(57)【要約】【課題】ディーゼル排ガス中のパティキュレートを燃焼浄化する排ガス浄化フィルタにおいて、ＤＰＦの前段に酸化触媒ハニカムを配置することなくＤＰＦ単独でパティキュレートを燃焼でき、ＤＰＦ内部で触媒担持量を分布させ、優れた排ガス浄化フィルタを提供することを目的とする。【解決手段】ＤＰＦ１において排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を被覆することで排ガス流れ５を制御し被覆表面に酸化触媒を担持することで、排ガス流の下流側の隔壁に捕集されるパティキュレート６を効率よく酸化燃焼できる排ガス浄化フィルタが得られる。【選択図】図１
2007130624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、排ガス流の上流側の隔壁を被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項２】
無機酸化物で被覆したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項３】
無機酸化物が無機物のゾルを出発原料としていることを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項４】
無機物のゾルがシリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナの内、一つ以上を含むことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項５】
被覆した隔壁上に触媒担体を担持したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項６】
触媒担体がシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含むことを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項７】
触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することを特徴とする請求項５または６に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項８】
排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項９】
無機酸化物が触媒担体であることを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１０】
触媒担体がシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含むことを特徴とする請求項９に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１１】
触媒担体に貴金属、希土類の酸化物の内、少なくとも一つ以上を担持することを特徴とする請求項９または１０に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１２】
排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする請求項１、２または９乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１３】
無機酸化物が無孔体であることを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１４】
無孔体がシリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナの内、少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１３に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１５】
被覆した隔壁上に触媒担体を担持したことを特徴とする請求項１３または１４に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１６】
触媒担体がシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１５に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１７】
触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、少なくとも一つ以上を担持することを特徴とする請求項１５または１６に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１８】
排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項１９】
無機酸化物がディーゼルパティキュレートフィルタと同一材料であることを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２０】
被覆した隔壁上に触媒担体を担持したことを特徴とする請求項１９に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２１】
触媒担体がシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項２０に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２２】
触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、少なくとも一つ以上を担持することを特徴とする請求項２０または２１に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２３】
排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２４】
触媒担体がアルミナであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２５】
触媒担体がアルミナで、かつ、触媒担体に担持した貴金属が白金であることを特徴とする請求項９乃至１２または２４のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２６】
触媒担体がアルミナで、かつ、触媒担体に担持した貴金属が白金で、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、セシウム、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項９乃至１２または２４、２５のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２７】
触媒担体がアルミナで、かつ、触媒担体に担持した貴金属が白金で、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、硫酸セシウムと、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上の酸化物を含むことを特徴とする請求項９乃至１２または２４乃至２６のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２８】
触媒担体がアルミナで、かつ、触媒担体に担持した貴金属が白金で、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、硫酸セシウムと、銅、バナジウム、マンガンの酸化物を含むことを特徴とする請求項９乃至１２または２４乃至２７のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項２９】
隔壁全体に酸化触媒を担持したことを特徴とする請求項１、２または９乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項３０】
触媒担体がアルミナで、かつ、触媒担体に担持した貴金属が白金で、希土類の酸化物がセリアで、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、セシウム、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項９乃至１２または２４、２５のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項３１】
請求項１乃至３０の内いずれか１に記載の排ガス浄化フィルタと、前記記載の排ガス浄化フィルタを収納する容器と、前記容器に形成された排ガス流入口と、前記容器に形成された排ガス流出口と、を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３２】
断熱手段が、前記容器及び／又は前記容器の排ガス流入口と、前記排ガス流入口とエンジンとが接続される接続管と、に配置されていることを特徴とする請求項３１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３３】
前記容器が、エンジンマニホールドに近接して配置されていることを特徴とする請求項３２に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート（固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭化水素微粒子）を燃焼して排ガスを浄化する排ガス浄化フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートは、その粒子径がほぼ１μｍ以下で大気中に浮遊しやすく、呼吸時に人体に取り込まれやすい。
【０００３】
また、このパティキュレートは発ガン性物質も含んでいることから、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートに対する規制が強化されつつある。
【０００４】
