JP2008115717A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＭフィルタを強制再生するために必要な燃料消費量を低減させる。
【解決手段】この排ガス浄化装置は、酸化触媒２０と、酸化触媒２０の排ガス下流側に配設され、排ガス中のパティキュレートを捕集するＰＭフィルタ触媒３０とを備えている。酸化触媒２０は、排ガスが直流する複数のストレートセル２１と、ストレートセル２１同士を区画するストレートセル隔壁２２と、ストレートセル隔壁２２の表面に形成された酸化触媒層と、ストレートセル２１内を通過する排ガス中のＰＭの一部を捕集可能な構造とされた捕集部としての部分目詰め部２４と有している。ＰＭフィルタ触媒３０を強制再生する際に酸化触媒２０に６００℃程度以上の高温の燃料を供給すれば、部分目詰め部２４に堆積されたＰＭが燃焼して発熱するので、この熱をＰＭフィルタの再生に利用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンからの排ガス等、パティキュレートを含む排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンでは、有害成分がパティキュレート（粒子状物質：炭素微粒子、サルフェート等の硫黄系微粒子や高分子量炭化水素微粒子等、以下適宜ＰＭという）として排出される。

ディーゼルエンジンからの排ガスを浄化するディーゼルエンジン用排ガス浄化装置として、排ガス中のＨＣ、ＣＯやＮＯ等を触媒作用により酸化する酸化触媒と、この酸化触媒の排ガス下流側に配設され、排ガス中のＰＭを捕集するＰＭフィルタと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この排ガス浄化装置における酸化触媒は、ストレートフロー構造を有するオープン型のもので、排ガスが直流する複数のストレートセルと、ストレートセル同士を区画するストレートセル隔壁と、ストレートセル隔壁の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層とからなる。この酸化触媒層は、アルミナ等の多孔質酸化物よりなるコート層に白金等の触媒金属を担持してなるもので、ストレートセルを直流する排ガス中のＨＣやＣＯ等を触媒金属の触媒作用により酸化燃焼させる。

また、この排ガス浄化装置におけるＰＭフィルタは、ウォールフロー構造を有するトラップ型のもので、排ガス下流側の出口部が目詰めされた複数の流入側セルと、この流入側セルに隣接し排ガス上流側の入口部が目詰めされた複数の流出側セルと、流入側セル及び流出側セルを区画しフィルタ機能をもつ多孔質のフィルタ隔壁と、このフィルタ隔壁の表面に形成された触媒層とからなる。このフィルタ機能をもつフィルタ隔壁は所定の平均細孔径の細孔を所定の気孔率で有し、この細孔で排ガスを濾過してＰＭを捕集する。また、触媒層は、アルミナ等の多孔質酸化物よりなるコート層に白金等の触媒金属を担持してなるもので、セル隔壁に捕集されたＰＭを触媒金属の触媒反応によって酸化燃焼させる。

かかる構成を有する従来の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタにおいて、捕集と同時にあるいは捕集と連続してＰＭを酸化燃焼させることで連続再生することができる。また、酸化触媒でＨＣ等を酸化燃焼させたときに発生する反応熱を利用して、ＰＭフィルタに堆積したＰＭを燃焼させることができる。
特開２００５−２６４８６６号公報

ところで、ＰＭフィルタに堆積したＰＭは、６００℃程度以上の高温に加熱されると燃焼する。このため、上記従来の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタに堆積したＰＭを燃焼させてＰＭフィルタを強制的に再生するために、多量のＨＣ等を含む燃料を酸化触媒に供給することにより、酸化触媒で反応熱を発生させて、酸化触媒から流出する排ガス、すなわちＰＭフィルタに流入する排ガスの温度を６００℃程度以上にしていた。

したがって、上記従来の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタを強制再生するために相当の燃料消費量が必要であり、燃費の悪化に繋がっていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ＰＭフィルタを強制再生するために必要な燃料消費量を低減させることを解決すべき技術課題とするものである。

