JP2003278524A

JP2003278524A - 排ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2003278524A
Application number: JP2002076502A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ogawara; 誠治大河原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: JP3874258B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＭの捕集率の低下を抑制しつつ、ＰＭのウォ
ールフロー部への異常に多量の堆積や、それによる担体
基材の溶損を回避する。【解決手段】ウォールフロー部10，21とストレートフロ
ー部11，20とを有する少なくとも二つの担体基材１，２
を直列に配置し、ウォールフロー部にストレートフロー
が対向し、ストレートフロー部にウォールフロー部が対
向するようにした。ウォールフロー部によってＰＭの捕
集率を確保でき、ウォールフロー部でのＰＭ堆積量が増
した場合にはガスがストレートフロー部へ逃げるため、
ＰＭの異常堆積を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンからの排ガス中に含まれるパティキュレート（粒子状
物質：炭素微粒子、サルフェート等の硫黄系微粒子、高
分子量炭化水素微粒子等、以下ＰＭと略称する）を捕集
して燃焼除去するとともに、排ガス中のNO _x も効率よく
浄化できる排ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンについては、排ガスの
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩とにより、排
ガス中の有害成分は確実に減少されてきている。しか
し、ディーゼルエンジンについては、有害成分がＰＭと
して排出されるという特異な事情から、規制も技術の進
歩もガソリンエンジンに比べて遅れている。

【０００３】現在までに開発されているディーゼルエン
ジン用排ガス浄化装置としては、大きく分けてトラップ
型の排ガス浄化装置と、オープン型の排ガス浄化装置と
が知られている。このうちトラップ型の排ガス浄化装置
としては、セラミック製の目封じタイプのハニカム体
（ディーゼルＰＭフィルタ（以下ＤＰＦという））が知
られている。このＤＰＦは、セラミックハニカム構造体
の入口側のセルの下流側端部が市松状に目封じされ隣接
する出口側のセルの上流側端部が市松状に目封じされて
なるものであり、セル隔壁の細孔で排ガスを濾過してセ
ル隔壁にＰＭを捕集することで排出を抑制するいわゆる
ウォールフロー型のものである。

【０００４】しかしＤＰＦでは、ＰＭの堆積によって圧
損が上昇するため、何らかの手段で堆積したＰＭを定期
的に除去して再生する必要がある。そこで従来は、圧損
が上昇した場合にバーナあるいは電気ヒータ等で堆積し
たＰＭを燃焼させることでＤＰＦを再生することが行わ
れている。しかしながらこの場合には、ＰＭの堆積量が
多いほど燃焼時の温度が上昇し、それによる熱応力でＤ
ＰＦが破損する場合もある。

【０００５】そこで近年では、ＤＰＦのセル隔壁にアル
ミナなどからコート層を形成し、そのコート層に白金族
貴金属などの触媒金属を担持した連続再生式ＤＰＦが開
発されている。この連続再生式ＤＰＦによれば、セル隔
壁の細孔中に捕集されたＰＭが触媒金属の触媒反応によ
って酸化燃焼するため、捕集と同時にあるいは捕集に連
続して燃焼させることでＤＰＦを再生することができ
る。そして触媒反応は比較的低温で生じること、及び捕
集量が少ないうちに燃焼できることから、ＤＰＦに作用
する熱応力が小さく破損が防止されるという利点があ
る。

【０００６】このような連続再生式ＤＰＦとして、例え
ば特開平9-220423号公報には、セル隔壁の気孔率が40〜
65％で、平均細孔径が５〜35μｍであり、コート層を構
成する多孔質酸化物はセル隔壁の平均細孔径より小さい
粒径のものが90wt％以上を占めている構成のものが開示
されている。このような高比表面積の多孔質酸化物をコ
ートすることにより、セル隔壁の表面だけでなく細孔の
内部表面にまでコート層を形成することができる。また
コート量を一定とすればコート層の厚さを薄くすること
ができるので、圧損の増大を抑制することができる。

