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JP2010184183A - Exhaust emission control system - Google Patents

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JP2010184183A
JP2010184183A JP2009029194A JP2009029194A JP2010184183A JP 2010184183 A JP2010184183 A JP 2010184183A JP 2009029194 A JP2009029194 A JP 2009029194A JP 2009029194 A JP2009029194 A JP 2009029194A JP 2010184183 A JP2010184183 A JP 2010184183A
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catalyst
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Naohisa Oyama
尚久 大山
Keisuke Mizutani
圭祐 水谷
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Soken Inc
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Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system which can reduce the frequency of a regeneration treatment, and can suppress a rapid temperature rise in an exhaust emission purifying filter without using a complicated system control. <P>SOLUTION: The exhaust emission control system 1 includes an exhaust emission purifying filter 2 provided in an exhaust emission passage 54 of an internal combustion 5 and collecting particulate substances contained in the exhaust emission, and a filter regenerating means 151 for carrying out the regeneration treatment of a collecting ability of the exhaust emission purifying filter 2 by raising the temperature up to a predetermined regeneration temperature to burn and remove the particulate substances deposited in the exhaust emission purifying filter 2. The exhaust emission purifying filter 2 has a substrate comprising a porous body, and an exhaust emission purification catalyst supported by the substrate. The exhaust emission purification catalyst is formed by calcining a mixture of an alkali metal element source and/or an alkaline earth metal element source and zeolite, or sodalite at 600°C or more. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine.

ディーゼルエンジン等の内燃機関の排ガス中には、パティキュレートマター(PM)、NOx等の有害物質が含まれている。また、直噴ガソリンエンジンでは、理論空燃比よりも薄い混合気で運転(リーンバーン)するエンジンがあり、このようなガソリンエンジンから排出される排ガス中においても、PM及びNOx等の有害物質が含まれている。
このような有害物質は、排ガス経路に設けられた排ガス浄化フィルタにより燃焼除去又は吸着除去されていた。
The exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine, particulate matter (PM), which contain harmful substances such as NO x. In addition, direct-injection gasoline engines have an engine (lean burn) that operates with an air-fuel mixture that is thinner than the stoichiometric air-fuel ratio. Even in exhaust gas discharged from such gasoline engines, harmful substances such as PM and NO x are present. include.
Such harmful substances have been removed by combustion or adsorption by an exhaust gas purification filter provided in the exhaust gas path.

一般に、排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなり、PM等の粒子状物質を捕集することができる。粒子状物質が堆積すると圧力損失が高まり、エンジンの運転に悪影響を与えるおそれがある。そのため、排ガス浄化フィルタに堆積した粒子状物質を間欠的に燃焼除去するという再生処理が行われていた。具体的には、内燃機関において燃料を燃焼させ、これにより生じる高温の排ガスを用いて再生処理を行っていた。   In general, the exhaust gas purification filter is made of a porous body and can collect particulate matter such as PM. Accumulation of particulate matter increases pressure loss and may adversely affect engine operation. Therefore, a regeneration process has been performed in which particulate matter deposited on the exhaust gas purification filter is intermittently burned and removed. Specifically, the fuel is burned in the internal combustion engine, and the regeneration process is performed using the high-temperature exhaust gas generated thereby.

この再生処理を比較的低温でかつ確実に行うために、排ガス浄化フィルタに、PMに対する燃焼促進作用を有する白金等の貴金属触媒を担持することが行われていた。
貴金属触媒が担持された排ガス浄化フィルタにおいては、再生処理は、PMが燃焼する温度600℃以上で行われていた。より確実な燃焼のためには、630℃以上で行う必要があった。
In order to reliably perform this regeneration process at a relatively low temperature, a noble metal catalyst such as platinum having a combustion promoting action on PM has been carried on an exhaust gas purification filter.
In the exhaust gas purification filter loaded with the noble metal catalyst, the regeneration process is performed at a temperature at which PM burns at 600 ° C. or higher. For more reliable combustion, it was necessary to carry out at 630 ° C. or higher.

再生処理中に、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になると、上記排ガス浄化フィルタへ流入する排ガスの量が減少し、PMの燃焼熱が上記排ガス浄化フィルタ内に滞留し、上記排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を引き起こすという問題を生じていた。この急速温度上昇は、1000℃を越える高温にまで到達するおそれがあり、その結果、排ガス浄化フィルタの溶損を引き起こすおそれがあった。   During the regeneration process, for example, when the operating state of the internal combustion engine becomes a deceleration state, the amount of exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter decreases, and PM combustion heat stays in the exhaust gas purification filter. The problem of causing a rapid increase in temperature was caused. This rapid temperature increase may reach a high temperature exceeding 1000 ° C., and as a result, the exhaust gas purification filter may be melted.

急速温度上昇を抑制するために、アイドル運転時に、アイドル回転数を上昇させる技術が開発されている(特許文献1参照)。
また、フィルタが過昇温するかどうかを判定するOT判定手段を設ける技術が開発されている(特許文献2参照)
また、排気管の構成部品の温度をモニタリングし、温度超過が会った場合、多段階手段の構成を使用する技術が開発されている(特許文献3参照)。
In order to suppress a rapid temperature rise, a technique for increasing the idling speed during idling has been developed (see Patent Document 1).
In addition, a technique has been developed that includes an OT determination unit that determines whether or not the temperature of the filter is excessively high (see Patent Document 2).
In addition, a technology has been developed that monitors the temperature of the components of the exhaust pipe and uses the configuration of the multistage means when the temperature is exceeded (see Patent Document 3).

特開2004−204774号公報JP 2004-204774 A 特開2005−201210号公報JP 2005-201210 A 特開2007−170382号公報JP 2007-170382 A

しかしながら、従来技術において、急速温度上昇を抑制するためには、ロバスト性の高いシステム制御が必要となり、システムが複雑化するという問題があった。また、例えば15分程度の短時間でPMを燃焼させるためには、600℃以上という高温での燃焼が必要となり、燃費が悪化するおそれがあった。   However, in the prior art, in order to suppress rapid temperature rise, system control with high robustness is required, and there is a problem that the system becomes complicated. Further, for example, in order to burn PM in a short time of about 15 minutes, combustion at a high temperature of 600 ° C. or more is required, and the fuel consumption may be deteriorated.

また、内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおける急速温度上昇は、PMの堆積量が多くなると起こりやすくなる。即ち、PMの燃焼は、一旦始まると燃焼伝播で急速に進行し、特に排ガス浄化フィルタ内に白金等の貴金属系触媒が存在する場合には、燃焼伝播はさらに加速する。その結果、急速温度上昇が加速的に進行し、排ガス浄化フィルタの溶損が起こる可能性が高くなる。これを回避するために、従来においては、PMがあまり多く堆積していない状態で上記排ガス浄化フィルタの再生を行い、再生のタイミングをできるだけ早くして再生処理の頻度を多くする必要があった。しかし、上記排ガス浄化フィルタの再生は、燃料の消費を伴うため、再生のタイミングを早くするとますます燃費が低下してしまうという問題があった。   In addition, the rapid temperature increase when the operating state of the internal combustion engine is in a decelerating state is likely to occur as the amount of accumulated PM increases. That is, PM combustion progresses rapidly by combustion propagation once it starts, and combustion propagation is further accelerated, particularly when a precious metal catalyst such as platinum is present in the exhaust gas purification filter. As a result, the rapid temperature rise progresses at an accelerated rate, increasing the possibility that the exhaust gas purification filter will be melted. In order to avoid this, conventionally, it has been necessary to regenerate the exhaust gas purification filter in a state where not much PM is deposited, and to increase the frequency of the regeneration process by making the regeneration timing as early as possible. However, since the regeneration of the exhaust gas purification filter involves fuel consumption, there is a problem that the fuel consumption is further reduced if the regeneration timing is advanced.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and can reduce the frequency of regeneration processing and suppress a rapid temperature increase in the exhaust gas purification filter without using complicated system control. It is intended to provide an exhaust gas purification device that can perform the above.

本発明は、内燃機関の排ガス通路に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタと、該排ガス浄化フィルタ内の温度を所定の再生温度まで上昇させて上記排ガス浄化フィルタ内に堆積した上記粒子状物質を燃焼除去することにより、上記排ガス浄化フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段とを備える排ガス浄化装置において、
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有し、
該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度600℃以上で焼成されてなることを特徴とする排ガス浄化装置にある(請求項1)。
The present invention provides an exhaust gas purification filter that is provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine and collects particulate matter contained in the exhaust gas, and raises the temperature in the exhaust gas purification filter to a predetermined regeneration temperature, thereby the exhaust gas purification filter. In the exhaust gas purification apparatus comprising filter regeneration means for performing regeneration processing of the collection ability of the exhaust gas purification filter by burning and removing the particulate matter accumulated therein,
The exhaust gas purification filter has a base material made of a porous body and an exhaust gas purification catalyst carried on the base material,
The exhaust gas purifying catalyst is in an exhaust gas purifying apparatus, wherein a mixture of zeolite and an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source or sodalite is calcined at a temperature of 600 ° C. or more. 1).

本発明の排ガス浄化装置において、上記排ガス浄化フィルタは、上記基材と上記排ガス浄化触媒とを有し、該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度600℃以上で焼成されてなる。
上記排ガス浄化触媒は、パティキュレートマター(PM)等の上記粒子状物質に対する優れた燃焼促進作用を有する。そのため、上記排ガス浄化フィルタにおいては、上記排ガス浄化触媒の作用により、上記粒子状物質を例えば600℃未満という低温で燃焼除去させることができる。それ故、上記排ガス浄化フィルタの再生温度を低くすることができる。
In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the exhaust gas purification filter includes the base material and the exhaust gas purification catalyst, and the exhaust gas purification catalyst comprises zeolite, an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source. A mixture or sodalite is fired at a temperature of 600 ° C. or higher.
The exhaust gas purification catalyst has an excellent combustion promoting action on the particulate matter such as particulate matter (PM). Therefore, in the exhaust gas purification filter, the particulate matter can be burned and removed at a low temperature of, for example, less than 600 ° C. by the action of the exhaust gas purification catalyst. Therefore, the regeneration temperature of the exhaust gas purification filter can be lowered.

また、上記排ガス浄化触媒を備えた上記排ガス浄化フィルタにおいては、急速温度上昇が抑制される。
即ち、従来のPt等の貴金属触媒を備えた排ガス浄化フィルタにおいては、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になった時などに、急速温度上昇が起こり上記排ガス浄化フィルタ内の温度が少なくとも部分的に例えば1000℃を越える高温にまで到達するおそれがあった。その結果、排ガス浄化フィルタの基材が溶損するおそれがあった。
これに対し、上記混合物又はソーダライトを温度600℃以上で焼成してなる上記排ガス浄化触媒を備えた上記排ガス浄化フィルタにおいては、Pt等の貴金属触媒が担持されたものに比べて温度上昇が緩やかになり、上記基材に溶損等のダメージを与える程の高温にはなり難くなる。上記再生処理中に上記内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおいても上記排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、従来のように複雑なシステム制御を行わなくとも急速温度上昇を抑制することができる。
Moreover, in the exhaust gas purification filter provided with the exhaust gas purification catalyst, rapid temperature rise is suppressed.
That is, in a conventional exhaust gas purification filter equipped with a noble metal catalyst such as Pt, for example, when the operating state of the internal combustion engine is decelerated, a rapid temperature rise occurs and the temperature in the exhaust gas purification filter is at least partially For example, there is a risk of reaching a high temperature exceeding 1000 ° C., for example. As a result, the base material of the exhaust gas purification filter may be melted.
On the other hand, in the exhaust gas purification filter provided with the exhaust gas purification catalyst obtained by firing the mixture or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher, the temperature rise is slower than that in which a noble metal catalyst such as Pt is supported. Thus, the temperature is not so high as to cause damage such as melting damage to the substrate. Even when the operating state of the internal combustion engine is in a decelerating state during the regeneration process, a rapid temperature rise in the exhaust gas purification filter can be suppressed.
Therefore, according to the present invention, rapid temperature rise can be suppressed without performing complicated system control as in the prior art.

また、急速温度上昇は、上記再生処理の開始温度、即ち、上記再生温度に依存する傾向がある。即ち、上記再生温度を高く設定すると、再生処理中の急速温度上昇がより高い温度にまで到達し易くなる。
例えば従来の貴金属触媒を用いた場合においては、PMを確実に燃焼するために再生温度を630℃程度にする必要が生じるが、このような高い再生温度では、急速温度上昇が起こって排ガス浄化フィルタの温度が基材にダメージを与える高温(例えば900℃以上)にまで上昇するおそれがあった。
これに対し、上記排ガス浄化触媒を用いると、再生温度を630℃程度にしても、再生処理中に基材にダメージを与える温度まで温度が急上昇することを防止することができる。さらに、上述のごとく上記排ガス浄化触媒を用いると600℃未満という低温でもPM等の上記粒子状物質を燃焼させることができる。そのため、上記再生温度を600℃未満に設定することができ、より確実に急速温度上昇を抑制し、上述の溶損を防止することができる。
Further, the rapid temperature rise tends to depend on the start temperature of the regeneration process, that is, the regeneration temperature. That is, when the regeneration temperature is set high, the rapid temperature rise during the regeneration process easily reaches a higher temperature.
For example, when a conventional noble metal catalyst is used, it is necessary to set the regeneration temperature to about 630 ° C. in order to surely burn PM. At such a high regeneration temperature, a rapid temperature rise occurs and the exhaust gas purification filter is used. There was a possibility that the temperature of would rise to a high temperature (for example, 900 ° C. or higher) that damages the substrate.
On the other hand, when the exhaust gas purification catalyst is used, even if the regeneration temperature is about 630 ° C., it is possible to prevent the temperature from rapidly rising to a temperature that damages the substrate during the regeneration process. Further, when the exhaust gas purification catalyst is used as described above, the particulate matter such as PM can be combusted even at a low temperature of less than 600 ° C. Therefore, the regeneration temperature can be set to less than 600 ° C., the rapid temperature rise can be suppressed more reliably, and the above-mentioned melting damage can be prevented.

また、急速温度上昇は、PM等の粒子状物質の堆積量に依存する傾向がある。即ち、上記再生処理開始時に上記排ガス浄化フィルタ内に堆積していた上記粒子状物質の堆積量が多いほど、より低温の再生温度からでも急速温度上昇が起こり易く、基材にダメージを与える高温に到達し易くなる傾向にある。
従来のPt等の貴金属触媒を用いた場合には、PMの堆積量が6g/L程度の状態で再生処理を行っても急速温度上昇が起こるおそれがある。そのため、再生処理を開始するPMの堆積量を5g/L以下、より好ましくは4g/L以下にする必要があった。
これに対し、本発明の上記排ガス浄化装置においては、上記排ガス浄化触媒が用いられているため、例えばPMの堆積量12g/Lの状態で再生処理を行っても、再生温度を例えば600℃未満に設定することにより、急速温度上昇を抑制することができる。
そのため、上記再生処理を行う頻度を減らすことができ、低燃費化を図ることができる。
Also, the rapid temperature rise tends to depend on the amount of particulate matter such as PM deposited. That is, as the amount of the particulate matter deposited in the exhaust gas purification filter at the start of the regeneration process increases, a rapid temperature rise is likely to occur even from a lower regeneration temperature, resulting in a higher temperature that damages the substrate. It tends to be easy to reach.
When a conventional noble metal catalyst such as Pt is used, there is a possibility that a rapid temperature rise may occur even if regeneration processing is performed in a state where the amount of PM deposited is about 6 g / L. For this reason, it is necessary to set the PM deposition amount for starting the regeneration process to 5 g / L or less, more preferably 4 g / L or less.
On the other hand, since the exhaust gas purifying catalyst is used in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the regeneration temperature is less than 600 ° C. By setting to, rapid temperature rise can be suppressed.
Therefore, the frequency of performing the regeneration process can be reduced, and fuel consumption can be reduced.

また、上記排ガス浄化触媒は、アルカリ金属元素及び/又はアルカリ土類金属元素の保持力が高い。
そのため、上記排ガス浄化触媒の性能劣化を防止することができ、上記排ガス浄化フィルタは、長期間安定に排ガスの浄化を行うことができる。
また、上記排ガス浄化触媒は、NOxを吸着することもできる。そのため、上記排ガス浄化フィルタは、排ガス中からNOxを吸着除去することもできる。
Further, the exhaust gas purification catalyst has a high holding power for alkali metal elements and / or alkaline earth metal elements.
Therefore, performance degradation of the exhaust gas purification catalyst can be prevented, and the exhaust gas purification filter can stably purify exhaust gas for a long period of time.
Further, the exhaust gas purifying catalyst can also adsorb NO x. Therefore, the exhaust gas purification filter can also adsorb and remove NO x from the exhaust gas.

以上のように、本発明によれば、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus that can reduce the frequency of regeneration processing and can suppress a rapid temperature rise in the exhaust gas purification filter without using complicated system control. be able to.