上記課題を解決する本発明の排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に配設され、該内燃機関の排ガス成分を触媒作用により酸化する酸化触媒と、該酸化触媒の排ガス下流側に配設され、排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、を備え、前記酸化触媒は、排ガスが直流する複数のストレートセルと、該ストレートセル同士を区画するストレートセル隔壁と、該ストレートセル隔壁の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層と、該ストレートセル内を通過する該排ガス中のパティキュレートの一部を捕集可能な構造とされた捕集部と、有していることを特徴とするものである。

この排ガス浄化装置では、酸化触媒のストレートセル内を通過する排ガス中のパティキュレートの一部が酸化触媒に設けられた捕集部により捕集される。このため、ＰＭフィルタを強制再生するときに、酸化触媒に６００℃程度以上の高温の燃料を供給すれば、この酸化触媒に捕集、堆積されたＰＭが燃焼して発熱するので、この熱をＰＭフィルタの再生に利用することができる。したがって、ＰＭフィルタの強制再生に必要な燃料消費量を低減させて、燃費の向上を図ることが可能となる。

また、この排ガス浄化装置では、パティキュレートフィルタ以外の酸化触媒に、排ガス中のパティキュレートの一部を捕集、堆積させることができるので、装置全体でのパティキュレートの堆積限界量を増加させることが可能となる。したがって、ＰＭフィルタの再生頻度を少なくすることができ、これによっても燃費の向上を図ることが可能となる。

本発明の排ガス浄化装置の好適な態様において、前記ストレートセル隔壁は、隣り合う前記ストレートセル間における気体の流通を可能にする多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部は、複数の前記ストレートセルのうちの一部を排ガス下流側で目詰めすることで形成された部分目詰め部である。

この態様の排ガス浄化装置では、排ガス下流側で目詰めされたストレートセルの部分目詰め部に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタの強制再生時には、部分目詰め部に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスは多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁の孔内を通過して、目詰めされていない隣のストレートセルから排出される。このため、ＰＭフィルタの強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタの強制再生に利用することができる。

前記ストレートセル隔壁が前記多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部が前記部分目詰め部である前記排ガス浄化装置において、排ガス下流側に前記部分目詰め部を有するストレートセルの割合は、全ストレートセルに対して、１０〜６０％であることが好ましい。

部分目詰め部を有するストレートセルの割合が少なすぎると、部分目詰め部に捕集、堆積されるＰＭ量の不足により、本発明の効果を十分に達成することができなくなる。一方、部分目詰め部を有するストレートセルの割合が多すぎると、酸化触媒を通過する排ガスの圧力損失が増大したり、排ガス中のＨＣ、ＣＯやＮＯ等を触媒作用により酸化浄化させるという、酸化触媒としての機能を果たし得なくなったりするおそれがある。かかる観点より、部分目詰めを有するストレートセルの割合は、全ストレートセルに対して、３０〜５０％であることがより好ましい。

前記ストレートセル隔壁が前記多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部が前記部分目詰め部である前記排ガス浄化装置において、前記ストレートセル隔壁が４０〜７０％の気孔率を有することが好ましい。

ストレートセル隔壁の気孔率が低すぎると、部分目詰め部に堆積したＰＭが燃焼することにより加熱された排ガスが酸化触媒から排出されにくくなり、酸化触媒に部分的に捕集したＰＭの燃焼熱を有効に利用することが困難となる。一方、ストレートセル隔壁の気孔率が高すぎると、ストレートセル隔壁として必要な強度を確保することが困難となる。かかる観点より、ストレートセル隔壁の気孔率は、５５〜６５％とすることがより好ましい。

本発明の排ガス浄化装置の好適な態様において、前記捕集部は、前記酸化触媒層において排ガス下流側の層厚を排ガス上流側の層厚よりも厚くすることで形成された触媒層段差部である。

