effectively prevent PM from adhering to and accumulating on the end face of the metal.
  • the slant opening 61 is formed at the exhaust gas inlet of the inflow side cell 41a, and the exhaust gas from the cell partition wall 42 and the packing rod 44.
  • a cell as a wall flow honeycomb structure is used except that the shape of the end part on the exhaust gas inlet side in the wall flow type honeycomb structure is a predetermined one.
  • the configuration of the partition wall 42 can be arbitrarily set. For this reason, desired purification performance and strength can be secured by the cell partition walls 42 other than the exhaust gas inlet side end.
  • the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 according to the present embodiment, PM is prevented from flowing into the exhaust gas inlet of the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 while avoiding the disadvantage that the purification performance and strength decrease. Adhesion and deposition can be very effectively suppressed.
  • Embodiments 1 to 4 can be variously changed within a range in which the function as the introduction promoting portion 60 can be achieved. (Embodiment 5)
  • the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment schematically shown in FIG. 5 is introduced by changing the configuration of the straight cell partition wall 22 in the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 according to the first embodiment.
  • the structure of the promotion part 60 has been changed.
  • the straight cell partition wall 22 as a straight port eight-cam structure is provided on the downstream side of the exhaust gas from the exhaust gas inlet.
  • the exhaust gas flow passages in the straight cells 21 are located at positions where the straight cells 21 are spaced a predetermined distance from the exhaust gas inlet to the exhaust gas downstream side.
  • the introduction promoting part 60 is composed of a large cell part 2 5.
  • the large cell partition wall portion 23 and the small cell partition wall portion 24 are separately molded and then bonded together, or the large cell partition wall portion 24 is bonded. 2 After forming the small cell partition wall 2 4 having an extra axial length by the axial length of 3, the axial end of the small cell partition wall 2 4 remains so that the large cell partition wall 2 3 remains. It is possible to manufacture by cutting so as to partially thin out.
  • the flow passage cross-sectional area of the large cell portion 25 on the exhaust gas upstream side from the exhaust gas inlet portion to a position separated by a predetermined distance from the exhaust gas downstream side is large.
  • the open area of the exhaust gas inlet is large. For this reason, introduction of the exhaust gas into the large cell portion 25 is promoted, and the exhaust gas easily enters the large cell portion 25. Therefore, PM in the exhaust gas is attached to the end surface on the exhaust gas inlet side of the large cell partition wall 23 of the straight cell partition 22. It is possible to more reliably suppress deposition and deposition.
  • the straight cell 21 is divided into a plurality of portions at a predetermined distance from the exhaust gas inlet to the exhaust gas downstream side, so that the flow from the position to the downstream side of the exhaust gas is achieved.
  • Divided small cell portions 26 having a small road cross-sectional area and a high cell density are provided. Therefore, the desired purification performance and strength can be secured by the small cell partition wall portion 24 in the divided small cell portion 26.
  • the large cell portion 25 and the divided small cell portion 26 are provided by dividing the straight cell 21 so that the exhaust gas flow path is branched. Therefore, the flow of exhaust gas from the large cell part 25 on the exhaust gas upstream side to the divided small cell part 26 on the exhaust gas downstream side tends to be smooth.
  • the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment schematically shown in FIG. 6 is different from the first embodiment in that the configuration of the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 is changed, and the inlet portion of the case main body 10 is changed. 1 1 is provided with an introduction promotion part 6 0.
  • the straight flow type exhaust gas purifying catalyst 20 includes a straight cell partition wall 22, a first cell partition wall portion 27 disposed on the exhaust gas upstream side, and the first cell partition wall portion.
  • the second cell partition wall portion 28 is disposed at a position spaced apart from the exhaust gas downstream side by a predetermined distance.
  • the first cell partition wall portion 27 defines a plurality of first cell portions 29 having a large flow path cross-sectional area and a low cell density.
  • a plurality of second cell portions 30 having a smaller channel cross-sectional area and higher cell density than the cell portion 29 are defined.
  • the first cell partition wall portion 27 is made of metal, and the second cell partition wall portion 28 is connected to the embodiment. As in state 1, it is made of heat-resistant ceramics such as cordierite.
  • the first cell partition wall portion 27 is disposed in the inlet portion 11 of the case body 10.
  • an oxidation catalyst layer is formed on the surfaces of the first cell partition wall portion 27 and the second cell partition wall portion 28 as in the first embodiment.
  • the flow passage cross-sectional area of the first cell portion 29 in the first cell partition wall portion 27 disposed on the upstream side of the exhaust gas is large. 1 Open area of exhaust gas inlet of cell part 29 is large. For this reason, introduction of the exhaust gas into the first cell part 29 is promoted, and the exhaust gas easily enters the first cell part 29. Therefore, it is possible to more reliably suppress PM in the exhaust gas from adhering to and depositing on the exhaust gas inlet side end surface of the first cell partition wall portion 27 of the straight cell partition wall 22.
  • the first cell partition wall portion 27 is made of metal, so that the flow path cross-sectional area of the first cell portion 29 should be increased and the cell density should be reduced. Even so, the strength of the first cell partition wall portion 27 can be easily secured.
  • the second cell partition wall portion 2 defining the second cell portion 30 having a smaller flow path cross-sectional area and higher cell density than the first cell portion 29. 8 makes it possible to ensure the desired purification performance.
  • the position of the first cell partition wall portion 27 is not limited to the inlet portion 11 of the case body 10.
  • the first cell partition portion 27 can be provided on the main body portion 12 of the case main body 10 and on the exhaust gas upstream side of the second cell partition wall portion 28.
  • the exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment schematically shown in FIG. 7 is a single type, and a wall filter disposed in the main body portion 12 of the case body 10.
  • a low-type exhaust gas purification filter catalyst 40 is provided.
  • the cell partition wall 42 promotes introduction of exhaust gas into each cell 41 at the end of the exhaust gas inlet side (left side in FIG. 7). It has an introduction promotion part 60 to be used. That is, in the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 according to this embodiment, each inflow side cell 41a is located within the inflow side cell 41a at a predetermined distance from the exhaust gas inlet to the exhaust gas downstream side. By dividing the exhaust gas flow path into multiple branches, the flow path cross-sectional area is large and the cell density is low. And a plurality of divided small cell portions 46 on the exhaust gas downstream side having a small area and a high cell density.
  • the introduction promoting part 60 is composed of a large cell part 45. '
  • a wall flow type honeycomb structure having such a structure is obtained by, for example, forming a cell partition wall of a wall flow type honeycomb structure having the same cell density as the divided small cell portion 46 and then partially forming the axial end portion of the cell partition wall. It is possible to manufacture by cutting so as to be thinned out.
  • the flow path cross-sectional area of the large cell part 45 on the exhaust gas upstream side from the exhaust gas inlet part to a position separated by a predetermined distance from the exhaust gas downstream side is Large and wide opening area of exhaust gas inlet. For this reason, introduction of the exhaust gas into the large cell portion 45 5 is promoted, and the exhaust gas easily enters the large cell portion 45. Therefore, it is possible to more reliably suppress PM in the exhaust gas from adhering to and accumulating on the exhaust gas inlet side end surface of the cell partition wall 42 or the packing wall 44.
  • the inflow side cell 41a is divided into a plurality of parts at a position spaced a predetermined distance from the exhaust gas inlet to the exhaust gas downstream side, so that the exhaust gas downstream from the position.
  • a divided small cell portion 46 having a small channel cross-sectional area and a high cell density is provided. Therefore, it is possible to ensure desired purification performance and strength by the cell partition wall portion 42 in the divided small cell portion 46.
  • the large cell portion 45 and the small divided cell portion 46 are provided by dividing the inflow side cell 41a so that the exhaust gas flow path is branched. Therefore, the flow of exhaust gas from the large cell portion 45 on the upstream side of the exhaust gas to the divided small cell portion 46 on the downstream side of the exhaust gas tends to be smooth.
  • the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 schematically shown in FIG. 1 was manufactured as follows.
  • Diameter 1 29 mm.
  • Axial length 130 mm N
  • Wall thickness 10 00 zm, Number of cells: 40 cpsi (cells / inch 2 ), made of cordierite with square cells
  • a straight flow honeycomb structure was prepared. Then, one end portion of the straight cell partition wall 22 in this straight flow type honeycomb structure is inclined 45 ° with respect to the axial direction so that the shape of the one end portion in the cross section perpendicular to the axis is substantially serrated.
  • the inclined opening 6 1 and the inclined end face 62 as the introduction promoting portion 60 were formed by cutting in 15 mm steps in the direction.
  • this straight flow honeycomb structure is wash-coated with a slurry mainly composed of alumina powder, dried at 110 ° C, and fired at 45 ° C to form a coat layer. did.
  • Pt was supported on the coat layer by an impregnation supporting method, and an oxidation catalyst layer was formed on the surface of the straight cell partition wall 22. At this time, the amount of Pt supported per liter of straight flow type hard cam structure was 3 g.