実施例1にかかる、排ガス浄化装置を組み込んだエンジンシステムを模式的に示した説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which showed typically the engine system concerning Example 1 incorporating the exhaust gas purification apparatus. 実施例1にかかる、排ガス浄化フィルタを示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the exhaust gas purification filter concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、排ガス浄化フィルタの断面を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the cross section of the exhaust gas purification filter concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、排ガス浄化フィルタの隔壁の拡大断面を示し、隔壁に排ガス浄化触媒が担持された構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the structure by which the expanded cross section of the partition of the exhaust gas purification filter concerning Example 1 is shown, and the exhaust gas purification catalyst was carry | supported by the partition. 実施例1にかかる、排ガス浄化フィルタの部分断面を示し、排ガス浄化フィルタ内を排ガスが通過する様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows the partial cross section of the exhaust gas purification filter concerning Example 1, and shows a mode that exhaust gas passes the inside of an exhaust gas purification filter. 実施例1にかかる、排ガス浄化フィルタの上流端側と下流端側における差圧と、排ガス浄化フィルタ内に堆積した粒子状物質(スート)の堆積量との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the differential pressure | voltage in the upstream end side and downstream end side of an exhaust gas purification filter concerning Example 1, and the deposition amount of the particulate matter (soot) deposited in the exhaust gas purification filter. 実施例2にかかる、排ガス浄化装置を組み込んだエンジンシステムを模式的に示した説明図。Explanatory drawing which showed typically the engine system concerning Example 2 incorporating the exhaust gas purification apparatus. 実施例2にかかる、排ガス浄化フィルタ内の熱電対の配設位置を示す説明図。Explanatory drawing which shows the arrangement | positioning position of the thermocouple in the exhaust gas purification filter concerning Example 2. FIG. 実施例2にかかる、。再生処理における燃料添加及び停止のタイミング、エンジン回転速度、吸入空気量、及び入口から10mmの位置における排ガス浄化フィルタの温度の制御パターンを示す説明図。According to Example 2. Explanatory drawing which shows the control pattern of the temperature of the exhaust gas purification filter in the position of 10 mm from the timing of the fuel addition and stop in a regeneration process, an engine speed, intake air amount, and an inlet_port | entrance. 実施例2にかかる、排ガス浄化装置(装置E)を用いて、PM堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行ったときにおける排ガス浄化フィルタ内に設けられた各熱電対A〜Fによって検出された温度の経時変化を示す説明図。Detected by the thermocouples A to F provided in the exhaust gas purification filter when the PM deposition mode, the forced regeneration mode, and the deceleration operation mode are performed using the exhaust gas purification device (device E) according to the second embodiment. Explanatory drawing which shows the time-dependent change of the temperature. 実施例2にかかる、排ガス浄化装置(装置C)を用いて、PM堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行ったときにおける排ガス浄化フィルタ内に設けられた各熱電対A〜Fによって検出された温度の経時変化を示す説明図。Detected by the thermocouples A to F provided in the exhaust gas purification filter when the PM accumulation mode, the forced regeneration mode, and the deceleration operation mode are performed using the exhaust gas purification device (device C) according to the second embodiment. Explanatory drawing which shows the time-dependent change of the temperature. 実施例2にかかる、再生処置を開始するときのPM堆積量を6g/L及び10g/Lに設定した排ガス浄化装置(装置E)を用いて再生処理を行ったときにおける再生温度と排ガス浄化フィルタ(DPF)内の最高温度との関係、及び再生処置を開始するときのPM堆積量を6g/Lに設定した排ガス浄化装置(装置C)を用いて再生処理を行ったときにおける再生温度と排ガス浄化フィルタ(DPF)内の最高温度との関係を示す説明図。Regeneration temperature and exhaust gas purification filter when regeneration processing is performed using the exhaust gas purification apparatus (device E) in which the PM accumulation amount at the start of the regeneration treatment according to Example 2 is set to 6 g / L and 10 g / L (DPF) relationship with the maximum temperature and regeneration temperature and exhaust gas when regeneration processing is performed using an exhaust gas purification device (apparatus C) in which the PM deposition amount when starting regeneration treatment is set to 6 g / L Explanatory drawing which shows the relationship with the highest temperature in a purification filter (DPF). 実験例1にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときのDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows DTA exothermic peak temperature when burning carbon black using each catalyst seed | species concerning Example 1 of an experiment, or without using a catalyst. 実験例1にかかる、触媒を用いずにカーボンブラックを単独で燃焼させた場合における温度とTG及びDTAとの関係を示す線図。The diagram which shows the relationship between the temperature, TG, and DTA in the case where carbon black according to Experimental Example 1 is burned alone without using a catalyst. 実験例1にかかる、触媒種として貴金属系触媒を用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とTG及びDTAとの関係を示す線図。The diagram which shows the relationship between the temperature in the case of burning carbon black using a noble metal-type catalyst as a catalyst seed | species concerning Experimental example 1, and TG and DTA. 実験例1にかかる、触媒種として炭酸カリウムを用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とTG及びDTAとの関係を示す線図。The diagram which shows the relationship between the temperature at the time of burning carbon black using potassium carbonate as a catalyst seed | species concerning Experimental example 1, and TG and DTA. 実験例1にかかる、触媒種として排ガス浄化触媒(試料E1)を用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とTG及びDTAとの関係を示す線図。The diagram which shows the relationship between the temperature, TG, and DTA at the time of burning carbon black using the exhaust gas purification catalyst (sample E1) as the catalyst type according to Experimental Example 1. 実験例1にかかる、焼成温度と水洗前後における排ガス浄化触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the calcination temperature concerning Example 1 of an experiment, and the DTA exothermic peak temperature of the exhaust gas purification catalyst before and behind water washing. 実験例1にかかる、カリウム塩種と水洗前後における排ガス浄化触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the potassium salt seed | species concerning Experiment example 1, and DTA exothermic peak temperature of the exhaust gas purification catalyst before and behind water washing. 実験例1にかかる、アルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種と水洗前後における排ガス浄化触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the DTA exothermic peak temperature of the exhaust-gas purification catalyst before and after water washing concerning the experiment example 1 and alkali metal element species / alkaline earth metal element species. 実験例1にかかる、カリウム以外のアルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種と水洗前後における排ガス浄化触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the alkali metal element seed | species other than potassium, alkaline-earth metal element seed | species concerning Experimental example 1, and DTA exothermic peak temperature of the exhaust gas purification catalyst before and behind water washing. 実験例1にかかる、混合工程において混合するカリウム量と水洗前後における排ガス浄化触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the amount of potassium mixed in the mixing process and the DTA exothermic peak temperature of the exhaust gas purification catalyst before and after water washing according to Experimental Example 1. 実験例1にかかる、混合工程において混合するバリウム量と水洗前後における排ガス浄化触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the amount of barium mixed in the mixing process and the DTA exothermic peak temperature of the exhaust gas purification catalyst before and after water washing according to Experimental Example 1. 実験例2にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときのDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows DTA exothermic peak temperature when burning carbon black using each catalyst seed | species concerning Example 2 of an experiment, or without using a catalyst. 実験例2にかかる、焼成温度と水洗前後における排ガス浄化触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the calcination temperature concerning the example 2, and the DTA exothermic peak temperature of the exhaust gas purification catalyst before and behind water washing. 実験例2にかかる、ゼオライト種と触媒のDTA発熱ピーク温度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the zeolite seed | species and DTA exothermic peak temperature of a catalyst concerning Experimental example 2. FIG. 実験例3にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときの水洗前後のDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows the DTA exothermic peak temperature before and behind water washing when burning carbon black using each catalyst seed | species concerning Example 3 of an experiment, or without using a catalyst. 実験例4にかかる、種々のゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を焼成してなる排ガス浄化触媒の水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows the DTA exothermic peak temperature before and behind the water washing of the exhaust gas purification catalyst formed by baking the mixture of various zeolite and potassium carbonate concerning Experimental example 4. FIG. 実験例4にかかる、種々のゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を触媒として用いたときの水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows the DTA exothermic peak temperature before and behind water washing when the mixture of various zeolite and potassium carbonate concerning Experimental example 4 is used as a catalyst. 実験例5にかかる、種々の異なる焼成温度で作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows the DTA exothermic peak temperature before and behind the water washing of the exhaust gas purification catalyst produced at the various different calcination temperature concerning Experimental example 5. FIG. 実験例6にかかる、種々の異なる量のカリウムをゼオライトに混合して作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows the DTA exothermic peak temperature before and behind the water washing of the exhaust gas purification catalyst produced by mixing various different amounts of potassium in Experimental Example 6 with zeolite. 実験例7にかかる、種々の異なるアルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種を用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows the DTA exothermic peak temperature before and behind the water washing of the exhaust gas purification catalyst produced using the various different alkali metal element seed | species and alkaline earth metal element seed | species concerning Experimental example 7. FIG.

次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明の排ガス浄化装置は、上記排ガス浄化触媒と上記フィルタ再生手段とを有する。
上記フィルタ再生手段は、例えばエンジン内での燃焼の噴射等を制御するエンジンコントロールユニット(以下ECUという)に組み込まれたコンピュータプログラムとして構成することができる。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
The exhaust gas purification apparatus of the present invention includes the exhaust gas purification catalyst and the filter regeneration means.
The filter regeneration means can be configured as a computer program incorporated in an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) that controls, for example, combustion injection in the engine.

上記フィルタ再生手段は、400℃以上かつ600℃未満の上記再生温度まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記再生温度を600℃未満という比較的低い温度にすることにより、上記急速温度上昇をより抑制することができる。また、この場合には、再生処理の開始時におけるPM等の粒子状物質の堆積量を増やすことができるため、上記再生処理の頻度をより少なくすることができる。また、上記排ガス浄化触媒は、その優れた燃焼促進作用により、上述のごとく600℃未満という低い再生温度でも短時間で上記粒子状物質を燃焼させることができる。
上記再生温度が400℃未満の場合には、上記粒子状物質の燃焼除去が困難になるおそれがある。
The filter regeneration means is preferably configured to start the regeneration process by raising the temperature in the exhaust gas purification filter to the regeneration temperature of 400 ° C. or higher and lower than 600 ° C. (Claim 2).
In this case, the rapid temperature rise can be further suppressed by setting the regeneration temperature to a relatively low temperature of less than 600 ° C. In this case, since the amount of particulate matter such as PM deposited at the start of the regeneration process can be increased, the frequency of the regeneration process can be further reduced. Moreover, the exhaust gas purification catalyst can burn the particulate matter in a short time even at a low regeneration temperature of less than 600 ° C. as described above due to its excellent combustion promoting action.
When the regeneration temperature is lower than 400 ° C., it may be difficult to remove the particulate matter by combustion.

また、上記フィルタ再生手段は、上記内燃機関の運転状態が減速状態にあるときに、600℃未満の上記再生温度で上記再生処理を開始し、上記運転状態が減速状態以外の状態にあるときには、温度600℃以上の温度で上記排ガス浄化フィルタの上記再生処理を行うことができる。
この場合には、運転状態が減速状態以外の状態にあるときにおける上記再生処理をより短時間で行うことができる。
The filter regeneration means starts the regeneration process at the regeneration temperature of less than 600 ° C. when the operation state of the internal combustion engine is in a deceleration state, and when the operation state is in a state other than the deceleration state, The regeneration treatment of the exhaust gas purification filter can be performed at a temperature of 600 ° C. or higher.
In this case, the regeneration process can be performed in a shorter time when the driving state is in a state other than the deceleration state.

好ましくは、上記フィルタ再生手段は、上記内燃機関の運転状態によらず、常時600℃未満の上記再生温度で上記再生処理を行うように構成されていることがよい。
この場合には、運転状態によらず、より確実に急激温度上昇を抑制することができる。
即ち、運転状態は、運転者の操作に依存するため、ある時点の運転状態がその後どのような状態になるかを予想することは非常に困難であり、運転状態に応じた制御には限界がある。上記のごとく、運転状態によらず常時600℃未満の上記再生温度で上記再生処理を行うと、運転状態に応じた制御を行う必要がなくなる。そして、本発明においては、上記排ガス浄化触媒を採用しているため、温度600℃未満という低い温度でも上記粒子状物質の燃焼除去が可能であり、急激温度上昇を抑制することができる。
よって、複雑なシステムを用いることなく、よりロバスト性の高い上記排ガス浄化装置の構成が可能になる。
Preferably, the filter regeneration means is configured to always perform the regeneration process at the regeneration temperature of less than 600 ° C. regardless of the operating state of the internal combustion engine.
In this case, the rapid temperature rise can be more reliably suppressed regardless of the operating state.
That is, since the driving state depends on the operation of the driver, it is very difficult to predict what the driving state at a certain point will be after that, and there is a limit to the control according to the driving state. is there. As described above, if the regeneration process is always performed at the regeneration temperature of less than 600 ° C. regardless of the operation state, it is not necessary to perform control according to the operation state. And in this invention, since the said exhaust gas purification catalyst is employ | adopted, the combustion removal of the said particulate matter is possible even at the low temperature of less than 600 degreeC, and a rapid temperature rise can be suppressed.
Therefore, the configuration of the exhaust gas purification device having higher robustness can be achieved without using a complicated system.

上記排ガス浄化装置は、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタの上流側から10〜20mm内部にある所定位置の温度を上記再生温度として上記再生処理を行うように構成されていることが好ましい(請求項3)。
上記のごとく、上記排ガス浄化フィルタの上流側から10〜20mm内部、即ち、上記排ガス浄化フィルタにおいて、該排ガス浄化フィルタの軸方向における排ガスの入り側から10〜20mm内部にある所定位置の温度を上記再生温度とすることにより、正確に上記再生温度を決定し易くなる。
また、上記再生温度を決定する所定位置は、上記排ガス浄化フィルタの軸方向と垂直方向における略中心であることが好ましい。
上記排ガス浄化フィルタ内の上流側から10〜20mm内部の所定位置の温度は、サーミスタ、熱電対等の温度検出手段により測定することができる。
In the exhaust gas purification apparatus, the filter regeneration means is preferably configured to perform the regeneration process with the temperature at a predetermined position within 10 to 20 mm from the upstream side of the exhaust gas purification filter as the regeneration temperature ( Claim 3).
As described above, the temperature at a predetermined position 10 to 20 mm from the upstream side of the exhaust gas purification filter, that is, the inside of the exhaust gas purification filter 10 to 20 mm from the exhaust gas inlet side in the axial direction of the exhaust gas purification filter By setting the regeneration temperature, it becomes easy to accurately determine the regeneration temperature.
The predetermined position for determining the regeneration temperature is preferably substantially the center in the direction perpendicular to the axial direction of the exhaust gas purification filter.
The temperature at a predetermined position within 10 to 20 mm from the upstream side in the exhaust gas purification filter can be measured by temperature detection means such as a thermistor or a thermocouple.

次に、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されていることが好ましい(請求項4)。
この場合には、簡単に上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させることができる。
具体的には、例えば上記フィルタ再生手段による制御に基づいて内燃機関において燃料を燃焼させることにより、発生する排ガスの温度を上昇させることができる。
また、例えば上記フィルタ再生手段により上記排ガス浄化フィルタの上流側に配置したヒータの作動を制御し、上記排ガス浄化フィルタ内に流入する上記排ガスの温度を上昇させることができる。
Next, it is preferable that the filter regeneration means is configured to perform combustion removal of the particulate matter by increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter.
In this case, the temperature in the exhaust gas purification filter can be easily increased.
Specifically, for example, the temperature of the generated exhaust gas can be increased by burning fuel in the internal combustion engine based on the control by the filter regeneration means.
Further, for example, the operation of the heater disposed upstream of the exhaust gas purification filter can be controlled by the filter regeneration means, and the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter can be raised.

また、上記排ガス浄化フィルタの上流側には酸化触媒が配置されていることが好ましい(請求項5)。
この場合には、排ガス中に含まれる一酸化炭素等の有害成分を酸化し、無害化することができる。また、酸化により発生する熱により、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることができる。
Further, it is preferable that an oxidation catalyst is disposed upstream of the exhaust gas purification filter.
In this case, harmful components such as carbon monoxide contained in the exhaust gas can be oxidized and rendered harmless. Further, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter can be raised by the heat generated by the oxidation.

上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が4g/L〜12g/Lとなったときに上記再生処理を行うように構成されていることが好ましい(請求項6)。
即ち、上記排ガス浄化フィルタは、上記排ガス浄化触媒を有しており、その優れた触媒作用により、4g/L〜12g/Lという大量の上記粒子状物質が堆積した状態で上記再生処理を開始しても急速温度上昇を抑制することができる。したがって、従来よりも多くの粒子状物質が堆積した状態で上記再生処理を開始しても、上記排ガス浄化フィルタにダメージを与える程の高温(例えば約900℃)まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度が上昇することを防止することができる。そのため、再生処理の頻度を減らすことができ、燃費を向上させることができる。
上記再生処理を行う際の上記堆積量が4g/L未満の場合には、上記再生処理の頻度が多くなり、燃費が低下するおそれがある。一方、12g/Lを越える場合には、再生処理中に上記粒子状物質の燃焼が燃焼伝播で進み、温度上昇が急速に進行するおそれがある。より好ましくは、5g/L〜10g/Lがよい。この場合には、より確実に急速温度上昇を抑制し、上記排ガス浄化フィルタの溶損を防止することができる。
上記粒子状物質の堆積量は、上記排ガス浄化フィルタの軸方向の両端、即ち上流端と下流端との差圧から算出することができる。しかし、その値はフィルタ形状により異なるため、堆積量と差圧との関係を事前に把握しておくことが好ましい。上記排ガス浄化フィルタの上流端と下流端との差圧は、差圧計により測定することができる。
The filter regeneration means is preferably configured to perform the regeneration process when the amount of the particulate matter deposited in the exhaust gas purification filter reaches 4 g / L to 12 g / L. ).
That is, the exhaust gas purification filter has the exhaust gas purification catalyst, and the regeneration process is started in a state where a large amount of the particulate matter of 4 g / L to 12 g / L is deposited by the excellent catalytic action. However, rapid temperature rise can be suppressed. Therefore, even if the regeneration process is started in a state where a larger amount of particulate matter is accumulated than before, the temperature in the exhaust gas purification filter remains high enough to damage the exhaust gas purification filter (for example, about 900 ° C.). The rise can be prevented. Therefore, the frequency of the regeneration process can be reduced and the fuel consumption can be improved.
When the amount of accumulation during the regeneration process is less than 4 g / L, the frequency of the regeneration process increases, and fuel consumption may be reduced. On the other hand, when it exceeds 12 g / L, the combustion of the particulate matter proceeds by combustion propagation during the regeneration process, and the temperature rise may proceed rapidly. More preferably, 5 g / L to 10 g / L is good. In this case, it is possible to more reliably suppress the rapid temperature rise and prevent the exhaust gas purification filter from being melted.
The accumulation amount of the particulate matter can be calculated from the differential pressure between the axial ends of the exhaust gas purification filter, that is, the upstream end and the downstream end. However, since the value varies depending on the filter shape, it is preferable to grasp the relationship between the accumulation amount and the differential pressure in advance. The differential pressure between the upstream end and the downstream end of the exhaust gas purification filter can be measured with a differential pressure gauge.

次に、上記排ガス浄化フィルタについて説明する。
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有する。該ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度600℃以上で焼成されてなる。
上記混合物又はソーダライトの焼成温度が600℃未満の場合には、上記排ガス浄化触媒の耐久性が劣化するおそれがある。その結果、上記排ガス浄化フィルタを長期間安定して使用することができなくなるおそれがある。より好ましくは、焼成温度は700℃以上がよく、さらに好ましくは800℃以上がよい。
なお、焼成温度は、上記混合物又はソーダライト自体の温度のことであり、雰囲気温度ではない。したがって、焼成時には、上記混合物又はソーダライト自体の温度が600℃以上になるように焼成を行う。また、焼成時においては、上記焼成温度の焼成を好ましくは1時間以上、より好ましくは5時間以上、さらに好ましくは10時間以上行うことがよい。
Next, the exhaust gas purification filter will be described.
The exhaust gas purification filter includes a base material made of a porous body and an exhaust gas purification catalyst carried on the base material. The gas purification catalyst is obtained by calcining a mixture of zeolite and an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher.
When the firing temperature of the mixture or sodalite is less than 600 ° C., the durability of the exhaust gas purification catalyst may be deteriorated. As a result, the exhaust gas purification filter may not be used stably for a long period of time. More preferably, the firing temperature is 700 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher.
The firing temperature is the temperature of the mixture or sodalite itself, not the ambient temperature. Therefore, at the time of baking, baking is performed so that the temperature of the mixture or sodalite itself is 600 ° C. or higher. In firing, firing at the firing temperature is preferably performed for 1 hour or longer, more preferably 5 hours or longer, and even more preferably 10 hours or longer.

上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記温度600℃以上で焼成した後、上記基材に担持されていることが好ましい(請求項7)。
この場合には、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒に対して、粉砕等を行うことが可能になる。この粉末状の上記排ガス浄化触媒を上記基材に担持させることができるため、上記排ガス浄化フィルタにおいて触媒が担持された面の表面積を大きくすることができる。そのため、触媒活性を向上させることができる。
したがって、上記排ガス燃焼触媒は、上記混合物又は上記ソーダライトの焼成後かつ上記基材への担持前に粉砕されてあることが好ましい。
また、粉砕時には、上記排ガス浄化触媒のメジアン径を50μm以下に調整することがよい。メジアン径が50μmを超える場合には、上記排ガス浄化触媒を上記基材にコートする際に、目詰まりが起こったり、担持量にばらつきが生じ易くなるおそれがある。より好ましくは、メジアン径は10μm以下であることがよい。
上記排ガス浄化触媒のメジアン径は、例えばレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置あるいは走査電子顕微鏡等により測定することができる。
It is preferable that the exhaust gas purification catalyst in the exhaust gas purification filter is supported on the base material after the mixture or sodalite is baked at the temperature of 600 ° C. or higher.
In this case, the exhaust gas purification catalyst obtained after calcination can be pulverized. Since the powdery exhaust gas purification catalyst can be supported on the base material, the surface area of the surface on which the catalyst is supported in the exhaust gas purification filter can be increased. Therefore, the catalytic activity can be improved.
Therefore, it is preferable that the exhaust gas combustion catalyst is pulverized after the mixture or the sodalite is fired and before being supported on the substrate.
At the time of pulverization, it is preferable to adjust the median diameter of the exhaust gas purification catalyst to 50 μm or less. When the median diameter exceeds 50 μm, there is a possibility that clogging may occur or the carrying amount tends to vary when the substrate is coated with the exhaust gas purification catalyst. More preferably, the median diameter is 10 μm or less.
The median diameter of the exhaust gas purification catalyst can be measured by, for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device or a scanning electron microscope.

また、粉砕を行う場合には、上記混合物又はソーダライトの焼成時の温度は、1200℃以下であることが好ましい。上記混合物又はソーダライトを1200℃を越える温度で焼成した場合には、一旦溶融状態を経るため、上記排ガス浄化触媒が硬度の高い塊状になってしまうおそれがある。その結果この場合には、上述のごとく粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。   Moreover, when pulverizing, it is preferable that the temperature at the time of baking the said mixture or sodalite is 1200 degrees C or less. When the mixture or sodalite is baked at a temperature exceeding 1200 ° C., the exhaust gas-purifying catalyst may be in a lump with high hardness because it is once melted. As a result, in this case, it may be difficult to adjust the exhaust gas purification catalyst to a desired particle size by grinding as described above.

上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記基材に担持した後に温度600℃以上で焼成されていることが好ましい(請求項8)。
この場合には、上記混合物又はソーダライトが温度600℃以上で焼成されてなる上記排ガス浄化触媒の生成と、上記基材への担持(焼付け)を一度の焼成で行うことが可能になる。また、この場合には、例えば1200℃を越える高温での焼成も可能になる。上述のごとく、1200℃を越える高温で焼成を行うと、一旦溶融状態を経て上記排ガス浄化触媒が硬度の高い塊状になるが、この塊状の上記排ガス浄化触媒も、低温でPM等の粒子状物質に対する燃焼促進効果を示し、また、耐久性にも優れる。
It is preferable that the exhaust gas purification catalyst in the exhaust gas purification filter is baked at a temperature of 600 ° C. or higher after the mixture or sodalite is supported on the base material.
In this case, generation of the exhaust gas purification catalyst obtained by firing the mixture or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher and supporting (baking) on the base material can be performed by one firing. In this case, firing at a high temperature exceeding 1200 ° C. is also possible. As described above, when the firing is performed at a high temperature exceeding 1200 ° C., the exhaust gas purification catalyst is once in a molten state and becomes a lump with high hardness. It shows the effect of promoting combustion against water and has excellent durability.