この態様の排ガス浄化装置では、触媒層段差部に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタの強制再生時には、触媒段差部に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスはそのままストレートセルから排出される。このため、ＰＭフィルタの強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタの強制再生に利用することができる。

本発明の排ガス浄化装置の好適な態様において、前記ストレートセル隔壁はメタル箔よりなり、かつ前記捕集部は、該メタル箔を部分的に切り起こして前記ストレートセル内に突出させることで形成された切り起こし片である。

この態様の排ガス浄化装置では、ストレートセル内に突出した切り起こし片に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタの強制再生時には、切り起こし片に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスの一部はそのまま該切り起こし片が突出したストレートセルから排出され、また残りの排ガスは切り起こし片を形成する際にできた孔を介して隣のストレートセルから排出される。このため、ＰＭフィルタの強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタの強制再生に利用することができる。

以下、本発明の具体的に実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
実施形態１は、請求項１乃至４に記載の発明を具現化したものである。

図１に模式的に示される実施形態１の排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気経路に配設される、タンデム型の装置であって、ケース本体１０と、このケース本体１０内の排ガス上流側に配設された、排ガス成分を触媒作用により酸化する酸化触媒２０と、ケース本体１０内の排ガス下流側であって、酸化触媒２０よりも排ガス下流側に直列に配設された、排ガス中のＰＭを捕集するＰＭフィルタ触媒（ＤＰＦ）３０とを備えている。

ケース本体（コンバータ）１０は、金属製で略円筒状をなし、小径の流入口部１１及び流出口部１２と、流入口部１１及び流出口部１２よりも大径で両者を一体に連結し、酸化触媒２０及びＰＭフィルタ触媒３０が配設される本体部１３とを有している。なお、酸化触媒２０は、アルミナ製のマット材１４によりケース本体１０の本体部１３に保持されている。また、ＰＭフィルタ触媒３０は、ワイヤメッシュ１５によりケース本体１０の本体部１３に保持されている。

酸化触媒２０は、図２に示されるように、軸方向に延びて排ガスが直流する複数のストレートセル２１と、ストレートセル２１同士を区画するストレートフロー型ハニカム構造体よりなるストレートセル隔壁２２と、ストレートセル隔壁２２の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層２３と、を有している。

実施形態１に係る酸化触媒２０のストレートセル隔壁２２は、隣り合うストレートセル２１間における気体の流通を可能にする、所定の気孔率及び平均細孔径を有する多孔質隔壁よりなる。この多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁２２における細孔は、例えば、ストレートセル隔壁２２を製造する際、スラリー中に所定粒径のカーボン粉末、木粉、澱粉や樹脂粉末等の可燃物粉末を所定量混合しておき、成形後の焼成時に可燃物粉末を消失させることによって形成することができる。

このストレートセル隔壁２２における気孔率は、前述のとおり、４０〜７０％とすることが好ましく、５５〜６５％とすることがより好ましい。また、このスレートセル隔壁２２における平均細孔径は、２〜５０ｍｍとすることが好ましく、１０〜４５ｍｍとすることがより好ましい。ストレート隔壁２２における平均細孔径が小さすぎると、強制再生時に、酸化触媒２０に部分的に堆積したＰＭが燃焼することにより加熱された排ガスが酸化触媒２０から排出されにくくなる。一方、ストレートセル隔壁２０における平均細孔径が大きすぎると、ストレートセル隔壁２０として必要な強度を確保することが困難となる。

酸化触媒２０のストレートセル隔壁２２の材質は特に限定されず、例えば、コーディエライト、炭化珪素や窒化珪素等の耐熱性セラミックスとすることができる。ストレートセル隔壁２２は、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、それを押出成形等で所定形状に成形した後、焼成することにより製造することができる。

そして、実施形態１に係る酸化触媒２０は、ストレートセル２１内を通過する排ガス中のＰＭの一部を捕集可能な構造とされた捕集部として、複数のストレートセル２１のうちの一部を排ガス下流側で目詰めすることで形成された部分目詰め部２４を有している。この部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合は、前述のとおり、ストレートセル２１の全数に対して、１０〜６０％であることが好ましく、３０〜５０％であることがより好ましい。