  • a powder paste with a cordierite composition consisting of alumina, talc, kaolin, and silica was mixed with a predetermined amount of organic binder and water to prepare a cream-like paste with stable shape retention.
  • a paste infusion machine dispenser
  • the honeycomb structure of the straight shape is alternately packed at one end in the axial direction, and the packing rods 4 3 At the other end in the axial direction, the cells without the chamfer 4 3 were clogged to form the claw 4 4. Thereafter, it was fired at 140 ° C. to form an inflow side cell 4 1 a and an outflow side cell 4 1 b to obtain a wall flow type honeycomb structure.
  • the wall flow honeycomb structure was wash-coated with a slurry mainly composed of alumina powder, dried at 110 ° C., and fired at 45 ° C. to form a coat layer.
  • Pt was supported on the coat layer by an impregnation supporting method, and an oxidation catalyst layer was formed on the surface of the cell partition wall 42.
  • the Pt carrying amount per liter of the wall flow type honeycomb structure was set to 2 g.
  • a wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 was produced. Then, with respect to the main body portion 12 of the case body 10, a straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 is disposed on the exhaust gas upstream side, and a wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 on the exhaust gas downstream side.
  • the exhaust gas purification apparatus according to this example was completed.
  • an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 schematically shown in FIG. 2 was manufactured.
  • Example 2 a straight flow type honeycomb structure similar to that of Example 1 was prepared, and one end portion of the straight cell partition wall 22 in this straight flow type honeycomb structure was formed with a shape of the one end portion. Introduced by cutting into a smooth arc shape so that it forms a substantially hemispherical shape convex toward the upstream side of the exhaust gas The inclined opening 61 and the inclined end surface 62 as the promoting portion 60 were formed. The axial length of the introduction promoting part 60 was 4 O mm.
  • an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 3 schematically shown in FIG. 3 was manufactured.
  • Example 2 a straight flow type honeycomb structure similar to that in Example 1 was prepared, and one end portion of the straight cell partition wall 22 in this straight flow type honeycomb structure was formed, and the shape of the one end portion was an exhaust gas.
  • the inclined opening 61 1 and the inclined end face 62 as the introduction promoting part 60 were formed by cutting into a smooth arc shape so as to form a substantially hemispherical shape (bowl shape) that is concave on the upstream side.
  • the axial length of the introduction promoting part 60 was 40 mm.
  • an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 4 schematically shown in FIG. 4 was manufactured.
  • a wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 similar to that of Example 1 was prepared, and one end portions of the cell partition wall 42 and the clogging basket 44 in the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 were attached.
  • Inclination as an introduction promoting part 60 by cutting in 15 mm steps in a direction inclined by 45 ° with respect to the axial direction so that the shape of the one end on the cross section perpendicular to the axis is substantially serrated.
  • An opening 61 and an inclined end face 62 were formed.
  • the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 was disposed in the main body portion 12 of the case main body 10 to complete the exhaust gas purification apparatus according to this example.
  • an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 5 schematically shown in FIG. 5 was manufactured.
  • an oxidation catalyst layer was formed on the surface of each straight-flow type Hayuka base material.
  • the amount of pt per liter is 4 g
  • the oxidation catalyst layer of the second straight-flow type honeycomb substrate was set to 2 g.
  • the first and second straight flow type honeycomb substrates on which the oxidation catalyst layer was formed were bonded.
  • Example 5 the number of cells of the first straight flow type double cam base material in the large cell portion 25 is changed to 150 cpsi, and the second straight mouth type in the divided small cell portion 26 is used. The same as Example 5 except that the number of cells of the honeycomb substrate is changed to 60 cpsi.
  • Example 5 the axial length of the first straight flow type double cam base material in the large cell portion 25 is changed to 20 mm, and the second straight flow in the divided small cell portion 26.
  • Example 5 is the same as Example 5 except that the axial length of the honeycomb substrate is changed to 110 mm.
  • the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 6 schematically shown in FIG. 6 was manufactured as follows.
  • the first cell partition wall portion 27 having a square cell of length: 50 mm, wall thickness: 50 m, and number of cells: 200 cpsi was prepared.
  • the second cell partition wall portion 28 was prepared.
  • an oxidation catalyst layer was formed on the surfaces of the first cell partition wall portion 27 and the second cell partition wall portion 28 by the same method as in Example 1.
  • the amount of Pt supported per liter is 4 g
  • the amount of Pt supported per rut was 2 g.
  • the first cell partition wall portion 27 is disposed at the inlet portion 11 of the case body 10 and the second cell partition wall portion 28 is disposed at the body portion 12 of the case body 10.
  • the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 was disposed on the downstream side of the exhaust gas to complete the exhaust gas purification device according to this example. Others are the same as in the first embodiment.
  • an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 7 schematically shown in FIG. 7 was manufactured.
  • the cordierite with a square open senor with a diameter of 1 29 mm, an axial length of 150 mm, a wall thickness of 30 m, and a senor number of 300 cpsi.
  • a straight honeycomb structure was prepared.
  • honeycomb structure is cut so that the axial ends of the cell partition walls are partially thinned out, and then pasted in the same manner as in Example 1 using a paste injection machine having a pipe having a predetermined length. Were packed into predetermined portions and fired to obtain a wall flow type honeycomb structure.
  • an oxidation catalyst layer was formed on the wall flow type honeycomb structure by the same method as in Example 1.
  • the amount of Pt supported per liter is 4 g.
  • a wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 having a Pt carrying amount per liter of 1 g was manufactured.
  • the wall flow type exhaust gas purification filter catalyst 40 was disposed in the main body portion 12 of the case main body 10 to complete the exhaust gas purification apparatus according to this example.
  • Example 5 the large cell portion 25 as the introduction promoting portion 60 was not formed.
  • the straight flow type exhaust gas purification catalyst 20 has a square cell with a diameter of 1 29 mm, an axial length of 130 mm, a wall thickness of 100 m, and a cell number of 400 cpsi.
  • Example 9 the large cell portion 45 as the introduction promoting portion 60 was not formed.
  • a square cell having a diameter of 1 29 mm, an axial length of 1550 mm, a wall thickness of 30 00 ⁇ m, and a number of cells of 30 00 cpsi is used.
  • a wall flow type honeycomb structure made of cordierite, and an oxidation catalyst layer with a Pt loading per liter of 2 g is formed on the entire wall flow type honeycomb structure. Except for this, this is the same as Example 9.
  • the cell blockage rate was 64% or higher, whereas in the exhaust gas purification device of this example, the cell blockage rate was reduced to about 50% or less. We were able to.