上記排ガス浄化触媒は、上記基材に直接担持させることができる。直接担持させるための方法は例えば次のような方法がある。
即ち、まず、上記排ガス浄化触媒とシリカゾルとを含むスラリーに上記基材を浸漬し、上記基材の内部にまで上記排ガス浄化触媒を進入させる。上記基材としては、例えばハニカム状又はフォーム状の多孔質体を採用することができる。次いで、エアブローにより、余分なスラリーを吹き飛ばした後、例えば温度400℃〜800℃で加熱することにより焼付けを行う。これにより、上記基材に上記排ガス浄化触媒を直接接触させて担持させることができる。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタの気孔率を高くすることができ、特にPMに対する燃焼効率を向上させることができる。
The exhaust gas purification catalyst can be directly supported on the base material. For example, there are the following methods for carrying directly.
That is, first, the base material is immersed in a slurry containing the exhaust gas purification catalyst and silica sol, and the exhaust gas purification catalyst is allowed to enter the base material. As the substrate, for example, a honeycomb-like or foam-like porous body can be adopted. Next, after excess slurry is blown off by air blow, baking is performed by heating at a temperature of 400 ° C. to 800 ° C., for example. Thereby, the exhaust gas purification catalyst can be directly brought into contact with and supported on the base material.
In this case, the porosity of the exhaust gas purification filter can be increased, and in particular, the combustion efficiency for PM can be improved.

また、上記排ガス浄化触媒は、上記基材の表面に形成された担持層に担持させることができる。
この場合には、上記担持層を介して上記排ガス浄化触媒が上記基材に担持され、上記排ガス浄化触媒の担持を容易に行うことができる。
具体的には、アルミナ等を含有するウォッシュコート成分と上記排ガス浄化触媒とを混合し、ゾル状又はスラリー状の複合材料を作製し、該複合材料を上記基材にコートして例えば温度400℃〜600℃で加熱する。これにより、ウォッシュコート成分により担持層が形成され、該担持層に上記排ガス浄化触媒を担持させることができる。
Further, the exhaust gas purification catalyst can be supported on a support layer formed on the surface of the base material.
In this case, the exhaust gas purification catalyst is supported on the base material via the support layer, and the exhaust gas purification catalyst can be easily supported.
Specifically, a washcoat component containing alumina or the like and the exhaust gas purification catalyst are mixed to produce a sol-like or slurry-like composite material, and the composite material is coated on the base material, for example, at a temperature of 400 ° C. Heat at ~ 600 ° C. Thereby, a support layer is formed by the washcoat component, and the exhaust gas purification catalyst can be supported on the support layer.

上記担持層は、Al23、ZrO2、TiO2、CeO2、SiO2から選ばれる1種以上の酸化物からなることが好ましい。
この場合には、表面積の大きな上記担持層が形成されやすくなり、上記排ガス浄化フィルタの表面積を大きくすることができる。その結果、上記排ガス浄化触媒とPM等の粒子状物質とが接触し易くなり、上記排ガス浄化フィルタはより効率よく粒子状物質の燃焼除去を行うことができる。
The support layer is preferably made of one or more oxides selected from Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , CeO 2 , and SiO 2 .
In this case, the support layer having a large surface area is easily formed, and the surface area of the exhaust gas purification filter can be increased. As a result, the exhaust gas purification catalyst is easily brought into contact with particulate matter such as PM, and the exhaust gas purification filter can perform combustion removal of the particulate matter more efficiently.

上記排ガス浄化触媒は、上述のごとく、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物、又はソーダライトを温度600℃以上で焼成して得られる。ここで、ゼオライトとしては、ソーダライトを用いることもできる。
即ち、上記排ガス浄化触媒は、ゼオライト(ソーダライトを含む)とアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物を温度600℃焼成することにより得ることができ、
また、上記排ガス浄化触媒は、ソーダライトを単独で他成分と混合することなく温度600℃以上で燃焼することによっても得ることができる。
As described above, the exhaust gas purification catalyst is obtained by calcining a mixture of zeolite, an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source, or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher. Here, sodalite can also be used as the zeolite.
That is, the exhaust gas purification catalyst can be obtained by calcining a mixture of zeolite (including sodalite) and an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source at a temperature of 600 ° C.,
The exhaust gas purification catalyst can also be obtained by burning sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher without mixing it alone with other components.

ソーダライトを除くゼオライトは、一般に、一般式M2/nO・Al23・ySiO2・zH2O(但し、Mは、Na、K、及びHから選ばれる少なくとも1種の元素、y≧2、z≧0である)で表され、本発明においても、上記一般式で表されるゼオライトを採用することができる。ゼオライトとしては、例えばLTA型、FAU(フォージャサイト)型、MOR型、LTL型、FER型、MFI型、及びBEA型等の構造のゼオライトを採用することができる。
また、ソーダライトは、一般式3(Na2O・Al23・2SiO2)・2NaXで表される。Xは、一価の陰イオンとなる原子又は原子団であり、例えばF、Cl、Br、I等のハロゲン、又はOH等である。
Zeolite except sodalite generally the general formula M 2 / n O · Al 2 O 3 · ySiO 2 · zH 2 O ( where, M is at least one element selected Na, K, and from H, y In the present invention, the zeolite represented by the above general formula can also be employed. As the zeolite, for example, zeolite having a structure such as LTA type, FAU (Faujasite) type, MOR type, LTL type, FER type, MFI type, and BEA type can be adopted.
Further, sodalite the general formula 3 (Na 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2) represented by · 2NaX. X is an atom or atomic group that becomes a monovalent anion, and is, for example, a halogen such as F, Cl, Br, or I, or OH.

また、上記ゼオライトは、その組成中のAl231モルに対するSiO2量が200モル未満であることが好ましい(請求項9)。
即ち、ゼオライト組成中のSiO2/Al23(モル比)が200未満のゼオライト、さらに換言すれば、上記一般式M2/nO・Al23・ySiO2・zH2Oにおけるyの値がy<200であるゼオライトを採用することが好ましい。
ゼオライト組成中のAl231モルに対するSiO2量が200モル以上のゼオライト、即ち、上記一般式におけるyの値がy≧200のゼオライトは、所謂ハイシリカゼオライトと呼ばれ、かかるゼオライトを用いた場合には、上記排ガス浄化触媒のPMに対する燃焼促進特性の向上効果が小さくなるおそれがある。
Moreover, it said zeolite is preferably SiO 2 amount is less than 200 mol with respect to Al 2 O 3 1 mol in the composition (claim 9).
That, SiO 2 / Al 2 O 3 ( molar ratio) is less than 200 zeolite in the zeolite composition, in other words further the general formula M 2 / n O · Al 2 O 3 · ySiO 2 · zH y in 2 O It is preferable to employ zeolite whose value is y <200.
Zeolite having an SiO 2 amount of 200 mol or more relative to 1 mol of Al 2 O 3 in the zeolite composition, that is, a zeolite having a y value of y ≧ 200 in the above general formula is called a so-called high silica zeolite. In such a case, the effect of improving the combustion promotion characteristics of the exhaust gas purification catalyst with respect to PM may be reduced.

上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライトが採用されていることが好ましい(請求項10)。
この場合には、ソーダライト中のNaと、上記アルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素とがPM等の粒子状物質に対する優れた燃焼促進特性を発揮することができる。
As the zeolite in the mixture, sodalite is preferably employed (claim 10).
In this case, Na in sodalite and the alkali metal element in the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element in the alkaline earth metal element source are excellent for particulate matter such as PM. Combustion promoting characteristics can be exhibited.

また、上記ゼオライトとしてソーダライトを用いた場合には、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のSi元素1モルに対して2.25モル以下となっていることが好ましい(請求項11)。
上記アルカリ金属元素と上記アルカリ土類金属元素との合計量がソーダライト中のSi元素1モルに対して2.25モルを超える場合には、上記混合物の焼成中に該混合物が溶融し易くなる。その結果、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒は、一旦溶融状態を経るおそれがあるため、その硬度が高くなってしまうおそれがある。そのためこの場合には、焼成後に粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。また、この場合には、上記排ガス浄化触媒自体の触媒活性は優れていても、水分による影響を受けやすくなるおそれがある。即ち、水分による触媒活性の低下幅が大きくなるおそれがある。そのため、所定の触媒活性を長期間維持させることが困難になり、上記排ガス浄化フィルタの寿命に悪影響を及ぼすおそれがある。
Further, when sodalite is used as the zeolite, in the mixture, the total of the alkali metal element and the alkaline earth metal element contained in the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source. The amount is preferably 2.25 mol or less with respect to 1 mol of Si element in the sodalite.
When the total amount of the alkali metal element and the alkaline earth metal element exceeds 2.25 mol with respect to 1 mol of Si element in sodalite, the mixture is easily melted during the firing of the mixture. . As a result, the exhaust gas purifying catalyst obtained after calcination may once go through a molten state, so that its hardness may be increased. Therefore, in this case, it may be difficult to adjust the exhaust gas purification catalyst to a desired particle size by pulverizing after firing. In this case, even if the catalytic activity of the exhaust gas purification catalyst itself is excellent, there is a possibility that it may be easily affected by moisture. That is, there is a possibility that the range of decrease in catalytic activity due to moisture becomes large. Therefore, it becomes difficult to maintain a predetermined catalytic activity for a long period of time, which may adversely affect the life of the exhaust gas purification filter.

より好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のSi元素1モルに対して1モル以下となっていることがよい(請求項12)。
さらに好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のSi元素1モルに対して0.5モル以下となっていることがよい。
More preferably, in the mixture, the total amount of the alkali metal element and the alkaline earth metal element contained in the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source is the Si element 1 in the sodalite. It is good that it is 1 mol or less with respect to mol (Claim 12).
More preferably, in the mixture, the total amount of the alkali metal element and the alkaline earth metal element contained in the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source is the Si element 1 in the sodalite. It is good that it is 0.5 mol or less with respect to mol.

上記ゼオライトとして、ソーダライト以外のゼオライトを採用する場合には、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ゼオライト中のSi元素1モルに対して0.1モル以上かつ2.0モル以下となっていることが好ましい(請求項13)。
ゼオライト中のSi元素1モルに対する上記アルカリ金属元素と上記アルカリ土類金属元素との合計量が0.1モル未満の場合には、上記排ガス浄化触媒の耐水性が悪くなるおそれがある。
一方2.0モルを越える場合にも、水分存在下における上記排ガス浄化触媒の燃焼促進特性が低下し易くなり、その低下幅が非常に大きくなるおそれがある。またこの場合には、上記混合物の焼成中に該混合物が溶融し易くなる。したがって、上記焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒は、一旦溶融状態を経るおそれがあるため、その硬度が高くなってしまうおそれがある。その結果この場合には、焼成後に粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。
In the case where a zeolite other than sodalite is used as the zeolite, in the mixture, an alkali metal element and an alkaline earth metal element contained in the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source Is preferably 0.1 mol or more and 2.0 mol or less with respect to 1 mol of Si element in the zeolite.
When the total amount of the alkali metal element and the alkaline earth metal element with respect to 1 mol of Si element in the zeolite is less than 0.1 mol, the water resistance of the exhaust gas purification catalyst may be deteriorated.
On the other hand, when the amount exceeds 2.0 mol, the combustion promotion characteristics of the exhaust gas purifying catalyst in the presence of moisture are likely to be lowered, and the reduction width may be very large. In this case, the mixture is easily melted during the firing of the mixture. Therefore, since the exhaust gas purification catalyst obtained after the firing may be once in a molten state, its hardness may be increased. As a result, in this case, it may be difficult to adjust the exhaust gas purification catalyst to a desired particle size by pulverizing after firing.

より好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記アルミノケイ酸塩中のSi元素1モルに対して0.2モル以上かつ1.5モル以下となっていることがよい。   More preferably, in the mixture, the total amount of the alkali metal element and the alkaline earth metal element contained in the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source is the Si element in the aluminosilicate. It is good that it is 0.2 mol or more and 1.5 mol or less with respect to 1 mol.

また、上述のアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量は、ゼオライトに混合するアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素との合計量であり、アルカリ金属元素源及びアルカリ土類金属元素源のうちいずれか一方だけを用いた場合には、もう一方の元素の量は0モルとして算出できる。また、複数のアルカリ金属元素源、複数のアルカリ土類金属元素源を用いた場合には、それらのすべての合計量として算出できる。   The total amount of the above-mentioned alkali metal element and alkaline earth metal element is the total amount of the alkali metal element in the alkali metal element source mixed with the zeolite and the alkaline earth metal element in the alkaline earth metal element source. When only one of the alkali metal element source and the alkaline earth metal element source is used, the amount of the other element can be calculated as 0 mol. When a plurality of alkali metal element sources and a plurality of alkaline earth metal element sources are used, the total amount can be calculated.

上記アルカリ金属元素源としては、例えばアルカリ金属の化合物等がある。また、上記アルカリ土類金属元素源としては、例えばアルカリ土類金属の化合物等がある。
上記混合物は、少なくとも上記アルカリ金属元素源を含有することが好ましい(請求項14)。
この場合には、上記排ガス浄化触媒のPM等の粒子状物質に対する燃焼促進特性をより向上させることができる。
Examples of the alkali metal element source include an alkali metal compound. Examples of the alkaline earth metal element source include alkaline earth metal compounds.
The mixture preferably contains at least the alkali metal element source (claim 14).
In this case, the combustion promotion characteristics of the exhaust gas purification catalyst with respect to particulate matter such as PM can be further improved.

上記アルカリ金属元素源は、Na、K、Rb、及びCsから選ばれる1種以上を含有し、上記アルカリ土類金属元素源はMg、Ca、Sr、及びBaから選ばれる1種以上を含有することが好ましい(請求項15)。
この場合にも、上記排ガス浄化触媒のPM等の粒子状物質に対する燃焼促進特性をより向上させることができる。
より好ましくは、上記ゼオライトとしてソーダライトを用いた場合には、上記アルカリ土類金属元素源としてはCa、Sr、Baを含有する化合物を用いることがよく、ソーダライト以外のゼオライトを用いた場合には、上記アルカリ土類金属元素源としてはBaを含有する化合物を用いることがよい。
The alkali metal element source contains one or more selected from Na, K, Rb, and Cs, and the alkaline earth metal element source contains one or more selected from Mg, Ca, Sr, and Ba. (Claim 15).
Also in this case, the combustion promotion characteristics of the exhaust gas purification catalyst with respect to particulate matter such as PM can be further improved.
More preferably, when sodalite is used as the zeolite, a compound containing Ca, Sr or Ba is preferably used as the alkaline earth metal element source, and when a zeolite other than sodalite is used. It is preferable to use a compound containing Ba as the alkaline earth metal element source.

また、上記アルカリ土類金属元素源は、少なくともBaを含有することが好ましい。
この場合には、Ba以外の他のアルカリ土類金属元素を含有する上記アルカリ土類金属元素源を用いた場合に比べて、上記排ガス浄化触媒の燃焼促進特性をより向上させることができる。
The alkaline earth metal element source preferably contains at least Ba.
In this case, the combustion promotion characteristics of the exhaust gas purifying catalyst can be further improved as compared with the case where the alkaline earth metal element source containing an alkaline earth metal element other than Ba is used.

上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源との混合物は、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源とを極性溶媒中で混合し、該極性溶媒を蒸発させて得られる固形分からなることが好ましい(請求項17)。
この場合には、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源との混合を容易に行うことができ、これらが均一に混合した上記混合物を得ることができる。そのため、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒に触媒活性の偏りが発生することを抑制することができる。
上記極性溶媒としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール、及び水等を用いることができる。また、これらの混合溶媒を用いることができる。
また、上記極性溶媒としては、揮発し易い溶媒を用いることが好ましい。
この場合には、混合後の乾燥を容易に行うことができる。
A mixture of the zeolite and the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source is prepared by mixing the zeolite and the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source in a polar solvent, It preferably comprises a solid content obtained by evaporating the polar solvent.
In this case, the zeolite and the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source can be easily mixed, and the mixture in which these are uniformly mixed can be obtained. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of uneven catalytic activity in the exhaust gas purification catalyst obtained after firing.
As said polar solvent, alcohol, such as methanol and ethanol, water, etc. can be used, for example. Moreover, these mixed solvents can be used.
In addition, as the polar solvent, it is preferable to use a solvent that easily volatilizes.
In this case, drying after mixing can be performed easily.

上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源は、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、酸化物、又は水酸化物であることが好ましい(請求項16)。
この場合には、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源を容易に水等の極性溶媒に混合させることができるため、上記混合物の作製時に、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源とゼオライトとを上記極性溶媒中で混合させることにより、これらが均一に分散された上記混合物を容易に得ることができる。
The alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source is preferably a carbonate, sulfate, phosphate, nitrate, organic acid salt, halide, oxide, or hydroxide. Item 16).
In this case, since the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source can be easily mixed in a polar solvent such as water, the alkali metal element source and / or By mixing the alkaline earth metal element source and zeolite in the polar solvent, the mixture in which these are uniformly dispersed can be easily obtained.

より好ましくは、上記アルカリ金属元素源としてはアルカリ金属元素の塩を用い、上記アルカリ土類金属元素源としてはアルカリ土類金属元素の塩を用いることがよい。
この場合には、上記アルカリ金属元素源及び上記アルカリ土類金属元素源は、水等の極性溶媒に対して優れた溶解性で溶解できるため、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源とゼオライトとの混合を水等の極性溶媒中で行う場合に、ゼオライトと、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源とを簡単かつ均一に混合させることができる。
More preferably, an alkali metal salt is used as the alkali metal element source, and an alkaline earth metal element salt is used as the alkaline earth metal element source.
In this case, since the alkali metal element source and the alkaline earth metal element source can be dissolved with excellent solubility in polar solvents such as water, the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal When the element source and the zeolite are mixed in a polar solvent such as water, the zeolite and the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source can be easily and uniformly mixed.

上記基材は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材からなり、上記セルは排ガス流路を形成していることが好ましい(請求項18)。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを排ガスの浄化用により最適な構造にすることができる。
また、全てのセルが両端面に開口した構造体を用いることもできるが、一部のセルが基材(ハニカム構造体)両端面に開口し、残りのセルは両端面に形成された栓部によって閉塞された構造体を用いることもできる。
全てのセルが両端面に開口した構造体を用いた場合には、ガソリンエンジン用の排ガス浄化フィルタに好適なものになる。一方、一部のセルが両端面に開口し、残りのセルが栓部によって閉塞された構造体を用いた場合には、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化フィルタに好適なもになる。
The base material is composed of a porous base material in which porous partition walls are arranged in a polygonal lattice to form a large number of cells extending in the axial direction, and the cells preferably form an exhaust gas flow path. Item 18).
In this case, the exhaust gas purification filter can have an optimum structure for purifying exhaust gas.
In addition, a structure in which all the cells are open on both end faces can be used, but some cells open on both end faces of the substrate (honeycomb structure), and the remaining cells are plug portions formed on both end faces. It is also possible to use a structure closed by.
When a structure in which all the cells are opened at both end faces is used, it becomes suitable for an exhaust gas purification filter for a gasoline engine. On the other hand, when a structure in which some cells are open at both end faces and the remaining cells are closed by plugs is used, it is suitable for an exhaust gas purification filter for a diesel engine.

上記基材は、コージェライト又はSiCからなることが好ましい(請求項19)。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを排ガスの浄化用により最適なものにすることができる。
The substrate is preferably made of cordierite or SiC.
In this case, the exhaust gas purification filter can be optimized for exhaust gas purification.

(実施例1)
次に、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図1に示すごとく、本例の排ガス浄化装置1は、排ガス浄化フィルタ2とフィルタ再生手段151とを有する。排ガス浄化フィルタ2は、内燃機関5の排ガス通路54、19に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。
排ガス浄化フィルタ11は、図2〜図4に示すごとく、多孔質体からなる基材20と、これに担持された排ガス浄化触媒4とを有する。排ガス浄化触媒4は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度600℃以上で焼成されてなる。
また、図1に示すごとく、フィルタ再生手段151は、排ガス浄化フィルタ2内の温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ2内に堆積した粒子状物質を燃焼除去することにより、排ガス浄化フィルタ2の捕集能力の再生処理を行う。
Example 1
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification apparatus 1 of the present example includes an exhaust gas purification filter 2 and a filter regeneration unit 151. The exhaust gas purification filter 2 is provided in the exhaust gas passages 54 and 19 of the internal combustion engine 5 and collects particulate matter contained in the exhaust gas.
As shown in FIGS. 2 to 4, the exhaust gas purification filter 11 includes a base material 20 made of a porous body and an exhaust gas purification catalyst 4 carried thereon. The exhaust gas purification catalyst 4 is formed by calcining a mixture of zeolite and an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher.
Further, as shown in FIG. 1, the filter regeneration means 151 raises the temperature in the exhaust gas purification filter 2 to a predetermined regeneration temperature and burns and removes the particulate matter deposited in the exhaust gas purification filter 2, thereby purifying the exhaust gas. The collection process of the filter 2 is performed.