排ガスからのパティキュレートを除去する排ガス浄化フィルタとして、図１４に示すように、排ガス流の上流側に酸化触媒ハニカム７を配置し、排ガス流の下流側にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ１）を配置した２段構成からなる排ガス浄化フィルタがある。酸化触媒ハニカム７とは、セラミックスや金属等材料で形成され、隔壁によって多数のセル３に仕切られたハニカムとハニカムのセル３表面に酸化触媒を担持したものである。酸化触媒として、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属やカリウム、ナトリウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属やバリウム、カルシウムのようなアルカリ土類金属やバナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅等の遷移金属やランタン、イットリウム、セリウム等の希土類から少なくとも一つ以上を触媒担体に担持したものである。触媒担体として、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ、ゼオライト等の無機酸化物が挙げられる。ＤＰＦ１とは、図１５（（ａ）正面図、（ｂ）側断面図）に示すように、セラミックス材料で形成され、多孔体の隔壁２によって多数のセル３に仕切られ、セル３両端のうち一方を交互にプラグ４で栓詰めされているハニカムフィルタである。ディーゼルエンジンから排出される排ガスがＤＰＦ１の多数のセル３内に流入し、多孔体の隔壁２を排ガスが通過する際に隔壁表面に排ガス中に含まれるパティキュレート６が衝突することによって捕集され、さらに多孔体の隔壁２表面に捕集されたパティキュレート６の表面に後から流入してくるパティキュレート６が連続的に捕集されるメカニズムとなっている。ＤＰＦ１にパティキュレート６が連続的に捕集され続けると、ＤＰＦ１前後の差圧が上昇してエンジン出力の低下に繋がるため、排ガス流の上流側に配置されている酸化触媒ハニカム７によって生成された二酸化窒素の酸化力を利用してＤＰＦ１に捕集されたパティキュレート６を連続的に酸化燃焼させたり、ＤＰＦ１の多孔体の隔壁２表面にも酸化触媒を担持し、捕集されたパティキュレート６を連続的に酸化燃焼させたりしている。ＤＰＦ１の多孔体の隔壁２表面に担持した酸化触媒として、酸化触媒ハニカム７に担持されている酸化触媒などが挙げられる。また、エンジン負荷が低い場合は、排ガス温度が低く、前記のようなパティキュレート６の酸化燃焼が進行しにくい状態が続くため、エンジンもしくは排ガス流路内に燃料を噴射して、燃料を酸化触媒ハニカム７やＤＰＦ１に担持されている酸化触媒によって酸化燃焼させることで排ガス温度を上昇させ、ＤＰＦ１に捕集されたパティキュレート６の酸化燃焼を進行させている。
【０００５】
特許文献１には、排ガス流の上流側に酸化触媒ハニカムを配置し、排ガス流の下流側にＤＰＦを配置した２段構成で、酸化触媒ハニカムで排ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化し、二酸化窒素の酸化力を利用して、排ガス流の下流側に配置したＤＰＦに捕集されたパティキュレートを二酸化炭素にまで連続的に酸化燃焼させる排ガス浄化フィルタが提案されている。
【０００６】
また、前記の酸化触媒ハニカムとＤＰＦの２段構成からなる排ガス浄化フィルタとは異なる排ガス浄化フィルタの一つとして、排ガス流にＤＰＦを配置した単段構成からなる排ガス浄化フィルタがある。
【０００７】
特許文献２には、排ガスが流入するＤＰＦの入口側の隔壁に、ＤＰＦの出口側の隔壁よりも触媒物質の担持量を多く分布させた構成のＤＰＦによって、パティキュレートを二酸化炭素にまで連続的に酸化燃焼させる排ガス浄化フィルタが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１５９５５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の排ガス浄化フィルタは以下のような課題を有していた。
【０００９】
特許文献１に記載の排ガス浄化フィルタの構成においては、酸化触媒ハニカム及びＤＰＦを２段で排ガス流路内に配置しなければならないため、非常に大きな積載スペースが必要になるという課題を有していた。酸化触媒ハニカムとＤＰＦの２段構成においては、排ガスを拡散させるためのディフューザー、レデューサーに加え、酸化触媒ハニカム、ＤＰＦ及び酸化触媒ハニカムとＤＰＦを連結させる連結部といった部品が必要になるためそれらをつなぎ合わせた排ガス浄化フィルタは非常に大きな積載スペースが必要となる。また、近年、ディーゼル自動車に対する排ガス規制強化によって、排ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）の排出量を低減させるために尿素ＳＣＲシステムの搭載やＮＯｘ還元触媒の搭載が必要になるため、パティキュレートとＮＯｘを同時に処理できる排ガス浄化フィルタの積載スペースは益々必要になってきている。これに対して、排ガス浄化フィルタを積載するディーゼルエンジン搭載の乗用車、トラック、バス、建設機械、フォークリフト、農耕器具、ユーティリティービークル、発電機、船舶等のうち、それらの種類によっては排ガス浄化フィルタを積載するスペースが全く無いほど全体がコンパクト化されているのが現状である。
【００１０】
特許文献２に記載の排ガス浄化フィルタの構成においては、以下のような課題を有していた。
【００１１】
特許文献２に記載のＤＰＦは、図１６に示すように、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２に、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側の隔壁よりも触媒物質である貴金属の担持量を多く分布させることによって、パティキュレートが多く存在する上流側でより活発な排ガス浄化を行えるようにしている。しかしながら、排ガスが流入するＤＰＦ１入口側の多孔体の隔壁２に多く担持された貴金属によって、排ガス中の多くの一酸化窒素が二酸化窒素に酸化されても、生成した二酸化窒素が、隔壁表面に堆積しているパティキュレート６と接触する前に、多孔体の隔壁２を通過して隔壁を挟んだ反対側のセル方向８へ流出してしまうために二酸化窒素の酸化力を利用したパティキュレート６の酸化燃焼効率が低くなるという課題があった。この原因として、貴金属の担持量には分布を持たせているが、触媒担体の担持量には分布を持たせていないため、ＤＰＦ１のセル３に流入した排ガスは均等に多孔体の隔壁２を通過し、隔壁を挟んだ反対側のセル８へ流れる排ガスの流れ５を形成していることが挙げられる。さらに、酸化触媒表面をパティキュレート６で覆ってしまうためパティキュレート６の堆積量が増えるに従って酸化触媒の活性が低下してしまうという課題があり、酸化触媒によって排ガス中の一酸化窒素から二酸化窒素を生成しても排ガスの流れ５に沿って隔壁を挟んだ反対側のセル８へ流出してしまうため堆積したパティキュレート６表面と二酸化窒素を接触させることができなくなってしまう。
【００１２】
以上、従来の排ガス浄化フィルタに関する課題を総括すると、酸化触媒ハニカムとＤＰＦの２段構成のため積載スペースが非常に大きくなること、パティキュレートの燃焼効率が低いことの２つが課題であった。
【００１３】
本発明は、上記の従来の課題を解決するものであり、酸化触媒ハニカムとＤＰＦを配置した２段構成にすることなく、ＤＰＦを配置した単段構成にすることによって、積載スペースを少なくした排ガス浄化フィルタを提供することを目的としている。
【００１４】
また、排ガス中の一酸化窒素を酸化触媒によって酸化して二酸化窒素を効率良く生成することが可能で、かつ、生成した二酸化窒素を効率よく隔壁表面に堆積したパティキュレートに接触させることが可能になる排ガス浄化フィルタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の排ガス浄化フィルタは、上記目的を達成するために、排ガス流の上流側のＤＰＦにおける多孔体の隔壁を目封じ材で被覆し、目封じ材で被覆した表面に酸化触媒を担持することによって排ガス流の上流側のＤＰＦ部分を酸化触媒ハニカムとしての役割を持たせることで、従来技術の酸化触媒ハニカムとＤＰＦを配置した２段構成の排ガス浄化フィルタをＤＰＦのみを配置した単段構成の排ガス浄化フィルタにすることを可能とし、これによって排ガス浄化フィルタの積載スペースを小さくすることが可能となる。
【００１６】
また、排ガス流の上流側のＤＰＦにおける多孔体の隔壁を目封じ材で被覆し、目封じ材で被覆した表面に酸化触媒を担持することによって、排ガス中の一酸化窒素を酸化触媒によって酸化して二酸化窒素を効率良く生成することが可能で、かつ、隔壁を挟んだ反対側のセルに生成した二酸化窒素を流出させること無く、ＤＰＦの排ガス流の下流側の隔壁表面に堆積したパティキュレートに生成した二酸化窒素を効率良く接触させることで、パティキュレートの燃焼活性の高い排ガス浄化フィルタとすることが可能になる。さらに、エンジン負荷が低い場合にエンジンもしくは排ガス流路内に燃料を噴射して、燃料を酸化触媒によって酸化燃焼させる場合においても、ＤＰＦの排ガス流の上流側に担持された酸化触媒によって効率よく酸化燃焼させるとともに、発生した燃焼熱によって温度上昇した排ガスを、隔壁を挟んだ反対側のセルに流出させること無く、ＤＰＦの排ガス流の下流側の隔壁に捕集されたパティキュレートに送り込むことができるため、パティキュレートの燃焼活性の高い排ガス浄化フィルタとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、酸化触媒ハニカムとＤＰＦを配置した２段構成にすることなく、ＤＰＦを配置した単段構成にすることによって、積載スペースを少なくした排ガス浄化フィルタ及び排ガス浄化フィルタを提供することが可能になる。
【００１８】
また、排ガス中の一酸化窒素を酸化触媒によって酸化して二酸化窒素を効率良く生成することが可能で、かつ、生成した二酸化窒素を効率よく隔壁表面に堆積したパティキュレートに接触させることが可能になる排ガス浄化フィルタを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の請求項１に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、排ガス流の上流側の隔壁を被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００２０】
この構成により以下の作用が得られる。
【００２１】
セラミックス材料で形成されたＤＰＦは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタである。このようなＤＰＦの構造によって、ディーゼルエンジンから排出される排ガスは、プラグで目詰めされていない多数のセル端面からセル内に流入するが、セルのもう一方の端面がプラグで目詰めされているため、排ガスは多孔体の隔壁を通過する排ガスの流れが形成されている。排ガスが多孔体の隔壁を通過する際に排ガス中に含まれるパティキュレートが隔壁表面に衝突することによって捕集され、さらに多孔体の隔壁表面に捕集されたパティキュレートに後から流入してくるパティキュレートが連続的に捕集されるメカニズムとなっている。このようなＤＰＦの構造において、排ガス流の上流側の隔壁を被覆することで、上流側の隔壁に排ガスを通過させること無く、被覆していない隔壁に排ガスの流れを意図的に導くように制御することが可能になる。
【００２２】
また、ＤＰＦにおける排ガスの上流側の隔壁を被覆することによって、被覆した隔壁には排ガスの流れが無くなり、パティキュレートが衝突する確率が低下するため、被覆した隔壁にはパティキュレートが捕集されにくくなり、ＤＰＦの排ガスの上流側におけるパティキュレートによる目詰まりを防止することが可能になる。