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Abstract

浄化性能や強度が低下する不都合を回避しつつ、排ガス浄化触媒の排ガス入口部にＰＭが付着、堆積することをより確実に抑制する。排ガス浄化装置内の排ガス上流側に配設されるストレートフロー型排ガス浄化触媒２０は、軸方向に延びて排ガスが流通する複数のストレートセル２１と、各ストレートセル２１を区画するストレートセル隔壁２２とを備えている。ストレートセル隔壁２１は、排ガス入口側端部に、各ストレートセル２１内への排ガスの導入を促進する導入促進部６０を有している。導入促進部６０は、各ストレートセル２１の排ガス入口部に形成された、軸方向に対して傾斜した傾斜開口部６１と、ストレートセル隔壁２２の排ガス入口側端面に形成された、軸方向に対して傾斜した傾斜端面６２とにより構成されている。

Description

明細書 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 技術分野
本発明は、 ディーゼルエンジンからの排ガス等、 パティキュレ^"トを 含む排ガスを浄化する排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置に関する。 背景技術
ディーゼルエンジンでは、 有害成分がパティキュレー ト (粒子状物 質：炭素微粒子、 サルフエ一ト等の硫黄系微粒子や高分子量炭化水素微 粒子等、 以下適宜 P Mという） として排出される。
ディーゼルエンジンからの排ガスを浄化するディーゼルエンジン用排 ガス浄化装置として、 トラップ型の排ガス浄化触媒 （ウォールフロー） と、 オープン型の排ガス浄化触媒 （ス ト レー トフロー） とを一体化した ものが知られている。 （例えば、 特開 2 0 0 4— 1 9 4 9 8号公報参照） この排ガス浄化装置は、 ウォールフローハニカム構造部と、 この'ゥォ ールフローハニカム構造部の排ガス上流側に一体に形成されたス トレー トフローハニカム構造部とを備えている。
ウォールフローハ-カム構造部は、 排ガス出口部が目詰めされた複数 の流入側セルと、 この流入側セルに隣接し排ガス入口部が目詰めされた 複数の流出側セルと、 流入側セル及び流出側セルを区画しフィルタ機能 をもつ多孔質のセル隔壁と、 このセル隔壁の表面に形成された触媒層と からなる。 このフィルタ機能をもつセル隔壁は所定の平均細孔径の細孔 を所定の気孔率で有し、 この細孔で排'ガスを濾過して P Mを捕集する。 また、 触媒層は、 アルミナ等の多孔質酸化物よりなるコート層に白金等 の触媒金属を担持してなるもので、 セル隔壁に捕集された P Mを触媒金 属の触媒反応によって酸化燃焼させたる。
一方、 ス ト レー トフローハニカム構造部は、 排ガスが直流する複数の ス トレートセルと、 隣接するス トレートフロー同士を区画するセル隔壁 と、 セル隔壁の表面に形成された酸化触媒層とからなる。 この酸化触媒 層は、 ス トレートセルを直流する排ガス中の H Cや C Oなどを酸化浄化 する。
このような排ガス浄化装置によれば、 ス トレートフローハニカム構造 部におけるス トレートセルと、 ウォールフローハュカム構造部における 流入側セルとを同軸的に一致させたり、 あるいはス トレートフローハニ カム構造部におけるセル隔壁と、 ウォールフローハニカム構造部におけ るセル隔壁とを連結する傾斜案内部を設けたりすることで、 ス トレート セルから流入側セルに排ガスを円滑に導入することができる。 このため、 ウォールフローハニカム構造部における排ガス入口部に P Mが付着、 堆 積することを抑制できる。
しかしながら、 上記従来の排ガス浄化装置であっても、 排ガス上流側 に位置するス トレートフローハニカム構造部において、 セル隔壁の排ガ ス入口側端面に未燃料分を含む P Mが付着、 堆積することを回避できな い。 このため、 ス トレートセルの排ガス入口部が閉塞してしまうおそれ がある。
ここに、 セルの流路断面積を大きくすれば、 排ガス入口部の開口面積 が広がって排ガス入口部からセル内に排ガスが入り込みやすくなるため、 セルを区画するセル隔壁の排ガス入口側端面に P Mが付着、 堆積するこ とを抑制することができる。 しかし、 セルの流路断面積を単純に大きく すると、 それに応じてセル隔壁の外径を大きく しない限り、 流路断面積 の増大に伴ってセル密度が低下してしまう。 そうすると、 浄化に寄与す るセル隔壁の面積が減少するので、 フィルタ機能をもつセル隔壁による P Mの捕集やセル隔壁に形成される触媒層による酸化浄化の浄化性能が 低下したり、 また、 セル隔壁の強度が低下したりする不都合がある。 発明の開示
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、 浄化性能や強度が低 下する不都合を回避しつつ、 排ガス浄化触媒の排ガス入口部に P Mが付 着、 堆積することをより確実に抑制することを解決すべき技術課題とす るものである。
上記課題を解決する本発明の排ガス浄化触媒は、 内燃機関から排出さ れた排ガスからパティキュレートを捕集して該排ガスを浄化する排ガス 浄化触媒であって、 軸方向に延びて前記排ガスが流通する複数のセルと、 各該セルを区画するセル隔壁とを備え、 前記セル隔壁が、 排ガス入口側 端部に、 各前記セル内への前記排ガスの導入を促進する導入促進部を有 していることを特徴とするものである。
この排ガス浄化触媒では、 セル隔壁の排ガス入口側端部に設けられた 導入促進部により、 セル内への排ガスの導入が促進され、 排ガス浄化装 置内を流れる排ガスが導入促進部を介してセル内に入り込み易くなつて いる。 このため、 排ガス中の P Mがセル隔壁の排ガス入口側端面に付着、 堆積することを抑制することができる。
また、 この排ガス浄化触媒では、 排ガス入口側端部に設けられた導入 促進部以外の部分において、 セル隔壁の構成を任意のものとすることが できる。 このため、 導入促進部以外のセル隔壁により、 所望の浄化性能 や強度を確保することが可能となる。
したがって、 本発明の排ガス浄化触媒によれば、 浄化性能や強度が低 下する不都合を回避しつつ、 排ガス浄化触媒の排ガス入口部に P Mが付 着、 堆積することをより確実に抑制することができる。
本発明の排ガス浄化触媒の好適な態様において、 前記導入促進部は、 各前記セルの排ガス入口部に形成された、 軸方向に対して傾斜した傾斜 開口部により構成されている。
この排ガス浄化触媒では、 セルの排ガス入口部が軸方向に対して傾斜 した傾斜開口部とされているので、 軸方向に対して直角に開口する排ガ ス入口部と比較して、 排ガス入口部の開口面積が広い。 また、 排ガス浄 化装置内を流れる排ガスのうち、 傾斜開口部の傾斜方向に対して特定の 方向 （傾斜方向に対して直角方向又は直角に近い方向） に流れる排ガス は、 この傾斜開口部からセル内に入り込み易いと考えられる。 このため セル内への排ガスの導入が促進され、 排ガスが傾斜開口部からセル内に 入り込み易い。 したがって、 排ガス中の P Mがセル隔壁の排ガス入口側 端面に付着、 堆積することをより確実に抑制することができる。
また、 この排ガス浄化触媒では、 セルの排ガス入口部に傾斜開口部を 形成すべく排ガス入口側端部におけるセル隔壁の形状を所定のものとす ること以外は、 セル隔壁の構成を任意のものとすることができる。 この ため、 排ガス入口側端部以外のセル隔壁により、 所望の浄化性能や強度 を確保することが可能となる。
本発明の排ガス浄化触媒の好適な態様において、 前記導入促進部は、 前記セル隔壁の排ガス入口側端面に形成された、 軸方向に対して傾斜し た傾斜端面により構成されている。
この排ガス浄化触媒では、 セル隔壁の排ガス入口側端面が軸方向に対 して傾斜した傾斜端面とされているので、 傾斜端面に当接した排ガスが 傾斜端面で案内されることで、 セル内への排ガスの導入が促進され、 排 ガスがセル内に入り込み易い。 したがって、 排ガス中の P Mがセル隔壁 の排ガス入口側端面に付着、 堆積することをより確実に抑制することが できる。
また、 この排ガス浄化触媒では、 セル隔壁の排ガス入口側端面を傾斜 端面とすること以外は、 セル隔壁の構成を任意のものとすることができ る。 このため、 排ガス入口側端面以外のセル隔壁により、 所望の浄化性 能や強度を確保することが可能となる。
本発明の排ガス浄化触媒の好適な態様において、 各前記セルは、 排ガ ス入口部から排ガス下流側に所定距離隔てた位置で各該セル内の排ガス 流路が分岐するように複数に分割されることで、 流路断面積の大きい排 ガス上流側の大セル部と、 該大セル部よりも流路断面積の小さい排ガス 下流側の分割小セル部とを備え、 前記導入促進部が前記大セル部により 構成されている。
この排ガス浄化触媒では、 排ガス入口部から排ガス下流側に所定距離 隔てた位置までの、 排ガス上流側の大セル部の流路断面積が大きく、 排 ガス入口部の開口面積が広い。 このため、 大セル部内への排ガスの導入 が促進され、 排ガスが大セル部内に入り込み易い。 したがって、 排ガス 中の P Mがセル隔壁の排ガス入口側端面に付着、 堆積することをより確 実に抑制することができる。
また、 この排ガス浄化触媒では、 排ガス入口部から排ガス下流側に所 定距離隔てた位置でセルが複数に分割されることで、 該位置から排ガス 下流側に流路断面積の小さい分割小セル部が設けられている。 このため、 この分割小セル部におけるセル隔壁により、 所望の浄化性能や強度を確 保することが可能となる。
さらに、 この排ガス浄化触媒では、 排ガス流路が分岐するようにセル が分割されることで大セル部と分割小セル部とが設けられているので、 排ガス上流側の大セル部から排ガス下流側の分割小セル部への排ガスの 流れが円滑になりやすい。
本発明の排ガス浄化触媒の好適な態様において、 前記セル隔壁は、 排 ガス上流側に配設され、 流路断面積の大きい複数の第 1セル部を区画す る金属製の第 1セル隔壁部と、 該第 1セル隔壁部から排ガス下流側に所 定距離隔てた位置.に配設され、 該第 1セル部よりも流路断面積の小さい 複数の第 2セル部を区画する第 2セル隔壁部とを備え、 前記導入促進部 が前記第 1セル部により構成されている。