部分目詰め部２４の形成方法は特に限定されず、例えば、粘土状のスラリーなどで特定のストレートセル２１の開口端を目封じしてから、焼成することにより行うことができる。 部分目詰め部２４の形成位置は特に限定されないが、強制再生時に酸化触媒２０に部分目詰め部２４に堆積したＰＭが燃焼することにより加熱された排ガスが酸化触媒２０から排出され易くする観点より、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１に隣接するストレートセル２１には部分目詰め部２４を形成しない方が好ましい。また、ストレートセル２１の軸方向における部分目詰め部２４の形成位置も特に限定されないが、部分目詰め部２４が設けられるストレートセル２１の酸化触媒層２３による触媒活性を有効利用する観点より、ストレートセル２１の排ガス下流側の端部とすることが好ましい。

ＰＭフィルタ触媒３０は、軸方向に延びて排ガスが流通する複数のセル３１と、各セル３１を区画するウォールフロー型ハニカム構造体よりなるフィルタ隔壁３２と、フィルタ隔壁３２の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層（図示せず）と、を有している。

ＰＭフィルタ触媒３０におけるフィルタ隔壁３２は、所定の気孔率及び平均細孔径をもつ多孔質隔壁よりなり、後述する流入側セル３１ａからフィルタ隔壁３２を介して流出側セル３１ｂに流れる排ガス中からＰＭを濾過して捕集するフィルタ機能を有している。この多孔質隔壁よりなるフィルタ隔壁３２における細孔は、前記ストレートセル隔壁２２と同様、例えば、フィルタ隔壁３２を製造する際、スラリー中に所定粒径のカーボン粉末、木粉、澱粉や樹脂粉末等の可燃物粉末を所定量混合しておき、成形後の焼成時に可燃物粉末を消失させることによって形成することができる。

ＰＭフィルタ触媒３０のフィルタ隔壁３２の材質は特に限定されず、前記ストレート隔壁２２と同様、例えば、コーディエライト、炭化珪素や窒化珪素等の耐熱性セラミックスとすることができる。また、このフィルタ隔壁３２は、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、それを押出成形等で所定形状に成形した後、焼成することにより製造することができる。

このＰＭフィルタ触媒３０におけるセル３１は、排ガス出口側で目詰め詮３３により目詰めされた複数の流入側セル３１ａと、流入側セル３１ａに隣接し排ガス入口側で目詰め詮３３により目詰めされた複数の流出側セル３１ｂとからなる。このＰＭフィルタ触媒３０における目詰めは、例えば、粘土状のスラリーなどでセル３１の開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてから、焼成することにより行うことができる。

酸化触媒２０のストレートセル隔壁２２の表面に形成される酸化触媒層２３及びＰＭフィルタ触媒３０のフィルタ隔壁３２の表面に形成される酸化触媒層は、例えば多孔質酸化物粉末よりなるコート層と、このコート層に担持された触媒金属とから構成することができる。多孔質酸化物としては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２やＳｉＯ_２等の酸化物あるいはこれらの複数種からなる複合酸化物を好適に用いることができる。また、触媒金属としては、Ｐｔ、ＲｈやＰｄ等の白金属の貴金属から選ばれた一種あるいは複数種を好適に用いることができる。なお、貴金属に加えて、Ｆｅ、Ｗ、ＣｏやＮｉ等の遷移金属を用いることもできる。また、触媒金属の担持量は適宜設定可能である。