以下本例の排ガス浄化装置についてより詳細に説明する。
図2及び図3に示すごとく、排ガス浄化フィルタ2においては、ハニカム状の基材20に排ガス浄化触媒4が担持されている。本例において、基材20は、外周壁21と、この外周壁21の内側においてハニカム状に設けられた隔壁25と、この隔壁25により仕切られた複数のセル3とを有する。セル3は、基材20の両端面23、24に部分的に開口している。即ち、各セル3は、基材20の一方の端面23(24)に開口し、もう一方の端面24(23)に形成された栓部32によって閉塞している。
Hereinafter, the exhaust gas purifying apparatus of this example will be described in more detail.
As shown in FIGS. 2 and 3, in the exhaust gas purification filter 2, the exhaust gas purification catalyst 4 is supported on a honeycomb-shaped substrate 20. In this example, the base material 20 includes an outer peripheral wall 21, partition walls 25 provided in a honeycomb shape inside the outer peripheral wall 21, and a plurality of cells 3 partitioned by the partition walls 25. The cell 3 is partially open at both end faces 23 and 24 of the base material 20. That is, each cell 3 is opened on one end surface 23 (24) of the base material 20, and is closed by the plug portion 32 formed on the other end surface 24 (23).

図2及び図3に示すように、本例においては、セル3の両端面23(24)における開口部31と栓部32とは交互に配置されており、所謂市松模様を形成している。
図5に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ2においては、排ガス10の入口側となる上流側端面23及び排ガス10の出口となる下流側端面24に位置するセルの端部は、栓部32が配置された部分と配置されていない部分とをそれぞれ交互に有している。多孔質体の隔壁25には多数の空孔が形成され、排ガス10が通過できるようになっている。
そして、図2〜図5に示すごとく、基材20の隔壁25には、排ガス浄化触媒4が担持されている。本例において、排ガス浄化触媒4としては、ソーダライトとK源(炭酸カリウム)との混合物を温度800℃で焼成してなる触媒を採用してある。
As shown in FIGS. 2 and 3, in this example, the openings 31 and the plugs 32 on the both end faces 23 (24) of the cell 3 are alternately arranged to form a so-called checkered pattern.
As shown in FIG. 5, in the exhaust gas purification filter 2 of this example, the end portions of the cells located on the upstream end surface 23 serving as the inlet side of the exhaust gas 10 and the downstream end surface 24 serving as the outlet of the exhaust gas 10 are plugged portions 32. Are alternately arranged and non-arranged portions. A large number of pores are formed in the partition wall 25 of the porous body so that the exhaust gas 10 can pass therethrough.
As shown in FIGS. 2 to 5, the exhaust gas purification catalyst 4 is supported on the partition wall 25 of the base material 20. In this example, as the exhaust gas purification catalyst 4, a catalyst obtained by calcining a mixture of sodalite and K source (potassium carbonate) at a temperature of 800 ° C is employed.

また、本例の排ガス浄化フィルタ2の全体サイズは、直径129mm、長さ150mm、容積約2L、の円柱状であり、セルサイズは、セル厚さ3mm、セルピッチ1.47mmである。
また、基材20はコーディエライトからなり、そのセル3は、断面が四角形状のものを採用した(図2参照)。セル3は、その他にも例えば、三角形、六角形等の様々な断面形状を採用することができる。
The overall size of the exhaust gas purification filter 2 of this example is a cylindrical shape having a diameter of 129 mm, a length of 150 mm, and a volume of about 2 L, and the cell size is a cell thickness of 3 mm and a cell pitch of 1.47 mm.
The substrate 20 is made of cordierite, and the cell 3 has a quadrangular cross section (see FIG. 2). In addition, the cell 3 can employ various cross-sectional shapes such as a triangle and a hexagon.

本例の排ガス浄化フィルタは、次のようにして作製することができる。
即ち、まず、ソーダライト(3(Na2O・Al23・2SiO2)・2NaOH)の粉末を準備した。このソーダライト100重量部と炭酸カリウム5重量部とを水に投入し、水中で混合した。
次いで、混合液を温度120℃で加熱し、水分を蒸発させた。これにより、固形分(ソーダライトと炭酸カリウムとの混合物)を得た。
次に、この固形分を温度700℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度700℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
The exhaust gas purification filter of this example can be manufactured as follows.
That is, first, powder of sodalite (3 (Na 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) · 2NaOH) was prepared. 100 parts by weight of this sodalite and 5 parts by weight of potassium carbonate were put into water and mixed in water.
Subsequently, the liquid mixture was heated at a temperature of 120 ° C. to evaporate water. Thereby, solid content (mixture of sodalite and potassium carbonate) was obtained.
Next, this solid content was baked at a temperature of 700 ° C. Specifically, the solid content was heated at a heating rate of 100 ° C./hour, and when the temperature reached 700 ° C. (calcination temperature), the solid content was held for 10 hours to perform firing.
Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst.

次に、以下のようにして、ハニカム構造の基材を作製した。
即ち、まず、タルク、溶融シリカ、及び水酸化アルミニウムを所望のコーディエライト組成となるように秤量し、造孔剤、バインダー、水等を加え、混合機にて混合撹拌した。そして、得られた粘土質のセラミック材料を成形機にて押出成形し、ハニカム状の成形体を得た。これを乾燥した後、所望の長さに切断し、外周壁と、その内側においてハニカム状に設けられた隔壁と、隔壁により仕切られていると共に両端面に貫通してなる複数のセルとを有する成形体を作製した。次いで、この成形体を温度1400〜1450℃で2〜10時間加熱することにより仮焼して仮焼体(ハニカム構造体)を得た。
Next, a substrate having a honeycomb structure was produced as follows.
That is, first, talc, fused silica, and aluminum hydroxide were weighed so as to have a desired cordierite composition, a pore-forming agent, a binder, water, and the like were added and mixed and stirred in a mixer. The obtained clay-like ceramic material was extrusion-molded with a molding machine to obtain a honeycomb-shaped molded body. After drying this, it is cut into a desired length, and has an outer peripheral wall, a partition wall provided in the form of a honeycomb inside, and a plurality of cells partitioned by the partition wall and penetrating through both end faces. A molded body was produced. Next, this formed body was calcined by heating at a temperature of 1400 to 1450 ° C. for 2 to 10 hours to obtain a calcined body (honeycomb structure).

次に、ハニカム構造体の両端面全体を覆うようにマスキングテープを貼り付けた。そして、セラミックハニカム構造体の両端面の栓詰めすべき位置に対応するマスキングテープにレーザ光を順次照射し、マスキングテープを溶融又は焼却除去して貫通穴を形成した。これにより、セルの端部における栓部により栓詰めすべき部分に貫通穴を形成した。セルの端部のその他の部分はマスキングテープで覆われている。本例においては、セルの両端面に貫通穴とマスキングテープで覆われた部分とが交互に配置するように、マスキングテープに貫通穴を形成した。本例では、マスキングテープとしては、厚さ0.1mmの樹脂フィルムを用いた。   Next, a masking tape was applied so as to cover the entire both end faces of the honeycomb structure. Then, laser light was sequentially irradiated to the masking tape corresponding to the positions to be plugged on both end faces of the ceramic honeycomb structure, and the masking tape was melted or incinerated to form through holes. Thereby, the through-hole was formed in the part which should be plugged with the plug part in the edge part of a cell. The other part of the end of the cell is covered with masking tape. In this example, the through holes were formed in the masking tape so that the through holes and the portions covered with the masking tape were alternately arranged on both end faces of the cell. In this example, a resin film having a thickness of 0.1 mm was used as the masking tape.

次に、栓部の材料である栓材の主原料となるタルク、溶融シリカ、アルミナ、及び水酸化アルミニウムを所望の組成となるように秤量し、バインダー、水等を加え、混合機にて混合撹拌し、スラリー状の栓材を作製した。このとき、必要に応じて造孔材を添加することもできる。そして、スラリー状の栓材を入れた容器を準備した後、貫通孔を部分的に形成したハニカム構造体の端面を浸漬した。これにより、マスキングテープの貫通穴からセルの端部に栓材を適量浸入させた。また、ハニカム構造体のもう一方の端面についても同様の工程を行った。このようにして、栓詰めすべきセルの開口部内に栓材が配置されたハニカム構造体を得た。   Next, talc, fused silica, alumina, and aluminum hydroxide, which are the main ingredients of the plug material that is the material of the plug part, are weighed to the desired composition, added with binder, water, etc., and mixed in a mixer The mixture was stirred to prepare a slurry-like plug material. At this time, a pore former may be added as necessary. And after preparing the container which put the slurry-like plug material, the end surface of the honeycomb structure in which the through-hole was partially formed was immersed. Thus, an appropriate amount of plug material was infiltrated into the end portion of the cell from the through hole of the masking tape. The same process was performed on the other end face of the honeycomb structure. In this way, a honeycomb structure in which the plug material was arranged in the opening of the cell to be plugged was obtained.

次に、ハニカム構造体とその栓詰めすべき部分に配置した栓材とを同時に約1400〜1450℃で焼成した。これにより、マスキングテープは焼却除去され、図2及び図3に示すごとく、セル3の両端に、その端部を開口する複数の開口部31と、セル3の端部を閉塞する複数の栓部32とが形成されたセラミックハニカム構造体(基材)20を作製した。   Next, the honeycomb structure and the plug material disposed in the portion to be plugged were simultaneously fired at about 1400 to 1450 ° C. As a result, the masking tape is removed by incineration. As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of openings 31 that open the ends of the cells 3 and a plurality of plugs that close the ends of the cells 3 are formed at both ends of the cells 3. Thus, a ceramic honeycomb structure (base material) 20 formed with 32 was prepared.

次に、排ガス浄化触媒をシリカゾルを5wt%配合したシリカスラリーに混合した。さらに固形分100重量部に対する水分量が400重量部となるように水を加え、スラリー状の排ガス浄化触媒を得た。
次に、スラリー状の排ガス浄化触媒中に基材2を浸漬し、基材2の多孔質の隔壁25に排ガス浄化触媒を含浸させた。次いで、エアーブローにより余分な水分を吹き飛ばした後、温度500℃で加熱することにより、焼き付けを行った。本例においては、排ガス浄化触媒を70g/L(そのうちK濃度はK2CO3換算で約7g/L)コートした。
このようにして、図2〜図4に示すごとく、排ガス浄化触媒4を基材20に担持した排ガス浄化フィルタ2を得た。
Next, the exhaust gas purification catalyst was mixed with silica slurry containing 5 wt% silica sol. Further, water was added so that the water content was 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content to obtain a slurry-like exhaust gas purification catalyst.
Next, the base material 2 was immersed in a slurry-like exhaust gas purification catalyst, and the porous partition walls 25 of the base material 2 were impregnated with the exhaust gas purification catalyst. Next, after excess water was blown off by air blow, baking was performed by heating at a temperature of 500 ° C. In this example, the exhaust gas purification catalyst was coated at 70 g / L (of which the K concentration was about 7 g / L in terms of K 2 CO 3 ).
In this way, as shown in FIGS. 2 to 4, an exhaust gas purification filter 2 in which the exhaust gas purification catalyst 4 was carried on the base material 20 was obtained.

図1に、排ガス浄化装置1を含むエンジンシステムの模式図を示す。
同図に示すごとく、排ガス浄化フィルタ2は、内燃機関5(ディーゼルエンジン)から排出される排ガス中のパティキュレートを除去するために用いられる。
ディーゼルエンジン車において、エンジン5の吸気ポートには、吸気マニホールド51を介して吸気管52が接続されている。また、排気ポートには、排気マニホールド53を介して排気管54が接続され、これらによって排気通路が構成されている。
In FIG. 1, the schematic diagram of the engine system containing the exhaust gas purification apparatus 1 is shown.
As shown in the figure, the exhaust gas purification filter 2 is used to remove particulates in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 5 (diesel engine).
In a diesel engine vehicle, an intake pipe 52 is connected to an intake port of the engine 5 via an intake manifold 51. In addition, an exhaust pipe 54 is connected to the exhaust port via an exhaust manifold 53, thereby forming an exhaust passage.

吸気管52には、過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機55のコンプレッサ521と、ターボ過給機55により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ522とがそれぞれ設けられている。
また、排気管54にはターボ過給機55のタービン541が設けられている。
ターボ過給機55において、コンプレッサ521の回転翼(図示略)とタービン541の回転翼(図示略)はシャフト(図示略)により連結されており、エンジンから排出される排ガスのエネルギーによりタービン541が回転し、さらにシャフトを介してコンプレッサ521が回転するように構成されている。そしてこのコンプレッサ521の回転により、吸気管52内の吸入空気が圧縮される。
The intake pipe 52 is provided with a compressor 521 of a turbocharger 55 provided with a supercharging pressure control means, and an intercooler 522 that cools the intake air compressed by the turbocharger 55.
The exhaust pipe 54 is provided with a turbine 541 of the turbocharger 55.
In the turbocharger 55, the rotor blades (not shown) of the compressor 521 and the rotor blades (not shown) of the turbine 541 are connected by a shaft (not shown), and the turbine 541 is driven by the energy of exhaust gas discharged from the engine. The compressor 521 is configured to rotate and further rotate through a shaft. The intake air in the intake pipe 52 is compressed by the rotation of the compressor 521.

排気管54の途中には、エンジン側(排ガスの上流側)から順に、酸化触媒フィルタ11と、排ガス浄化フィルタ(DPF)2とが設けられる。酸化触媒フィルタ11は、酸化触媒としてだけでなく、NOx触媒としての機能も兼ね備える場合もある。酸化触媒フィルタ11においては、白金−アルミナ触媒等からなる酸化触媒がコージェライトからなるハニカム状の基材に担持されている。
酸化触媒フィルタ11及び排ガス浄化フィルタ2は、排気管54の直径を拡大した筒状の捕集器19内に収容される。
捕集器19には、酸化触媒フィルタの上流側、酸化触媒フィルタと排ガス浄化フィルタとの間、及び排ガス浄化フィルタの下流側にそれぞれ温度検出手段としてのサーミスタ157、158、159が配置されている。各サーミスタ157、158、159は、それぞれ、酸化触媒フィルタへの入口側の排ガス温度、排ガス浄化フィルタの入口側の排ガス温度、及び排ガス浄化フィルタの出口側の排ガス温度をそれぞれ検出することができる。
サーミスタ157、158、159によって検出された温度データは、エンジンコントロールユニット(ECU)15に送られ、ECU15による各種制御に用いられる。
In the middle of the exhaust pipe 54, an oxidation catalyst filter 11 and an exhaust gas purification filter (DPF) 2 are provided in order from the engine side (upstream side of exhaust gas). The oxidation catalyst filter 11 may function not only as an oxidation catalyst but also as a NO x catalyst. In the oxidation catalyst filter 11, an oxidation catalyst made of a platinum-alumina catalyst or the like is supported on a honeycomb base material made of cordierite.
The oxidation catalyst filter 11 and the exhaust gas purification filter 2 are accommodated in a cylindrical collector 19 in which the diameter of the exhaust pipe 54 is enlarged.
In the collector 19, thermistors 157, 158, 159 as temperature detecting means are arranged upstream of the oxidation catalyst filter, between the oxidation catalyst filter and the exhaust gas purification filter, and downstream of the exhaust gas purification filter, respectively. . Each thermistor 157, 158, 159 can detect the exhaust gas temperature on the inlet side to the oxidation catalyst filter, the exhaust gas temperature on the inlet side of the exhaust gas purification filter, and the exhaust gas temperature on the outlet side of the exhaust gas purification filter, respectively.
The temperature data detected by the thermistors 157, 158, and 159 is sent to an engine control unit (ECU) 15 and used for various controls by the ECU 15.

また、エンジン5には、排気を再び吸気に回して再循環させるためのEGR(Exhaust Gas Recirculation)制御バルブ56が取り付けられている。さらに、排気を再び吸気に回す際に排気を冷却させるEGRクーラ57が取り付けられる。   Further, the engine 5 is provided with an EGR (Exhaust Gas Recirculation) control valve 56 for recirculating exhaust gas to intake air. Further, an EGR cooler 57 that cools the exhaust gas when the exhaust gas is turned to intake air again is attached.

内燃機関5には、吸気管52から吸気マニホールド51を経て空気が供給される。また、内燃機関5には、コモンレール及び燃料噴射装置等から構成される燃料供給系(図示略)の燃料添加弁50から燃料が供給される。内燃機関5においては、燃料と空気が所定の混合比で混合され、この混合燃料を圧縮着火により燃焼する。
燃焼後の排気ガスは、排気マニホールド53を経て排気管54に送られる。そして、排気ガスは、捕集器内の酸化触媒フィルタ11に担持された酸化触媒により酸化され、さらに排ガス浄化フィルタ内でPM等の粒子状物質が吸着除去されて外部に排出される。
ECU15は、過吸圧センサの出力、流入空気量センサの出力、エンジン回転数、車速等の各種の運転データを収集し、これらのデータに基づいて燃料添加弁50やEGR制御バルブ56等を制御するように構成されている。
Air is supplied to the internal combustion engine 5 from the intake pipe 52 through the intake manifold 51. The internal combustion engine 5 is supplied with fuel from a fuel addition valve 50 of a fuel supply system (not shown) including a common rail and a fuel injection device. In the internal combustion engine 5, fuel and air are mixed at a predetermined mixing ratio, and this mixed fuel is combusted by compression ignition.
The exhaust gas after combustion is sent to the exhaust pipe 54 through the exhaust manifold 53. The exhaust gas is oxidized by the oxidation catalyst carried on the oxidation catalyst filter 11 in the collector, and particulate matter such as PM is adsorbed and removed in the exhaust gas purification filter and discharged to the outside.
The ECU 15 collects various operation data such as the output of the over-absorption pressure sensor, the output of the inflow air amount sensor, the engine speed, and the vehicle speed, and controls the fuel addition valve 50, the EGR control valve 56, and the like based on these data. Is configured to do.

排ガス浄化フィルタ2に粒子状物質が堆積すると、排気抵抗が増大する。これを回避するために、フィルタ再生手段151の制御によって、排ガス浄化フィルタ2内の温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ2内に堆積したPM等の粒子状物質を燃焼除去して、排ガス浄化フィルタ2の再生処理を行う。
具体的には、フィルタ再生手段151は、所定のタイミングで、排ガス浄化フィルタ2内に流入する排ガスの温度を上昇させることにより、排ガス浄化フィルタ2を再生温度まで昇温させて再生処理を行う。本例においては、フィルタ再生手段151は、燃焼の噴射制御などを制御するECU15に組み込まれている。
When particulate matter accumulates on the exhaust gas purification filter 2, the exhaust resistance increases. In order to avoid this, by controlling the filter regeneration means 151, the temperature in the exhaust gas purification filter 2 is raised to a predetermined regeneration temperature to remove particulate matter such as PM deposited in the exhaust gas purification filter 2 by combustion. Then, the regeneration process of the exhaust gas purification filter 2 is performed.
Specifically, the filter regeneration means 151 increases the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter 2 at a predetermined timing, thereby raising the temperature of the exhaust gas purification filter 2 to the regeneration temperature and performing regeneration processing. In this example, the filter regeneration means 151 is incorporated in the ECU 15 that controls combustion injection control and the like.

本例においては、フィルタ再生手段151は、所定のタイミングで燃料添加弁50等を制御する制御信号Pを送信し、内燃機関内での燃料の燃焼を開始させる。これにより、排ガス浄化フィルタ2内に流入する排ガスの温度を上昇させて、再生処理を開始させることができる。また、フィルタ再生手段151は、所定の再生温度に到達した後は、燃料の添加を停止する制御信号Qを燃料の燃焼を停止するように構成されている。一旦再生温度に到達すると、排ガス浄化フィルタ内では粒子状物質の燃焼が燃焼伝播で進むため、粒子状物質の燃焼反応は進行する。   In this example, the filter regeneration means 151 transmits a control signal P for controlling the fuel addition valve 50 and the like at a predetermined timing, and starts combustion of fuel in the internal combustion engine. Thereby, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter 2 can be raised and the regeneration process can be started. Further, the filter regeneration means 151 is configured to stop the combustion of fuel with a control signal Q for stopping the addition of fuel after reaching a predetermined regeneration temperature. Once the regeneration temperature is reached, the combustion of the particulate matter proceeds in the exhaust gas purification filter because the combustion of the particulate matter proceeds by combustion propagation.

排ガス浄化フィルタ2には、その上流端及び下流端の差圧を計測する差圧計155が設けられている。フィルタ制御手段151は、差圧計155によって計測される差圧を検出信号Rとして受信し、この検出信号Rに基づいて、排ガス浄化フィルタ2内に堆積したPM等の粒子状物質(スート)の堆積量を算出し、堆積量が例えば5〜12g/Lとなったときに、再生処理を行うように構成されている。差圧と堆積量との関係を図6に示す。   The exhaust gas purification filter 2 is provided with a differential pressure gauge 155 that measures the differential pressure between its upstream end and downstream end. The filter control means 151 receives the differential pressure measured by the differential pressure gauge 155 as a detection signal R, and deposits particulate matter (soot) such as PM deposited in the exhaust gas purification filter 2 based on the detection signal R. The amount is calculated, and the regeneration process is performed when the deposition amount becomes, for example, 5 to 12 g / L. FIG. 6 shows the relationship between the differential pressure and the deposition amount.