【０００７】そしてセル隔壁の細孔内にＰＭが捕集され
る状況では、ＰＭと触媒金属との接触確率が高く、かつ
保温性が高いのでＰＭの酸化反応が円滑に進行する。ま
たＰＭの捕集に伴って圧損が敏感に増大するため、圧損
を検知することでＰＭの堆積量を推定することができ
る。したがって圧損が基準値を超えた場合に高温の排ガ
スを流すなどの再生処理を行うことで、基準量以内の堆
積量でＰＭを燃焼することができ、燃焼時に連続再生式
ＤＰＦが高温となることを防止することができる。

【０００８】しかしＰＭの堆積状況によっては、堆積量
が増しても圧損が敏感に増大しない場合があり、また再
生処理が不十分の場合には、ＰＭの異常堆積が起こり得
る。またアッシュの堆積によりＰＭ連続再生性が低下す
る場合もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、ＰＭの捕集率の低下を
抑制しつつ、ＰＭのウォールフロー部への異常に多量の
堆積や、それによる担体基材の溶損を回避することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排ガス浄化装置の特徴は、軸方向に略平行に延びる
複数のセルを有するハニカム形状の担体基材が排ガス流
路に直列に複数個列設された排ガス浄化装置であって、
複数個の担体基材のうち少なくとも一つの担体基材には
セルどうしを区画するセル隔壁に触媒金属を含む触媒コ
ート層が形成され、複数個の担体基材のうち少なくとも
二つの担体基材は、下流側端部が目封じされてなる入口
側のセルと該入口側のセルに隣接しセルの上流側端部が
目封じされてなる出口側のセルを含んでなるウォールフ
ロー部と、目封じされていないセルを含んでなるストレ
ートフロー部と、を有することにある。

【００１１】複数個の担体基材のうち少なくとも最上流
にある担体基材のセル隔壁に触媒コート層が形成されて
いることが望ましい。

【００１２】ウォールフロー部とストレートフロー部と
を有する少なくとも二つの担体基材は互いに隣接して直
列に配置され、一方の担体基材のウォールフロー部には
他方の担体基材のストレートフロー部が対向し、一方の
担体基材のストレートフロー部には他方の担体基材のウ
ォールフロー部が対向していることが望ましい。

【００１３】ウォールフロー部とストレートフロー部と
を有する担体基材には触媒コート層が形成され、担体基
材のストレートフロー部の触媒コート層の厚さがウォー
ルフロー部の触媒コート層の厚さより厚いことが望まし
い。そして触媒コート層はNO_x 吸蔵材を含むことが望ま
しく、複数個の担体基材の数は二つであってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の排ガス浄化装置では、少
なくとも二つの担体基材は、ウォールフロー部と、セル
の両端が目封じされていないストレートフロー部とを有
している。ウォールフロー部とは、入口側のセルの下流
側端部が目封じされ隣接する出口側のセルの上流側端部
が目封じされた、従来のウォールフロー型のＤＰＦと同
様の構造の部位をいう。またストレートフロー部とは、
セルが目封じされていない従来のストレートフロー型の
ハニカム基材と同様の構造の部位をいう。

【００１５】したがって本発明の排ガス浄化装置によれ
ば、ウォールフロー部でＰＭを捕集することができる。
そしてストレートフロー部の存在により、圧損を低く抑
制することができる。さらに少なくとも一つの担体基材
にはセルどうしを区画するセル隔壁に触媒金属を含む触
媒コート層が形成されているので、HC及びCOを酸化浄化
することができる。そして触媒コート層にNO_x 吸蔵材を
さらに担持すれば、NO _x 吸蔵放出能の発現によりNO_x を
還元浄化することも可能である。また触媒コート層が形
成された担体基材を最上流に設置すると、触媒の反応熱
を触媒装置全体に効果的に伝えることができ、また排ガ
ス中のNOを上流でNO₂ に酸化して、このNO₂ により下流
で捕集したＰＭを酸化できるので好ましい。

【００１６】またストレートフロー部の存在により、Ｐ
Ｍやアッシュの異常堆積によるエンジンへの影響を回避
することができる。そしてストレートフロー部の触媒コ
ート層を厚く形成しても圧損には影響が小さい。したが
ってストレートフロー部の触媒コート層を厚くすること
により、触媒金属及びNO_x 吸蔵材を低い担持密度でかつ
十分な量で担持することができる。これにより触媒性能
が向上し、かつ触媒性能の劣化を抑制することができ
る。