酸化触媒層の形成は、例えば、酸化物粉末又は複合酸化物粉末をアルミナゾル等のバインダ成分及び水とともにスラリーとし、そのスラリーをストレートセル隔壁２２やフィルタ隔壁３２に付着させた後に焼成してコート層を形成し、その後に所定の触媒金属を担持することにより行うことができる。スラリーをストレートセル隔壁２２やフィルタ隔壁３２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。触媒金属を担持するには、貴金属等の硝酸塩等を溶解した溶液を用い、吸着担持法や吸水担持法等によってコート層に担持すればよい。また、酸化物粉末あるいは複合酸化物粉末に予め貴金属等を担持しておき、その触媒粉末からコート層を形成してそのまま酸化触媒層とすることもできる。なお、酸化触媒層は、多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁２２やフィルタ隔壁３２の内部の細孔の表面にも形成することが望ましい。

また、ＰＭフィルタ触媒３０における酸化触媒層には、Ｋ、Ｎａ、ＣｓやＬｉ等のアルカリ金属、Ｂａ、Ｃａ、ＭｇやＳｒ等のアルカリ土類金属及びＳｃ、Ｙ、ＰｒやＮｄ等の希土類金属から選ばれるＮＯｘ吸蔵材をさらに担持させてもよい。こうした場合は、酸化触媒層による酸化によって生成したＮＯ_２等をＮＯｘ吸蔵材に吸蔵させることができるので、ＮＯｘの浄化活性を向上させることが可能となる。

上記構成を有する実施形態１の排ガス浄化装置では、酸化触媒２０のストレートセル２１内を通過する排ガス中のＰＭの一部が酸化触媒２０に設けられた捕集部としての部分目詰め部２４の上流側に捕集、堆積される。このため、ＰＭフィルタ触媒３０を強制再生するときに、酸化触媒２０に６００℃程度以上の高温の燃料を供給すれば、この酸化触媒２０の部分目詰め部２４に捕集、堆積されたＰＭが燃焼して発熱する。そして、ＰＭの燃焼により加熱された排ガスは、多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁２２の孔内を通過して、目詰めされていない隣のストレートセル２１から排出されて、ＰＭフィルタ触媒３０に流入する。こうして、酸化触媒２０の部分目詰め部２４に捕集、堆積されたＰＭの燃焼熱をＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に利用することができる。したがって、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に必要な燃料消費量を低減させて、燃費の向上を図ることが可能となる。

また、実施形態１の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタ触媒３０以外の酸化触媒２０に、排ガス中のＰＭの一部を捕集、堆積させることができるので、装置全体でのＰＭ堆積限界量を増加させることが可能となる。したがって、ＰＭフィルタ触媒３０の再生頻度を少なくすることができ、これによっても燃費の向上を図ることが可能となる。

さらに、酸化触媒２０においては、酸化触媒層２３により、ストレートセル２１内を流通する排ガス中のＨＣやＣＯ等を酸化浄化することができる。

（実施形態２）
実施形態２は、請求項１又は５に記載の発明を具現化したものである。

すなわち、図３に示される実施形態２の排ガス浄化装置では、前記捕集部として、実施形態１の排ガス浄化装置に係る部分目詰め部２４の代わりに、触媒層段差部２５を設けている。

この触媒層段差部２５は、酸化触媒２０の全部のストレートセル２１において、酸化触媒層２３における排ガス下流側の層厚を排ガス上流側の層厚よりも厚くすることで形成されている。より具体的には、酸化触媒層２３は、排ガス上流側の略半分の領域に設けられた薄層部２３ａと、排ガス下流側の略半分の領域に設けられた厚層部２３ｂとからなり、薄層部２３ａと厚層部２３ｂとの境界部分に触媒層段差部２５が形成されている。なお、薄層部２３ａと厚層部２３ｂとの厚さの差は、特に限定されず、厚層部２３ｂにおける触媒コート量を薄層部２３ａにおける触媒コート量の０．２５〜２倍程度とすることができる。

薄層部２３ａ、厚層部２３ｂ及び触媒層段差部２５の形成方法は特に限定されない。例えば、図３に示されるように、酸化触媒２０の全部のストレートセル２１において、所定厚さの下層２３１をストレート隔壁２２の表面に形成した後、排ガス下流側の所定領域の下層２３１上に所定厚さの上層２３２を形成することにより、薄層部２３ａ、厚層部２３ｂ及び触媒層段差部２５を形成することができる。