【００２３】
また、ＤＰＦにおける排ガスの上流側の隔壁を被覆することによって、被覆した隔壁には排ガスの流れが無くなり、パティキュレートが衝突する確率が低下するため、被覆した隔壁にはパティキュレートが捕集されにくくなるため、被覆した表面に酸化触媒を担持した場合、パティキュレートによって酸化触媒表面が覆われることが少なくなるため、酸化触媒の活性を高く維持することが可能になる。
【００２４】
本発明の請求項２に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、排ガス流の上流側の隔壁を無機酸化物で被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００２５】
この構成によって、請求項１の作用に加え、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を無機酸化物で被覆しているため、耐熱性や耐腐食性の高い被膜を得られ、ディーゼルエンジンから排出される高温で腐食性の高いの排ガスに長期間曝されても安定した被膜を維持し、耐久性の高いＤＰＦが得られると共に、請求項１の作用である、上流側の隔壁に排ガスを通過させること無く、被覆していない隔壁に排ガスの流れを意図的に導くように制御することが長期に渡って可能になる。
【００２６】
本発明の請求項３に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を無機物のゾルを出発原料とした無機酸化物で被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００２７】
この構成によって、請求項１またはおよび請求項２の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００２８】
排ガス流の上流側の隔壁を無機物のゾルを出発原料とした無機酸化物を被覆しているため、多孔体の隔壁の表面や隔壁内部の細孔に至るまで浸透し、被覆ムラの無い緻密で均一な膜厚の被膜が得られ、請求項１の作用である、上流側の隔壁に排ガスを通過させること無く、被覆していない隔壁に排ガスの流れを意図的に導く制御が確実に行えるようになる。
【００２９】
本発明の請求項４に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナの内、一つ以上を含んだゾルであることを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００３０】
この構成によって、請求項１乃至３の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００３１】
シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナの内、一つ以上を含んだゾルは、一次粒子径が５０ｎｍ以下と小さく、非常に緻密な被膜が得られ、請求項１の作用である、上流側の隔壁に排ガスを通過させること無く、被覆していない隔壁に排ガスの流れを意図的に導く制御が確実に行えるようになる。
【００３２】
また、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナの内、一つ以上の一次粒子径の異なるゾルを選択して被覆すれば、気孔率の異なる緻密で均一な被膜が得られ、ＤＰＦ前後の差圧を自在にコントロールすることができるため適用したいディーゼルエンジン毎に合わせて材料設計することができる。
【００３３】
また、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナを含むゾルは比較的安価であるため、製造コストを抑えることが可能になる。
【００３４】
本発明の請求項５に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、排ガス流の上流側の隔壁を、請求項１乃至４に記載のように被覆し、被覆した隔壁上に触媒担体を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００３５】
この構成によって、請求項１乃至４の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００３６】
一般的に、ＤＰＦにおいて、多孔体の隔壁表面に触媒担体をウォッシュコートする方法は良く知られているが、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を被覆し、被覆した表面に触媒担体を担持することによって、触媒反応によって排ガス中の一酸化窒素から生成した二酸化窒素を、隔壁を挟んで反対側のセルに流出することを防止し、効率良く生成した二酸化窒素をＤＰＦにおける排ガス流の下流側に送り込むことができ、ＤＰＦにおける排ガス流の下流側の隔壁表面に捕集されたパティキュレートと効率良く接触し二酸化炭素まで酸化燃焼させることが可能となる。
【００３７】
本発明の請求項６に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、請求項１乃至４に記載のように被覆し、被覆した隔壁上に担持する触媒担体がシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含むことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００３８】
この構成によって、請求項１乃至５の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００３９】
触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、表面積の大きい触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、貴金属の表面積を大きく保持することが可能になるため、パティキュレートに対して非常に活性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００４０】
また、触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、耐熱性の高い触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、ディーゼルエンジンから排出される高温の排ガスに長時間曝されても、触媒担体の表面積低下が少ないため、貴金属などの触媒の表面積も大きく保持することが可能になるため、熱耐久性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００４１】
本発明の請求項７に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、請求項１乃至４に記載のように被覆し、被覆した隔壁上に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００４２】
この構成によって、請求項１乃至６に記載の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００４３】
貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００４４】
貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、酸素給放出能の優れた酸化触媒となるため酸素が不足した排ガス状態においても、貴金属に酸素が供給されるため、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られし、酸素が過剰な排ガス状態においては、酸素が吸蔵されるため貴金属が酸化されにくくなり、パティキュレートに対して高い触媒活性を維持することが可能な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００４５】
ここで、貴金属として、白金、パラジウム、ロジウム等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。また、希土類酸化物として、ランタニア、イットリア、セリア、セリア・ジルコニア複合酸化物等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。
【００４６】
本発明の請求項８に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、請求項１乃至４に記載のように被覆し、被覆した隔壁上に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持し、かつ、ＤＰＦにおける排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００４７】
この構成によって、請求項１乃至７の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００４８】
ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁に担持された酸化触媒によって、排ガス中の一酸化窒素を酸化して得られた二酸化窒素の酸化力と、ＤＰＦにおける排ガス流の下流側の隔壁に担持された酸化触媒の相乗効果によって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００４９】
ここで、排ガス流の下流側の隔壁に担持する酸化触媒として、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属やカリウム、ナトリウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属やバリウム、カルシウムのようなアルカリ土類金属やバナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅等の遷移金属やランタン、イットリウム、セリウム等の希土類から少なくとも一つ以上をそのままＤＰＦの隔壁表面に担持しても良いし、触媒担体をＤＰＦの隔壁表面にウォッシュコートし、ウォッシュコートした触媒担体に担持しても良い。また、触媒担体を用いる場合は、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ、ゼオライト等の無機酸化物が挙げられる。
【００５０】
本発明の請求項９に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を触媒担体で被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００５１】
この構成によって、請求項１及び２の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００５２】
ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁に触媒担体を被覆することによって、比較的簡便な方法で被覆されると共に、材料コストや製造コストを抑えることも可能になる。
【００５３】
本発明の請求項１０に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体で被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００５４】
この構成によって、請求項９の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００５５】
触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、表面積の大きい触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、貴金属の表面積を大きく保持することが可能になるため、パティキュレートに対して非常に活性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００５６】
また、触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、耐熱性の高い触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、ディーゼルエンジンから排出される高温の排ガスに長時間曝されても、触媒担体の表面積低下が少ないため、貴金属などの触媒の表面積も大きく保持することが可能になるため、熱耐久性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００５７】
本発明の請求項１１に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体で被覆し、さらに触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００５８】
この構成によって、請求項９及び１０の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００５９】
貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００６０】
貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、酸素給放出能の優れた酸化触媒となるため酸素が不足した排ガス状態においても、貴金属に酸素が供給されるため、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られし、酸素が過剰な排ガス状態においては、酸素が吸蔵されるため貴金属が酸化されてパティキュレートに対する触媒活性の劣化を防止することが可能な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００６１】
ここで、貴金属として、白金、パラジウム、ロジウム等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。また、希土類酸化物として、ランタニア、イットリア、セリア、セリア・ジルコニア複合酸化物等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。
【００６２】
本発明の請求項１２に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体で被覆し、さらに触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持し、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００６３】
この構成によって、請求項９乃至１１の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００６４】
ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁に担持された酸化触媒によって、排ガス中の一酸化窒素を酸化して得られた二酸化窒素の酸化力と、排ガス流の下流側の隔壁に担持された酸化触媒の相乗効果によって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００６５】
ここで、排ガス流の下流側の隔壁に担持する酸化触媒として、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属やカリウム、ナトリウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属やバリウム、カルシウムのようなアルカリ土類金属やバナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅等の遷移金属やランタン、イットリウム、セリウム等の希土類から少なくとも一つ以上をそのままＤＰＦの隔壁表面に担持しても良いし、触媒担体をＤＰＦの隔壁表面にウォッシュコートし、ウォッシュコートした触媒担体に担持しても良い。また、触媒担体を用いる場合は、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ、ゼオライト等の無機酸化物が挙げられる。
【００６６】
本発明の請求項１３に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を無孔体の無機酸化物で被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００６７】
この構成によって、請求項１及び２の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００６８】
無孔体の無機酸化物で被覆することで、被覆表面に触媒担体を担持し、さらに酸化触媒を担持させる際に、被覆した部分には酸化触媒が担持されることが無いため、酸化触媒の使用量に無駄が無くなり、材料コストが低減できると共に、酸化触媒を効率良く利用することができる。
【００６９】
本発明の請求項１４に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含む無孔体の無機酸化物で被覆することを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００７０】
この構成によって、請求項１３の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００７１】
触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、耐熱性や耐腐食性の高い被膜を得られ、ディーゼルエンジンから排出される高温で腐食性の高いの排ガスに長期間曝されても安定した被膜を維持し、耐久性の高いＤＰＦが得られると共に、請求項１の作用である、上流側の隔壁に排ガスを通過させること無く、被覆していない隔壁に排ガスの流れを意図的に導くように制御することが長期に渡って可能になる。
【００７２】
本発明の請求項１５に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含む無孔体の無機酸化物で被覆し、被覆した隔壁上に触媒担体を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００７３】
この構成によって、請求項１３及び１４の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００７４】
一般的に、ＤＰＦにおいて多孔体の隔壁表面に触媒担体をウォッシュコートする方法は良く知られているが、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を被覆し、被覆した表面に触媒担体を担持することによって、触媒反応によって排ガス中の一酸化窒素から生成した二酸化窒素を、隔壁を挟んで反対側のセルに流出することを防止し、効率良く生成した二酸化窒素をＤＰＦにおける排ガス流の下流側に送り込むことができ、ＤＰＦにおける排ガス流の下流側の隔壁表面に捕集されたパティキュレートと効率良く接触し二酸化炭素まで酸化燃焼させることが可能となる。
【００７５】
本発明の請求項１６に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含む無孔体の無機酸化物で被覆し、被覆した隔壁上に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００７６】
この構成によって、請求項１３乃至１５の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００７７】
触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、表面積の大きい触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、貴金属の表面積を大きく保持することが可能になるため、パティキュレートに対して非常に活性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００７８】
また、触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、耐熱性の高い触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、ディーゼルエンジンから排出される高温の排ガスに長時間曝されても、触媒担体の表面積低下が少ないため、貴金属などの触媒の表面積も大きく保持することが可能になるため、熱耐久性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００７９】
本発明の請求項１７に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含む無孔体の無機酸化物で被覆し、被覆した隔壁上に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体を担持し、さらに触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００８０】
この構成によって、請求項１３乃至１６に記載の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００８１】
ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を無孔体の無機酸化物で被覆することで、被覆した表面に触媒担体をウォッシュコートし、さらに貴金属を担持する際に、触媒担体のみに貴金属が担持されるため非常に高価な貴金属材料を有効に使用することが可能になる。通常、貴金属を触媒担体に担持する際には、貴金属の塩を触媒担体の細孔内へ吸着させることによって添着させ、焼成することで貴金属を担持しているが、無孔体の無機酸化物には貴金属の塩は吸着しないため、余分な貴金属量を必要としなくなる。
【００８２】
また、貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００８３】
また、貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、酸素給放出能の優れた酸化触媒となるため酸素が不足した排ガス状態においても、貴金属に酸素が供給されるため、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られし、酸素が過剰な排ガス状態においては、酸素が吸蔵されるため貴金属が酸化されてパティキュレートに対する触媒活性の劣化を防止することが可能な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００８４】
ここで、貴金属として、白金、パラジウム、ロジウム等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。また、希土類酸化物として、ランタニア、イットリア、セリア、セリア・ジルコニア複合酸化物等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。
【００８５】
本発明の請求項１８に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含む無孔体の無機酸化物で被覆し、被覆した隔壁上に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体を担持し、さらに触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持し、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００８６】
この構成によって、請求項１３乃至１７の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００８７】
ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁に担持された酸化触媒によって、排ガス中の一酸化窒素を酸化して得られた二酸化窒素の酸化力と、排ガス流の下流側の隔壁に担持された酸化触媒の相乗効果によって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【００８８】
ここで、排ガス流の下流側の隔壁に担持する酸化触媒として、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属やカリウム、ナトリウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属やバリウム、カルシウムのようなアルカリ土類金属やバナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅等の遷移金属やランタン、イットリウム、セリウム等の希土類から少なくとも一つ以上をそのままＤＰＦの隔壁表面に担持しても良いし、触媒担体をＤＰＦの隔壁表面にウォッシュコートし、ウォッシュコートした触媒担体に担持しても良い。また、触媒担体を用いる場合は、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ、ゼオライト等の無機酸化物が挙げられる。
【００８９】
本発明の請求項１９に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁をＤＰＦと同一材料で被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００９０】
この構成によって、請求項１及び２の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００９１】
ＤＰＦと同一材料で被覆することで、ＤＰＦとの密着性が向上し、緻密な被膜が形成され、請求項１の作用である、上流側の隔壁に排ガスを通過させること無く、被覆していない隔壁に排ガスの流れを意図的に導く制御が確実に行えるようになる。
【００９２】
本発明の請求項２０に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁をＤＰＦと同一材料で被覆し、被覆した隔壁の表面に、触媒担体を担持することによって、触媒反応によって排ガス中の一酸化窒素から生成した二酸化窒素を、隔壁を挟んで反対側のセルに流出することを防止し、効率良く生成した二酸化窒素をＤＰＦにおける排ガス流の下流側に送り込むことができ、ＤＰＦにおける排ガス流の下流側の隔壁表面に捕集されたパティキュレートと効率良く接触し二酸化炭素まで酸化燃焼させることが可能となる。
【００９３】
本発明の請求項２１に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁をＤＰＦと同一材料で被覆し、被覆した隔壁の表面に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００９４】
この構成によって、請求項１９及び２０の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００９５】
触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、表面積の大きい触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、貴金属の表面積を大きく保持することが可能になるため、パティキュレートに対して非常に活性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００９６】
また、触媒担体としてシリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んでいるため、耐熱性の高い触媒担体に貴金属などの触媒を分散して担持することができ、ディーゼルエンジンから排出される高温の排ガスに長時間曝されても、触媒担体の表面積低下が少ないため、貴金属などの触媒の表面積も大きく保持することが可能になるため、熱耐久性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【００９７】
本発明の請求項２２に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁をＤＰＦと同一材料で被覆し、被覆した隔壁の表面に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体を担持し、さらに触媒担体に触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【００９８】
この構成によって、請求項１９乃至２１に記載の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【００９９】
貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１００】
貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持することによって、酸素給放出能の優れた酸化触媒となるため酸素が不足した排ガス状態においても、貴金属に酸素が供給されるため、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られし、酸素が過剰な排ガス状態においては、酸素が吸蔵されるため貴金属が酸化されてパティキュレートに対する触媒活性の劣化を防止することが可能な排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１０１】
ここで、貴金属として、白金、パラジウム、ロジウム等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。また、希土類酸化物として、ランタニア、イットリア、セリア、セリア・ジルコニア複合酸化物等を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。
【０１０２】
本発明の請求項２３に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁をＤＰＦと同一材料で被覆し、被覆した隔壁の表面に、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカアルミナ、アルミナ、ゼオライトの内、一つ以上を含んだ触媒担体を担持し、さらに触媒担体に触媒担体に貴金属、希土類酸化物の内、一つ以上を担持し、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に酸化触媒を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１０３】
この構成によって、請求項１９乃至２２の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１０４】
排ガス流の上流側の隔壁に担持された酸化触媒によって、排ガス中の一酸化窒素を酸化して得られた二酸化窒素の酸化力と、排ガス流の下流側の隔壁に担持された酸化触媒の相乗効果によって、パティキュレートに対して非常に高活性な排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１０５】
ここで、排ガス流の下流側の隔壁に担持する酸化触媒として、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属やカリウム、ナトリウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属やバリウム、カルシウムのようなアルカリ土類金属やバナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅等の遷移金属やランタン、イットリウム、セリウム等の希土類から少なくとも一つ以上をそのままＤＰＦの隔壁表面に担持しても良いし、触媒担体をＤＰＦの隔壁表面にウォッシュコートし、ウォッシュコートした触媒担体に担持しても良い。また、触媒担体を用いる場合は、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ、ゼオライト等の無機酸化物が挙げられる。
【０１０６】
本発明の請求項２４に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、アルミナの触媒担体で被覆したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１０７】
