(57)【要約】【課題】ＤＰＦの排気ガス導入側に触媒を担持するとともに、気孔内にも触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタを提供する。【解決手段】セラミック製触媒付き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１において、ディーゼルパティキュレートフィルタ１の排気ガス入口側内面及びセラミック担体２６内部の壁内気孔壁に触媒が担持されるとともに、排気ガス出口側表面には触媒が担持されない、もしくは前記入口側よりも少量の触媒が担持されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック製触媒付き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において、ディーゼルパティキュレートフィルタの排気ガス入口側内面及び壁内気孔壁に触媒が担持されるとともに、排気ガス出口側表面には触媒が担持されない、もしくは前記入口側よりも少量の触媒が担持されていることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項２】
前記触媒をディーゼルパティキュレートフィルタの排気ガス出口側にマスキングをしてから担持を行い、排気ガス入口側及び気孔内の触媒担持量を確保したことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項３】
前記排気ガス入口側にスラリー塗布手段によりスラリーを塗布することにより排気ガス入口側及び気孔内の触媒担持量を確保したことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒煙の排出を低減するディーゼルパティキュレートフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の高まりや健康に対する影響が懸念されていることから自動車・船舶・発電機等のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の黒煙（すす）やＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を除去する装置の開発が進められている。また一部地域においては具体的に規制強化が実施されていることもあり、それらへの対応が急務となっている。これらに対応するための技術的な方法としては、エンジン側にて燃料の噴射時期や混合比等の対策により黒煙排出防止を行う方法と排気系の後処理で対応する方法がある。排気系の後処理で対応する方法としては、例えばディーゼルエンジン等の排気装置に黒煙除去装置（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を取り付ける技術がすでに公知となっており、市販されている後付けタイプの黒煙除去装置としてはセラミックをハニカム状にしたセラミックフィルター方式が主流である。これらの装置は黒煙の目詰まりを再生する方式が多種検討されているが、まだ技術的に十分とはいえない。
【０００３】
従来技術として、ＰＤＦ担体に担持される触媒が、排気ガスの導入通路に面する多孔質隔壁の表面のみに担持し、排気ガスの排出通路に面する表面には担持しないという排ガス浄化フィルタが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１８９０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術は図５に示すように多孔質隔壁２の表面のみに触媒５が担持しており、気孔内（壁内気孔壁）にまでは担持しておらず、特に通気抵抗について考慮すると気孔内のスートを酸化することが大切であるが、図５に示した従来例のように壁表面に触媒を担持した構成だけではスートの酸化が進まず通気抵抗が十分落ちきらない。また排気ガスの排出側に触媒が担持してあるのは若干ではあるが通気抵抗を増加させることになる。つまり、気孔内（壁内気孔壁）に触媒が担持されていないのは性能上問題になる。
また、ＤＰＦ用ＰＭ浄化触媒はＰｔ等貴金属成分が多量に含まれており非常に高価である。ＰＭが溜まるのは排気ガス入口側及び気孔内だけであり出口側に触媒があるのは無駄である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＤＰＦの排気ガス導入側に触媒を担持するとともに、気孔内にも触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、セラミック製触媒付き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において、ディーゼルパティキュレートフィルタの排気ガス入口側内面及び壁内気孔壁に触媒が担持されるとともに、排気ガス出口側表面には触媒が担持されない、もしくは前記入口側よりも少量の触媒が担持されているものである。
【０００７】
請求項２においては、前記触媒をディーゼルパティキュレートフィルタの排気ガス出口側にマスキングをしてから担持を行い、排気ガス入口側及び気孔内の触媒担持量を確保したものである。
【０００８】