なお、前記捕集部としての触媒段差部２５は、必ずしも酸化触媒２０の全部のストレートセル２１に設けなくてもよい。

その他の構成は前記実施形態１の排ガス浄化装置と同様である。

したがって、実施形態２の排ガス浄化装置では、触媒層段差部２５に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時には、触媒段差部２５に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスはそのままストレートセル２１から排出される。このため、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に利用することができる。

（実施形態３）
実施形態３は、請求項１又は６に記載の発明を具現化したものである。

すなわち、図４に示される実施形態３の排ガス浄化装置では、ストレートセル隔壁２２がメタル箔よりなり、かつ前記捕集部は、メタル箔を部分的に切り起こしてストレートセル２１内に突出させることで形成された切り起こし片２６により構成されている。この切り起こし片２６は、各ストレートセル２１内に、軸方向に間隔を隔てて２個ずつ直列に配設されている。また、ストレートセル隔壁２２には、切り起こし片２６を形成する際にできた通孔２７が貫設されている。さらに、ストレートセル隔壁２２の表面には実施形態１と同様の酸化触媒層（図示せず）が形成されている。

なお、前記捕集部としての切り起こし片２６は、必ずしも酸化触媒２０の全部のストレートセル２１に設けなくてもよく、また、各ストレートセル２１内に設ける数も特に限定されず、１個でも複数個でもよい。

その他の構成は前記実施形態１の排ガス浄化装置と同様である。

したがって、実施形態２の排ガス浄化装置では、ストレートセル２１内に突出した切り起こし片２６に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時には、切り起こし片２６に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスの一部はそのまま該切り起こし片２６が突出したストレートセル２１から排出され、また残りの排ガスは通孔２７を介して隣のストレートセル２１から排出される。このため、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒２０から排出されるので、これをＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に利用することができる。

なお、前述の実施形態１〜３では、酸化触媒２０の排ガス下流側に、触媒作用を有するＰＭフィルタ触媒３０を配設する例について説明したが、触媒作用を有しない単なるＰＭフィルタを酸化触媒２０の排ガス下流側に配設してもよい。

以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。

［第１実施例］
（実施例１）
実施例１では、前記実施形態１の排ガス浄化装置を以下のようにして製造した。

直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもち、気孔率が６５％で平均細孔径が２５ｍｍである、コーディエライトよりなるストレートフロー型ハニカム構造体を準備した。

そして、このストレートフロー型ハニカム構造体に対して、アルミナ粉末を主とするスラリーをウォッシュコートし、１１０℃で乾燥後、４５０℃で焼成してコート層を形成した。次いで、含浸担持法により前記コート層にＰｔを担持して、ストレートセル隔壁２２の表面に酸化触媒層２３を形成した。このとき、ハニカム構造体１リットル当たりのコート量は１５０ｇとし、同様にハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量は３ｇとした。

その後、コーディエライト組成の粉末に所定量の有機バインダと水を混合し、安定した保形性のあるクリーム状のペーストを調製し、ペースト注入機（ディスペンサ）を用いて、ストレート形状のハニカム構造体に対して、特定のストレートセル２１の軸方向一端部にペーストを目詰めして部分目詰め部２４を形成した。このとき、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合は、ストレートセル２１の全数に対して、１５％とした。

こうして、酸化触媒２０を製造した。

一方、直径：１６０ｍｍ、容積：３リットル、セル数：３００ｃｐｓｉの四角形セルをもち、気孔率が６５％である、コーディエライトよりなるストレート形状のハニカム構造体を準備した。