【００１７】例えば図５には、触媒コート層を各種厚さ
で形成した場合のガス流量と圧損の関係を示している。
図５より明らかなように、ウォールフロー部の圧損と同
等以下とするにはストレートフロー部の触媒コート層を
0.5mm以下とすればよいことがわかる。つまり、ストレ
ートフロー部に従来のコート層の厚さである 0.3mm以上
に触媒コート層を形成しても、圧損の上昇を小さくする
ことができる。

【００１８】また図６にはPtとNO_x 吸蔵材を担持した触
媒コート層のコート量と耐久試験後のNO_x 吸蔵量との関
係を示している。NO_x 吸蔵材の担持量は同一である。図
６からわかるように、コート量が増すほどNO_x 吸蔵量が
増大しており、NO_x 吸蔵材の量は同一であるので、コー
ト量が増すほど触媒性能の劣化が抑制されていることが
明らかである。つまりコート量が多くなるほど担持密度
が低くなるため、触媒性能の劣化を抑制することができ
る。

【００１９】さらに、上流側の担体基材のストレートフ
ロー部を通過したＰＭは、下流側の担体基材のウォール
フロー部で捕集することができるので、全体としてＰＭ
を十分に捕集することができる。

【００２０】ウォールフロー部とストレートフロー部と
を有する少なくとも二つの担体基材は、互いに隣接して
直列に配置され、一方の担体基材のウォールフロー部に
は他方の担体基材のストレートフロー部が対向し、一方
の担体基材のストレートフロー部には他方の担体基材の
ウォールフロー部が対向していることが望ましい。この
ように配置することで、ウォールフロー部とストレート
フロー部の初期圧損差が大きくストレートフロー部に流
れやすい場合はストレートフロー部のコート量によって
調整したりすれば、全体としての圧損は径方向各部位で
同等となるため、少なくともＰＭの堆積量が少ない場合
には、この排ガス浄化装置に流入した排ガスは直進し、
上流側及び下流側それぞれの担体基材のウォールフロー
部によってＰＭが効率よく捕集される。そしてウォール
フロー部でＰＭやアッシュの堆積が進行すると、ウォー
ルフロー部の通過抵抗が増大するため、排ガスは上流側
及び下流側の担体基材のストレートフロー部を優先的に
流れるようになるので、ＰＭやアッシュの異常堆積によ
るエンジンへの影響を回避することができる。

【００２１】そして上流側の担体基材のストレートフロ
ー部を通過したＰＭは、下流側の担体基材のウォールフ
ロー部に流入する確率が高いので、排ガスが上流側の担
体基材のストレートフロー部を優先的に流れるようにな
った際にも、ＰＭの捕集効率の低下が抑制される。また
上流側及び下流側の担体基材にともに触媒コート層を形
成した場合は、ウォールフロー部から流出する排ガスは
ＰＭが酸化される一方で、NOが酸化されてNO₂ となり、
この排ガスが下流側の担体基材のストレートフロー部に
流入するので、少なくとも下流側の担体基材のストレー
トフロー部の触媒コート層にNO_x 吸蔵材を担持すること
が好ましい。

【００２２】上記のように構成する場合のウォールフロ
ー部とストレートフロー部の配置形態は特に制限されな
いが、例えば上流側の担体基材の中心部分にウォールフ
ロー部を形成し、その外周にストレートフロー部を形成
することができる。そして下流側に隣接する担体基材の
中心部分にストレートフロー部を形成し、その外周にウ
ォールフロー部を形成する。また上流側と下流側の担体
基材をこの逆に構成してもよいが、排ガスの流速が大き
い上流側の担体基材の中心部分にウォールフロー部を形
成すれば、ＰＭの捕集効率がより向上する。

【００２３】また下流側の担体基材のストレートフロー
部の断面積を上流側の担体基材のウォールフロー部の断
面積より小さくすることも好ましい。このようにすれ
ば、ウォールフロー部でのＰＭ捕集によって圧損が増大
した場合などに、上流側の担体基材のストレートフロー
部を通過した排ガスが下流側の担体基材のストレートフ
ロー部に流入するのを抑制することができ、ＰＭ捕集率
が向上する。