そして、酸化触媒フィルタ19と排ガス浄化フィルタとの間、即ち、排ガス浄化フィルタ2のすぐ上流側には、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を測定するサーミスタ158が設けられている。フィルタ再生手段151は、サーミスタ158によって計測される排ガスの温度を検出信号Sとして受信し、検出信号Sに基づいて、排ガス浄化フィルタ2の上流側から10〜20mm内部(軸方向と垂直な方向においては中央)にある所定位置の温度を算出する。フィルタ再生手段151は、この所定位置の温度を400℃以上かつ600℃未満まで上昇させて再生処理を行う。   A thermistor 158 that measures the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter is provided between the oxidation catalyst filter 19 and the exhaust gas purification filter, that is, immediately upstream of the exhaust gas purification filter 2. The filter regeneration means 151 receives the temperature of the exhaust gas measured by the thermistor 158 as a detection signal S, and on the basis of the detection signal S, the inside of the exhaust gas purification filter 2 is 10 to 20 mm (in the direction perpendicular to the axial direction). The temperature at a predetermined position in the center is calculated. The filter regeneration means 151 performs the regeneration process by raising the temperature at the predetermined position to 400 ° C. or more and less than 600 ° C.

以下、本例の作用効果につき、説明する。
本例において、図2〜図5に示すごとく、排ガス浄化フィルタ2は、基材20と排ガス浄化触媒4とを有し、排ガス浄化触媒4は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトを温度600℃以上で焼成してなる。
排ガス浄化触媒4は、パティキュレートマター(PM)等の粒子状物質に対する優れた燃焼促進作用を有する(後述の実験例参照)。そのため、排ガス浄化フィルタ2においては、排ガス浄化触媒4の作用により、粒子状物質を例えば600℃未満という低温で燃焼除去させることができる。それ故、排ガス浄化フィルタ2の再生温度を低く設定することができる。
Hereinafter, the effect of this example will be described.
In this example, as shown in FIGS. 2 to 5, the exhaust gas purification filter 2 includes a base material 20 and an exhaust gas purification catalyst 4, and the exhaust gas purification catalyst 4 includes zeolite, an alkali metal element source, and / or alkaline earth. A mixture with a metal element source or sodalite is fired at a temperature of 600 ° C. or higher.
The exhaust gas purification catalyst 4 has an excellent combustion accelerating action on particulate matter such as particulate matter (PM) (see experimental examples described later). Therefore, in the exhaust gas purification filter 2, the particulate matter can be burned and removed at a low temperature of, for example, less than 600 ° C. by the action of the exhaust gas purification catalyst 4. Therefore, the regeneration temperature of the exhaust gas purification filter 2 can be set low.

また、排ガス浄化触媒4を備えた排ガス浄化フィルタ2においては、急速温度上昇が抑制される。
即ち、従来のPt等の貴金属触媒を備えた排ガス浄化フィルタにおいては、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になった時などに、急速温度上昇が起こり排ガス浄化フィルタ内の温度が少なくとも部分的に例えば1000℃を越える高温にまで到達するおそれがあった。その結果、排ガス浄化フィルタの基材が溶損するおそれがあった。
これに対し、上記混合物又はソーダライトを温度600℃以上で焼成してなる上記排ガス浄化触媒4を備えた排ガス浄化フィルタ2においては、Pt等の貴金属触媒が担持されたものに比べて温度上昇が緩やかになり、基材20に溶損等のダメージを与える程の高温にはなり難くなる。上記再生処理中に上記内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおいても排ガス浄化フィルタ2内の急速温度上昇を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、従来のように複雑なシステム制御を行わなくとも急速温度上昇を抑制することができる。
Moreover, in the exhaust gas purification filter 2 provided with the exhaust gas purification catalyst 4, rapid temperature rise is suppressed.
That is, in a conventional exhaust gas purification filter equipped with a noble metal catalyst such as Pt, for example, when the operating state of the internal combustion engine is decelerated, a rapid temperature rise occurs and the temperature in the exhaust gas purification filter is at least partially For example, there is a risk of reaching a high temperature exceeding 1000 ° C. As a result, the base material of the exhaust gas purification filter may be melted.
On the other hand, in the exhaust gas purification filter 2 provided with the exhaust gas purification catalyst 4 obtained by calcining the mixture or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher, the temperature rise is higher than that in which a noble metal catalyst such as Pt is supported. It becomes gentle and does not easily reach a high temperature that causes damage such as melting damage to the base material 20. Even when the operating state of the internal combustion engine is in a decelerating state during the regeneration process, the rapid temperature rise in the exhaust gas purification filter 2 can be suppressed.
Therefore, according to the present invention, rapid temperature rise can be suppressed without performing complicated system control as in the prior art.

また、急速温度上昇は、上記再生処理の開始温度、即ち、上記再生温度に依存する傾向がある。即ち、上記再生温度を高く設定すると、再生処理中の急速温度上昇がより高い温度にまで到達し易くなる。
例えば従来の貴金属触媒を用いた場合においては、PMを確実に燃焼するために再生温度を630℃程度にする必要が生じるが、このような高い再生温度では、急速温度上昇が起こって排ガス浄化フィルタの温度が基材にダメージを与える高温(例えば900℃以上)にまで上昇するおそれがあった。
これに対し、上記排ガス浄化触媒4を用いると、再生温度を630℃程度にしても、再生処理中に基材20にダメージを与える温度まで温度が急上昇することを防止することができる。さらに、上述のごとく上記排ガス浄化触媒4を用いると600℃未満という低温でもPM等の上記粒子状物質を燃焼させることができる。そのため、上記再生温度を600℃未満に設定することができ、より確実に急速温度上昇を抑制し、上述の溶損を防止することができる。
Further, the rapid temperature rise tends to depend on the start temperature of the regeneration process, that is, the regeneration temperature. That is, when the regeneration temperature is set high, the rapid temperature rise during the regeneration process easily reaches a higher temperature.
For example, when a conventional noble metal catalyst is used, it is necessary to set the regeneration temperature to about 630 ° C. in order to surely burn PM. At such a high regeneration temperature, a rapid temperature rise occurs and the exhaust gas purification filter is used. There was a possibility that the temperature of would rise to a high temperature (for example, 900 ° C. or higher) that damages the substrate.
On the other hand, when the exhaust gas purification catalyst 4 is used, even if the regeneration temperature is about 630 ° C., it is possible to prevent the temperature from rapidly rising to a temperature that damages the base material 20 during the regeneration process. Further, when the exhaust gas purification catalyst 4 is used as described above, the particulate matter such as PM can be combusted even at a low temperature of less than 600 ° C. Therefore, the regeneration temperature can be set to less than 600 ° C., the rapid temperature rise can be suppressed more reliably, and the above-mentioned melting damage can be prevented.

また、急速温度上昇は、PM等の粒子状物質の堆積量に依存する傾向がある。即ち、上記再生処理開始時に上記排ガス浄化フィルタ2内に堆積していた上記粒子状物質の堆積量が多いほど、より低温の再生温度からでも急速温度上昇が起こり易く、基材20にダメージを与える高温に到達し易くなる傾向にある。
従来のPt等の貴金属触媒を用いた場合には、PMの堆積量が6g/L程度の状態で再生処理を行っても急速温度上昇が起こるおそれがある。そのため、再生処理を開始するPMの堆積量を5g/L以下、より好ましくは4g/L以下にする必要があった。
これに対し、本例においては、上記排ガス浄化触媒4が用いられているため、例えばPMの堆積量12g/Lの状態で再生処理を行っても、再生温度を例えば600℃未満に設定することにより、急速温度上昇を抑制することができる。
そのため、上記再生処理を行う頻度を減らすことができ、低燃費化を図ることができる。
Also, the rapid temperature rise tends to depend on the amount of particulate matter such as PM deposited. That is, as the amount of the particulate matter deposited in the exhaust gas purification filter 2 at the start of the regeneration process increases, the temperature rises more easily even from a lower regeneration temperature, causing damage to the substrate 20. It tends to reach high temperatures.
When a conventional noble metal catalyst such as Pt is used, there is a possibility that a rapid temperature rise may occur even if regeneration processing is performed in a state where the amount of PM deposited is about 6 g / L. For this reason, it is necessary to set the PM deposition amount for starting the regeneration process to 5 g / L or less, more preferably 4 g / L or less.
On the other hand, in the present example, since the exhaust gas purification catalyst 4 is used, the regeneration temperature is set to, for example, less than 600 ° C. even if the regeneration process is performed in a state where the PM deposition amount is 12 g / L, for example. Thus, rapid temperature rise can be suppressed.
Therefore, the frequency of performing the regeneration process can be reduced, and fuel consumption can be reduced.

また、排ガス浄化触媒4は、アルカリ金属元素及び/又はアルカリ土類金属元素の保持力が高い。
そのため、水分存在下においても上記アルカリ金属元素及び/又は上記アルカリ土類金属元素が溶出することを防止することができる。それ故、排ガス浄化触媒4の性能劣化を防止することができ、排ガス浄化フィルタ2は、長期間安定に排ガスの浄化を行うことができる。
また、排ガス浄化触媒4は、NOxを吸着することもできる。そのため、排ガス浄化フィルタ2は、排ガス中からNOxを吸着除去することもできる。
Further, the exhaust gas purification catalyst 4 has a high holding power for alkali metal elements and / or alkaline earth metal elements.
Therefore, it is possible to prevent the alkali metal element and / or the alkaline earth metal element from eluting even in the presence of moisture. Therefore, the performance deterioration of the exhaust gas purification catalyst 4 can be prevented, and the exhaust gas purification filter 2 can stably purify the exhaust gas for a long period of time.
Further, the exhaust gas purifying catalyst 4 can also adsorb NO x. Therefore, the exhaust gas purification filter 2 can also adsorb and remove NO x from the exhaust gas.

また、本例においては、フィルタ再生手段151は、400℃以上かつ600℃未満の再生温度まで排ガス浄化フィルタ2内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されている。そのため、上記急速温度上昇をより抑制することができる。また、この場合には、再生処理の開始時におけるPM等の粒子状物質の堆積量を増やすことができるため、上記再生処理の頻度をより少なくすることができる。また、上記排ガス浄化触媒4は、その優れた燃焼促進作用により、上述のごとく600℃未満という低い再生温度でも短時間で上記粒子状物質を燃焼させることができる。   In this example, the filter regeneration means 151 is configured to start the regeneration process by raising the temperature in the exhaust gas purification filter 2 to a regeneration temperature of 400 ° C. or higher and lower than 600 ° C. Therefore, the rapid temperature rise can be further suppressed. In this case, since the amount of particulate matter such as PM deposited at the start of the regeneration process can be increased, the frequency of the regeneration process can be further reduced. The exhaust gas purification catalyst 4 can burn the particulate matter in a short time even at a low regeneration temperature of less than 600 ° C. as described above due to its excellent combustion promoting action.

また、フィルタ再生手段151は、内燃機関5の運転状態によらず、常時600℃未満の再生温度で上記再生処理を行うように構成することができる。
この場合には、運転状態によらず、より確実に急激温度上昇を抑制することができる。そして、複雑なシステムを用いることなく、よりロバスト性の高い上記排ガス浄化装置の構成が可能になる。
Further, the filter regeneration means 151 can be configured to perform the regeneration process at a regeneration temperature of always less than 600 ° C. regardless of the operating state of the internal combustion engine 5.
In this case, the rapid temperature rise can be more reliably suppressed regardless of the operating state. And the structure of the said exhaust gas purification apparatus with higher robustness is attained, without using a complicated system.

また、フィルタ再生手段151は、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されている。そのため、簡単に上記排ガス浄化フィルタ2内の温度を上昇させることができる。   The filter regeneration means 151 is configured to perform combustion removal of the particulate matter by increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter. Therefore, the temperature in the exhaust gas purification filter 2 can be easily raised.

また、排ガス浄化フィルタ2の上流側には酸化触媒が配置されている。
この場合には、排ガス中に含まれる一酸化炭素等の有害成分を酸化し、無害化することができる。また、酸化により発生する熱により、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることができる。
An oxidation catalyst is disposed upstream of the exhaust gas purification filter 2.
In this case, harmful components such as carbon monoxide contained in the exhaust gas can be oxidized and rendered harmless. Further, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter can be raised by the heat generated by the oxidation.

また、フィルタ再生手段151は、排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が4g/L〜12g/Lとなったときに上記再生処理を行うように構成されている。
そのため、再生処理の頻度を少なくすることができる。そして、このように再生頻度を少なくしても、上記排ガス浄化触媒の作用により、急速温度上昇により排ガス浄化フィルタが例えば900℃を越える高温にまで達し、溶損を引き起こすことを抑制することができる。
The filter regeneration means 151 is configured to perform the regeneration process when the amount of the particulate matter accumulated in the exhaust gas purification filter reaches 4 g / L to 12 g / L.
Therefore, the frequency of the reproduction process can be reduced. And even if the regeneration frequency is reduced in this way, it is possible to suppress the exhaust gas purification filter from reaching a high temperature exceeding, for example, 900 ° C. due to the rapid temperature rise due to the action of the exhaust gas purification catalyst. .

以上のように、本例によれば、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供することができる。   As described above, according to this example, there is provided an exhaust gas purification apparatus that can reduce the frequency of regeneration processing and can suppress a rapid temperature rise in the exhaust gas purification filter without using complicated system control. be able to.

(実施例2)
本例は、実施例1と同様の構成の排ガス浄化装置について、再生処理中にエンジンの運転状態を減速状態(アイドル状態)にしたときの排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を検討する例である。
図7に示すごとく、本例の排ガス浄化装置(装置E)は、実施例1と同様の構成を有する。さらに、本例においては、排ガス浄化フィルタ2内の様々な位置における温度を検出するために、排ガス浄化フィルタ2内の6ヵ所の位置に、シース径φ0.5mmの熱電対を配置した。
(Example 2)
This example is an example of examining the rapid temperature rise in the exhaust gas purification filter when the operating state of the engine is set to the deceleration state (idle state) during the regeneration process for the exhaust gas purification device having the same configuration as that of the first embodiment. .
As shown in FIG. 7, the exhaust gas purifying apparatus (apparatus E) of this example has the same configuration as that of the first embodiment. Furthermore, in this example, in order to detect temperatures at various positions in the exhaust gas purification filter 2, thermocouples having a sheath diameter of φ0.5 mm are arranged at six positions in the exhaust gas purification filter 2.

図8に熱電対の配置位置を示す。図8の左側は捕集器19内に配置された酸化触媒フィルタ11と排ガス浄化フィルタ2を排ガス浄化フィルタ2の側面、即ち排ガス浄化フィルタ2の軸方向と垂直な方向から見た図であり、排ガス浄化フィルタ2内に配置した熱電対の位置を黒丸印で示してある。また、図8の右側は、排ガス浄化フィルタ2を軸方向の下流端24側から見た図であり、熱電対の位置を黒丸印で示してある。
図8に示すごとく、1つ目の熱電対A153aは、排ガス浄化フィルタ2における排ガスの入口側から10mm(排ガス浄化フィルタ2の上流端23側から10mm;a=10mm)の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。2つ目の熱電対B153bは、排ガス浄化フィルタ2における軸方向の中心位置、かつ軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。3つ目の熱電対C153cは、排ガス浄化フィルタ2における排ガスの出口側から10mm(排ガス浄化フィルタ2の下流端24側から10mm;b=10mm)の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。4つ目の熱電対D153dは、排ガス浄化フィルタ2における排ガスの出口側から10mm(排ガス浄化フィルタの下流端24側から10mm;b=10mm)の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から16.25mm(c=16.25mm)外方に配置した。5つ目の熱電対E153eは、排ガス浄化フィルタ2における排ガスの出口側から10mm(排ガス浄化フィルタの下流端24側から10mm;b=10mm)の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から32.5mm(d=16.25、c+d=32.5mm)外方に配置した。6つ目の熱電対F153fは、排ガス浄化フィルタ2における排ガスの出口側から10mm(排ガス浄化フィルタ2の下流端24側から10mm(b=10mm))の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から48.75mm(e=16.25、c+d+e=48.75mm)外方に配置した。
各熱電対A〜Fは、導線150を介して温度記録手段(データロガー)152に接続されている(図7参照)。そして、温度記録手段152により、経時的に排ガス浄化フィルタ2内の上述の各位置における温度を記録することができる。
FIG. 8 shows the position of the thermocouple. The left side of FIG. 8 is a view of the oxidation catalyst filter 11 and the exhaust gas purification filter 2 disposed in the collector 19 as viewed from the side of the exhaust gas purification filter 2, that is, from the direction perpendicular to the axial direction of the exhaust gas purification filter 2. The positions of the thermocouples arranged in the exhaust gas purification filter 2 are indicated by black circles. Further, the right side of FIG. 8 is a view of the exhaust gas purification filter 2 as viewed from the axial downstream end 24 side, and the position of the thermocouple is indicated by black circles.
As shown in FIG. 8, the first thermocouple A153a is 10 mm from the exhaust gas inlet side of the exhaust gas purification filter 2 (10 mm from the upstream end 23 side of the exhaust gas purification filter 2; a = 10 mm), and has a shaft. It was arranged at the center position in the direction perpendicular to the direction. The second thermocouple B153b was disposed at the center position in the axial direction of the exhaust gas purification filter 2 and at the center position in the direction perpendicular to the axial direction. The third thermocouple C153c is located 10 mm from the exhaust gas outlet side of the exhaust gas purification filter 2 (10 mm from the downstream end 24 side of the exhaust gas purification filter 2; b = 10 mm), and in a direction perpendicular to the axial direction. Arranged in the center position. The fourth thermocouple D153d is 10 mm from the exhaust gas outlet side of the exhaust gas purification filter 2 (10 mm from the downstream end 24 side of the exhaust gas purification filter; b = 10 mm), and is the center in the direction perpendicular to the axial direction. It was arranged 16.25 mm (c = 16.25 mm) outward from the position. The fifth thermocouple E153e is 10 mm from the exhaust gas outlet side of the exhaust gas purification filter 2 (10 mm from the downstream end 24 side of the exhaust gas purification filter; b = 10 mm), and is the center in the direction perpendicular to the axial direction. It was placed 32.5 mm (d = 16.25, c + d = 32.5 mm) outward from the position. The sixth thermocouple F153f is 10 mm from the exhaust gas outlet side of the exhaust gas purification filter 2 (10 mm (b = 10 mm) from the downstream end 24 side of the exhaust gas purification filter 2), and is perpendicular to the axial direction. 48.75 mm (e = 16.25, c + d + e = 48.75 mm).
Each thermocouple A to F is connected to a temperature recording means (data logger) 152 via a conducting wire 150 (see FIG. 7). The temperature recording means 152 can record the temperature at each position in the exhaust gas purification filter 2 over time.

図7に示すごとく、実施例1と同様のエンジン(四気筒のディーゼルエンジン)システムにおいて、排ガス浄化フィルタ2内に8g/LまでPMを堆積させて、再生処理を行った。再生処理は、フィルタ再生手段151によって制御されている。再生処理における燃料添加及び停止のタイミング、エンジン回転速度、吸入空気量、及び入口から10mmの位置における排ガス浄化フィルタの温度(熱電対A153a(図8参照)によって検出される温度)の制御パターンを図9に示す。   As shown in FIG. 7, in the same engine (four-cylinder diesel engine) system as in Example 1, PM was deposited up to 8 g / L in the exhaust gas purification filter 2 to perform a regeneration process. The regeneration process is controlled by the filter regeneration means 151. The control pattern of the fuel addition and stop timing in the regeneration process, the engine rotation speed, the intake air amount, and the temperature of the exhaust gas purification filter at 10 mm from the inlet (the temperature detected by the thermocouple A153a (see FIG. 8)). 9 shows.