この構成によって、請求項１、２または９乃至１２の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１０８】
アルミナの触媒担体は、平均粒子径が５μｍ以下と非常に小さいため、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁に担持した場合、充填密度が高くなることから少ない担持量で緻密な被膜が得ることが可能になる。この緻密な被膜によってＤＰＦの排ガス流の上流側の隔壁を排ガスが通過しなくなるため、被覆した隔壁にはパティキュレートが捕集されにくくなり、被覆していない排ガス流の下流側の隔壁にパティキュレートを意図的に送り込むことが可能になる。また、少ない担持量で被膜を形成することで、形成した被膜によって排ガス流路を閉塞させることがないためＤＰＦの圧損上昇を最小限に抑えることが可能となる。
【０１０９】
さらに、アルミナの触媒担体は表面積が大きいため、貴金属などの触媒を高分散に担持することができ、貴金属の表面積を大きく保持することが可能になるため、パティキュレートに対して非常に活性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１１０】
さらに、アルミナの触媒担体は、耐熱性が高いため、ディーゼルエンジンから排出される高温の排ガスに長時間曝されても、触媒担体の表面積低下が少ないため、貴金属などの触媒の表面積も大きく保持することが可能になるため、熱耐久性の高い排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１１１】
本発明の請求項２５に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、アルミナの触媒担体で被覆し、かつ、触媒担体に担持する貴金属が白金であることを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１１２】
この構成によって、請求項１、２または９乃至１２または２４の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１１３】
触媒担体に担持する貴金属として白金を用いることで、触媒表面と排ガス中のガス成分との親和力が高まり、ガス成分を酸化したり還元したりし易くすることが可能になる。排ガス中の酸素濃度が高い場合、アルミナに担持した白金によって排ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する効率が最大となる。このため、ＤＰＦの上流側の隔壁を通過した排ガス中の二酸化窒素濃度が最大となるため、二酸化窒素の酸化力を用いてＤＰＦの下流側の隔壁の表面に堆積したパティキュレートを効率良く酸化燃焼させることが可能となる。
【０１１４】
さらに、触媒担体に担持する貴金属として白金を用いることで、排ガス中の炭化水素や一酸化窒素などの有害なガス成分も酸化して浄化することが可能となる。
【０１１５】
本発明の請求項２６に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、アルミナの触媒担体で被覆し、かつ、触媒担体に担持する貴金属が白金で、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、セシウム、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１１６】
この構成によって、請求項１、２または９乃至１２または２５の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１１７】
ＤＰＦの排ガス流の下流側の隔壁に、セシウム、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上を含む酸化触媒を担持することで、ディーゼルエンジンから排出される排ガスの温度が低温でも高温の場合においてもパティキュレートを効率良く酸化燃焼できる排ガス浄化フィルタとなる。これらの金属種は、それ自体が排ガス成分と作用してパティキュレートに対して反応性の高い状態に変化し易いことが考えられる。
【０１１８】
さらに、ＤＰＦの排ガス流の上流側の隔壁に担持された白金触媒によって得られた二酸化窒素がＤＰＦの排ガス流の下流側の隔壁に堆積したパティキュレートに反応できるようになるため、排ガス中のパティキュレートに対して非常に高活性の排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１１９】
本発明の請求項２７に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、アルミナの触媒担体で被覆し、かつ、触媒担体に担持する貴金属が白金で、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、硫酸セシウム、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上の酸化物を含むことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１２０】
この構成によって、請求項１、２または９乃至１２または２６の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１２１】
硫酸セシウムを含むことで硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物等に比べて熱的に最も安定で高い耐熱性を有し、かつ耐被毒性に優れるため、パティキュレートの酸化燃焼に対して高い触媒活性を維持することが可能となる。
【０１２２】
また、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上の酸化物を含むことで、パティキュレートに対する触媒活性を高めることが可能となる。
【０１２３】
さらに、ＤＰＦの排ガス流の上流側の隔壁に担持した白金触媒によって排ガス中の一酸化窒素から二酸化窒素を生成し、パティキュレートを酸化させることができるため、ＤＰＦの排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒表面にパティキュレートを堆積させないようにできるため、非常に高活性の排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１２４】
本発明の請求項２８に記載の排ガス浄化フィルタは、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタにおいて、ＤＰＦにおける排ガス流の上流側の隔壁を、アルミナの触媒担体で被覆し、かつ、触媒担体に担持する貴金属が白金で、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、硫酸セシウム、銅、バナジウム、マンガンの酸化物を含むことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１２５】
この構成によって、請求項１、２または９乃至１２または２７の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１２６】
硫酸セシウムを含むことで硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物等に比べて熱的に最も安定で高い耐熱性を有し、かつ耐被毒性に優れるため、パティキュレートの酸化燃焼に対して高い触媒活性を維持することが可能となる。
【０１２７】
また、銅、バナジウム、マンガンの酸化物を含んだ複合金属酸化物とすることで、耐熱性に優れると共に、パティキュレートに対する触媒活性を最大に高めることが可能となる。
【０１２８】
さらに、ＤＰＦの排ガス流の上流側の隔壁に担持した白金触媒によって排ガス中の一酸化窒素から二酸化窒素を生成し、パティキュレートを酸化させることができるため、ＤＰＦの排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒表面にパティキュレートを堆積させないようにできるため、非常に高活性の排ガス浄化フィルタが得られる。
【０１２９】
本発明の請求項２９に記載の排ガス浄化フィルタは、隔壁全体に酸化触媒を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１３０】
この構成によって、請求項１、２または９乃至１１の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１３１】
隔壁全体に酸化触媒を担持することによって、ＤＰＦの排ガス流の上流側の隔壁に担持した白金触媒層を通過してしまう粒子径の小さいパティキュレートを酸化触媒によって酸化燃焼させることができるため、上流側の隔壁上へのパティキュレートの堆積を防ぐことができる。これによって、白金触媒によって排ガス中の一酸化窒素から二酸化窒素を生成する効率を維持し、パティキュレートを安定的に燃焼させることが可能になる。
【０１３２】
本発明の請求項３０に記載の排ガス浄化フィルタは、触媒担体がアルミナで、かつ、触媒担体に担持した貴金属が白金で、希土類の酸化物がセリアで、かつ、排ガス流の下流側の隔壁に担持した酸化触媒が、セシウム、銅、バナジウム、マンガン、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。
【０１３３】
この構成によって、請求項９乃至１２または２４、２５の作用に加えて、以下の作用が得られる。
【０１３４】
触媒担体であるアルミナにセリアを担持することでアルミナの耐熱性が向上し、アルミナの表面積低下を防止し、触媒の表面積を高く維持することで長期に渡ってパティキュレートに対する触媒活性を維持することが可能になる。
【０１３５】
さらに、排ガス中の酸素濃度が高い時にはアルミナに担持されたセリアに酸素を貯蔵し、排ガス中の酸素濃度が低い時にはセリアに貯蔵された酸素を放出することができるため、パティキュレートを酸化燃焼する際に酸素不足を補うことが可能になる。これによって、排ガス中の酸素濃度に影響されることなくパティキュレートを酸化燃焼させることが可能になる。
【０１３６】
本発明の請求項３１に記載の排ガス浄化装置は、請求項１乃至３０の内いずれか１に記載の排ガス浄化フィルタと、前記記載の排ガス浄化フィルタを収納する容器と、前記容器に形成された排ガス流入口と、前記容器に形成された排ガス流出口と、を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【０１３７】
この構成により、簡単な構造でエンジンの運転条件下で到達する温度域でパティキュレートを安定して良好に酸化燃焼できる排ガス浄化装置が得られる。
【０１３８】
ここで、排ガス浄化フィルタを収納する容器としては、円筒状または楕円筒状などの形状のものが用いられる。