【００２４】触媒コート層は、ウォールフロー部とスト
レートフロー部とを有する担体基材に形成することが望
ましい。この場合、ストレートフロー部の触媒コート層
の厚さは、ウォールフロー部の触媒コート層の厚さより
厚くすることが望ましい。ストレートフロー部に触媒コ
ート層を厚く形成しても、圧損に及ぼす影響が小さく、
ＰＭの捕集率にも影響がほとんどない。そして触媒コー
ト層を厚く形成することで、触媒金属及びNO_x 吸蔵材を
多く担持しても担持密度を低くすることができ、触媒金
属どうしの粒成長あるいはNO_x 吸蔵材が触媒金属を覆う
ような不具合を防止することができ、ＰＭ浄化率及びNO
_x 浄化率の耐久性が向上する。

【００２５】またストレートフロー部の触媒コート層を
厚く形成することによって、セル通路をウォールフロー
部より狭くして、ウォールフロー部の方が流入抵抗が小
さくなるようにすることができ、そうすることによって
排ガス流速が小さい低負荷時においても、排ガス流れが
ストレートフロー部に偏ることなくウォールフロー部に
も多く流入するので、ＰＭの捕集率が向上する。

【００２６】担体基材は、コーディエライトなどの耐熱
性セラミックスから製造することができる。例えばコー
ディ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、それを押出成形などで成形し、焼成してハニカム
構造体とする。コーディエライト粉末に代えて、アルミ
ナ、マグネシア及びシリカの各粉末をコーディエライト
組成となるように配合することもできる。その後ハニカ
ム構造体の一端面のウォールフロー部となる部分のセル
開口を同様の粘土状のスラリーなどで目封じし、他端面
では一端面で目封じされたセルに隣接するセルのセル開
口を目封じする。その後焼成などで目封じ材を固定する
ことで、ウォールフロー部とストレートフロー部をもつ
担体基材を製造することができる。

【００２７】担体基材は、セル隔壁の気孔率が60〜80％
であることが望ましく、セル隔壁の平均細孔径が20〜40
μｍであることが望ましい。気孔率が60％より低かった
り平均細孔径が20μｍより小さいと圧損が増大し、気孔
率が80％を超えたり平均細孔径が40μｍより大きくなる
とＰＭ捕集率が低下する。

【００２８】そして担体基材のセル隔壁に細孔を形成す
るには、上記したスラリー中にカーボン粉末、木粉、澱
粉、樹脂粉末などの可燃物粉末などを混合しておき、可
燃物粉末が焼成時に消失することで細孔を形成すること
ができる。この細孔によりウォールフロー部における入
口側のセルと出口側のセルは互いに連通し、ＰＭは細孔
内に捕集されるが気体は入口側セルから出口側セルへと
細孔を通過可能となる。

【００２９】複数個の担体基材の少なくとも一つの担体
基材のセル隔壁には、担体となる多孔質酸化物と少なく
とも触媒金属を含む触媒コート層が形成されている。多
孔質酸化物は、 Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、TiO₂、SiO₂などの
酸化物あるいはこれらの複数種からなる複合酸化物から
構成することができる。

【００３０】ウォールフロー部の触媒コート層は、セル
隔壁の表面ばかりでなく、細孔内の表面にも形成されて
いることが望ましい。このように触媒コート層を形成す
るには、例えば特開平9-220423号公報に記載されている
ように、セル隔壁の平均細孔径より小さい粒径のものが
90重量％以上を占める多孔質酸化物粉末を用いることが
好ましい。平均細孔径より大きな粒径のものが10重量％
より多くなると、細孔内の表面にコート層を形成するこ
とが困難となり、細孔内に進入したＰＭを酸化燃焼する
ことが困難となる。

【００３１】またウォールフロー部の触媒コート層の形
成量は、担体基材のセル径にもよるが、厚さが１〜20μ
ｍの範囲、あるいは担体基材の体積１リットルあたり60
〜 200ｇの範囲とすることが好ましい。触媒コート層の
形成量がこの範囲より少なくなると、触媒金属が高密度
に担持されるため高温に晒されると触媒金属の粒成長が
生じて活性が低下する場合がある。また触媒コート層の
形成量がこの範囲より多くなると、圧損が増大するとと
もに、細孔の径及び開口面積が低下してしまう。