この排ガス浄化触媒では、 排ガス上流側に配設された第 1セル隔壁部 における第 1セル部の流路断面積が大きく、 第 1セル部の排ガス入口部 の開口面積が広い。 このため、 第 1セル部内への排ガスの導入が促進さ れ、 排ガスが第 1セル部内に入り込み易い。 したがって、 排ガス中の P Mがセル隔壁の排ガス入口側端面に付着、 堆積することをより確実に抑 制することができる。
また、 この排ガス浄化触媒では、 この第 1セル隔壁部が金属製である ため、 第 1セル部の流路断面積が大きくするべく、 セル密度を低く した 場合であっても、 第 1セル隔壁部における強度を容易に確保することが できる。
さらに、 この排ガス浄化触媒では、 第 1セル部よりも流路断面積の小 さい第 2セル部を区画する第 2セル隔壁部により、 所望の浄化性能を確 保することが可能となる。
本発明の排ガス浄化触媒は、 好適な態様において、 前記セル隔壁の表 面に触媒層が形成されている。
この排ガス浄化触媒では、 セル隔壁に設けられた触媒層が所定の浄化 性能を発揮する。 この触媒層が例えば酸化触媒である場合は、 セル内を 流通する排ガス中の H Cや C O等を酸化浄化することができる。 また、 酸化触媒層が設けられたセル隔壁が、 濾過により P Mを捕集可能なフィ ルタ機能をもつ多孔質隔壁よりなるセル隔壁である場合は、 そのセル隔 壁に捕集された P Mを触媒反応によって酸化燃焼させることができる。 さらに、 酸化触媒層が、 アルカリ金属、 アルカ リ土類金属及び希土類元 素から選ばれる N O X吸蔵材をさらに含んでいる場合は、 酸化触媒によ る酸化によって生成した N 0 2 等を N〇 x吸蔵材に吸蔵させることが できるので、 N O Xの浄化活性を向上させることが可能となる。
さらに、 排ガス中の P Mは、 ソフ （炭化水素系成分よりなる未燃料） 分をパインダとして P M粒子同士が結合した大きな塊となっているが、 セル隔壁に酸化触媒層を設けた場合には、 排ガスがセル内を流通する間 に、 パインダとしてのソフ分を酸化触媒層で酸化することにより、 P M の大きな塊をさらさらにしてばらすことができる。 このため、 排ガス下 流側で、 P Mの大きな塊が堆積したり、 堆積した P Mによってセルが詰 まったりする不都合を回避することが可能となる。
本発明の排ガス浄化触媒は、 好適な態様において、 前記セルが、 排ガ ス出口側で目詰めされた流入側セルと、 排ガス入口側で目詰めされた流 出側セルとからなるとともに、 前記セル隔壁がフィルタ機能をもつゥォ ールフ口一型である。
ウォールフロー型の排ガス浄化触媒では、 流出側セルの排ガス入口側 が目詰めされているので、 この目詰め部分の端面に P Mが付着、 堆積し やすい。 この点、 本発明の排ガス浄化触媒によれば、 ウォールフロー型 においても、 排ガス入口側の目詰め部分の端面に P Mが付着、 堆積する ことを効果的に抑えることができる。
請求項 8に記載された本発明の排ガス浄化装置は、 前記セルの排ガス 入口側及び排ガス出口側がいずれも目詰めされていないス ト レートフ口 一型である請求項 1乃至 6のいずれか一つに記載の排ガス浄化触媒と、 該排ガス浄化触媒よりも排ガス下流側に配設されたウォールフロー型排 ガス浄化フィルタ触媒とを備えていることを特徴とするものである。 この排ガス浄化装置では、 ス ト レー トフロー型である請求項 1乃至 6 のいずれか一つに記載の排ガス浄化触媒が排ガス上流側に配設されてい る。 このため、 排ガス浄化装置の排ガス上流側に配設されたス ト レー ト フロー型の排ガス浄化触媒において、 排ガス中の P Mがセル隔壁の排ガ ス入口側端面に付着、 堆積することを抑制することができる。 また、 こ のス ト レー トフロー型の排ガス浄化触媒におけるセル隔壁の表面に酸化 触媒を設けた場合は、 排ガスがセル内を流通する間に、 パインダとして のソフ分を酸化触媒層で酸化することにより、 P Mの大きな塊をさらさ らにしてばらすことができる。 このため、 排ガス下流側に配設されたゥ オールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒で、 セル隔壁の排ガス入口側端 面に P Mの大きな塊が堆積したり、 堆積した P Mによってセル閉塞した りする不都合を回避することが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施形態 1に係る排ガス浄化装置を模式的に示す断面図であ る。
図 2は、 実施形態 2に係る排ガス浄化装置を模式的に示す断面図であ る。
図 3は、 実施形態 3に係る排ガス浄化装置を模式的に示す断面図であ る。
図 4は、 実施形態 4に係る排ガス浄化装置を模式的に示す断面図であ る。
図 5は、 実施形態 5に係る排ガス浄化装置を模式的に示す断面図であ る。
図 6は、 実施形態 6に係る排ガス浄化装置を模式的に示す断面図であ る。
図 7は、 実施形態 7に係る排ガス浄化装置を模式的に示す断面図であ る。 ' 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の具体的な実施形態について、 図面を参照しつつ説明す る。
(実施形態 1 )
図 1に模式的に示される本実施形態に係る排ガス浄化装置は、 タンデ ム型であって、 ケース体 1 0と、 このケース体 1 0内の排ガス上流側に 配設されたス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0 と、 ケース体 1 0内 の排ガス下流側であって、 ス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0より も排ガス下流側に配設されたウォールフロ一型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0とを備えている。
ケース本体 （コンバータ） 1 0は、 金属製で略円筒状をなし、 小径の 流入口部 1 1 と、 流入口部 1 1よりも大径の本体部 1 2と、 流入口部 1 1及ぴ本体部 1 2を一体に連結するテーパ部 1 3 とを有している。 なお ストレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0及びその排ガス下流側のウォー ルフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0は、 ケース本体 1 0の本体部 1 2に配設されている。
ス トレー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0は、 ス ト レー トフロー型ハニ カム構造体よりなり、 軸方向に延びて排ガスが直流する複数のス トレー トセル 2 1 と、 各セル 2 1 を区画するス ト レー トセル隔壁 2 2 と、 ス ト レー トセル隔壁 2 2の表面に形成された酸化触媒層 （図示せず） とを備 えている。 W ウォ^ "ルフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0は、 ウォ^ "ルフロー型 ハニカム構造体よりなり、 軸方向に延びて排ガスが流通する複数のセル 4 1 と、 各セル 4 1を区画するセル隔壁 4 2と、 セル隔壁 4 2の表面に 形成された酸化触媒層 （図示せず） とを備えている。
ス トレートフ口一型ハニカム構造体のス トレートセル隔壁 2 2及ぴゥ オールフロー型ハニカム構造体のセル隔壁 4 2の材質は特に限定されず 例えば、 コーディエライ ト、 炭化珪素ゃ窒化珪素等の耐熱性セラミック スとすることができる。 ス ト レートセル隔壁 2 2及びセル隔壁 4 2は、 例えば、 コーデイエライ ト粉末を主成分とする粘土状のスラリーを調製 し、 それを押出成形等で所定形状に成形した後、 焼成することにより製 造することができる。
ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0におけるセル隔壁 4 2 は、 所定の気孔率及び平均細孔径をもつ多孔質隔壁よりなり、 後述する 流入側セル 4 1 aからセル隔壁 4 2を介して流出側セル 4 1 bに流れる 排ガス中から P Mを濾過して捕集するフィルタ機能を有している。 この 多孔質隔壁よりなるセル隔壁 4 2における細孔は、 例えば、 セル隔壁 4 2を製造する際、 スラ リー中にカーボン粉末、 木粉、 澱粉や樹脂粉末等 の可燃物粉末を混合しておき、 成形後の焼成時に可燃物粉末を消失させ ることによって形成することができる。
ス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0におけるス ト レー トセル隔壁 2 2は、 多孔質である必要はないが、 ウォールフロー型排ガス浄化フィ ルタ触媒 4 0におけるセル隔壁 4 2と同様、 多孔質隔壁とすることもで さる。
ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0におけるセル 4 1は、 排ガス出口側で目詰め詮 4 3により 目詰めされた複数の流入側セル 4 1 a と、 流入側セル 4 1 aに隣接し排ガス入口側で目詰め詮 4 4により 目 詰めされた複数の流出側セル 4 1 b とからなる。 このウォールフロー型 排ガス浄化フィルタ触媒 4 0における目詰めは、 例えば、 粘土状のスラ リーなどでセル 4 1の開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じして から、 焼成することにより行うことができる。
ス トレートセル隔壁 2 2の表面に形成される酸化触媒層及ぴセル隔壁 4 2の表面に形成される酸化触媒層は、 例えば多孔質酸化物粉末よりな るコート層と、 このコート層に担持された触媒金属とから構成すること ができる。 多孔質酸化物と しては、 A l 2 O 3 、 Z r O 2 、 C e O 2 、 T i 02 や S i 02 等の酸化物あるいはこれらの複数種からなる 複合酸化物を好適に用いることができる。 また、 触媒金属としては、 P t、 R hや P d等の白金族の貴金属から選ばれた一種あるいは複数種を 好適に用いることができる。 なお、 貴金属に加えて、 F e、 W、 C oや N i等の遷移金属を用いることもできる。 また、 触媒金属の担持量は適 宜設定可能である。