同図に示すごとく、エンジン回転数:2000rpm、qfin:19、排ガス温度:300℃という条件で排ガス浄化フィルタ内にPMを堆積させた(PM堆積モード)。PM堆積量が8g/Lに到達した時点(時間t0)で、図7に示すごとく、フィルタ再生手段151の制御に基づいて、内燃機関5内で燃料を燃焼させて排ガス浄化フィルタ2内に流入する排ガスの温度を上昇させることにより、排ガス浄化フィルタ2内に蓄積したPMを燃焼させる再生処理を開始し、排ガス浄化フィルタ2の入口から10mmの位置における温度が所定の温度(629℃)に到達した時点(時間t1)で燃料の燃焼を停止した(強制再生モード)。強制再生モードは、エンジン回転数:2000rpm、qfin:23、排ガス温度(上限):629℃という条件で行った。強制再生モードにおける時間t0からt1までは約40〜50秒である(図9参照)。
また、本例においては、時間t1以降エンジンをアイドリング状態にし、アイドリング状態を10分間継続させた(減速運転モード)。
このときの、排ガス浄化フィルタ2内の上述の所定位置に設けた熱電対A〜熱電対Fによって検出される経時的な温度変化を計測し、温度記録手段152により記録した(図7及び図8参照)。その結果を図10に示す。
As shown in the figure, PM was deposited in the exhaust gas purification filter under the conditions of engine speed: 2000 rpm, qfin: 19, and exhaust gas temperature: 300 ° C. (PM deposition mode). When the PM accumulation amount reaches 8 g / L (time t 0 ), as shown in FIG. 7, the fuel is combusted in the internal combustion engine 5 in the exhaust gas purification filter 2 based on the control of the filter regeneration means 151. By increasing the temperature of the inflowing exhaust gas, a regeneration process for burning the PM accumulated in the exhaust gas purification filter 2 is started, and the temperature at a position 10 mm from the inlet of the exhaust gas purification filter 2 becomes a predetermined temperature (629 ° C.). At the time of arrival (time t 1 ), fuel combustion was stopped (forced regeneration mode). The forced regeneration mode was performed under the conditions of engine speed: 2000 rpm, qfin: 23, exhaust gas temperature (upper limit): 629 ° C. The time from t 0 to t 1 in the forced regeneration mode is about 40 to 50 seconds (see FIG. 9).
Further, in this example, the engine is set in an idling state after time t 1 and the idling state is continued for 10 minutes (deceleration operation mode).
At this time, the temperature change over time detected by the thermocouples A to F provided at the predetermined positions in the exhaust gas purification filter 2 was measured and recorded by the temperature recording means 152 (FIGS. 7 and 8). reference). The result is shown in FIG.

また、本例においては、比較用として、Pt触媒を担持した排ガス浄化フィルタを備えた排ガス浄化装置を用いて急速温度上昇の検討を行った。
即ち、まず、Pt触媒を担持した排ガス浄化フィルタを作製した。この排ガス浄化フィルタは、実施例1の排ガス浄化触媒の代わりにPtを基材に担持した点を除いて実施例1の排ガス浄化フィルタと同様にして作製することができる。そして、この比較用の排ガス浄化フィルタを用いて、上述の装置Eと同様の排ガス浄化装置(装置C)を構成した。
Moreover, in this example, the rapid temperature rise was examined using the exhaust gas purification apparatus provided with the exhaust gas purification filter which carry | supported the Pt catalyst as a comparison.
That is, first, an exhaust gas purification filter carrying a Pt catalyst was produced. This exhaust gas purification filter can be produced in the same manner as the exhaust gas purification filter of Example 1, except that Pt is supported on a substrate instead of the exhaust gas purification catalyst of Example 1. And the exhaust gas purification apparatus (apparatus C) similar to the above-mentioned apparatus E was comprised using this exhaust gas purification filter for a comparison.

この比較用の排ガス浄化装置(装置C)についても、装置Eと同様に、排ガス浄化フィルタ内に6ヵ所に熱電対A〜Fを配置してある。そして装置CについてもPM堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行い、排ガス浄化フィルタ内の上述の所定位置に設けた熱電対A〜Fによって検出される経時的な温度変化を計測した。装置Cにおいては、PM堆積モードのPM堆積量は6g/Lとし、強制再生モードの開始温度を623℃とした。その結果を図11に示す。   As for the exhaust gas purifying apparatus (apparatus C) for comparison, as with the apparatus E, thermocouples A to F are arranged at six locations in the exhaust gas purifying filter. The PM deposition mode, forced regeneration mode, and deceleration operation mode were also performed for the device C, and the temperature change over time detected by the thermocouples A to F provided at the predetermined positions in the exhaust gas purification filter was measured. In the apparatus C, the PM deposition amount in the PM deposition mode was 6 g / L, and the start temperature in the forced regeneration mode was 623 ° C. The result is shown in FIG.

図11より知られるごとく、装置Cにおいては、PM堆積量6g/Lにて再生処理を開始したが、アイドリング状態にしたときに、急速温度上昇が起こり、排ガス浄化フィルタの出口側付近の温度(熱電対D〜Fを設けた位置における温度)が1000℃を越える高温状態になっていた。排ガス浄化フィルタは、900℃以上の高温領域で溶損するおそれがあるため、装置Cにおいては、PM堆積量の限界値(SOOT MASS LIMIT;SML)は、6g/Lを下回り、高頻度の再生処理が必要になる。   As is known from FIG. 11, in the apparatus C, the regeneration process was started at a PM deposition amount of 6 g / L. However, when the apparatus C was in an idling state, a rapid temperature rise occurred, and the temperature near the outlet side of the exhaust gas purification filter ( The temperature at the position where the thermocouples D to F were provided) was in a high temperature state exceeding 1000 ° C. Since the exhaust gas purification filter may melt in a high temperature region of 900 ° C. or higher, the limit value of the PM deposition amount (SOOT MASS LIMIT; SML) is less than 6 g / L in the apparatus C, and the regeneration process is frequently performed. Is required.

装置Cの排ガス浄化フィルタにおいて、PM(カーボン)の燃焼は、下記の二段階の反応で進行し、Pt触媒は、これら二段階の反応を促進させる。
(1)2C+O2→2CO 2×26.4kcal(固気反応)
(2)2CO+O2→2CO2 2×67.7kcal(気相反応)
即ち、装置Cにおいては、気相反応におけるCOの酸化発熱分が上乗せされるため、1000℃を越える高温にまで達すると考えられる。
In the exhaust gas purification filter of the apparatus C, the combustion of PM (carbon) proceeds in the following two-stage reaction, and the Pt catalyst promotes these two-stage reactions.
(1) 2C + O 22CO 2 × 26.4 kcal (solid-gas reaction)
(2) 2CO + O 22CO 2 2 × 67.7 kcal (gas phase reaction)
That is, in the apparatus C, since the oxidation exothermic part of CO in the gas phase reaction is added, it is considered that the temperature reaches a high temperature exceeding 1000 ° C.

一方、図10より知られるごとく、装置Eにおいては、PM堆積量8g/Lにて再生処理を開始したが、アイドリング状態にしても、急速温度上昇が抑制され、排ガス浄化フィルタ内の温度は、最大でも750℃を下回っていた。よって、SMLは8g/Lを上回り、再生処理の頻度を減らすことができる。
装置Eにおいて、排ガス浄化フィルタに担持された排ガス浄化触媒は、上述の2段階の反応のうち気相反応、即ちCOの酸化は促進しない。そのため、1000℃を越えるという異常高温に達することを防止し、溶損を防止することができる。
On the other hand, as is known from FIG. 10, in the apparatus E, the regeneration process was started at the PM accumulation amount of 8 g / L. It was below 750 ° C at the maximum. Therefore, SML exceeds 8 g / L, and the frequency of the reproduction process can be reduced.
In the apparatus E, the exhaust gas purifying catalyst supported on the exhaust gas purifying filter does not promote the gas phase reaction, that is, the oxidation of CO among the above-described two-stage reactions. For this reason, it is possible to prevent an abnormally high temperature exceeding 1000 ° C. and prevent melting.

また、装置Eについて、強制再生モードを行う条件をPM堆積量が6g/L又は10g/Lに到達した時点とし、このときの、再生温度と排ガス浄化フィルタ(DPF)内の最高温度との関係を調べた。その結果を図12に示す。
また、図12には、装置C(PM堆積量6g/Lのときに強制再生モードを実施)についても、その再生温度とDPF内の最高温度との関係を示す。
In addition, for the device E, the condition for performing the forced regeneration mode is the time when the PM accumulation amount reaches 6 g / L or 10 g / L, and the relationship between the regeneration temperature and the maximum temperature in the exhaust gas purification filter (DPF) at this time I investigated. The result is shown in FIG.
FIG. 12 also shows the relationship between the regeneration temperature and the maximum temperature in the DPF for the device C (the forced regeneration mode is performed when the PM deposition amount is 6 g / L).

図12より知られるごとく、装置Eにおいては、PM堆積量を6g/Lにしたときには、再生温度を635℃程度にしても排ガス浄化フィルタ内の最高温度は900℃に到達しない。また、装置Eにおいて、PM堆積量を10g/Lにしたときには、再生温度が616℃になったところで、排ガス浄化フィルタ内の最高温度が900℃に到達している。よって、再生温度を616℃未満にすることにより、再生時のPM堆積量を10g/Lにしても、排ガス浄化フィルタの溶損を防止できることがわかる。装置Eの排ガス浄化フィルタに担持された排ガス浄化触媒は、温度600℃以下でもPMを燃焼させることができるため、再生時のPM堆積量を12g/Lにしても排ガス浄化フィルタの溶損を防止できると考えられる。そのため、再生処理の頻度を少なくすることができる。   As can be seen from FIG. 12, in the apparatus E, when the PM deposition amount is 6 g / L, the maximum temperature in the exhaust gas purification filter does not reach 900 ° C. even if the regeneration temperature is about 635 ° C. In the apparatus E, when the PM deposition amount is 10 g / L, the maximum temperature in the exhaust gas purification filter reaches 900 ° C. when the regeneration temperature reaches 616 ° C. Therefore, it can be seen that by setting the regeneration temperature to less than 616 ° C., the exhaust gas purification filter can be prevented from being melted even if the PM deposition amount during regeneration is 10 g / L. Since the exhaust gas purification catalyst carried on the exhaust gas purification filter of the device E can burn PM even at a temperature of 600 ° C. or less, even if the PM accumulation amount at the time of regeneration is 12 g / L, the exhaust gas purification filter can be prevented from being damaged. It is considered possible. Therefore, the frequency of the reproduction process can be reduced.

これに対し、装置Cにおいて、PM堆積量を6g/Lにしたときには、再生温度を597℃にしても排ガス浄化フィルタ内の最高温度は900℃に達し、溶損のおそれがある。また、Pt触媒は、温度600℃未満では、充分にPMに対する燃焼促進作用を発揮できない。よって、装置Cにおいては、溶損を起こすことなく、PMの燃焼を確実に行うために、再生処理を実施するときのPM堆積量を5g/L以下、より好ましくは4g/L以下にする必要がある。その結果、再生処理の頻度が多くなり、燃費低下等の不具合を生じうる。   On the other hand, in the apparatus C, when the PM deposition amount is 6 g / L, even if the regeneration temperature is 597 ° C., the maximum temperature in the exhaust gas purification filter reaches 900 ° C., and there is a risk of melting damage. Moreover, if the temperature is less than 600 ° C., the Pt catalyst cannot sufficiently exhibit the combustion promoting effect on PM. Therefore, in the apparatus C, in order to surely burn PM without causing melting damage, it is necessary to reduce the PM deposition amount when performing the regeneration process to 5 g / L or less, more preferably 4 g / L or less. There is. As a result, the frequency of the regeneration process increases, and problems such as a reduction in fuel consumption can occur.

以上のように、本発明の実施例にかかる排ガス浄化装置(装置E)は、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる。   As described above, the exhaust gas purifying apparatus (apparatus E) according to the embodiment of the present invention can reduce the frequency of regeneration processing and suppress a rapid temperature rise in the exhaust gas purifying filter without using complicated system control. can do.

(実験例1)
本例は、実施例1及び2の排ガス浄化装置において用いた排ガス浄化触媒の触媒作用を検討する例である。
排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトを温度600℃以上で焼成して得られる。
本例においては、実施例1及び2と同様にゼオライトとしてソーダライトを用い、このソーダライトをアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源と混合した混合物を用いた例について説明する。
(Experimental example 1)
In this example, the catalytic action of the exhaust gas purification catalyst used in the exhaust gas purification apparatuses of Examples 1 and 2 is examined.
The exhaust gas purification catalyst is obtained by calcining a mixture of zeolite and an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher.
In this example, as in Examples 1 and 2, sodalite is used as a zeolite, and an example using a mixture obtained by mixing sodalite with an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source will be described.

具体的には、まず、原料となるゼオライトとして、ソーダライト(3(Na2O・Al23・2SiO2)・2NaOH)の粉末を準備した。このソーダライト100重量部と炭酸カリウム5重量部とを水に投入し、水中で混合した。
次いで、混合液を温度120℃で加熱し、水分を蒸発させた。これにより、固形分(ソーダライトと炭酸カリウムとの混合物)を得た。
次に、この固形分を温度800℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度800℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。これを試料E1とする。
Specifically, first, as the zeolite as a starting material was prepared powder of sodalite (3 (Na 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2) · 2NaOH). 100 parts by weight of this sodalite and 5 parts by weight of potassium carbonate were put into water and mixed in water.
Subsequently, the liquid mixture was heated at a temperature of 120 ° C. to evaporate water. Thereby, solid content (mixture of sodalite and potassium carbonate) was obtained.
Next, this solid content was baked at a temperature of 800 ° C. Specifically, the solid content was heated at a rate of temperature increase of 100 ° C./hour, and when the temperature reached 800 ° C. (calcination temperature), the solid content was maintained for 10 hours.
Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst. This is designated as Sample E1.

次に、本例において作製した排ガス浄化触媒(試料E1)について、PMに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒(Pt粉末)、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。   Next, the combustion promotion characteristic with respect to PM was investigated about the exhaust gas purification catalyst (sample E1) produced in this example. For comparison, combustion promotion characteristics were also examined for a noble metal catalyst (Pt powder) and potassium carbonate powder.

具体的には、まず、触媒種(試料E1、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末)200mgとカーボンブラック(CB;PMの代替として使用)20mgとをそれぞれ電子天秤にて正確に秤量した。これらをメノウ乳鉢を用いて触媒種(重量):CB(重量)=10:1となるように一定時間混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する3種類の評価サンプルを得た。さらに、触媒種を用いずに、CBのみからなる評価サンプルを比較用として作製した。CB単独の評価サンプルについても、他のサンプルと同様にメノウ乳鉢を用いて一定時間混合したものを用いた。即ち、評価サンプルとしては、CB単独、貴金属系触媒とCBとの混合物、試料E1とCBとの混合物、炭酸カリウムとCBとの混合物という4種類のサンプルを作製した。   Specifically, first, 200 mg of catalyst species (sample E1, noble metal catalyst, or potassium carbonate powder) and 20 mg of carbon black (CB; used as an alternative to PM) were each weighed accurately with an electronic balance. These were mixed for a certain period of time using an agate mortar so that the catalyst species (weight): CB (weight) = 10: 1, and three types of evaluation samples containing each catalyst species and carbon black were obtained. Furthermore, the evaluation sample which consists only of CB was produced for the comparison, without using a catalyst seed | species. Also about the evaluation sample of CB alone, what was mixed for a fixed time using the agate mortar was used similarly to the other samples. That is, four types of samples were prepared as evaluation samples: CB alone, a mixture of a noble metal catalyst and CB, a mixture of samples E1 and CB, and a mixture of potassium carbonate and CB.

次いで、熱分析−示差熱重量(TG−DTA)同時測定装置(理学電機社製のTG8120)用いて、各評価サンプル6mgを昇温速度10℃/minにて最高温度900℃まで加熱してCBを燃焼させると共に、このときのDTA発熱ピーク温度、及び温度とTGとの関係を測定した。なお、CB単独からなる評価サンプルについては、0.5mgを用いてDTA発熱ピーク温度の測定を行った。また、加熱は、流束50mL//minで空気を評価サンプルに流通させながら行った。各触媒種を用いたときのDTA発熱ピーク温度の結果を図13に示す。また、温度とTGとの測定結果については、CB単独を用いた結果を図14に示し、触媒種として貴金属系触媒を用いた結果を図15に示し、K2CO3を用いた結果を図16に示し、試料E1を用いた結果を図17に示す。図14〜図17の縦軸は、カーボンブラックの最大燃焼速度を示すDTA発熱ピークを用いている。 Then, using a thermal analysis-differential thermogravimetric (TG-DTA) simultaneous measurement device (TG8120 manufactured by Rigaku Corporation), each evaluation sample 6 mg was heated to a maximum temperature of 900 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min, and CB. The DTA exothermic peak temperature at this time and the relationship between the temperature and TG were measured. In addition, about the evaluation sample which consists only of CB, DTA exothermic peak temperature was measured using 0.5 mg. The heating was performed while flowing air through the evaluation sample at a flux of 50 mL // min. The results of the DTA exothermic peak temperature when each catalyst type is used are shown in FIG. As for the measurement results of temperature and TG, the result of using CB alone is shown in FIG. 14, the result of using a noble metal catalyst as the catalyst species is shown in FIG. 15, and the result of using K 2 CO 3 is shown in FIG. 16 and the results using the sample E1 are shown in FIG. The vertical axis | shaft of FIGS. 14-17 uses the DTA exothermic peak which shows the maximum burning rate of carbon black.

また、触媒種(試料E1、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末)1gを水500cc中に投入し、一昼夜撹拌することにより洗浄した。次に、水洗浄処理後の触媒種をろ過し、ろ過後の触媒種にさらに1500ccの水を流通させて充分に洗浄した後、温度120℃にて乾燥させた。これらの水洗浄処理後の触媒種(試料E1及び貴金属系触媒)200mgとカーボンブラック(CB)20mgとを電子天秤にて正確に秤量した。これらをメノウ乳鉢を用いて触媒種(重量):CB(重量)=10:1となるように一定時間混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する2種類の評価サンプルを得た。なお、CB単独からなる評価サンプルについては、他のサンプルと同様に洗浄及び乾燥を行い、その後メノウ乳鉢で混合したものを用いた。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗洗浄処理により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、CB単独、貴金属系触媒とCBとの混合物、試料E1とCBとの混合物という3種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量(TG−DTA)同時測定装置によって、DTA発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のDTA発熱ピーク温度の結果を図1に併記する。   Moreover, 1 g of catalyst species (sample E1, noble metal catalyst, or potassium carbonate powder) was put into 500 cc of water and washed by stirring all day and night. Next, the catalyst seed after the water washing treatment was filtered, and further 1500 cc of water was passed through the filtered catalyst seed to sufficiently wash it, followed by drying at a temperature of 120 ° C. 200 mg of the catalyst species (sample E1 and noble metal catalyst) after the water washing treatment and 20 mg of carbon black (CB) were accurately weighed with an electronic balance. These were mixed for a certain period of time using an agate mortar so that the catalyst species (weight): CB (weight) = 10: 1, and two types of evaluation samples containing each catalyst species and carbon black were obtained. In addition, about the evaluation sample which consists of CB independent, it wash | cleaned and dried similarly to the other sample, and used what was mixed with the agate mortar after that. Moreover, since the evaluation sample using potassium carbonate as a catalyst seed was dissolved in water by the washing and washing treatment, the subsequent operation could not be performed. That is, as the evaluation samples after washing with water, three types of samples were prepared: CB alone, a mixture of a noble metal catalyst and CB, and a mixture of samples E1 and CB. About these samples, the DTA exothermic peak temperature was again measured with a thermal analysis-differential thermogravimetric (TG-DTA) simultaneous measurement apparatus. The results of the DTA exothermic peak temperature after the water washing treatment are also shown in FIG.

図1〜図5より知られるごとく、水洗浄前において、試料E1を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、DTA発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でPM(CB)を燃焼できることがわかる。なお、図1及び図5から知られるごとく、試料E1は、約400℃付近に発熱ピークを有しているが、実際にはこれよりも低い温度(例えば350℃程度)でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。   As can be seen from FIGS. 1 to 5, the sample using the sample E1 and the sample using potassium carbonate have a low DTA exothermic peak temperature and can burn PM (CB) at a relatively low temperature before washing with water. . As is known from FIGS. 1 and 5, the sample E1 has an exothermic peak in the vicinity of about 400 ° C., but carbon black is actually burned even at a lower temperature (eg, about 350 ° C.). Has been started.

図1より知られるごとく、CB単独、貴金属系触媒、及び試料E1については、水洗前後でCBに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これに対して、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。   As can be seen from FIG. 1, the combustion promotion characteristics for CB hardly changed before and after washing with CB alone, the noble metal catalyst, and sample E1. On the other hand, in the sample using potassium carbonate, potassium carbonate was dissolved in water after washing, and measurement was impossible.

したがって、試料E1は、PMに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でPMを燃焼除去することができる。また、試料E1は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、長期間安定してPMの燃焼を行うことができる。したがって、試料E1は、水蒸気を多く含む排ガス中においても、PMを長期間安定して燃焼させることができる。   Therefore, the sample E1 has excellent combustion promoting characteristics with respect to PM, and can burn and remove PM at a low temperature. Moreover, since the sample E1 can maintain its excellent characteristics even in the presence of moisture, PM can be stably burned for a long period of time. Therefore, the sample E1 can stably burn PM for a long time even in exhaust gas containing a large amount of water vapor.