【００３２】触媒コート層を形成するには、多孔質酸化
物粉末をアルミナゾルなどのバインダ成分及び水ととも
にスラリーとし、そのスラリーをセル隔壁に付着させた
後に焼成し、その後少なくとも触媒金属を担持すればよ
い。スラリー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。

【００３３】触媒コート層には少なくとも触媒金属が担
持されている。この触媒金属としては、触媒反応によっ
てＰＭの酸化を促進するものであれば用いることができ
るが、Pt、Rh、Pdなどの白金族の貴金属から選ばれた一
種又は複数種、Agあるいは卑金属などから選ばれる一種
又は複数種を担持することが特に好ましい。触媒金属の
担持量は、担体基材１リットルあたり 0.5〜10ｇの範囲
とすることが好ましい。担持量がこれより少ないと活性
が低すぎて実用的でなく、この範囲より多く担持しても
活性が飽和するとともにコストアップとなってしまう。

【００３４】また触媒金属に加えて、Ba，Ca，Srなどの
アルカリ土類金属、Na，Ｋ，Li，Csなどのアルカリ金
属、あるいはLa，Nd，Sc，Ｙなどの希土類元素から選ば
れるNO _x 吸蔵材をさらに担持することが好ましい。NO_x
吸蔵材を担持することでNO_x 吸蔵放出能が発現され、NO
_x 浄化能が向上する。このNO_x 吸蔵材の担持量は、担体
基材１リットルあたり0.01〜２モルの範囲とすることが
好ましい。担持量がこれより少ないとNO_x 吸蔵放出能が
発現されず、これより多く担持するとPtなどの触媒金属
を覆って酸化能が低下するようになる。

【００３５】触媒金属及びNO_x 吸蔵材を担持するには、
触媒金属又はNO_x 吸蔵元素の硝酸塩などを溶解した溶液
を用い、吸着担持法、吸水担持法などによって多孔質酸
化物層に担持すればよい。また多孔質酸化物粉末に予め
触媒金属を担持しておき、その触媒粉末を用いて触媒コ
ート層を形成した後にNO_x 吸蔵材を担持することもでき
る。

【００３６】例えば２個の担体基材を列設する場合、上
流側の担体基材の断面におけるウォールフロー部とスト
レートフロー部の面積比率は、ウォールフロー部：スト
レートフロー部＝１：２〜30：１の範囲とし、下流側の
担体基材の断面におけるウォールフロー部とストレート
フロー部の面積比率は、ウォールフロー部：ストレート
フロー部＝２：１〜１：30の範囲とすることが望まし
い。この範囲から外れると、圧損とＰＭ捕集率とのバラ
ンスが崩れるため好ましくない。

【００３７】複数の担体基材を列設する場合、担体基材
どうしの間隔は断面の長径（直径）の１／ 100〜１／２
の範囲とするのが好ましい。間隔がこれより広くなる
と、互いのストレートフロー部を流れる排ガス量が多く
なるためＰＭ捕集率が低下する。また間隔がこれより狭
くなると、圧損が増大する、又はＰＭが異常堆積する場
合がある。

【００３８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００３９】（実施例１）図１に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、上流側触媒１と下
流側触媒２とからなり、排ガス流路に互いに10mmの間隔
を隔てて直列に列設されている。上流側触媒１及び下流
側触媒２は、それぞれ直径 130mm，長さ 150mmで体積が
約２Ｌの円柱状をなし、断面四角形のセルが 300セル／
inch² 形成されている。また気孔率は65％、セル隔壁の
平均細孔径は25μｍであって、コージェライトから形成
されている。

【００４０】上流側触媒１では、軸心部の直径80mmの部
分にウォールフロー部10が形成され、その外周部にスト
レートフロー部11が形成されている。また下流側触媒２
では、軸心部の直径80mmの部分にストレートフロー部20
が形成され、その外周部にウォールフロー部21が形成さ
れている。ウォールフロー部10，21は、コーディエライ
ト粉末を主成分とする粘土状スラリーを用い、排ガスの
流入側のセル開口を１マスおきに市松状に目封じし、流
出側においては流入側で目封じされていないセルのセル
開口を市松状に目封じして、その後に焼成することで形
成されている。