そして、アルミナ，タルク，カオリン，シリカからなるコーディエライト組成の粉末に所定量の有機バインダと水を混合し、安定した保形性のあるクリーム状のペーストを調製した。このペーストを用い、ペースト注入機（ディスペンサ）を用いて、ストレート形状のハニカム構造体に対して、軸方向一端部において一舛ずつ交互に目詰めして目詰め詮３３を形成するとともに、軸方向他端部において、目詰め詮３３をもたないセルを目詰めして目詰め詮３３を形成した。その後１４００℃で焼成して流入側セル３１ａと流出側セル３１ｂを形成して、ウォールフロー型ハニカム構造体とした。

続いて、このウォールフロー型ハニカム構造体に対して、アルミナ粉末を主とするスラリーをウォッシュコートし、１１０℃で乾燥後、４５０℃で焼成してコート層を形成した。次いで、含浸担持法により前記コート層にＰｔを担持して、フィルタ隔壁３２の表面に酸化触媒層を形成した。このとき、ウォールフロー型ハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量は２ｇとした。

こうして、ＰＭフィルタ触媒３０を製造した。

そして、ケース本体１０の本体部１２に対して、排ガス上流側にアルミナ製マット材１４を介して酸化触媒２０を配設するとともに、その排ガス下流側にワイヤーメッシュ１５を介してＰＭフィルタ触媒３０を配設して、実施例１の排ガス浄化装置を完成した。

（実施例２）
実施例２では、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合を、ストレートセル２１の全数に対して、３０％とすること以外は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。

（実施例３）
実施例３では、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合を、ストレートセル２１の全数に対して、５０％とすること以外は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。

（実施例４）
実施例４では、前記実施形態３の排ガス浄化装置を以下のようにして製造した。

直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもつメタル担体を準備した。

このメタル担体は、メタル箔を部分的に切り起こしてストレートセル２１内に突出させることで形成された複数の切り起こし片２６と、切り起こし片２６を形成する際にできた複数の通孔２７とを有している。また、このメタル担体は、排ガス中のＰＭを２５％程度捕集可能となるように、切り起こし片２６の数が設定されている。

そして、このメタル担体に対して、実施例１と同様の方法により、メタル担体１リットル当たりのコート量が１５０ｇで、メタル担体１リットル当たりのＰｔ担持量が３ｇの酸化触媒層２３を形成して、酸化触媒２０とした。

その他は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。

（比較例）
直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもち、気孔率が２７％である、コーディエライトよりなるストレートフロー型ハニカム構造体を準備した。

そして、このストレートフロー型ハニカム構造体に対して、実施例１と同様の方法により、ハニカム構造体１リットル当たりのコート量が１５０ｇで、ハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量が３ｇの酸化触媒層２３を形成して、酸化触媒２０とした。

その他は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。

（評価試験）
前記実施例１〜４及び比較例の排ガス浄化装置について、以下の評価試験を行った。

各排ガス浄化触媒をディーゼルエンジンの排気管に装着し、定常運転により、排ガス浄化装置の酸化触媒２０及びＰＭフィルタ触媒３０にＰＭを１２ｇ堆積させた。このとき、排ガス浄化装置内に堆積されるＰＭの堆積量に対する、酸化触媒２０に堆積されるＰＭ堆積割合を調べた。その結果を表１に示す。

そして、排ガス装置内に堆積されたＰＭを燃焼してＰＭフィルタ触媒３０等を強制再生するために、燃料を流入口部１１に供給し、酸化触媒２０の出ガス温度が６００℃になるように、燃料供給量を制御しながら５分間運転した。このときの燃料供給制御では、酸化触媒２０の出ガス温度が６００℃を超えた場合に燃料供給量を抑えるようにした。この燃料供給制御における燃料消費量を調べた、その結果を表１に併せて示す。

表１から明らかなように、実施例１〜４の排ガス浄化装置では、比較例の排ガス浄化装置と比較して、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に必要な燃料消費量を格段と低減させることができた。

［第２実施例］
（実施例５）
実施例５では、前記実施形態２の排ガス浄化装置を以下のようにして製造した。

直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもち、気孔率が２７％である、コーディエライトよりなるストレートフロー型ハニカム構造体を準備した。

