(57)【要約】【課題】排気浄化性能を確保しつつ触媒使用量を低減する。【解決手段】排気通路に配設された触媒担体たるフィルタ１４の基体表面に、その中心部から外郭部に向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように触媒を担持させる。即ち、非活性温度域における排気浄化性能は、触媒温度及び触媒担持密度に略比例する特性があるため、触媒温度が高い中心部では触媒担持密度を多少低下させても排気浄化性能を発揮することができる一方、触媒温度が低い外郭部では触媒担持密度を高めることで排気浄化性能を確保することができる。このため、フィルタ１４に担持された触媒の温度分布に応じて触媒担持密度を適宜変えることで、排気浄化性能を確保しつつ触媒使用量を低減することができる。【選択図】図２
2008200562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配設された触媒担体の基体表面に、該排気通路の中心部から外郭部に向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように、触媒を担持させたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記触媒担体は、モノリスタイプのフィルタであることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記触媒担体は、ウォールフロータイプのディーゼルパティキュレートフィルタであることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置において、排気浄化能力を確保しつつ触媒使用量を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気を浄化することを目的として、排気通路に配設されたディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）により粒子状物質（ＰＭ）を捕集除去する排気浄化装置が公知である。かかる排気浄化装置では、ＰＭの捕集量増加に伴ってＤＰＦの目詰まりが進行するので、連続的な排気浄化を行うことができなかった。このため、特公平６−９６５９号公報（特許文献１）に記載されるように、ウォールフロータイプの触媒担体の基体表面に、Ｐｔ（白金），Ｐｄ（パラジウム），Ｒｈ（ロジウム）などの貴金属からなる触媒を担持させることで、比較的低温からＰＭを酸化させ、連続的な排気浄化を可能とする技術が提案されている。
【特許文献１】特公平６−９６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来提案技術では、触媒担体の基体表面に触媒が略均等に担持されているため、高価かつ貴重な触媒の有効利用が必ずしも図られているとは言い難かった。即ち、排気通路の外郭を形成する排気管が外気に晒されているため、排気通路の横断面における排気の温度分布は、その中心部が最も高く、ここから外郭部へと向かうにつれて徐々に低くなる特性がある。触媒による排気浄化能力は、触媒温度及び触媒担持密度に略比例する特性があるので、中心部温度に応じた触媒担持密度とすると、外郭部での排気浄化が不十分となる一方、外郭部温度に応じた触媒担持密度とすると、中心部に必要以上の触媒が担持されてコスト上昇などを来たしてしまう。なお、かかる不具合は、例えば、三元触媒のように、モノリスタイプの触媒担体に触媒を担持させた排気浄化装置でも同様に発生する。
【０００４】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、排気通路に配設された触媒担体の基体表面に、その中心部から外郭部へと向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように触媒を担持させることで、排気浄化能力を確保しつつ触媒使用量を低減した排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１記載の発明では、排気通路に配設された触媒担体の基体表面に、該排気通路の中心部から外郭部に向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように、触媒を担持させたことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記触媒担体は、モノリスタイプのフィルタであることを特徴とする。
【０００６】
請求項３記載の発明では、前記触媒担体は、ウォールフロータイプのディーゼルパティキュレートフィルタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、触媒担体の基体表面には、その中心部から外郭部に向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように触媒が担持されるため、触媒温度に応じた担持密度の触媒により排気浄化が行われる。即ち、非活性温度域における排気浄化性能は、触媒温度及び触媒担持密度に略比例する特性があるため、触媒温度が高い中心部では触媒担持密度を多少低下させても排気浄化性能を発揮することができる一方、触媒温度が低い外郭部では触媒担持密度を高めることで排気浄化性能を確保することができる。このため、触媒担体に担持された触媒の温度分布に応じて触媒担持密度を適宜変えることで、排気浄化性能を確保しつつ触媒使用量を低減することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、モノリスタイプのフィルタを触媒担体とすることで、触媒使用量低減を通して、例えば、安価な三元触媒を実現することができる。