【００４１】上流側触媒１及び下流側触媒２のセル隔壁
には、全面に図示しない触媒コート層が形成されてい
る。この触媒コート層は、平均粒径１μｍの Al₂O₃粉末
48重量％、平均粒径 0.5μｍのTiO₂粉末40重量％及び平
均粒径 0.5μｍのZrO₂粉末10重量％と、アルミナゾル
（ Al₂O₃が20重量％）10重量％を含むスラリーを調製
し、上記のウォールフロー部及びストレートフロー部が
形成されたそれぞれの担体基材を浸漬後引き上げ、吸引
して余分なスラリーを除去した後、 120℃で乾燥し 500
℃で60分間焼成して触媒コート層を形成した。スラリー
の平均粒径は１μｍと微細であるため、触媒コート層は
セル隔壁の細孔内にも形成され、それぞれの担体基材の
体積１リットルあたり 150ｇ形成された。

【００４２】そして所定濃度のジニトロジアンミン白金
水溶液の所定量をコート層に吸水させ、 120℃で乾燥後
500℃で60分間焼成してPtを担持した。Ptはそれぞれの
担体基材の体積１リットルあたり３ｇ担持された。次い
で硝酸リチウム水溶液、硝酸カリウム水溶液及び酢酸バ
リウム水溶液を用い、同様にしてそれぞれの担体基材の
体積１リットルあたりLiを 0.2モル、Ｋを0.05モル、Ba
を 0.1モル担持した。

【００４３】この排ガス浄化装置では、排ガスは先ず上
流側触媒１に流入し、初期にはウォールフロー部10及び
ストレートフロー部11をほぼ同様に流れて下流側端面か
ら排出される。ウォールフロー部10では、セル隔壁の細
孔中にＰＭが捕集され、触媒コート層に担持されている
Ptによって連続的に酸化燃焼される。また排ガス中のHC
及びCOもPtによって酸化除去され、NOはNO_x となってNO
_x 吸蔵材に吸蔵される。そしてストレートフロー部11で
は、排ガス中のHC，COが酸化され、NOが酸化されNO_x と
なってNO_x 吸蔵材に吸蔵される。

【００４４】ウォールフロー部10を通過した排ガスは、
対向している下流側触媒２の軸心部のストレートフロー
部20に優先的に流入し、Ptによって残りのHC，COが酸化
されるとともにNOはNO_x となってNO_x 吸蔵材に吸蔵され
る。またストレートフロー部11から出た排ガスは、対向
している下流側触媒２のウォールフロー部21に優先的に
流入し、ＰＭが捕集されるとともにPtによって残りのH
C，COが酸化されNO_x がNO_x 吸蔵材に吸蔵される。

【００４５】そして定期的に軽油などの還元剤を排ガス
中に添加することによって、NO_x 吸蔵材に吸蔵されたNO
_x が放出され、放出されたNO_x 及び排ガス中に元々存在
するNO_x は、環境に豊富に存在するHC及びCOなどの還元
成分によって還元除去される。

【００４６】またウォールフロー部10，21に堆積したＰ
Ｍ及びアッシュの堆積量は、圧損の上昇量の検知、流入
したＰＭ量の推定などによって判定できる。したがって
堆積量が上限値となった場合にエンジン制御、還元剤添
加などを行うことで、ウォールフロー部10，21の捕集能
を再生することができ圧損を低下させることができる。

【００４７】したがって本実施例の排ガス浄化装置によ
れば、ストレートフロー部11，20によって圧損の増大及
びウォールフロー部でのＰＭの異常堆積を防止でき、ウ
ォールフロー部10，21によってＰＭを捕集できる。そし
てコート層にはPt及びNO_x 吸蔵材が担持されているた
め、排ガス中のＰＭ，HC，CO及びNO_x を効率よく除去す
ることができる。

【００４８】（実施例２）本実施例の排ガス浄化装置
は、ストレートフロー部11，20の触媒コート層のコート
量をそれぞれの担体基材の体積１リットルあたり 250ｇ
としたこと以外は実施例１と同様の構成であるため、図
１を参照しながら説明する。この排ガス浄化装置では、
ウォールフロー部10，21の触媒コート層のコート量はそ
れぞれの担体基材の体積１リットルあたり 150ｇである
ので、ストレートフロー部11，20の触媒コート層はウォ
ールフロー部10，21より厚くなっている。各触媒コート
層に担持されているPt及びNO_x 吸蔵材の担持量は、実施
例１と同様である。