酸化触媒層の形成は、 例えば、 酸化物粉末又は複合酸化物粉末をアル ミナゾル等のパインダ成分及び水とともにスラリーとし、 そのスラリ一 をセル隔壁に付着させた後に焼成してコート層を形成し、 その後に所定 の触媒金属を担持することにより行うことができる。 スラリ一をセル隔 壁に付着させるには通常の浸漬法を用いることができるが、 エアブロー あるいは吸引によって細孔内に入ったスラリーの余分なものを除去する ことが望ましい。 触媒金属を担持するには、 貴金属等の硝酸塩等を溶解 した溶液を用い、 吸着担持法や吸水担持法等によってコート層に担持す ればよい。 また、 酸化物粉末あるいは複合酸化物粉末に予め貴金属等を 担持しておき、 その触媒粉末からコート層を形成してそのまま酸化触媒 層とすることもできる。 なお、 酸化触媒層は、 多孔質隔壁内の細孔の表 面にも形成することが望ましい。
また、 ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0における酸化触 媒層には、 K、 N a、 C sや L i等のアルカリ金属、 B a、 C a、 M g や S r等のアルカリ土類金属及び S c、 Y、 P rや N d等の希土類元素 から選ばれる NO X吸蔵材をさらに担持させることができる。 これによ り、 酸化触媒による酸化によって生成した N02 等を NO x吸蔵材に 吸蔵させることができるので、 NO xの浄化活性を向上させることが可 能となる。
そして、 本実施形態に係る排ガス浄化装置では、 この排ガス浄化装置 の排ガス上流側に配設されたス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0に おけるス トレートセル隔壁 2 2が、 排ガス入口側 （図 1の左側） 端部に、 各ストレートセル 2 1内への排ガスの導入を促進する導入促進部 6 0を 有している。
この導入促進部 6 0は、 各ス トレートセル 2 1の排ガス入口部に形成 された、 軸方向に対して傾斜した複数の傾斜開口部 6 1 と、 各ス トレー トセル隔壁 2 2の排ガス入口側端面に形成された、 軸方向に対して傾斜 した複数の傾斜端面 6 2により構成されている。 これらの傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2は、 ス ト レー トフロー型ハニカム構造体におけるス トレートセル隔壁 2 2の一端部を、 軸直角断面における該一端部の形状 が略鋸歯状となるように、 ぎざぎざに切り込むことにより形成されてい る。
ここに、 傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2の傾斜角度は特に限定され ないが、 好適には、 軸方向に対して 3 0〜 6 0 ° 程度傾いた角度とする ことができる。
本実施形態に係る排ガス浄化装置では、 排ガス浄化装置の排ガス上流 側に配設されたス トレー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0が、 導入促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1及ぴ傾斜端面 6 2を有している。
このようにス トレートフ口ー型排ガス浄化触媒 2 0におけるス トレー トセル 2 1の排ガス入口部が軸方向に対して傾斜した傾斜開口部 6 1 と されているので、 軸方向に対して直角に開口する排ガス入口部と比較し' て、 ス トレートセル 2 1の排ガス入口部の開口面積が広い。 また、 排ガ ス浄化装置内を流れる排ガスのうち、 傾斜開口部 6 1の傾斜方向に対し て特定の方向 （傾斜方向に対して直角方向又は直角に近い方向） に流れ る排ガスは、 この傾斜開口部 6 1からス トレー トセル 2 1内に入り込み 易いと考えられる。 このため、 ス ト レー トセル 2 1内への排ガスの導入 が促進され、 排ガスが傾斜開口部 6 1からス トレートセル 2 1内に入り 込み易い。 さらに、 このス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 ス トレートセル隔壁 2 2の排ガス入口側端面が軸方向に対して傾斜した 傾斜端面 6 2とされているので、 この傾斜端面 6 2に当接した排ガスが 傾斜端面 6 2で案内されることで、 ス トレートセル 2 1内への排ガスの 導入が促進され、 排ガスがス トレートセル 2 1内に入り込み易い。 した がって、 排ガス中の P Mがス トレートセル隔壁 2 2の排ガス入口側端面 に付着、 堆積することをきわめて効果的に抑制することができる。
また、 本実施形態に係るス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 ストレートセル 2 1の排ガス入口部に傾斜開口部 6 1を形成するととも にストレートセル隔壁 2 2の排ガス入口側端面に傾斜端面 6 2を形成す るために、 排ガス入口側端部におけるス トレートセル隔壁 2 2の形状を 所定のものとすること以外は、 ス トレートフロー型ハニカム構造体とし てのストレートセル隔壁 2 2の構成を任意のものとすることができる。 このため、 排ガス入口側端部以外のス トレートセル隔壁 2 2により、 所 望の浄化性能や強度を確保することが可能となる。
したがって、 本実施形態に係るス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0によれば、 浄化性能や強度が低下する不都合を回避しつつ、 ス トレー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0の排ガス入口部に P Mが付着、 堆積する ことをきわめて効果的に抑制することができる。
そして、 排ガス上流側に前記ス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0 が配設され、 その排ガス下流側にウォールフロー型排ガス浄化フィルタ 触媒 4 0が配設された本実施形態に係る排ガス浄化装置では、 上述のと おり、 ス ト レー トフ口ー型排ガス浄化触媒 2 0において、 排ガス中の P Mがセル隔壁の排ガス入口側端面に付着、 堆積することを抑制すること ができる。
また、 本実施形態に係るス トレー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0は、 ス ト レー トセル隔壁 2 2 に酸化触媒層が設けられているので、 ス ト レー トセル 2 1内を流通する排ガス中の H Cや C O等を酸化浄化することが できる。 また、 ケース本体 1 0の流入口部 1 1から流入する排ガス中の P Mは、 ソフ分をバインダとして P M粒子同士が結合した大きな塊とな つているが、 ス ト レートセル隔壁 2 2に設けられた酸化触媒層により、 排ガスがス トレートセル 2 1内を流通する間に、 バインダとしてのソフ 分を酸化して、 P Mの大きな塊をさらさらにしてばらすことができる。 このため、 排ガス下流側に配設されたウォールフロー型排ガス浄化フィ ルタ触媒 4 0で、 セル隔壁 4 2の排ガス入口側端面や目詰め詮 4 4に P Mの大きな塊が堆積したり、 堆積した P Mによってセル閉塞したりする 不都合を回避することが可能となる。
(実施形態 2 )
図 2に模式的に示される本実施形態に係る排ガス浄化装置は、 前記実 施形態 1において、 ス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0における導 入促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2の構造を変更し たものである。
すなわち、 この実施形態に係る傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2は、 ス トレートフ口一型ハニカム構造体におけるス トレー トセル隔壁 2 2の 一端部を、 該一端部の形状が排ガス上流側に凸となる略半球状となるよ うに、 滑らかな弧状に切り込むことにより形成されている。
ここに、 この実施形態では、 傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2の傾斜 角度は、 ス トレートフロー型ハニカム構造体の軸中心部において最小 (軸方向に対して略直角） で、 軸中心部から外周側に向かって徐々に大 きく されている。
その他の構成は、 前記実施形態 1 と同様であるため、 その説明を省略 する。
したがって、 本実施形態においても、 前記実施形態 1 と同様の作用効 果を奏する。
(実施形態 3 )
図 3に模式的に示される本実施形態に係る排ガス浄化装置は、 前記実 施形態 1において、 ス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0における導 入促進部 6 0 としての傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2の構造を変更し たものである。
すなわち、 この実施形態に係る傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2は、 ス トレートフロー型ハニカム構造体におけるス トレートセル隔壁 2 2の 一端部を、 該一端部の形状が排ガス上流側に凹となる略半球状 （お椀 状） となるように、 滑らかな弧状に切り込むことにより形成されている。
ここに、 この実施形態では、 傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2の傾斜 角度は、 ス ト レー トフ口一型ハ-カム構造体の軸中心部において最小 (軸方向に対して略直角） で、 軸中心部から外周側に向かって徐々に大 きく されている。