【０１３９】
本発明の請求項３２に記載の排ガス浄化装置は、請求項３１に記載の排ガス浄化装置であって、断熱手段が、容器及び／又は容器の排ガス流入口と、前記排ガス流入口とエンジンとが接続される接続管と、に配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【０１４０】
この構成によって、請求項３１の作用に加えて、断熱手段によって排ガス浄化フィルタに流入する排ガスと排ガス浄化フィルタの温度低下が防止されるため、パティキュレートに対する触媒活性を向上させることが可能になる。
【０１４１】
ここで、断熱手段としては、容器を真空二重構造にしたり断熱材で包んだりする方法が挙げられるがこれに限定されない。
【０１４２】
本発明の請求項３３に記載の排ガス浄化装置は、請求項３２に記載の排ガス浄化装置であって、容器がエンジンマニホールドに近接して配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【０１４３】
この構成によって、請求項３２の作用に加え、エンジン燃焼部からの排ガスの温度低下が防止されるので、パティキュレートに対する触媒活性を向上させることが可能になる。
【０１４４】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図面を参照しながら説明する。
【０１４５】
図１に示すように、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の隔壁２を被覆することによって、被覆した隔壁２には排ガスの流れ５が無くなり、パティキュレート６が衝突する確率が低下するため、被覆した隔壁にはパティキュレート６が捕集されにくくなるため、被覆した表面に、触媒担体に担持した酸化触媒１０を担持した場合、パティキュレート６によって酸化触媒表面が覆われることが少なくなるため、酸化触媒の活性を高く維持することが可能になった。さらに、被覆した表面に担持した触媒によって排ガス中の一酸化窒素がから二酸化窒素を生成させ、上流側からは隔壁を挟んだ反対側のセル８へ流出させずに、パティキュレート６が捕集されているＤＰＦ１の下流側へと生成した二酸化窒素を効率良く送り込むことができるため、パティキュレート６に対して非常に活性の高い排ガス浄化フィルタとなった。
【０１４６】
例えばチタニアゾルに、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側を含浸し、余剰のゾルを除去した後、焼成して、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を被覆した後、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持した。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジンの排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレート６の燃焼活性が非常に高いことが分かった。これは、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側に担持された酸化触媒によって排ガス中の一酸化窒素から生成した二酸化窒素が、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に捕集されたパティキュレート６と効率よく接触し、パティキュレート６の燃焼活性が高くなったと考えられる。
【０１４７】
図２は、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を目封じ材９で被覆した状態を表している。目封じ材９に要求される特性としては、耐熱性の高いこと、耐腐食性の高いこと、目封じ材９の表面に触媒を担持する際に目封じ材９と触媒成分とが反応して触媒劣化を起こさせない材料であること、ＤＰＦ１の多孔体の隔壁２の表面のみならず細孔内部にまで浸透することなどが挙げられる。シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナのゾルは、一次粒子径が５０ｎｍ以下と小さい。例えばチタニアゾルに、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側を含浸し、余剰のゾルを除去した後、焼成して、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を被覆した場合、隔壁表面に非常に緻密な被膜が得られた。これによって、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の隔壁２に排ガスを通過させること無く、被覆していない隔壁に排ガスの流れ５を意図的に導く制御が確実に行えるようになった。
【０１４８】
また、ＤＰＦ１における排ガスの上流側の隔壁を被覆することによって、被覆した隔壁２には排ガスの流れが無くなり、パティキュレート６が衝突する確率が低下するため、被覆した隔壁にはパティキュレートが捕集されにくくなり、ＤＰＦ１の排ガスの上流側におけるパティキュレート６による目詰まりを防止することが可能となった。
【０１４９】
図３は、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を目封じ材９で被覆し、被覆した表面に、触媒担体に担持した酸化触媒１０を担持し、かつ、ＤＰＦ１の排ガス流の下流側に、触媒担体に担持していない酸化触媒１１を担持した状態を表している。例えばチタニアゾルに、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側を含浸し、余剰のゾルを除去した後、焼成して、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を被覆した後、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持した。さらに、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に、触媒担体に担持していない酸化触媒１１の液に含浸し、余剰液を除去した後、焼成して担持した。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジンの排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレート６の燃焼活性が非常に高いことが分かった。これは、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側に担持された酸化触媒によって排ガス中の一酸化窒素から生成した二酸化窒素の酸化力と、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に担持された酸化触媒との相乗効果によって、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に捕集されたパティキュレート６を効率よく燃焼したため、パティキュレート６の燃焼活性が高くなったと考えられる。
【０１５０】
図４は、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を目封じ材９で被覆し、さらに被覆した表面に触媒担体に担持した酸化触媒１０を担持し、かつ、ＤＰＦ１の排ガス流の下流側に、触媒担体に担持した酸化触媒１０は圧損が低くなるように粗く担持した状態を表している。例えばチタニアゾルに、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側を含浸し、余剰のゾルを除去した後、焼成して、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２を被覆した後、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持した。さらに、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持した。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジンの排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレート６の燃焼活性が非常に高いことが分かった。
【０１５１】
図５は、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２に、触媒担体に担持した酸化触媒１０を担持した状態を表している。例えば、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持した。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジンの排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレート６の燃焼活性が非常に高いことが分かった。
【０１５２】
図６は、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２に、触媒担体に担持した酸化触媒１０を担持し、かつ、ＤＰＦ１の排ガス流の下流側に、触媒担体に担持していない酸化触媒１１を担持した状態を表しているが、例えば、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持し、さらに、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に、触媒担体に担持していない酸化触媒１１の液に含浸し、余剰液を除去した後、焼成して担持した。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジンの排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレート６の燃焼活性が非常に高いことが分かった。
【０１５３】
図７は、ＤＰＦ１における排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２に、触媒担体に担持した酸化触媒１０を担持し、かつ、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側にも、触媒担体に担持した酸化触媒１０を担持した状態を表しているが、例えば、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持し、さらに、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に、触媒担体に担持した酸化触媒１０の液に含浸し、余剰液を除去した後、焼成して担持し、さらに、ＤＰＦ１における排ガス流の下流側に、触媒担体であるアルミナをウォッシュコートして、焼成しアルミナを担持した後、さらに貴金属である白金の液に含浸し、余剰液を除去後、焼成して担持した。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジンの排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレート６の燃焼活性が非常に高いことが分かった。