【００４９】したがって本実施例の排ガス浄化装置で
は、ストレートフロー部11，20の触媒コート層における
Pt及びNO_x 吸蔵材の担持密度がウォールフロー部10，21
の触媒コート層に比べて低密度となっている。そのため
Ptの粒成長あるいはNO_x 吸蔵材がPtを覆うことによる触
媒性能の劣化を抑制することができ、HC，CO及びNO_x の
浄化性能の耐久性が向上する。

【００５０】またストレートフロー部11，20の触媒コー
ト層を厚くしただけであるので、ウォールフロー部10，
21によるＰＭ捕集能には影響がなく、圧損の増大もほと
んどない。そして上流側触媒１においては、ストレート
フロー部11のセルがウォールフロー部10より狭くなるた
めに、排ガスがウォールフロー部10に進入しやすくな
る。したがってガス流速が小さな低負荷時においても、
ウォールフロー部10によるＰＭ捕集効率が向上する。

【００５１】（実施例３）図２に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、ストレートフロー
部11，20の触媒コート層のコート量をそれぞれの担体基
材の体積１リットルあたり 250ｇとしたこと、及び外周
から数セル分の最外周部12，22の触媒コート層のコート
量をそれぞれの担体基材の体積１リットルあたり 350ｇ
としたこと以外は実施例１と同様の構成である。

【００５２】この排ガス浄化装置では、ウォールフロー
部10，21の触媒コート層のコート量はそれぞれの担体基
材の体積１リットルあたり 150ｇであるので、ストレー
トフロー部11，20の触媒コート層はウォールフロー部1
0，21より厚くなっており、最外周部12，22の触媒コー
ト層はさらに厚くなっている。各触媒コート層に担持さ
れているPt及びNO_x 吸蔵材の担持量は、実施例１と同様
である。

【００５３】したがって本実施例の排ガス浄化装置で
は、実施例２と同様の作用効果が奏される。そして触媒
コート層のコート量が多いため、最外周部12，22は熱容
量が増大するとともに排ガスの流入量が低下する。これ
により保温効果が高まるため、外気に近く温度が下がり
やすい最外周部12，22におけるＰＭの燃焼効率が向上
し、燃え残りを抑制することができる。

【００５４】（実施例４）図３に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、上流側触媒１の軸
心部の直径 100mmの部分にウォールフロー部10が形成さ
れ、その断面積が対向する下流側触媒２のストレートフ
ロー部20の断面積（直径80mm）より大きくなっているこ
と、及びストレートフロー部11，20の触媒コート層のコ
ート量をそれぞれの担体基材の体積１リットルあたり 2
50ｇとしたこと以外は実施例１と同様の構成である。

【００５５】したがって本実施例の排ガス浄化装置で
は、実施例２と同様の作用効果が奏される。また上流側
触媒１のウォールフロー部10にＰＭが堆積して圧損が上
昇した場合には、ストレートフロー部11を通過したガス
は下流側触媒２のストレートフロー部20に流入しやすく
なり、そうなるとウォールフロー部21におけるＰＭ捕集
率が低下してしまう。しかし本実施例では、上流側触媒
１のウォールフロー部10と下流側触媒２のウォールフロ
ー部21とが一部重複しているので、ストレートフロー部
11を通過したガスがストレートフロー部20に流入しにく
くなり、ウォールフロー部21のＰＭ捕集率が低下するの
が防止されている。

【００５６】（実施例５）図４に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、上流側触媒１の軸
心部の直径80mmの部分にストレートフロー部13が形成さ
れ、その外周部にウォールフロー部14が形成されてい
る。また下流側触媒２の直径80mmの部分にウォールフロ
ー部23が形成され、その外周部にストレートフロー部24
が形成されている。さらにストレートフロー部13，24の
触媒コート層のコート量をそれぞれの担体基材の体積１
リットルあたり 250ｇとしたこと以外は実施例１と同様
の構成である。