請求項３においては、前記排気ガス入口側にスラリー塗布手段によりスラリーを塗布することにより排気ガス入口側及び気孔内の触媒担持量を確保したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１においては、排気ガス出口側に不要な触媒を付けずにコストダウンができる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタの通気性を向上し、圧損を低減する。
【００１１】
請求項２においては、排気ガス入口側や特に気孔内に溜まったスートの酸化を促しフィルタの自己再生が促進される。
【００１２】
請求項３においては、マスキング処理を施さなくとも触媒の十分な担持が可能となる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジン用黒煙浄化装置を示す概略図、図２は本発明に係るディーゼルパティキュレートフィルタを示す図、図３はスラリーを排気ガス入口側だけに流して担持する方法を示す図、図４はウオッシュコート層を示す図、図５は従来のウオッシュコート層を示す図である。
【００１４】
図１を用いて本発明に係るディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の全体構成について説明する。
ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置２０（以下、黒煙浄化装置という）は、図１に示すように入口部２、ディーゼルパティキュレートフィルタ１（以下、パティキュレートフィルタという）、及び出口部３で構成されている。入口部２と出口部３は、それぞれハウジング７ａ、７ｂの中に形成されている。該ハウジング７ａ、７ｂの間の設置部１ａにパティキュレートフィルタ１が配置されており、パティキュレートフィルタ１は、ハウジング７ａ、７ｂの両者とガスケット１５で気密を保ち、かつ、Ｖ字バンド１２で一体に固着されている。入口部２には断熱吸音材８が配置されており、この断熱吸音材８は、断熱吸音材押え板１３及び１６で入口部２の内壁に押し付けられている。
また、前記パティキュレートフィルタ１は、前記設置部１ａに着脱可能となっている。
【００１５】
入口部２には、図示しないエンジンから排気ガス１０を導く入口管６が配置されている。該入口管６は、入口部２を略鉛直方向に挿通しており、一端には図示しない排気管を介してエンジンと接続するための開口部を設けており、他端は封止している。該入口管６の円筒側壁には多数の小孔６ａが設けてある。排気ガス１０は、この小孔６ａを介して入口管６から入口部２内へ入るようになっている。また、出口部３には排気ガス１０を排出する出口管１４と、該出口管１４と平行して排気ガス排出時の騒音を低減させる共鳴管２５が設けてある。
【００１６】
こうして、排気ガス１０は、入口管６の小孔６ａを介して入口部２へと導入され、続いてパティキュレートフィルタ１を通過（浄化）してから出口管１４に入り、該出口管１４から排出される。
【００１７】
次に、黒煙浄化装置２０内に配置されるパティキュレートフィルタ１について図１、図２及び図４を用いて説明する。
【００１８】
パティキュレートフィルタ１は、略円筒形のハニカムフィルタであって、コージェライトのようなセラミックス製の多孔質の隔壁であるセラミック担体２６で仕切られた多角形断面を有するものである。また、セラミック担体２６内には多数の気孔２６ａ（図４参照）が形成されている。図２に示すように、このパティキュレートフィルタ１はこれらの隔壁により多数の互いに平行に形成され穴の相隣接する入口部と出口部を交互に実質的に封止して排気ガス１０の導入通路２７・２７・・・と、排出通路２８・２８・・・とを形成し、いわゆるウォールフロータイプにより構成される。そして、その隔壁にＰｔ等の触媒金属がコーティングされ、触媒機能が担持される。このパティキュレートフィルタ１では、該フィルタ１の排気ガス入口側から導入されたエンジンの排気ガス１０が多孔質の隔壁を通過する際に、この排気ガス１０に含まれる微粒子からなるＰＭがろ過されて、ＰＭが除去された排気ガス１０が排気ガス出口側から排出されるように構成される。
なお、前記触媒金属としては、本実施例ではＰｔ等を用いているが、特に限定するものではなくＰｄ、Ｒｈ、Ｉｒ等を用いてもかまわない。
【００１９】
次に、触媒をセラミック担体に担持する方法について図２を用いて説明する。
触媒をセラミック担体２６に担持する方法は、通常、担体となるセラミック上には触媒が直接分散固定されないために、まず、アルミナスラリーに浸漬してスラリーをセラミック表面上に塗布する。前記スラリーが乾燥後、触媒溶液に担体を浸漬し、アルミナ上に触媒を分散固定する。この方法では、排気ガス入口側及び排気ガス出口側の両方となる担体表面全域に触媒が担持されてしまう。そこで本発明においては、図２に示すようにセラミック担体２６の排気ガス出口側表面をゴムのような弾性体の固体でマスキング２９を施してから、アルミナスラリーに浸漬し、該アルミナスラリーが排気ガス出口側表面に担持されにくくする。この方法により排気ガス入口側表面と気孔２６ａ内にスラリーが浸入し塗布される。そして、塗布したスラリーが乾燥後、触媒溶液に担体を浸漬し、排気ガス入口側の担体表面に形成されたアルミナ上に触媒を分散固定する。これにより図４に示すように触媒を担持した層であるウオッシュコート層３５として、排気ガス入口側の担体表面にウオッシュコート層３５ａと，セラミック担体２６内部の表面部分となる壁内気孔壁にウオッシュコート層３５ｂとを形成して、十分な触媒担持量が得られる。