そして、このストレートフロー型ハニカム構造体に対して、アルミナ粉末を主とするスラリーをウォッシュコートし、１１０℃で乾燥後、４５０℃で焼成して第１コート層を形成して、ストレートセル隔壁２２の表面に下層２３１を形成した。この下層２３１におけるコート量は、ハニカム構造体１リットル当たり１００ｇとした。次いで、同様の方法により、排ガス下流側の半分の領域に第２コート層を形成して、排ガス下流側の半分の領域において下層２３１の上に上層２３２を形成した。この、上層２３１におけるコート量は、ハニカム構造体１リットル当たり５０ｇとした。そして、含浸担持法により前記第１及び第２コート層にＰｔを担持した。このとき、ハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量は３ｇとした。

こうして、排ガス上流側の半分の領域に設けられた薄層部２３ａと、排ガス下流側の半分の領域に設けられた厚層部２３ｂと、薄層部２３ａと厚層部２３ｂとの境界部分に形成された触媒層段差部２５とを有する、酸化触媒層２３をストレートセル隔壁２２の表面に形成して酸化触媒２０を製造した。

その他は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。

（実施例６）
実施例６では、排ガス下流側の半分の領域に形成した上層２３１におけるコート量を、ハニカム構造体１リットル当たり１００ｇとすること以外は、前記実施例５と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。

（評価試験）
前記実施例５、６及び比較例の排ガス浄化装置について、前述の評価試験と同様の評価試験を行った結果を表２に示す。

表２から明らかなように、実施例５及び６の排ガス浄化装置では、比較例の排ガス浄化装置と比較して、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に必要な燃料消費量を格段と低減させることができた。

実施形態１の排ガス浄化装置を模式的に示す断面図である。 実施形態１の排ガス浄化装置における酸化触媒の要部断面図である。 実施形態２の排ガス浄化装置における酸化触媒の要部断面図である。 実施形態３の排ガス浄化装置における酸化触媒の要部断面図である。

符号の説明

２０…酸化触媒
２１…ストレートセル ２２…ストレートセル隔壁
２３…酸化触媒層 ２４…部分目詰め部
２５…触媒層段差部 ２６…切り起こし片
３０…ＰＭフィルタ触媒
３１…セル ３２…フィルタ隔壁

Claims (6)

1. 内燃機関の排気系に配設され、該内燃機関の排ガス成分を触媒作用により酸化する酸化触媒と、該酸化触媒の排ガス下流側に配設され、排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、を備え、
   前記酸化触媒は、排ガスが直流する複数のストレートセルと、該ストレートセル同士を区画するストレートセル隔壁と、該ストレートセル隔壁の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層と、該ストレートセル内を通過する該排ガス中のパティキュレートの一部を捕集可能な構造とされた捕集部と、有していることを特徴とする排ガス浄化装置。
2. 前記ストレートセル隔壁は、隣り合う前記ストレートセル間における気体の流通を可能にする多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部は、複数の前記ストレートセルのうちの一部を排ガス下流側で目詰めすることで形成された部分目詰め部である請求項１に記載の排ガス浄化装置。
3. 排ガス下流側に前記部分目詰め部を有する前記ストレートセルの割合は、全ストレートセルに対して、１０〜６０％である請求項２に記載の排ガス浄化装置。
4. 前記ストレートセル隔壁が４０〜７０％の気孔率を有する請求項２又は３に記載の排ガス浄化装置。
5. 前記捕集部は、前記酸化触媒層において排ガス下流側の層厚を排ガス上流側の層厚よりも厚くすることで形成された触媒層段差部である請求項１に記載の排ガス浄化装置。
6. 前記ストレートセル隔壁はメタル箔よりなり、かつ前記捕集部は、該メタル箔を部分的に切り起こして前記ストレートセル内に突出させることで形成された切り起こし片である請求項１に記載の排ガス浄化装置。

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