【００５７】この排ガス浄化装置によれば、実施例１と
同様の作用効果が奏されるとともに、ストレートフロー
部13，24の触媒コート層におけるPt及びNO_x 吸蔵材の担
持密度がウォールフロー部14，23の触媒コート層に比べ
て低密度となっている。そのためPtの粒成長あるいはNO
_x 吸蔵材がPtを覆うことによる触媒性能の劣化を抑制す
ることができ、耐久性が向上する。

【００５８】またストレートフロー部13，24の触媒コー
ト層を厚くしただけであるので、ウォールフロー部14，
23によるＰＭ捕集能には影響がなく、圧損の増大もほと
んどない。そして上流側触媒１においては、ストレート
フロー部13のセルがウォールフロー部14より狭くなるた
めに、排ガスがウォールフロー部14に進入しやすくな
る。したがってガス流速が小さな低負荷時においても、
ウォールフロー部14によるＰＭ捕集効率が向上する。

【００５９】

【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化装置によれ
ば、ＰＭの捕集率の低下を抑制しつつ、ウォールフロー
部のセル壁へＰＭが異常に多量に堆積することを回避す
ることができ、それによって再生時に担体基材が溶損す
るのを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の排ガス浄化装置の構成を模
式的に示す斜視図である。

【図２】本発明の第３の実施例の排ガス浄化装置の構成
を模式的に示す斜視図である。

【図３】本発明の第４の実施例の排ガス浄化装置の構成
を模式的に示す斜視図である。

【図４】本発明の第５の実施例の排ガス浄化装置の構成
を模式的に示す斜視図である。

【図５】各種コート量におけるガス流量と圧損との関係
を示すグラフである。

【図６】コート量と耐久後のNO_x 吸蔵量との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１：上流側触媒２：下流側触媒 10，21：ウォールフロー部 11，20：ストレートフ
ロー部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｃ 3/24 Ｅ 3/28 Ｇ 3/28 ＪＬ３０１Ｃ３０１Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ // Ｂ０１Ｄ 46/42 53/36 １０３ＢＦターム(参考） 3G090 AA03 AA04 3G091 AA02 AA18 AB06 AB09 AB13 BA08 BA14 GA06 GB02W GB03W GB06W GB07W GB10X HA08 HA14 4D048 AA06 AA14 AA23 AA24 AB01 AB02 BA03X BA07X BA14X BA15X BA30X BA41X BB02 CC49 CD05 4D058 JA32 JB06 MA44 MA52 SA08 4G069 AA01 AA03 AA08 AA11 BA01B BA04B BC03B BC04B BC13B BC75B CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA19 EE05 EE10 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に略平行に延びる複数のセルを有
するハニカム形状の担体基材が排ガス流路に直列に複数
個列設された排ガス浄化装置であって、複数個の該担体基材のうち少なくとも一つの該担体基材
には該セルどうしを区画するセル隔壁に触媒金属を含む
触媒コート層が形成され、複数個の該担体基材のうち少なくとも二つの該担体基材
は、下流側端部が目封じされてなる入口側のセルと該入
口側のセルに隣接しセルの上流側端部が目封じされてな
る出口側のセルを含んでなるウォールフロー部と、目封
じされていないセルを含んでなるストレートフロー部
と、を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】前記複数個の前記担体基材のうち少なく
とも最上流にある前記担体基材のセル隔壁に前記触媒コ
ート層が形成されている請求項１に記載の排ガス浄化装
置。
【請求項３】前記ウォールフロー部と前記ストレート
フロー部とを有する少なくとも二つの前記担体基材は互
いに隣接して直列に配置され、一方の前記担体基材の前
記ウォールフロー部には他方の前記担体基材の前記スト
レートフロー部が対向し、一方の前記担体基材の前記ス
トレートフロー部には他方の前記担体基材の前記ウォー
ルフロー部が対向している請求項１又は請求項２に記載
の排ガス浄化装置。
【請求項４】前記ウォールフロー部と前記ストレート
フロー部とを有する前記担体基材には前記触媒コート層
が形成され、該担体基材の該ストレートフロー部の該触
媒コート層の厚さが該ウォールフロー部の該触媒コート
層の厚さより厚い請求項１〜３のいずれかに記載の排ガ
ス浄化装置。
【請求項５】前記触媒コート層はNO_x 吸蔵材を含む請
求項１〜４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】前記複数個の前記担体基材の数は二つで
ある請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス浄化装置。