その他の構成は'、 前記実施形態 1 と同様であるため、 その説明を省略 する。
したがって、 本実施形態においても、 前記実施形態 1 と同様の作用効 果を奏する。
(実施形態 4 )
図 4に模式的に示される本実施形態に係る排ガス浄化装置は、 シング ル型であって、 前記ケース体 1 0の本体部 1 2に配設されたウォールフ ロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0を備えている。
そして、 本実施形態に係るウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0は、 前記セル隔壁 4 2が、 排ガス入口側 （図 4の左側） 端部に、 各 流入セル 4 1 a内への排ガスの導入を促進する導入促進部 6 0を有して いる。
この導入促進部 6 0は、 各流入側セル 4 1 aの排ガス入口部に形成さ れた、 軸方向に対して傾斜した傾斜開口部 6 1 と、 各セル隔壁 4 2及び 各目詰め詮 4 4の排ガス入口側端面に形成された、 軸方向に対して傾斜 した傾斜端面 6 2とにより構成されている。 これらの傾斜開口部 6 1及 ぴ傾斜端面 6 2は、 ウォールフロー型ハニカム構造体の一端部を、 軸直 角断面における該一端部の形状が略鋸歯状となるように、 ぎざぎざに切 り込むことにより形成されている。
ここに、 傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2の傾斜角度は特に限定され ないが、 好適には、 軸方向に対して 3 0〜 6 0 ° 程度傾いた角度とする ことができる。
本実施形態に係るウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0にお けるその他の構成は、 前記実施形態 1のものと基本的に同様である。 このように本実施形態に係る排ガス浄化装置では、 ウォールフロー型 排ガス浄化フィルタ触媒 4 0が、 導入促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2を有している。
ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0では、 流出側セル 4 1 bの排ガス入口側が目詰め詮 4 4で目詰めされているので、 特に目詰め 詮 4 4の端面に P Mが付着、 堆積しやすい。 この点、 本実施形態に係る ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0によれば、 導入促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2により、 排ガス入口側の目 詰め詮 4 4等の端面に P Mが付着、 堆積することを効果的に抑えること ができる。
また、 本実施形態に係るウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0では、 流入側セル 4 1 aの排ガス入口部に傾斜開口部 6 1を形成する とともにセル隔壁 4 2及び目詰め詮 4 4の排ガス入口側端面に傾斜端面 6 2を形成するために、 ウォールフロー型ハニカム構造体における排ガ ス入口側端部の形状を所定のものとすること以外は、 ウォールフローハ 二カム構造体としてのセル隔壁 4 2の構成を任意のものとすることがで きる。 このため、 排ガス入口側端部以外のセル隔壁 4 2により、 所望の 浄化性能や強度を確保することが可能となる。
したがって、 本実施形態に係るウォールフロー型排ガス浄化フィルタ 触媒 4 0によれば、 浄化性能や強度が低下する不都合を回避しつつ、 ゥ オールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0の排ガス入口部に P Mが付 着、 堆積することをきわめて効果的に抑制することができる。
なお、 前記実施形態 1〜4における傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2 の形状や大きさ等は、 導入促進部 6 0としての機能を果たしうる範囲内 で種々変更可能である。 (実施形態 5 )
図 5に模式的に示される本実施形態に係る排ガス浄化装置は、 前記実 施形態 1に係るス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0において、 ス ト レートセル隔壁 2 2の構成を変更することで導入促進部 6 0の構造を変 更したものである。
すなわち、 この実施形態に係るス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 ス ト レー トフ口一型八-カム構造体としてのス ト レー トセル隔 壁 2 2が、 排ガス入口部から排ガス下流側に所定距離隔てた位置までの 大セル隔壁部 2 3 と、 該位置から排ガス出口部までの小セル隔壁部 2 4 とから構成されている。 これにより、 このス ト レー トフロー型排ガス浄 化触媒 2 0では、 各ス トレートセル 2 1が、 排ガス入口部から排ガス下 流側に所定距離隔てた位置で各ス トレートセル 2 1内の排ガス流路が分 岐するように複数に分割されることで、 流路断面積が大きくてセル密度 が低い排ガス上流側の複数の大セル部 2 5 と、 大セル部 2 5よりも流路 断面積が小さいとともにセル密度が高い排ガス下流側の複数の分割小セ ル部 2 6とを備えている。 そして、 前記導入促進部 6 0が大セル部 2 5 により構成されている。
かかる構成のス ト レー トフロー型ハニカム構造体は、 例えば、 前記大 セル隔壁部 2 3 と前記小セル隔壁部 2 4とを別々に成形してから、 両者 を接着したり、 あるいは大セル隔壁部 2 3の軸方向長さ分だけ余分の軸 方向長さをもつ小セル隔壁部 2 4を成形後、 大セル隔壁部 2 3が残るよ うに、 その小セル隔壁部 2 4の軸方向端部を部分的に間引きするように 切断したりすることにより、 製造することができる。
したがって、 この実施形態に係るス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 排ガス入口部から排ガス下流側に所定距離隔てた位置までの、 排ガス上流側の大セル部 2 5の流路断面積が大きく、 排ガス入口部の開 口面積が広い。 このため、 大セル部 2 5内への排ガスの導入が促進され、 排ガスが大セル部 2 5内に入り込み易い。 したがって、 排ガス中の P M がストレートセル隔壁 2 2の大セル隔壁部 2 3の排ガス入口側端面に付 着、 堆積することをより確実に抑制することができる。
また、 このス ト レートフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 排ガス入口 部から排ガス下流側に所定距離隔てた位置でス トレートセル 2 1が複数 に分割されることで、 該位置から排ガス下流側に流路断面積が小さくて セル密度の高い分割小セル部 2 6が設けられている。 このため、 この分 割小セル部 2 6における小セル隔壁部 2 4により、 所望の浄化性能や強 度を確保することが可能となる。
さらに、 このス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 排ガス流 路が分岐するようにス トレートセル 2 1が分割されることで大セル部 2 5と分割小セル部 2 6 とが設けられているので、 排ガス上流側の大セル 部 2 5から排ガス下流側の分割小セル部 2 6への排ガスの流れが円滑に なりやすい。
その他の構成及び作用効果は、 前記実施形態 1 と同様であるため、 そ の説明を省略する。
(実施形態 6 )
図 6に模式的に示される本実施形態に係る排ガス浄化装置は、 前記実 施形態 1において、 前記ス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0の構成 を変更するとともに、 ケース本体 1 0の流入口部 1 1に導入促進部 6 0 を設けたものである。
すなわち、 この実施形態に係るス トレー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0は、 ス ト レー トセル隔壁 2 2が、 排ガス上流側に配設された第 1セル 隔壁部 2 7と、 この第 1セル隔壁部 2 7から排ガス下流側に所定距離隔 てた位置に配設された第 2セル隔壁部 2 8とから構成されている。 そし て、 第 1セル隔壁部 2 7により、 流路断面積が大きくてセル密度の低い 複数の第 1セル部 2 9が区画されるとともに、 第 2セル隔壁部 2 8によ り、 第 1セル部 2 9よりも流路断面積が小さくてセル密度の高い複数の 第 2セル部 3 0が区画されている。
また、 本実施形態に係るス トレー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 第 1セル隔壁部 2 7が金属製であり、 第 2セル隔壁部 2 8が前記実施形 態 1 と同様、 コーデイエライ ト等の耐熱性セラミックスよりなる。
そして、 本実施形態に係る排ガス浄化装置では、 前記第 1セル隔壁部 2 7がケース本体 1 0の流入口部 1 1に配設されている。
なお、 第 1セル隔壁部 2 7及ぴ第 2セル隔壁部 2 8の表面には、 前記 実施形態 1 と同様、 酸化触媒層が形成されている。
したがって、 本実施形態に係るス トレー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 排ガス上流側に配設された第 1セル隔壁部 2 7における第 1セ ル部 2 9の流路断面積が大きく、 第 1セル部 2 9の排ガス入口部の開口 面積が広い。 このため、 第 1セル部 2 9内への排ガスの導入が促進され 排ガスが第 1セル部 2 9内に入り込み易い。 したがって、 排ガス中の P Mがス ト レー トセル隔壁 2 2の第 1セル隔壁部 2 7の排ガス入口側端面 に付着、 堆積することをより確実に抑制することができる。
