(57)【要約】【課題】ディーゼル機関排ガス中のＰＭを効果的に浄化し、ＰＭの除去に伴う圧力損失増加の小さい浄化装置の提供。【解決手段】ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタのＰＭを濾過する多孔質セル壁の細孔の径を、排ガス入口側で大きく逆に出口側で小さくなる様に傾斜させる。また細孔径の異なる複数の平板の積層をして細孔径に傾斜をもたせる。【効果】ディーゼル内燃機関の排ガス中のＰＭを効果的に浄化できる。ＰＭ捕捉にともなう圧力損失の増加が抑制でき、ＰＭの燃焼も容易となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス入口面側は開口され、排ガス出口面側は開口されていない第１のセルと、上記排ガス入口面側は開口されず、上記排ガス出口面側は開口されている第２のセルとが少なくとも１つ以上隣接され、上記第１のセルから流入された排ガスを上記第２のセルへ流出する多孔質壁を上記第１のセル及び上記第２のセルに有するモノリスハニカム触媒であって、上記第１又は上記第２のセルを構成する多孔質壁の細孔径は上記排ガス入口面側の細孔径を大きく、上記排ガス出口面側の細孔径を小さく、上記排ガス入口面側から上記排ガス出口面側に向かって傾斜させたことを特徴とする排ガス浄化触媒。
【請求項２】
請求項１において、
上記多孔質壁は、上記細孔径の異なる複数の平板を積層して上記細孔径に傾斜を持たせて構成したことを特徴とするモノリスハニカム触媒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関から排出されるガス中に含まれるパティキュレート（ＰＭ）除去するフィルタ、いわゆるディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）に関わり、特にウォールフロー型モノリスハニカムフィルタの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関から排出される排ガスに含まれる、炭化水素（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ），窒素酸化物（ＮＯｘ）等は大気汚染物質として人体に悪影響を及ぼす。また、地球環境への悪影響も無視できない。
【０００３】
そこで、従来よりこれらの排出量低減には多大な努力が払われてきたが、今後さらに徹底した排出量低減が望まれ、高度な技術開発が必要となっている。
【０００４】
また、化石燃料を使用する内燃機関は地球温暖化の原因物質である炭酸ガスを排出するため、燃料消費量の低減が強く要求されている。
【０００５】
自動車等の内燃機関には有害物質排出量の一層の低減と燃費低減の両立が不可欠である。
【０００６】
ディーゼルエンジンは平均的なガソリンエンジンと比べると燃料消費量が少ない。そこで、排気のクリーン化が達成できれば理想的な内燃機関ひいては理想的な自動車が実現する。
【０００７】
ガソリンエンジン排ガス中の主要有害物質は、ＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯであるが、ディーゼルエンジン排気にはこれにパーティキュレート（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）が加わる。ＰＭは呼吸器に障害をもたらすため、ディーゼル排ガス浄化において避けて通れない物質である。
【０００８】
ＰＭ対策としては、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）なるフィルタで捕集し、ＰＭの蓄積でフィルタの圧力損失が増大すればＰＭを燃焼させて、フィルタを再生する方法がある。ＤＰＦには各種型式・材質のものが知られているが、その一種に多孔質セラミックス（コーディエライト等）を成形したいわゆるモノリスハニカムのセル（排ガス流路）入口と出口を交互に封じ、入口が開放された（出口が封じられている）セルに排ガスを導入し、排ガスを該セルを構成する多孔質壁面を通過せしめて、入口が封じられ（出口が開放されている）隣接するセルに移動せしめ、この過程でＰＭを濾過し、隣接セルから最終的にＰＭを除去した排ガスをモノリス外へ排出する、ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタが知られている。
【０００９】
例えば、以下に示すような非特許文献１がある。
【００１０】
【非特許文献１】
自動車技術シリーズ１、自動車原動機の環境対応技術
ｐ１４１−１４２；（社）自動車技術会編、（株）朝倉書店発行、
１９９７年７月初版発行
さらに、このフィルタに触媒をコートしＰＭとＮＯｘ，ＨＣ等の排ガス成分を同時に浄化する方法が、以下に示すような特許文献１及び２がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−１５９０３７号公報
【特許文献２】
特許３０１２２４９号等公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、ＰＭ除去効率が高く、ＰＭの除去にともなう圧力損失増加の小さい、かつ捕捉したＰＭの燃焼による除去が容易な触媒及びそれを用いた排気浄化装置を達成することは難しい。そこで、本発明では、ＰＭ除去効率が高く、ＰＭの除去にともなう圧力損失増加の小さく、捕捉したＰＭの燃焼による除去が容易な触媒、例えば、ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタおよびそれを用いた排気浄化装置を実現することにある。本発明は、ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタの改良に関する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モノリスハニカム触媒であって、セルを構成する多孔質壁の細孔径は排ガス入口面側の細孔径を大きく、排ガス出口面側の細孔径を小さく、排ガス入口面側から排ガス出口面側に向かって傾斜させたことを特徴とする。