【００２０】
次に、上述したマスキングを施さないで触媒をセラミック担体に担持する方法について図３を用いて説明する。
図３に示すようにセラミック担体２６の排気ガス入口側を下方に向けて、上方に突出した複数のスラリー塗布手段であるスラリー溶液圧送パイプ３０・３０・・・を排気ガス入口側から各導入通路（穴）２７・２７・・・に挿入する。該スラリー溶液圧送パイプ３０の外径は導入通路２７の内径より小さく形成され、導入通路２７の長手方向長さと略同じ長さで同じ数を、同じ位置となるように平行に立設している。各スラリー溶液圧送パイプ３０のノズル先端部３０ａを穴底部近傍に位置させる。そして、アルミナスラリーを、前記パイプ３０を介して排気ガス入口側下方のスラリー溶液上面から上方に移送し、スラリー溶液圧送パイプ３０のノズル先端部３０ａから流し出すことにより導入通路２７の穴底部に吐出されて周囲に沿って下降し導入通路２７内の担体表面と気孔２６ａ内にスラリーが浸入し塗布される。そうして、スラリーが乾燥後、スラリー溶液塗布と同様にして別の前記同様に構成した圧送パイプを用いて触媒溶液を導入通路２７内と気孔２６ａ内に浸入させ塗布し、排気ガス入口側の担体表面に形成されたアルミナ上に触媒を分散固定する。これにより図４に示すように触媒を担持した層であるウオッシュコート層３５として、排気ガス入口側の担体表面にウオッシュコート層３５ａと、セラミック担体２６内部の表面部分となる壁内気孔壁にウオッシュコート層３５ｂとを形成して、十分な触媒担持量が得られる。
なお、前記のように排気ガス入口側表面に触媒を担持させるために、マスキング処理を施した方法や圧送パイプを用いた方法の場合は排気ガス出口側にも若干のスラリーが付着する場合も考えられるが、ほとんど影響が無視できるレベルであり、本発明においては図５で示す従来例と異なり気孔２６ａの中の壁である壁内気孔壁に十分なスラリー及び触媒を付着させることができる。
また、本実施例においては上述したようにスラリー塗布方法としてスラリー溶液圧送パイプ３０のノズル先端部３０ａからスラリーを流す方法を示したが、特に限定するものではなく、パイプ３０中途部にも開口部を設けてスラリーを流し出し、さらに導入通路２７内の表面にスラリーを均一に塗布できるように構成することもできる。
また、本実施例では上述したマスキングの処理方法を示したが、特に限定するものではなく、例えば、薄い膜状のものを剣山状に並んだ針状の突起物に被せて、該突起物を排出通路２８に挿入し、突起物の先端部や途中部から空気を送って、加圧して膜を膨らまし、排出通路２８内セル壁に密着させてマスキング処理を行うこともできる。
【００２１】
このような方法により、排気ガス１０の入口側内面及びセラミック担体２６内部の壁内気孔壁に触媒を担持することが可能であり、気孔２６ａに面する壁内気孔壁にも触媒を担持させることにより、十分な触媒担持量が確保でき、排気ガス入口側表面部だけでなく気孔２６ａ内に溜まったスートの酸化を促進することが可能となる。
【００２２】
このように、セラミック製触媒付き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１において、ディーゼルパティキュレートフィルタ１の排気ガス入口側内面及び壁内気孔壁に触媒が担持されるとともに、排気ガス出口側表面には触媒が担持されない、もしくは前記入口側よりも少量の触媒が担持されていることにより、排気ガス出口側に不要な触媒を付けずにコストダウンができる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ１の通気性を向上し、圧損を低減する。
【００２３】
また、前記触媒をディーゼルパティキュレートフィルタ１の排気ガス出口側にマスキング２９をしてから担持を行い、排気ガス入口側及び気孔２６ａ内の触媒担持量を確保したことにより、排気ガス入口側や特に気孔２６ａ内に溜まったスートの酸化を促しフィルタ１の自己再生が促進される。
【００２４】
前記排気ガス入口側にスラリー塗布手段であるスラリー溶液圧送パイプ３０によりスラリーを塗布することにより排気ガス入口側及び気孔２６ａ内の触媒担持量を確保したことにより、マスキング処理を施さなくとも触媒の十分な担持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジン用黒煙浄化装置。
【図２】本発明に係るディーゼルパティキュレートフィルタを示す図。
【図３】スラリーを排気ガス入口側だけに流して担持する方法を示す図。
【図４】ウオッシュコート層を示す図。
【図５】従来のウオッシュコート層を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１    ディーゼルパティキュレートフィルタ
２６  セラミック担体
２６ａ  気孔
２７  導入通路
２８  排出通路
３０  スラリー溶液圧送パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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