また、 このス ト レートフロー型排ガス浄化触媒では、 第 1セル隔壁部 2 7が金属製であるため、 第 1セル部 2 9の流路断面積が大きくするべ く、 セル密度を低く した場合であっても、 第 1セル隔壁部 2 7における 強度を容易に確保することができる。
さらに、 このス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0では、 第 1セル 部 2 9より も流路断面積が小さく てセル密度の高い第 2セル部 3 0を区 画する第 2セル隔壁部 2 8により、 所望の浄化性能を確保することが可 能となる。
その他の構成及び作用効果は、 前記実施形態 1 と基本的に同様である ため、 その説明を省略する。
なお、 前記実施形態 6において、 前記第 1セル隔壁部 2 7の位置はケ —ス本体 1 0の流入口部 1 1に限られない。 例えば、 ケース本体 1 0の 本体部 1 2であって、 第 2セル隔壁部 2 8の排ガス上流側に第 1セル隔 壁部 2 7を設けることもできる。
(実施形態 7 )
図 7に模式的に示される本実施形態に係る排ガス浄化装置は、 シング ル型であって、 前記ケース体 1 0の本体部 1 2に配設されたウォールフ ロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0を備えている。
そして、 本実施形態に係るウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0は、 前記セル隔壁 4 2が、 排ガス入口側 （図 7の左側） 端部に、 各 セル 4 1内への排ガスの導入を促進する導入促進部 6 0を有している。 すなわち、 この実施形態に係るウォールフロー型排ガス浄化フィルタ 触媒 4 0では、 各流入側セル 4 1 aが、 排ガス入口部から排ガス下流側 に所定距離隔てた位置で各流入側セル 4 1 a内の排ガス流路が分岐する ように複数に分割されることで、 流路断面積が大きくてセル密度が低い 排ガス上流側の複数の大セル部 4 5 と、 大セル部 4 5よりも流路断面積 が小さいとともにセル密度が高い排ガス下流側の複数の分割小セル部 4 6とを備えている。 そして、 前記導入促進部 6 0が大セル部 4 5により 構成されている。 '
かかる構成のウォールフロー型ハニカム構造体は、 例えば、 分割小セ ル部 4 6 と同じセル密度をもつウォールフロ一型ハニカム構造体のセル 隔壁を成形後、 そのセル隔壁の軸方向端部を部分的に間引きするように 切断することにより、 製造することができる。
したがって、 この実施形態に係るウォールフロー型排ガス浄化フィル タ触媒 4 0では、 排ガス入口部から排ガス下流側に所定距離隔てた位置 までの、 排ガス上流側の大セル部 4 5の流路断面積が大きく、 排ガス入 口部の開口面積が広い。 このため、 大セル部 4 5内への排ガスの導入が 促進され、 排ガスが大セル部 4 5内に入り込み易い。 したがって、 排ガ ス中の P Mがセル隔壁 4 2や目詰め詮 4 4の排ガス入口側端面に付着、 堆積することをより確実に抑制することができる。
また、 このウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0では、 排ガ ス入口部から排ガス下流側に所定距離隔てた位置で流入側セル 4 1 aが 複数に分割されることで、 該位置から排ガス下流側に流路断面積が小さ くてセル密度の高い分割小セル部 4 6が設けられている。 このため、 こ の分割小セル部 4 6におけるセル隔壁部 4 2により、 所望の浄化性能や 強度を確保することが可能となる。 さらに、 このウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0では、 排 ガス流路が分岐するように流入側セル 4 1 aが分割されることで大セル 部 4 5と分割小セル部 4 6 とが設けられているので、 排ガス上流側の大 セル部 4 5から排ガス下流側の分割小セル部 4 6への排ガスの流れが円 滑になりやすい。
その他の構成及ぴ作用効果は、 前記実施形態 1及び前記実施形態 4と 同様であるため、 その説明を省略する。
〔実施例〕
以下、 実施例により、 本発明を更に詳しく説明するが本発明はこれら に限定されるものではない。
(実施例 1 )
本実施例では、 図 1に模式的に示される前記実施形態 1に係る排ガス 浄化装置を、 以下のようにして製造した。
直径 ： 1 2 9 mm. 軸方向長さ ： 1 3 0 m m N 壁厚 ： 1 0 0 z m、 セ ル数 ： 4 0 0 c p s i (セル/ i n c h 2 ) の四角形セルをもつ、 コ ーデイエライ トよりなるス ト レー トフロー型ハニカム構造体を準備した。 そして、 このス トレートフロー型ハニカム構造体におけるス トレート セル隔壁 2 2の一端部を、 軸直角断面における該一端部の形状が略鋸歯 状となるように、 軸方向に対して 4 5° 傾斜する方向に 1 5 mmずつぎ ざぎざに切り込むことにより、 導入促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1 及び傾斜端面 6 2を形成した。
次に、 このス ト レー トフロー型ハニカム構造体に対して、 アルミナ粉 末を主とするスラリーをゥォッシュコートし、 1 1 0°Cで乾燥後、 4 5 0°Cで焼成してコート層を形成した。 次いで、 含浸担持法により前記コ ート層に P tを担持して、 ス トレートセル隔壁 2 2の表面に酸化触媒層 を形成した。 このとき、 ス ト レー トフロー型ハ-カム構造体 1 リ ッ トル 当たりの P t担持量は 3 gとした。
こう して、 ス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0を製造した。
一方、 直径： 1 2 9 mm、 軸方向長さ ： 1 5 0 mm、 壁厚： 3 0 0 μ m、 セル数： 3 0 0 c p s i の四角开さセルをもつ、 コーディエライ トよ りなるス トレート形状のハニカム構造体を準備した。
そして、 アルミナ， タルク， カオリン， シリカからなるコーディエラ ィ ト組成の粉末に所定量の有機パイ ンダと水を混合し、 安定した保形性 のあるクリーム状のペース トを調製した。 このペース トを用い、 ペース ト注入機 （デイスペンサ） を用いて、 ス ト レー ト形状のハニカム構造体 に対して、 軸方向一端部においてー舛ずつ交互に目詰めして目詰め詮 4 3を形成するとともに、 軸方向他端部において、 目詰め詮 4 3をもたな いセルを目詰めして目詰め詮 4 4をした。 その後 1 4 0 0 °Cで焼成して 流入側セル 4 1 a と流出側セル 4 1 bを形成して、 ウォールフロー型ハ 二カム構造体とした。
続いて、 このウォールフロー型ハニカム構造体に対して、 アルミナ粉 末を主とするスラリーをゥォッシュコートし、 1 1 0 °Cで乾燥後、 4 5 o °cで焼成してコート層を形成した。 次いで、 含浸担持法により前記コ ート層に P tを担持して、 セル隔壁 4 2の表面に酸化触媒層を形成した。 このとき、 ウォールフロー型ハニカム構造体 1 リ ッ トル当たりの P t担 持量は 2 g とした。
こう して、 ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0を製造した。 そして、 ケース本体 1 0の本体部 1 2に対して、 排ガス上流側にス ト レー トフロー型排ガス浄化触媒 2 0を配設するとともに、 その排ガス下 流側にウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0を配設して、 本実 施例に係る排ガス浄化装置を完成した。
(実施例 2 )
本実施例では、 図 2に模式的に示される前記実施形態 2に係る排ガス 浄化装置を製造した。
この実施例では、 前記実施例 1 と同様のス トレートフロー型ハニカム 構造体を準備し、 このス ト レートフロー型ハニカム構造体におけるス ト レートセル隔壁 2 2の一端部を、 該一端部の形状が排ガス上流側に凸と なる略半球状となるように、 滑らかな弧状に切り込むことにより、 導入 促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2を形成した。 なお、 この導入促進部 6 0の軸方向長さは 4 O m mとした。
その他は前記実施例 1 と同様である。
(実施例 3 )
本実施例では、 図 3に模式的に示される前記実施形態 3に係る排ガス 浄化装置を製造した。
この実施例では、 前記実施例 1 と同様のス トレートフロー型ハエカム 構造体を準備し、 このス トレートフロー型ハニカム構造体におけるス ト レートセル隔壁 2 2の一端部を、 該一端部の形状が排ガス上流側に凹と なる略半球状 （お椀状） となるように、 滑らかな弧状に切り込むことに より、 導入促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1及ぴ傾斜端面 6 2を形成 した。 なお、 この導入促進部 6 0の軸方向長さは 4 0 m mとした。
その他は前記実施例 1 と同様である。
(実施例 4 )
本実施例では、 図 4に模式的に示される前記実施形態 4に係る排ガス 浄化装置を製造した。
この実施例では、 前記実施例 1 と同様のウォールフロー型排ガス浄化 フィルタ触媒 4 0を準備し、 このウォールフロー型排ガス浄化フィルタ 触媒 4 0におけるセル隔壁 4 2及び目詰め詮 4 4の一端部を、 軸直角断 面における該一端部の形状が略鋸歯状となるように、 軸方向に対して 4 5 ° 傾斜する方向に 1 5 m mずつぎざぎざに切り込むことにより、 導入 促進部 6 0としての傾斜開口部 6 1及び傾斜端面 6 2を形成した。
そして、 ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0をケース本体 1 0の本体部 1 2に配設して、 本実施例に係る排ガス浄化装置を完成し た。