【０１５４】
図８は、実施例１で製造した排ガス浄化フィルタを表す図である。ＤＰＦ１として、直径が５．６６インチ、長さが６インチ、セル密度が３００セル／ｉｎｃｈ２、多孔体の隔壁２厚みが１２ミルの市販のコージェライト製ＤＰＦを用いた。まず始めに、イオン交換水に硫酸セシウム、硫酸銅五水和物、酸化硫酸バナジウム、酢酸マンガンを金属元素重量比でそれぞれ、３１９．６、１８３．９、１８８．５、０．７の比率で溶解した液を調整し、調整した液にコージェライト製ＤＰＦ１を長さ方向に対して全体長さの２／３を含浸し、余剰液をエアブローで除去し、７００℃で５時間酸化焼成することで、コージェライト製ＤＰＦ１に対して硫酸セシウムと銅・バナジウム・マンガンの酸化物１３が約１３ｗｔ％になるように担持した。次いで、イオン交換水に市販のアルミナ粉末を分散させ、アルミナに対して白金が４ｗｔ％担持する量のジニトロジアンミン白金硝酸溶液を滴下し、エバポレーターを用いて減圧しながら乾燥し、さらに１２０℃で２４時間乾燥した後、４００℃で４時間還元焼成し、６００℃で５時間酸化焼成してアルミナに対して４ｗｔ％の白金を担持したアルミナを調整し、白金を担持したアルミナ１２をイオン交換水に分散させて分散液を調整し、調整した分散液にコージェライト製ＤＰＦ１を長さ方向に対して全体長さの１／３を含浸し、余剰液をエアブローで除去し、６００℃で５時間酸化焼成することで、コージェライト製ＤＰＦ１に対して白金が約０．１ｗｔ％になるように担持し、最終的に図８で表した排ガス浄化フィルタを製造して実施例１とした。比較例１として、市販の酸化触媒ハニカムを前段に配置し、市販のＤＰＦを後段に配置した２段構成とした排ガス浄化フィルタを用いた。比較例１の市販の酸化触媒ハニカムは、直径が５．６６インチ、長さが６インチ、セル密度が３００セル／ｉｎｃｈ２の市販のコージェライト製ハニカムにアルミナを担体とした白金を担持したものであり、白金の担持量は、酸化触媒ハニカムの容積１Ｌ当り２ｇである。また、比較例１の市販のＤＰＦは、直径が５．６６インチ、長さが６インチ、セル密度が２６０セル／ｉｎｃｈ２の市販のコージェライト製ＤＰＦに遷移金属の酸化触媒をＤＰＦの容積１Ｌ当り１ｇ担持したものである。
【０１５５】
図９は、実施例１、比較例１における排ガス浄化フィルタのパティキュレートに対する酸化燃焼活性を評価したときの排ガス浄化試験の概略を表す図である。排気量３，４３１ｃｃのディーゼルエンジン１４を使用し、ディーゼルエンジン１４からの排気ラインには切替え弁１５を設けてバイパスライン１６と本ライン１７の２ラインを設置し、本ライン１７側に排ガス浄化フィルタ１８を設置した。バイパスライン１６側に排気しながらディーゼルエンジン１４を１，５００ｒｐｍ、トルク２１ｋｇｍの条件で１時間作動させて排気を安定させた後、切替え弁１５によって排ガス浄化フィルタ１８を設置した本ライン１７側に排ガスを導入した。排ガス温度は、エンジン回転数を１，５００ｒｐｍ一定の状態でディーゼルエンジン１４への負荷を変えていくことで２５０℃から４９０℃まで３０℃刻みで昇温した。各温度を４０分キープしながら運転し、圧力センサー１９を用いて排ガス浄化フィルタ１８の前後の差圧を測定した。排ガスに含まれるパティキュレートが排ガス浄化フィルタ１８に捕集されるに従い、排ガス浄化フィルタ１８の前後の差圧が上昇していくが、排ガス温度が上昇するに従って、触媒のパティキュレートに対する酸化燃焼活性が上昇し、捕集されたパティキュレートが燃焼することで排ガス浄化フィルタ１８の前後の差圧が下がる。取得した差圧のプロファイルから各温度毎における単位時間当りの差圧変化率を算出し差圧変化率がゼロとなった時の温度をＢＰＴ（Ｂａｌａｎｃｅ  Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と定義し、このＢＰＴが低くければ低いほど排ガス浄化フィルタ１８の触媒のパティキュレートに対する酸化燃焼活性が高いものとして判断した。
【０１５６】
図１０は、実施例１、比較例１における排ガス浄化フィルタのパティキュレートに対する酸化燃焼活性を評価したときの排ガス浄化試験結果を表す図である。比較例１のＢＰＴが約３５０℃であったのに対して、実施例１のＢＰＴは約３４５℃と約５℃低く、実施例１で製造した排ガス浄化フィルタは、従来技術である前段に市販の酸化触媒ハニカムを配置し、後段に市販のＤＰＦを配置した２段構成の排ガス浄化フィルタよりもパティキュレートに対する酸化燃焼活性が高いことが分かった。このことから、実施例１における排ガス浄化フィルタは、ＤＰＦのみでもパティキュレートに対する酸化燃焼活性を高めることができるため、ディーゼル排ガスの浄化を必要とする車両に搭載する際に積載スペースが少なくて済むため、様々な車両への展開が可能となる。
【０１５７】
図１１は、多孔体の隔壁２全体に硫酸セシウムと銅・バナジウム・マンガンの酸化物１３からなる酸化触媒を担持し、かつＤＰＦ１の排ガス流の上流側の隔壁に白金を担持したアルミナ１２を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジン１４の排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレートの燃焼活性が非常に高いことが分かった。
【０１５８】
図１２は、ＤＰＦ１の排ガス流の上流側の多孔体の隔壁２に白金とセリアを担持したアルミナ２０を担持し、かつ、排ガス流の下流側の多孔体の隔壁２に担持した酸化触媒が、硫酸セシウムと銅・バナジウム・マンガンの酸化物１３を担持したことを特徴とする排ガス浄化フィルタである。調製されたＤＰＦ１をディーゼルエンジン１４の排気流路に設置し、実排ガスを流して評価した結果、パティキュレートの燃焼活性が非常に高いことが分かった。
【０１５９】
図１３は、排ガス浄化フィルタ１８と、排ガス浄化フィルタ１８を収納する容器２１と、容器２１に形成された排ガス流入口２２と、容器２１に形成された排ガス流出口２３とを備えたことを特徴とする排ガス浄化装置であり、エンジンの運転条件下で到達する温度域でパティキュレートを安定して良好に酸化燃焼できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明の排ガス浄化フィルタは、ディーゼル排ガスに含まれるパティキュレートを、一般的な排ガス浄化フィルタの構成である酸化触媒ハニカムとＤＰＦの２段構成にすることなく、ＤＰＦの単段構成によって十分に燃焼し排ガス浄化できるため積載スペースが小さくでき、かつ、部品点数を減らすことができるため非常に有用である。ディーゼル排ガス浄化の対象としては、自動車のみならず建設機械、発電機、フォークリフト、農耕器具、船舶など幅広く存在し適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の実施例１の、ＤＰＦの排ガス流の上流側を被覆し、さらに被覆した表面に触媒担体に担持した酸化触媒を担持した排ガス浄化フィルタを表す図
【図２】同ＤＰＦの排ガス流の上流側を被覆したことを表す図
【図３】同ＤＰＦの排ガス流の上流側を被覆し、さらに被覆した表面に触媒担体に担持した酸化触媒を担持し、かつ、ＤＰＦの排ガス流の下流側に、触媒担体に担持していない酸化触媒を担持したことを表す図
【図４】同ＤＰＦの排ガス流の上流側を被覆し、さらに被覆した表面に触媒担体に担持した酸化触媒を担持し、かつ、ＤＰＦの排ガス流の下流側に、触媒担体に担持した酸化触媒を粗く担持したことを表す図
【図５】同ＤＰＦの排ガス流の上流側に、触媒担体に担持した酸化触媒を担持したことを表す図
【図６】同ＤＰＦの排ガス流の上流側に、触媒担体に担持した酸化触媒を担持し、かつ、ＤＰＦの排ガス流の下流側に、触媒担体に担持していない酸化触媒を担持したことを表す図
【図７】同ＤＰＦの排ガス流の上流側に、触媒担体に担持した酸化触媒を担持し、かつ、ＤＰＦの排ガス流の下流側に、触媒担体に担持した酸化触媒を担持したことを表す図
【図８】同排ガス浄化フィルタを表す図
【図９】同実施例１、比較例１における排ガス浄化フィルタのパティキュレートに対する酸化燃焼活性を評価したときの排ガス浄化試験の概略を表す図
【図１０】同実施例１と比較例１における排ガス浄化フィルタの排ガス浄化試験の結果を示すグラフ
【図１１】同実施例１の、ＤＰＦの隔壁全体に酸化触媒を担持し、さらに排ガス流の上流側に触媒担体に担持した酸化触媒を担持したことを表す図
【図１２】同実施例１の、ＤＰＦの排ガス流の上流側に、触媒担体に担持した酸化触媒を担持し、かつ、ＤＰＦの排ガス流の下流側に、触媒担体に担持した酸化触媒を担持したことを表す図
【図１３】同実施例１の、排ガス浄化フィルタと、容器と、排ガス流入口と、排ガス流出口からなる排ガス浄化装置を表す図
【図１４】従来技術である、酸化触媒ハニカムとＤＰＦの２段構成の排ガス浄化フィルタを表す図
【図１５】同ＤＰＦを表す図（（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図）
【図１６】同酸化触媒を担持したＤＰＦを表す図
【符号の説明】
【０１６２】
１    ＤＰＦ
２    隔壁
５    排ガスの流れ
６    パティキュレート
８    反対側のセル
９    目封じ材
１０  触媒担体に担持した酸化触媒
１１  触媒担体に担持していない酸化触媒
１２  白金を担持したアルミナ
１３  硫酸セシウムと銅・バナジウム・マンガンの酸化物
１４  ディーゼルエンジン
１５  切替え弁
１６  バイパスライン
１７  本ライン
１８  排ガス浄化フィルタ
１９  圧力センサー
２０  白金とセリアを担持したアルミナ
２１  容器
２２  排ガス流入口
２３  排ガス流出口
【図１】
2007130624.tif 000003
【図２】
2007130624.tif 000004
【図３】
2007130624.tif 000005
【図４】
2007130624.tif 000006
【図５】
2007130624.tif 000007
【図６】
2007130624.tif 000008
【図７】
2007130624.tif 000009
【図８】
2007130624.tif 000010
【図９】
2007130624.tif 000011
【図１０】
2007130624.tif 000012
【図１１】
2007130624.tif 000013
【図１２】
2007130624.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2007130624.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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