【００１４】
また、多孔質壁は、細孔径の異なる複数の平板を積層して細孔径に傾斜を持たせて構成したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に拠れば、モノリスハニカムの排ガス入口側のセル（排ガス流路）の開口端を一つおきに（千鳥状に）封じかつ入口開口端が封じられていないセル（排ガス流路）の排ガス出口側開口端を（結果的に一つおきに）封じ、入口側が開放された（出口側が封じられている）セルに排ガスを導入し、排ガスを該セルを構成する多孔質壁内を通過させて入口側が封じられ（出口側が開放された）た隣接するセルに移動せしめ、この過程でＰＭを濾過し、隣接するセルから最終的にＰＭを除去した排ガスをモノリスハニカム外へ排出する、ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタであって、セルを構成する多孔質壁の細孔径を排ガスの入口面側の細孔径を大きく出口面側の細孔径を小さく、入口面側から出口面側に向かって傾斜させたことを特徴とする、ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタ、および該フィルタを用いた排ガス浄化装置である。
【００１６】
また、細孔径の異なる複数の平板を積層して細孔径に傾斜を持たせたセル壁を構成したことを特徴とする、ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタ、および該フィルタを用いた排ガス浄化装置である。
【００１７】
本発明の具体的実施態様を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施態様及び実施例に限定されるものでなく、その思想範囲内において各種の実施態様があることは言うまでもない。
【００１８】
図１は本発明の方法によるモノリスハニカムフィルタのセル壁におけるＰＭ除去機構の模式図であり、図２は、本発明の方法によるウォールフロー型モノリスハニカムフィルタを排ガス流れ方向に平行な面で切断した断面図であり、図３は、その排ガス入口側端面図である。図１におけるＰＭ５は、必ずしも１次粒子を示したものではなく、２次粒子であっても良い。
【００１９】
本発明の方法によるウォールフロー型モノリスハニカムフィルタ１には、一方の表面から他方の表面に通じる多数の連通孔を有する多孔質セル壁４で仕切られて構成される多数のセル（排ガス流路）２が設けられている。
【００２０】
排ガス入口側端面において、セル開口端は一つ置きに（千鳥状に）セル目封じ３により封じられ、排ガス出口側開口端面においては、入口側開口端が目封じされていないセル開口端が（結果的に）一つ置きにセル目封じ３により封じられる。その結果、セル２はセル（排ガス入口流路）２Ａとセル（排ガス出口流路）２Ｂに区分される。セル壁４には、セル２Ａから２Ｂに向かって２Ａ側の細孔径が大きく２Ｂ側の細孔径が小さくなるよう孔径を傾斜させた連通孔が設けてある。
【００２１】
以上の方法で構成されたウォールフロー型モノリスハニカムフィルタは以下のように機能する。
【００２２】
ＰＭ５を含む排ガス６はセル２Ａに導入される。導入された排ガスは、多孔質のセル壁４を通過してセル２Ｂに移動する。このときＰＭ５は細孔内に捕捉されるが細孔径の大きな２Ａ側からセル２Ｂに傾斜しているため、粒径の大きなＰＭは入口側で捕捉され細孔径の小さなＰＭは出口側で捕捉される。すなわち、セル壁全体を使ってＰＭが除去される。したがって、フィルタの単位体積あたりのＰＭ除去能力が向上し、ＰＭの捕捉にともなう圧力損失の増加が抑制される。
【００２３】
なお、捕捉されたＰＭは、エンジン運転条件の調整や外部熱源により排ガス温度やフィルタ自体の温度を上昇させて、また、必要に応じて高温ガスを排ガス出口側から導入（いわゆる逆洗）してＰＭの燃焼を行わしめることができる。この場合も、本発明の方法においてはＰＭが粒子径により分級されて捕捉されているため、ＰＭの凝集が抑制されて、効果的に燃焼が進行する。
【００２４】
なお、セル壁内の細孔径に傾斜を設けるには各種の方法が考えられるが、細孔径の異なる複数の平板を積層する方法も有効な方法である。
【００２５】
【発明の効果】
以上から明らかな様に、本発明によれば、ディーゼルから排出されるパティキュレートＰＭをウォールフロー型モノリスハニカムフィルタで除去するにあたり、ＰＭ除去性能が高まり、圧力損失の増加を抑制することができる。ＰＭの燃焼による除去も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法によるウォールフロー型モノリスハニカムフィルタのセル壁におけるＰＭ除去機構を示す模式図。
【図２】本発明の代表的な実施態様を示す本発明の方法によるウォールフロー型モノリスハニカムフィルタの構成図（断面図）。
【図３】本発明の代表的な実施態様を示す本発明の方法によるウォールフロー型モノリスハニカムフィルタの構成図（排ガス入口端面図）。
【符号の説明】
１…ウォールフロー型モノリスハニカムフィルタ、２Ａ…セル（排ガス入口流路）、２Ｂ…セル（排ガス出口流路）、３…セル目封じ、４…セル壁、５…ＰＭ、６…排ガス、７…浄化排ガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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