請求項３記載の発明によれば、ウォールフロータイプのディーゼルパティキュレートフィルタを触媒担体とすることで、触媒使用量低減を通して、例えば、安価な連続再生式の排気浄化装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を適用したモノリスタイプの排気浄化装置を示す。
エンジンの排気通路１０には、保持部材１２を介して、ハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体たるフィルタ１４が配設される。フィルタ１４は、例えば、セラミックのコーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼からなる基体表面に、多孔質材としての活性アルミナを薄くコートすることで形成される。このコート層は、通常「ウォッシュコート」と呼ばれ、ここに触媒が担持される。フィルタ１４の作用としては、触媒の形状や強度の保持、表面積の増加などがあり、フィルタ１４の物理的及び化学的物性は触媒の性能に大きく影響している。
【００１０】
本発明の特徴として、フィルタ１４の基体表面に、図２に示すように、排気通路１０の中心部から外郭部に向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように、触媒を担持させる。即ち、同図に示すように、触媒温度が高い中心部には、低担持密度で触媒を担持させる一方、触媒温度が低い外郭部には、高担持密度で触媒を担持させる。ここで、触媒としては、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの貴金属からなる「活性成分」と、Ｃｅ（セリウム），Ｎｉ（ニッケル）などの助触媒、及び、Ｂａ（バリウム），Ｌａ（ランタン），Ｚｒ（ジルコニウム）などの安定剤からなる「添加成分」と、を含んで構成される。
【００１１】
なお、触媒の担持密度は、略同心に配置された円環形状の層状態、又は、その変化率が滑らかに変化する連続状態で変化させればよい。
かかる排気浄化装置によれば、フィルタ１４の基体表面には、その中心部から外郭部に向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように触媒が担持されているため、触媒温度に応じた担持密度の触媒により排気浄化が行われる。即ち、非活性温度域における触媒の排気浄化性能は、図３に示すように、触媒温度及び触媒担持密度に略比例する特性がある。このため、触媒温度が高い中心部では、触媒担持密度を多少低下させても排気浄化性能を発揮することができる一方、触媒温度が低い外郭部では、触媒担持密度を高めることで排気浄化性能を確保することができる。従って、非活性温度域での排気浄化性能は、図４の実線で示すようになり、所定の排気浄化性能を発揮するとき、同図の破線で示す従来技術に比べて、触媒使用量を低減することができる。要するに、触媒担体に担持された触媒の温度分布に応じて触媒担持密度を適宜変えることで、排気浄化性能を確保しつつ触媒使用量を低減することができる。また、触媒使用量が低減されることで、例えば、安価な三元触媒を実現することができる。
【００１２】
なお、本発明は、ディーゼルエンジンの排気に含まれるＰＭを捕集除去すべく、図５に示すようなウォールフロータイプの触媒担体たるＤＰＦ１６にも適用可能である。即ち、ＤＦＰ１６の基体表面に、その中心部から外郭部に向かうにつれて担持密度が徐々に高くなるように、例えば、ＰＭの酸化を促進する酸化触媒などの触媒を担持させる。このようにすれば、触媒温度に応じた担持密度の触媒によりＰＭ酸化、要するに、排気浄化が行われることとなり、排気浄化性能を確保しつつ触媒使用量を低減することができる。また、触媒使用量が低減されることで、例えば、安価な連続再生式の排気浄化装置を実現することができる。
【００１３】
なお、本発明は、エンジン排気を浄化する排気浄化装置に限らず、例えば、ボイラ，ガスタービンなどの外燃機関の排気を浄化する排気浄化装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用したモノリスタイプの排気浄化装置の構成図
【図２】触媒担体の基体表面に担持される触媒の担持密度の説明図
【図３】触媒温度と排気浄化性能との相関特性を示す説明図
【図４】触媒使用量と非活性温度域での排気浄化性能との相関特性を示す説明図
【図５】本発明を適用したウォークフロータイプの排気浄化装置の構成図
【符号の説明】
【００１５】
１０  排気通路
１４  フィルタ
１６  ＤＰＦ
【図１】
2008200562.tif 000003
【図２】
2008200562.tif 000004
【図３】
2008200562.tif 000005
【図４】
2008200562.tif 000006
【図５】
2008200562.tif 000007