上記試料E1は、上述のごとくソーダライト100重量部と炭酸カリウム5重量部との混合物を温度800℃で10時間焼成することにより作製した触媒である。次に、本例においては、焼成温度による触媒活性への影響を調べるために、異なる温度でソーダライトと炭酸カリウムとの混合物(上記固形分)を焼成して複数の触媒を作製した。
具体的には、まず、ソーダライト100重量部と炭酸カリウム10重量部とを水中で混合し混合液を得た。次いで、混合液を温度120℃で加熱し、水分を蒸発させ、固形分(混合物)を得た。次に、この混合物を温度500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃で焼成して9種類の触媒を作製した。これらの触媒は、焼成温度を変更した点を除いては互いに同様にして作製した触媒であり、ソーダライトに対する炭酸カリウムの混合割合及び焼成温度を変更した点を除いては、上記試料E1と同様にして作製した触媒である。さらに、温度600℃での焼成については焼成時間の影響を調べるため、上記試料E1と同様に10時間の焼成を行って作製した触媒の他に、焼成時間を5時間にして作製した触媒も準備した。その他の焼成温度で作製した触媒については、上記試料E1と同様に、いずれも10時間焼成を行って作製した。
The sample E1 is a catalyst prepared by calcining a mixture of 100 parts by weight of sodalite and 5 parts by weight of potassium carbonate at a temperature of 800 ° C. for 10 hours as described above. Next, in this example, in order to investigate the influence of the calcination temperature on the catalyst activity, a mixture of sodalite and potassium carbonate (solid content) was calcined at different temperatures to produce a plurality of catalysts.
Specifically, first, 100 parts by weight of sodalite and 10 parts by weight of potassium carbonate were mixed in water to obtain a mixed solution. Subsequently, the liquid mixture was heated at a temperature of 120 ° C. to evaporate the water, thereby obtaining a solid content (mixture). Next, this mixture was calcined at temperatures of 500 ° C., 600 ° C., 700 ° C., 800 ° C., 900 ° C., 1000 ° C., 1100 ° C., 1200 ° C., and 1300 ° C. to prepare nine types of catalysts. These catalysts were prepared in the same manner except that the calcination temperature was changed, and were the same as the sample E1 except that the mixing ratio of potassium carbonate to sodalite and the calcination temperature were changed. A catalyst prepared as described above. Furthermore, in order to investigate the influence of the calcination time for the calcination at a temperature of 600 ° C., in addition to the catalyst produced by carrying out the calcination for 10 hours in the same manner as the sample E1, a catalyst produced with a calcination time of 5 hours is also prepared. did. Catalysts prepared at other calcination temperatures were prepared by performing calcination for 10 hours in the same manner as the sample E1.

そしてこれらの触媒についても、上記試料E1と同様にPMに対する燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用としてソーダライトと炭酸カリウムとの混合物についてもPMに対する燃焼促進特性を調べた。このソーダライトと炭酸カリウムとの混合物としては、焼成を行う代わりに室温(約25℃)で約10時間放置したものを採用した。
燃焼促進特性の測定は、上記試料E1と同様にしてDTA発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図18に示す。
And about these catalysts, the combustion promotion characteristic with respect to PM was investigated similarly to the said sample E1. At this time, the combustion promotion characteristics with respect to PM were also investigated for a mixture of sodalite and potassium carbonate for comparison. As this mixture of sodalite and potassium carbonate, a mixture left at room temperature (about 25 ° C.) for about 10 hours instead of firing was adopted.
The combustion acceleration characteristics were measured by measuring the DTA exothermic peak temperature in the same manner as the sample E1. The result is shown in FIG.

図18より知られるごとく、温度600℃以上で焼成を行って作製した排ガス浄化触媒のDTA発熱ピークトップ温度は、水洗前及び水洗後においても約460℃以下という非常に低い値を示した。PMに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属(Pt)触媒のDTA発熱ピーク温度は520℃程度(図1参照)であることから、これらの排ガス浄化触媒は、PMに対して充分に優れた触媒活性を有していることがわかる。   As can be seen from FIG. 18, the DTA exothermic peak top temperature of the exhaust gas purifying catalyst produced by firing at a temperature of 600 ° C. or higher showed a very low value of about 460 ° C. or lower before and after water washing. Since the DTA exothermic peak temperature of a precious metal (Pt) catalyst generally used as a combustion catalyst for PM is about 520 ° C. (see FIG. 1), these exhaust gas purification catalysts have sufficiently excellent catalytic activity for PM. You can see that it has.

これに対し、温度600℃未満で焼成した触媒は、水洗前においては、貴金属(Pt)触媒に比べて充分に低いDTA発熱ピーク温度を示し、優れた触媒活性を示していたが、水洗後においては、DTA発熱ピーク温度は著しく上昇し、貴金属触媒よりも触媒活性が低下していた。また、焼成を行っていないソーダライトと炭酸カリウムとの混合物についても、水洗前には優れた触媒活性を示していたが、水洗後には触媒活性が著しく低下していた。
温度600℃未満で焼成して得られる触媒、及び焼成を行なわずに作製した触媒において、上記のごとく水洗後において触媒活性が著しく低下していた原因は、水洗後にカリウムが溶出したためであると考えられる。
On the other hand, the catalyst calcined at a temperature of less than 600 ° C. had a sufficiently low DTA exothermic peak temperature compared with the noble metal (Pt) catalyst before washing with water, and showed excellent catalytic activity. The DTA exothermic peak temperature was significantly increased, and the catalytic activity was lower than that of the noble metal catalyst. In addition, a mixture of sodalite and potassium carbonate that was not calcined also showed excellent catalytic activity before washing with water, but the catalytic activity was significantly reduced after washing with water.
In the catalyst obtained by calcining at a temperature of less than 600 ° C. and the catalyst prepared without calcining, the reason why the catalytic activity was remarkably lowered after washing with water as described above is considered to be that potassium was eluted after washing with water. It is done.

したがって、水分を多く含む排ガスの浄化触媒として用いるためには、焼成温度は600℃以上で行う必要があることがわかる。また、図18より知られるごとく、特に温度700℃〜1200℃で焼成を行うことにより、よりDTA発熱ピーク温度の低い排ガス浄化触媒、即ち触媒活性に優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。さらに、同図より知られるごとく、5時間で焼成を行った場合に比べて10時間焼成を行った場合の方が、水洗後の触媒活性の低下が抑制されていた。   Therefore, it can be seen that the firing temperature must be 600 ° C. or higher in order to use as a purification catalyst for exhaust gas containing a large amount of moisture. Further, as can be seen from FIG. 18, it is found that an exhaust gas purification catalyst having a lower DTA exothermic peak temperature, that is, an exhaust gas purification catalyst having excellent catalytic activity, can be obtained by firing at a temperature of 700 ° C. to 1200 ° C. in particular. Furthermore, as is known from the figure, the decrease in the catalytic activity after washing with water was suppressed when the calcination was performed for 10 hours as compared with the case where the calcination was performed for 5 hours.

上述の例においては、ソーダライトにK源として炭酸カリウムを混合して排ガス浄化触媒を作製した。本例においては、次に、ソーダライトに混合するカリウム塩の種類を変えて複数の排ガス浄化触媒を作製し、そのDTA発熱ピークトップ温度を調べた。   In the above example, an exhaust gas purifying catalyst was prepared by mixing sodalite with potassium carbonate as a K source. Next, in this example, a plurality of exhaust gas purification catalysts were produced by changing the kind of potassium salt mixed with sodalite, and the DTA exothermic peak top temperature was examined.

具体的には、ソーダライトに、各カリウム塩(炭酸カリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウム、酢酸カリウム、リン酸カリウム、又は水酸化カリウム)を混合して混合物を得た。各カリウム塩は、カリウム塩中のカリウム元素量がソーダライト中のSi元素1モルに対して0.225モル又は0.00225モルとなるように混合を行った。また、混合は、上記試料E1と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより混合物を得た。   Specifically, each potassium salt (potassium carbonate, potassium nitrate, potassium chloride, potassium sulfate, potassium acetate, potassium phosphate, or potassium hydroxide) was mixed with sodalite to obtain a mixture. Each potassium salt was mixed so that the amount of potassium element in the potassium salt was 0.225 mol or 0.00225 mol with respect to 1 mol of Si element in sodalite. Moreover, mixing was performed in water similarly to the said sample E1, and the mixture was obtained by drying the water | moisture content of a liquid mixture as mentioned above.

次に、混合物を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料E1と同様に水洗前後のDTA発熱ピーク温度を測定した。その結果を図19に示す。
Next, the mixture was heated at a heating rate of 100 ° C./hour, and when the temperature reached 1000 ° C. (baking temperature), the mixture was held for 10 hours to perform baking. Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst.
For each exhaust gas purification catalyst thus obtained, the DTA exothermic peak temperature before and after washing with water was measured in the same manner as the sample E1. The result is shown in FIG.

図7より知られるごとく、いずれのカリウム塩を用いて作製しても、排ガス浄化触媒は、水洗前後において優れた触媒活性を示した。また、カリウム塩の量を減らすと触媒活性は低下するものの、この場合においても水洗前後において450℃以下という非常にDTAピーク発熱トップ温度を維持しており、優れた触媒活性を示していた。   As can be seen from FIG. 7, the exhaust gas purifying catalyst showed excellent catalytic activity before and after washing with water regardless of which potassium salt was used. Further, when the amount of potassium salt was reduced, the catalytic activity was lowered, but even in this case, the DTA peak exothermic top temperature of 450 ° C. or lower was maintained before and after washing with water, and excellent catalytic activity was exhibited.

上述の例においては、混合時にソーダライトにアルカリ金属元素源(アルカリ金属塩)としてカリウム塩を混合し、排ガス浄化触媒を作製した。次に、本例においては、ソーダライトにカリウム塩の以外の各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を混合して複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらのDTA発熱ピークトップ温度を調べた。   In the above-described example, an exhaust gas purification catalyst was produced by mixing potassium salt as an alkali metal element source (alkali metal salt) with sodalite during mixing. Next, in this example, various alkali metal element sources or alkaline earth metal element sources other than potassium salt are mixed with sodalite to produce a plurality of exhaust gas purification catalysts, and the DTA exothermic peak top temperatures are examined. It was.

具体的には、まず、ソーダライトに、各種アルカリ金属塩(炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム)、又はアルカリ土類金属塩(水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム)を混合して混合物を得た。各アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩は、ソーダライト中のSi元素1モルに対する各アルカリ金属塩中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属塩中のアルカリ土類金属元素量が0.225モル又は0.00225モルとなるように混合した。また、混合は、上記試料E1と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより固形分(混合物)を得た。   Specifically, first, various alkali metal salts (sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, or cesium carbonate) or alkaline earth metal salts (magnesium hydroxide, calcium carbonate, strontium carbonate, barium carbonate) are added to sodalite. Were mixed to obtain a mixture. Each alkali metal salt or alkaline earth metal salt has an alkali metal element amount in each alkali metal salt or an alkaline earth metal element amount in 0.225 mol per 1 mol of Si element in sodalite. Or it mixed so that it might become 0.00225 mol. Moreover, mixing was performed in water similarly to the said sample E1, and solid content (mixture) was obtained by drying the water | moisture content of a liquid mixture as mentioned above.

次に、混合物を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料E1と同様に水洗前後のDTA発熱ピーク温度を測定した。その結果を図20に示す。図20において、横軸は、混合時に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ元素種、及びアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属種を示し、縦軸は、DTA発熱ピーク温度を示す。
Next, the mixture was heated at a heating rate of 100 ° C./hour, and when the temperature reached 1000 ° C. (baking temperature), the mixture was held for 10 hours to perform baking. Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst.
For each exhaust gas purification catalyst thus obtained, the DTA exothermic peak temperature before and after washing with water was measured in the same manner as the sample E1. The result is shown in FIG. In FIG. 20, the horizontal axis indicates the alkali element species in the alkali metal element source added during mixing and the alkaline earth metal species in the alkaline earth metal element source, and the vertical axis indicates the DTA exothermic peak temperature.

図20より知られるごとく、ソーダライトに各種アルカリ金属元素(Na、K、Rb、Cs)を混合して作製した排ガス浄化触媒は、いずれのアルカリ金属元素を用いた場合でも、水洗前後において優れた触媒活性を示した。
これに対し、ソーダライトに各種アルカリ土類金属元素(Mg、Ca、Sr、Ba)を混合して作製した排ガス浄化触媒においては、アルカリ土類金属元素としてMgを選択した場合に、若干触媒活性が不十分である場合が認められるものの、いずれの場合においても、実用上問題ないレベルの触媒活性を示した。
このように、K以外にも、その他のアルカリ金属、又はアルカリ土類金属をソーダライトに混合して焼成しても、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
As can be seen from FIG. 20, the exhaust gas purification catalyst prepared by mixing sodalite with various alkali metal elements (Na, K, Rb, Cs) was excellent before and after washing with any alkali metal element. It showed catalytic activity.
On the other hand, in the exhaust gas purification catalyst prepared by mixing various alkaline earth metal elements (Mg, Ca, Sr, Ba) with sodalite, when Mg is selected as the alkaline earth metal element, the catalytic activity is slightly In all cases, the catalyst activity was at a level that was not a problem for practical use.
Thus, it can be seen that an exhaust gas purifying catalyst having excellent catalytic activity can be obtained even when other alkali metals or alkaline earth metals are mixed with sodalite and calcined in addition to K.

また、アルカリ土類金属元素源としてMg源を用いた場合について、さらに詳細に説明すると、図20より知られるごとく、Mgをソーダライト中のSi元素1モルに対して0.00225モル加えて得られた触媒は優れた触媒活性を示した。しかし、Mgを0.225モル加えて作製した触媒は、実用に供することは可能であるものの、触媒活性が低下していた。一方、その他のアルカリ土類金属元素(Ca、Sr、Ba)を用いて得られた触媒は、いずれの場合においても優れた触媒活性を示した。
したがって、ソーダライトを用いる場合において、アルカリ土類金属元素源を選択する場合には、Mg以外のアルカリ土類金属元素源を採用することが好ましい。また、Mg源を採用する場合には、Mg源中のMg量がソーダライト中のSi元素1モルに対して0.225モル未満となるように、Mg源とソーダライトとの混合を行うことが好ましい。より好ましくは、0.00225モル以下がよい。
Further, the case of using the Mg source as the alkaline earth metal element source will be described in more detail. As can be seen from FIG. 20, 0.00225 mol of Mg is added to 1 mol of Si element in sodalite. The obtained catalyst showed excellent catalytic activity. However, although the catalyst produced by adding 0.225 mol of Mg can be put to practical use, the catalytic activity has been lowered. On the other hand, catalysts obtained using other alkaline earth metal elements (Ca, Sr, Ba) showed excellent catalytic activity in any case.
Therefore, in the case of using sodalite, when selecting an alkaline earth metal element source, it is preferable to employ an alkaline earth metal element source other than Mg. When using the Mg source, the Mg source and sodalite are mixed so that the amount of Mg in the Mg source is less than 0.225 mol with respect to 1 mol of Si element in the sodalite. Is preferred. More preferably, it is 0.00225 mol or less.

上記の例においては、ソーダライトに1種類のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を混合して排ガス浄化触媒を作製した。次に、本例においては、混合時にソーダライトに複数のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属を混合して排ガス浄化触媒を作製し、そのDTA発熱ピーク温度を測定した。   In the above example, an exhaust gas purification catalyst was prepared by mixing sodalite with one kind of alkali metal or alkaline earth metal. Next, in this example, an exhaust gas purification catalyst was prepared by mixing sodalite with a plurality of alkali metal elements and alkaline earth metals during mixing, and the DTA exothermic peak temperature was measured.

具体的には、まず、ソーダライトに、炭酸カリウムを加え、さらにアルカリ金属元素源(炭酸ナトリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム)又はアルカリ土類金属元素源(水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、又は炭酸バリウム)を加えて混合し混合物を得た。このようにして得られた各混合物は、ソーダライトと、炭酸カリウムと、炭酸カリウム以外のアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源とを含有する。
各混合物は、ソーダライト中のSi元素1モルに対して炭酸カリウム中のカリウム量が0.1125モルとなるようにソーダライトに炭酸カリウム(カリウム源)を加え、さらにソーダライト中のSi元素1モルに対して各アルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素量が0.1125モルとなるようにソーダライトに各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を加えて作製した。
したがって、各混合物においては、ソーダライト中のSi元素1モルに対する炭酸カリウム中のカリウム量と、その他のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素量との合計量は、いずれも0.225モルとなっている。
また、混合は、上記試料E1と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより混合物を得た。
Specifically, first, potassium carbonate is added to sodalite, and an alkali metal element source (sodium carbonate, rubidium carbonate, or cesium carbonate) or an alkaline earth metal element source (magnesium hydroxide, calcium carbonate, strontium carbonate, Or barium carbonate) was added and mixed to obtain a mixture. Each mixture thus obtained contains sodalite, potassium carbonate, and an alkali metal element source or alkaline earth metal element source other than potassium carbonate.
In each mixture, potassium carbonate (potassium source) was added to sodalite so that the amount of potassium in potassium carbonate was 0.1125 mol relative to 1 mol of Si element in sodalite, and Si element 1 in sodalite was further added. Various alkali metal element sources or alkaline earths in sodalite so that the alkali metal element amount in each alkali metal element source or the alkaline earth metal element amount in the alkaline earth metal element source is 0.1125 mol per mol. It was prepared by adding a similar metal element source.
Therefore, in each mixture, the total amount of the amount of potassium in potassium carbonate and the amount of other alkali metal elements or alkaline earth metal elements with respect to 1 mol of Si element in sodalite is 0.225 mol. It has become.
Moreover, mixing was performed in water similarly to the said sample E1, and the mixture was obtained by drying the water | moisture content of a liquid mixture as mentioned above.

次に、混合物を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃(焼成温度)に達したところで10時間保持した。これにより混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。   Next, the mixture was heated at a temperature rising rate of 100 ° C./hour, and held for 10 hours when the temperature reached 1000 ° C. (calcination temperature). Thereby, the mixture was fired. Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst.

このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料E1と同様に水洗前後のDTA発熱ピーク温度を測定した。その結果を図21に示す。同図において、縦軸はDTA発熱ピーク温度を示し、横軸は、炭酸カリウム以外に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素種又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素種を示す。また、同図には、ソーダライトに炭酸カリウムだけを混合し焼成して作製した排ガス浄化触媒(図21において横軸がKで示されたサンプル)についての水洗前後のDTA発熱ピーク温度を併記する。   For each exhaust gas purification catalyst thus obtained, the DTA exothermic peak temperature before and after washing with water was measured in the same manner as in the sample E1. The result is shown in FIG. In this figure, the vertical axis shows the DTA exothermic peak temperature, and the horizontal axis shows the alkali metal element species in the alkali metal element source added in addition to potassium carbonate or the alkaline earth metal element species in the alkaline earth metal element source. Show. In addition, the figure also shows the DTA exothermic peak temperature before and after washing with respect to an exhaust gas purification catalyst (sample whose horizontal axis is indicated by K in FIG. 21) prepared by mixing and baking potassium carbonate in sodalite. .

図21より知られるごとく、ソーダライトにK(カリウム)の他に、さらに各種アルカリ金属元素(Na、Rb、Cs)又はアルカリ土類金属元素(Mg、Ca、Sr、Ba)を混合した場合においても、Kを単独で混合した場合と同様に、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られた。
このように、混合時に複数のアルカリ金属元素源及びアルカリ土類金属源を用いても、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
As known from FIG. 21, in addition to K (potassium), sodalite is mixed with various alkali metal elements (Na, Rb, Cs) or alkaline earth metal elements (Mg, Ca, Sr, Ba). As in the case of mixing K alone, an exhaust gas purification catalyst having an excellent catalytic activity was obtained.
Thus, it can be seen that an exhaust gas purification catalyst having excellent catalytic activity can be obtained even when a plurality of alkali metal element sources and alkaline earth metal sources are used during mixing.

次に、本例においては、アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源の添加量が排ガス浄化触媒の触媒活性に与える影響を調べるために、ソーダライトに混合するアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源の添加割合を変えて排ガス浄化触媒を作製し、そのDTA発熱ピーク温度を測定した。   Next, in this example, in order to investigate the influence of the addition amount of the alkali metal element source or alkaline earth metal element source on the catalytic activity of the exhaust gas purification catalyst, the alkali metal element source or alkaline earth mixed with sodalite Exhaust gas purification catalysts were prepared by changing the addition ratio of the metal element source, and the DTA exothermic peak temperature was measured.