(実施例 5 )
本実施例では、 図 5に模式的に示される前記実施形態 5に係る排ガス 浄化装置を製造した。
直径 ： 1 2 9 m m、 軸方向長さ ： 4 0 m m、 壁厚 ： 1 0 0 μ m、 セル 数： l O O c p s i の四角形セル （大セル部 2 5 ) をもつ、 コーデイエ ライ トよりなる第 1ス トレートフロー型ハ-カム基材と、 直径： 1 2 9 mm、 軸方向長さ ： 9 0 mm、 壁厚 ： 1 0 0 m、 セル数： 4 0 0 c p s iの四角形セル （分割小セル部 2 6 ) をもつ、 コーディエライ トより なる第 2ス ト レー トフロー型ハュカム基材とを準備した。
そして、 実施例 1 と同様の方法により、 各ス ト レートフロー型ハユカ ム基材の表面に酸化触媒層を形成した。 このとき、 第 1ス ト レー トフ口 一型ハニカム基材の酸化触媒層においては、 リ ツ トル当たりの p t担 持量を 4 gとし、 第 2ス ト レー トフロー型ハニカム基材の酸化触媒層に おいては、 1 リ ッ トル当たりの P t担持量を 2 gとした。
続いて、 酸化触媒層が形成された第 1及び第 2ス トレートフロー型ハ 二カム基材を接着した。
こ う して、 大セル部 2 5及び分割小セル部 2 6をもつス ト レー トフ口 ー型排ガス浄化触媒 2 0を製造した。
その他は前記実施例 1 と同様である。
(実施例 6 )
実施例 5において、 大セル部 2 5における第 1ス ト レー トフロー型ハ 二カム基材のセル数を 1 5 0 c p s i に変更するとともに、 分割小セル 部 2 6における第 2ス トレートフ口一型ハニカム基材のセル数を 6 0 0 c p s iに変更すること以外は、 前記実施例 5と同様である。
(実施例 7)
実施例 5において、 大セル部 2 5における第 1ス ト レートフロー型ハ 二カム基材の軸方向長さを 2 0 mmに変更するとともに、 分割小セル部 2 6における第 2ス ト レートフロー型ハニカム基材の軸方向長さを 1 1 0 mmに変更すること以外は、 前記実施例 5 と同様である。
(実施例 8 )
本実施例では、 図 6に模式的に示される前記実施形態 6に係る排ガス 浄化装置を、 以下のようにして製造した。
金属 （F e , 2 0 % C r , 5 % A 1 ) 製で、 直径： 6 0 mm、 軸方向 長さ ： 5 0 m m、 壁厚 ： 5 0 m、 セル数： 2 0 0 c p s i の四角形セ ルをもつ、 前記第 1セル隔壁部 2 7を準備した。
また、 コーディエライ トよりなる耐熱セラミ ックス製で、 直径 ： 1 2 9 m m、 軸方向長さ ： 1 0 0 m m、 壁厚 ： 1 0 0 m、 セル数： 4 0 0 c p s i の四角形セルをもつ、 前記第 2セル隔壁部 2 8を準備した。 次いで、 第 1セル隔壁部 2 7及び第 2セル隔壁部 2 8の表面に、 前記 実施例 1 と同様の方法により、 酸化触媒層を形成した。 このとき、 第 1 セル隔壁部 2 7の酸化触媒層においては、 1 リ ッ トル当たりの P t担持 量を 4 gとし、 第 2セル隔壁部 2 8の酸化触媒層においては、 1 リ ッ ト ル当たりの P t担持量を 2 gとした。
続いて、 第 1セル隔壁部 2 7をケース本体 1 0の流入口部 1 1に配設 するとともに、 第 2セル隔壁部 2 8をケース本体 1 0の本体部 1 2に配 設してから、 その排ガス下流側に前記ウォールフロー型排ガス浄化フィ ルタ触媒 4 0を配設して、 本実施例に係る排ガス浄化装置を完成した。 その他は前記実施例 1 と同様である。
(実施例 9 )
本実施例では、 図 7に模式的に示される前記実施形態 7に係る排ガス 浄化装置を製造した。
この実施例では、 直径 ： 1 2 9 m m、 軸方向長さ ： 1 5 0 m m、 壁 厚： 3 0 0 μ m、 セノレ数： 3 0 0 c p s i の四角开セノレをもつ、 コーデ イエライ トよりなるス トレート形状のハニカム構造体を準備した。
そして、 このハニカム構造体のセル隔壁の軸方向端部を部分的に間引 きするように切断した後、 所定長さのパイプをもつペースト注入機を用 いて、 実施例 1 と同様のペース トを所定部位に目詰めした後焼成して、 ウォールフロー型ハニカム構造体とした。
次いで、 このウォールフロー型ハニカム構造体に、 前記実施例 1 と同 様の方法により、 酸化触媒層を形成した。
こう して、 大セル部 4 5と、 分割小セル部 4 6 とをもち、 大セル部 4 5の酸化触媒層においては、 1 リ ッ トル当たりの P t担持量が 4 gであ り、 分割小セル部 4 6の酸化触媒層においては、 1 リ ッ トル当たりの P t担持量が 1 gであるウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0を 製造した。
そして、 ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0をケース本体 1 0の本体部 1 2に配設して、 本実施例に係る排ガス浄化装置を完成し た。
(比較例 1 )
前記実施例 5において、 導入促進部 6 0としての大セル部 2 5を形成 しなかった。
すなわち、 ス トレートフロー型排ガス浄化触媒 2 0において、 直径： 1 2 9 m m、 軸方向長さ ： 1 3 0 m m、 壁厚 ： 1 0 0 m、 セル数： 4 0 0 c p s i の四角形セルをもつ、 コーデイエライ トよりなるス トレー トフロー型ハエカム構造体とし、 このス トレートフロー型ハニカム構造 体の全体に、 1 リ ッ トル当たりの P t担持量を 3 gとした酸化触媒層を 形成すること以外は、 前記実施例 5と同様である。
(比較例 2 )
前記実施例 9において、 導入促進部 6 0としての大セル部 4 5を形成 しなかった。
すなわち、 ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒 4 0において、 直径： 1 2 9 m m、 軸方向長さ ： 1 5 0 m m、 壁厚 ： 3 0 0 μ m、 セル 数： 3 0 0 c p s i の四角形セルをもつ、 コーディエライ トよりなるゥ オールフロー型ハニカム構造体とし、 このウォールフロー型ハニカム構 造体の全体に、 1 リ ッ トル当たりの P t担持量を 2 g とした酸化触媒層 を形成すること以外は、 前記実施例 9と同様である。
(セル閉塞率の評価）
前記実施例 1〜 9及び前記比較例 1〜 2の排ガス浄化装置について、 セル閉塞率を調べた。
この評価は、 排気量 2 リ ッ トルのディーゼルエンジンの排気系に排ガ ス浄化装置を搭載し、 1 1 L a p走行中に排気中への燃料転化制御あり の条件で、 2 0 0時間走行した後の、 排ガス浄化装置内の最も排ガス上 流側におけるセル閉塞率を調べた。 その結果を表 1に示す。
〔表 1〕
Figure imgf000028_0001
表 1からわかるように、 比較例の排ガス浄化装置では、 セル閉塞率が 6 4 %以上であつたのに対し、 本実施例の排ガス浄化装置では、 セル閉 塞率を 5 0 %程度以下にすることができた。

Claims

請求の範囲
1 . 内燃機関から排出された排ガスからパティキュレートを捕集して該 排ガスを浄化する排ガス浄化触媒であって、
軸方向に延びて前記排ガスが流通する複数のセルと、 各該セルを区画 するセル隔壁とを備え、
前記セル隔壁が、 排ガス入口側端部に、 各前記セル内への前記排ガス の導入を促進する導入促進部を有していることを特徴とする排ガス浄化 触媒。
2 . 前記導入促進部は、 各前記セルの排ガス入口部に形成された、 軸方 向に対して傾斜した傾斜開口部により構成されていることを特徴とする 請求の範囲第 1項に記載の排ガス浄化触媒。
3 . 前記導入促進部は、 前記セル隔壁の排ガス入口側端面に形成された、 軸方向に対して傾斜した傾斜端面により構成されていることを特徴とす る請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の排ガス浄化触媒。
4 . 各前記セルは、 排ガス入口部から排ガス下流側に所定距離隔てた位 置で各該セル内の排ガス流路が分岐するように複数に分割されることで、 流路断面積の大きい排ガス上流側の大セル部と、 該大セル部よりも流路 断面積の小さい排ガス下流側の分割小セル部とを備え、
前記導入促進部が前記大セル部により構成されていることを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載の排ガス浄化触媒。
5 . 前記セル隔壁は、 排ガス上流側に配設され、 流路断面積の大きい複 数の第 1セル部を区画する金属製の第 1セル隔壁部と、 該第 1セル隔壁 部から排ガス下流側に所定距離隔てた位置に配設され、 該第 1セル部よ りも流路断面積の小さい複数の第 2セル部を区画する第 2セル隔壁部と を備え、
前記導入促進部が前記第 1セル部により構成されていることを特徴と する請求の範囲第 1項に記載の排ガス浄化触媒。
6 . 前記セル隔壁の表面に触媒層が形成されていることを特徴とする請 求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれか一つに記載の排ガス浄化触媒。
7 . 前記セルが、 排ガス出口側で目詰めされた流入側セルと、 排ガス入 口側で目詰めされた流出側セルとからなるとともに、 前記セル隔壁が多 孔質隔壁よりなるウォールフロー型であることを特徴とする請求の範囲 第 1項乃至第 6項のいずれか一つに記載の排ガス浄化触媒。
8 . 前記セルの排ガス入口側及び排ガス出口側がいずれも目詰めされて いないス ト レー トフ口一型である請求の範囲第 1項乃至第 6項のいずれ か一つに記載の排ガス浄化触媒と、 該排ガス浄化触媒よりも排ガス下流 側に配設されたウォールフロー型排ガス浄化フィルタ触媒とを備えてい ることを特徴とする排ガス浄化装置。
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