まず、ソーダライト100重量部に、炭酸カリウム又は炭酸バリウムを0〜100重量部の添加量で混合し、混合物を得た。
具体的には、後述の表1及び図22に示すごとく、ソーダライト(SOD)100重量部に対して、炭酸カリウムをそれぞれ0重量部、0.1重量部、0.5重量部、1重量部、3重量部、5重量部、10重量部、15重量部、20重量部、40重量部、及び100重量部混合して混合物を作製した。
また、後述の表2及び図23に示すごとく、ソーダライト(SOD)100重量部に対して、炭酸バリウムをそれぞれ0重量部、5重量部、10重量部、15重量部、20重量部、40重量部、70重量部、100重量部、150重量部、200重量部、及び300重量部混合して混合物を作製した。
これらの混合は、上記試料E1と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより複数の混合物を得た。
First, potassium carbonate or barium carbonate was mixed with 100 parts by weight of sodalite in an addition amount of 0 to 100 parts by weight to obtain a mixture.
Specifically, as shown in Table 1 and FIG. 22 described later, 0 parts by weight, 0.1 part by weight, 0.5 part by weight, and 1 part by weight of potassium carbonate with respect to 100 parts by weight of sodalite (SOD), respectively. 3 parts by weight, 3 parts by weight, 5 parts by weight, 10 parts by weight, 15 parts by weight, 20 parts by weight, 40 parts by weight, and 100 parts by weight were mixed to prepare a mixture.
Further, as shown in Table 2 and FIG. 23 described later, 0 parts by weight, 5 parts by weight, 10 parts by weight, 15 parts by weight, 20 parts by weight, 40 parts by weight of barium carbonate with respect to 100 parts by weight of sodalite (SOD). Part by weight, 70 parts by weight, 100 parts by weight, 150 parts by weight, 200 parts by weight, and 300 parts by weight were mixed to prepare a mixture.
These mixings were performed in water in the same manner as the sample E1, and a plurality of mixtures were obtained by drying the water in the mixed solution as described above.

次に、これらの混合物を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃に達したところで10時間保持した。これにより、混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。   Next, these mixtures were heated at a temperature rising rate of 100 ° C./hour, and held for 10 hours when the temperature reached 1000 ° C. Thereby, the mixture was baked. Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst.

このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料E1と同様に水洗前後のDTA発熱ピーク温度を測定した。
炭酸カリウムを用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後のDTA発熱ピーク温度の結果を表1及び図22に示し、炭酸バリウムを用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後のDTA発熱ピーク温度の結果を表2及び図23に示す。
なお、表1には、ソーダライト100重量部に対するKの混合量(重量部)をソーダライト中のSi量(mol)に対するKの混合量(mol)に換算した値を示してある(表1参照)。同様に、表2には、ソーダライト100重量部に対するBaの混合量(重量部)をソーダライト中のSi量(mol)に対するBaの混合量(mol)に換算した値を示してある(表2参照)。
For each exhaust gas purification catalyst thus obtained, the DTA exothermic peak temperature before and after washing with water was measured in the same manner as the sample E1.
The results of the DTA exothermic peak temperature before and after water washing of the exhaust gas purification catalyst prepared using potassium carbonate are shown in Table 1 and FIG. 22, and the results of the DTA exothermic peak temperature before and after water washing of the exhaust gas purification catalyst prepared using barium carbonate are shown. It shows in Table 2 and FIG.
Table 1 shows a value obtained by converting a mixed amount (parts by weight) of K with respect to 100 parts by weight of sodalite into a mixed amount (mol) of K with respect to the amount of Si (mol) in sodalite (Table 1). reference). Similarly, Table 2 shows values obtained by converting the amount of Ba mixed (parts by weight) with respect to 100 parts by weight of sodalite into the amount of Ba mixed (moles) with respect to the amount of Si (mol) in sodalite (Table). 2).

Figure 2010184183
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Figure 2010184183
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表1、表2、図22、及び図23より知られるごとく、混合時におけるアルカリ金属元素量及びアルカリ土類金属元素量を変えても、得られる排ガス浄化触媒は優れた触媒活性を示していた。
その一方で、アルカリ金属量又はアルカリ土類金属量を増やすと、水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度の差が大きくなっていた。表1及び表2より知られるごとく、混合時に、アルカリ金属元素源(K2CO3)中に含まれるアルカリ金属元素(K)量、アルカリ土類金属元素源(BaCO3)中に含まれるアルカリ土類金属元素(Ba)量がソーダライト中のSi元素1モルに対して2.25モル以下となるように、ソーダライトとアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源とを混合すれば、水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度の差が比較的小さな排ガス浄化触媒、即ち水分に対する耐久性に優れた排ガス浄化触媒を作製できることがわかる。また、上述のアルカリ金属元素量とアルカリ土類金属元素量が2.25モルを超える場合には、混合物が焼成時に一旦溶融し易くなり、焼成後に得られる排ガス浄化触媒の粉砕が困難になる。
同様の観点から、より好ましくは、ソーダライト中のSi元素1モルに対してアルカリ金属元素量(モル)、アルカリ土類金属元素量(モル)は1モル以下がよく、さらにより好ましくは0.5モル以下がよい。
As is known from Table 1, Table 2, FIG. 22, and FIG. 23, the exhaust gas purification catalyst obtained showed excellent catalytic activity even when the amount of alkali metal element and alkaline earth metal element during mixing was changed. .
On the other hand, when the amount of alkali metal or alkaline earth metal was increased, the difference in the DTA exothermic peak temperature before and after washing with water increased. As is known from Tables 1 and 2, the amount of alkali metal element (K) contained in the alkali metal element source (K 2 CO 3 ) and the alkali contained in the alkaline earth metal element source (BaCO 3 ) during mixing. If sodalite and an alkali metal element source or an alkaline earth metal element source are mixed so that the amount of the earth metal element (Ba) is 2.25 mol or less with respect to 1 mol of Si element in the sodalite, It can be seen that an exhaust gas purification catalyst having a relatively small difference in DTA exothermic peak temperature before and after washing with water, that is, an exhaust gas purification catalyst having excellent durability against moisture, can be produced. Further, when the amount of the alkali metal element and the amount of the alkaline earth metal element exceeds 2.25 mol, the mixture is easily melted at the time of firing, and it becomes difficult to pulverize the exhaust gas purification catalyst obtained after the firing.
From the same viewpoint, more preferably, the amount of alkali metal element (mole) and the amount of alkaline earth metal element (mole) is 1 mol or less per 1 mol of Si element in sodalite, and still more preferably 0. 5 mol or less is good.

以上のように、本例によれば、ソーダライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物を温度600℃以上で焼成することにより、低温でかつ長期間安定にPMを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例1及び実施例2に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例1及び実施例2と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
As described above, according to the present example, by firing a mixture of sodalite and an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source at a temperature of 600 ° C. or higher, PM can be stably stabilized at a low temperature for a long period of time. It can be seen that an exhaust gas purification catalyst that can be removed by combustion is obtained.
As shown in Example 1 and Example 2, such an exhaust gas purification catalyst can be suitably used as an exhaust gas purification filter by being supported on a substrate such as a honeycomb structure. And an exhaust gas purification apparatus can be comprised like Example 1 and Example 2 using this.

(実験例2)
本例は、ソーダライトを単独で焼成することにより排ガス浄化触媒を作製し、その特性を評価する例である。
具体的には、まず、ソーダライト(3(Na2O・Al23・2SiO2)・2NaOH)の粉末を準備した。
次いで、このソーダライトを温度1000℃で焼成した。具体的には、ソーダライトを昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。次いで、焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、粉末状の排ガス浄化触媒を得た。これを試料E2とする。
(Experimental example 2)
In this example, an exhaust gas purification catalyst is produced by firing sodalite alone, and its characteristics are evaluated.
Specifically, first, it was prepared powder of sodalite (3 (Na 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2) · 2NaOH).
The sodalite was then fired at a temperature of 1000 ° C. Specifically, baking was performed by heating sodalite at a heating rate of 100 ° C./hour and holding it for 10 hours when the temperature reached 1000 ° C. (baking temperature). Next, the fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle size of 100 μm or less to obtain a powdered exhaust gas purification catalyst. This is designated as Sample E2.

次に、本例において作製した排ガス浄化触媒(試料E2)について、PMに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒(Pt粉末)、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。   Next, regarding the exhaust gas purification catalyst (sample E2) produced in this example, the combustion promotion characteristics with respect to PM were examined. For comparison, combustion promotion characteristics were also examined for a noble metal catalyst (Pt powder) and potassium carbonate powder.

具体的には、まず、実験例1と同様にして、CB単独、貴金属系触媒とCBとの混合物、試料E2とCBとの混合物、炭酸カリウムとCBとの混合物という4種類の評価サンプルを作製した。
次いで、実験例1と同様に、DTA発熱ピーク温度を測定した。各触媒種を用いたときのDTA発熱ピーク温度の測定結果を図24に示す。
Specifically, first, in the same manner as in Experimental Example 1, four types of evaluation samples were prepared: CB alone, a mixture of a noble metal catalyst and CB, a mixture of samples E2 and CB, and a mixture of potassium carbonate and CB. did.
Next, as in Experimental Example 1, the DTA exothermic peak temperature was measured. The measurement result of the DTA exothermic peak temperature when using each catalyst type is shown in FIG.

また、実験例1と同様に、触媒種(試料E2、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末)を水で洗浄し、乾燥後の触媒種(試料E2及び貴金属系触媒)とCBとを混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する2種類の評価サンプルを得た。なお、CB単独からなる評価サンプルについても、実験例1と同様にして調整した。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗洗浄処理により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、CB単独、貴金属系触媒とCBとの混合物、試料E2とCBとの混合物という3種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量(TG−DTA)同時測定装置によって、DTA発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のDTA発熱ピーク温度の結果を図24に併記する。   Also, as in Experimental Example 1, the catalyst species (sample E2, noble metal catalyst or potassium carbonate powder) is washed with water, and the dried catalyst species (sample E2 and noble metal catalyst) and CB are mixed, Two types of evaluation samples containing each catalyst type and carbon black were obtained. Note that the evaluation sample consisting of CB alone was also adjusted in the same manner as in Experimental Example 1. Moreover, since the evaluation sample using potassium carbonate as a catalyst seed was dissolved in water by the washing and washing treatment, the subsequent operation could not be performed. That is, as the evaluation samples after washing with water, three types of samples were prepared: CB alone, a mixture of a noble metal catalyst and CB, and a mixture of samples E2 and CB. About these samples, the DTA exothermic peak temperature was again measured with a thermal analysis-differential thermogravimetric (TG-DTA) simultaneous measurement apparatus. The results of the DTA exothermic peak temperature after the water washing treatment are also shown in FIG.

図24より知られるごとく、水洗浄前において、試料E2を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、DTA発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でPM(CB)を燃焼できることがわかる。なお、図24から知られるごとく、試料E2は、約450℃付近に発熱ピークを有しているが、実際にはこれよりも低い温度(例えば400℃程度)でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。
また、図24より知られるごとく、CB単独、貴金属系触媒、及び試料E2については、水洗前後でCBに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これに対して、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
As can be seen from FIG. 24, the sample using the sample E2 and the sample using potassium carbonate have a low DTA exothermic peak temperature and can burn PM (CB) at a relatively low temperature before washing with water. As is known from FIG. 24, the sample E2 has an exothermic peak near about 450 ° C., but actually, the combustion of carbon black is started even at a lower temperature (for example, about 400 ° C.). Yes.
Further, as can be seen from FIG. 24, the combustion promotion characteristics for CB hardly changed before and after washing with respect to CB alone, noble metal catalyst, and sample E2. On the other hand, in the sample using potassium carbonate, potassium carbonate was dissolved in water after washing, and measurement was impossible.

したがって、試料E2は、PMに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でPMを燃焼除去することができる。また、試料E2は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、水分を多く含む排ガスの浄化触媒として用いても長期間安定してPMの燃焼を行うことができる。   Therefore, the sample E2 has excellent combustion promoting characteristics with respect to PM, and can burn and remove PM at a low temperature. Further, since the sample E2 can maintain its excellent characteristics even in the presence of moisture, PM can be stably burned for a long period of time even when used as a purification catalyst for exhaust gas containing a large amount of moisture.

また、本例においては、上記試料E2とは異なる焼成温度でソーダライトを焼成し、さらに3種類の触媒を作製した。
即ち、上記試料E2においては、焼成温度1000℃(保持時間10時間)でソーダライトの焼成を行ったが、これら3種類の触媒は、それぞれ焼成温度700℃(保持時間10時間)、焼成温度600℃(保持時間10時間)又は焼成温度500℃(保持時間10時間)で焼成して作製した。そしてこれら3種類の排ガス浄化触媒についても、上記試料E2と同様にPMに対する燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用として排ガス浄化触媒の作製に用いたソーダライト粉末についてもPMに対する燃焼促進特性を調べた。このソーダライトの粉末としては、焼成を行う代わりに室温(約25℃)で約10時間放置したものを採用した。燃焼促進特性の測定は、上記試料E2と同様にしてDTA発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図25に示す。なお、同図には、試料E2、即ち焼成温度1000℃で焼成してなる排ガス浄化触媒の結果を併記する。
In this example, sodalite was calcined at a calcining temperature different from that of the sample E2, and three types of catalysts were produced.
That is, in sample E2, sodalite was calcined at a calcining temperature of 1000 ° C. (holding time of 10 hours). It was produced by firing at a temperature of 10 ° C. (retention time 10 hours) or a firing temperature of 500 ° C. (retention time 10 hours). And about these 3 types of exhaust gas purification catalysts, the combustion promotion characteristic with respect to PM was investigated similarly to the said sample E2. At this time, the combustion promotion characteristics with respect to PM were also investigated for the sodalite powder used for the preparation of the exhaust gas purification catalyst for comparison. As this sodalite powder, a powder left at room temperature (about 25 ° C.) for about 10 hours instead of firing was adopted. The combustion acceleration characteristics were measured by measuring the DTA exothermic peak temperature in the same manner as the sample E2. The result is shown in FIG. In the figure, the result of the exhaust gas purification catalyst obtained by firing at sample E2, that is, at a firing temperature of 1000 ° C., is also shown.

図25より知られるごとく、ソーダライトを温度600℃以上で焼成して得られた排ガス浄化触媒のDTA発熱ピークトップ温度は、500℃以下という非常に低い値を示した。PMに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属(Pt)触媒のDTA発熱ピーク温度は520℃程度(図24参照)であることから、これらの排ガス浄化触媒は、PMに対して充分に優れた触媒活性を有していることがわかる。
また、温度600℃以上で焼成してなる排ガス浄化触媒は、水洗後においても、貴金属(Pt)触媒のDTA発熱ピーク温度と同程度又はそれより低い温度を示しており、水洗後においても優れた触媒活性を維持できることがわかる。
As is known from FIG. 25, the DTA exothermic peak top temperature of the exhaust gas purification catalyst obtained by calcining sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher showed a very low value of 500 ° C. or lower. Since the DTA exothermic peak temperature of a noble metal (Pt) catalyst generally used as a combustion catalyst for PM is about 520 ° C. (see FIG. 24), these exhaust gas purification catalysts have sufficiently excellent catalytic activity for PM. You can see that it has.
In addition, the exhaust gas purification catalyst that is fired at a temperature of 600 ° C. or higher shows the same or lower temperature than the DTA exothermic peak temperature of the noble metal (Pt) catalyst even after washing with water, and is excellent even after washing with water. It can be seen that the catalytic activity can be maintained.

これに対し、温度500℃で焼成して得られた触媒は、水洗前においては、貴金属(Pt)触媒と同程度のDTA発熱ピーク温度(約520℃)を示したが、水洗後においては、DTA発熱ピーク温度は約540℃まで上昇し、貴金属触媒よりも触媒活性が低下していた。また、焼成を行っていないソーダライトにおいては、水洗前後にかかわらずPMの燃焼に対する触媒活性が不十分であった。   In contrast, the catalyst obtained by calcining at a temperature of 500 ° C. showed a DTA exothermic peak temperature (about 520 ° C.) similar to that of the noble metal (Pt) catalyst before washing with water, but after washing with water, The DTA exothermic peak temperature rose to about 540 ° C., and the catalytic activity was lower than that of the noble metal catalyst. Moreover, in the sodalite which was not baked, the catalytic activity with respect to combustion of PM was inadequate before and after washing with water.

また、本例においては、上記試料E2の比較用として、ソーダライト(SOD)以外の各種ゼオライトを単独で焼成し、これを触媒として用いて燃焼促進特性を調べた。
具体的には、まず、ソーダライト以外のゼオライトとして、ゼオライト構造(BEA型、FAU(フォージャサイト)型、FER型、LTA型、LTL型、MFI型、及びMOR型)及び/又はゼオライト組成中のSiO2/Al23比が異なる12種類のゼオライトを準備した(表3参照)。これらは、いずれも東ソー(株)製のゼオライトである。これらのゼオライトの製品名、ゼオライト構造の型の種類、及びSiO2/Al23比を表3に示す。なお、表3及び後述の図26におけるゼオライト種の名称は、東ソー(株)製のゼオライトの製品名である。また、表3には試料E2の作製に用いたソーダライト(SOD)についても併記してある。
Further, in this example, as a comparison with the sample E2, various zeolites other than sodalite (SOD) were calcined alone, and this was used as a catalyst to examine the combustion promotion characteristics.
Specifically, first, as a zeolite other than sodalite, a zeolite structure (BEA type, FAU (Faujasite) type, FER type, LTA type, LTL type, MFI type, and MOR type) and / or in the zeolite composition 12 types of zeolites having different SiO 2 / Al 2 O 3 ratios were prepared (see Table 3). These are all zeolites manufactured by Tosoh Corporation. Table 3 shows the product names of these zeolites, the types of zeolite structure types, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio. The names of the zeolite species in Table 3 and FIG. 26 described later are product names of zeolite manufactured by Tosoh Corporation. Table 3 also shows the sodalite (SOD) used to produce the sample E2.

Figure 2010184183
Figure 2010184183

次に、表3に示す各種ゼオライトを上記試料E2と同様に焼成した。具体的には、各種ゼオライトをそれぞれ昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。次いで、焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、粉末状の触媒を得た。そしてこれらの触媒についても、上記試料E2と同様にPMに対する燃焼促進特性を調べた。なお、これらの触媒については、水洗後の燃焼促進特性の測定は行っていない。その結果を図26に示す。また、図26には、ソーダライトを焼成して得られた上記試料E2の結果「SOD」として併記してある。   Next, various zeolites shown in Table 3 were calcined in the same manner as the sample E2. Specifically, each zeolite was heated at a heating rate of 100 ° C./hour, and when it reached a temperature of 1000 ° C. (calcination temperature), it was calcined by holding for 10 hours. Next, the fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle size of 100 μm or less to obtain a powdered catalyst. And about these catalysts, the combustion promotion characteristic with respect to PM was investigated similarly to the said sample E2. In addition, about these catalysts, the combustion promotion characteristic after water washing is not measured. The result is shown in FIG. FIG. 26 also shows “SOD” as the result of the sample E2 obtained by baking sodalite.

図26より知られるごとく、ソーダライト以外のゼオライトを焼成してなる物質を触媒として用いた場合には、DTA発熱ピーク温度が非常に高く、PMの燃焼促進特性が不十分であった。これに対し、SODを焼成してなる触媒(試料E2)は、約450℃という非常に低いDTA発熱ピーク温度を示しており、PMを低温で燃焼できる。よって、単独で焼成を行う場合には、ゼオライトの中でもソーダライトを採用することが必要であることがわかる。   As is known from FIG. 26, when a substance obtained by calcining zeolite other than sodalite was used as a catalyst, the DTA exothermic peak temperature was very high, and PM combustion promotion characteristics were insufficient. On the other hand, the catalyst (sample E2) obtained by calcining SOD exhibits a very low DTA exothermic peak temperature of about 450 ° C., and can burn PM at a low temperature. Therefore, it is understood that it is necessary to employ sodalite among zeolites when firing alone.

以上のように、本例によれば、ソーダライトを単独で温度600℃以上で焼成することにより、低温でかつ長期間安定にPMを燃焼除去することができる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例1及び実施例2に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、実施例1及び実施例2と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
As described above, according to this example, it is understood that an exhaust gas purifying catalyst capable of stably removing and burning PM at a low temperature for a long period of time can be obtained by firing sodalite alone at a temperature of 600 ° C. or more. .
As shown in Example 1 and Example 2, such an exhaust gas purification catalyst can be suitably used as an exhaust gas purification filter by being supported on a substrate such as a honeycomb structure. And an exhaust gas purification apparatus can be comprised similarly to Example 1 and Example 2. FIG.

(実験例3)
本例は、ソーダライト以外のゼオライトを用いて排ガス浄化触媒を作製し、その特性を評価する例である。
具体的には、まず、ゼオライトとして、LTA型で、Al231モルに対するSiO2量(SiO2/Al23)が2.0モルであるゼオライト(東ソー(株)製の「A−3」)を準備した。また、アルカリ金属元素源として、炭酸カリウムを準備した。
次に、ゼオライト中のSi元素1モルに対する炭酸カリウム中のK量が0.225モルとなる割合でゼオライトと炭酸カリウムとを水に投入し、水中で両者を混合した。
次いで、混合液を温度120℃で加熱し、水分を蒸発させ、固形分(混合物)を得た。
(Experimental example 3)
In this example, an exhaust gas purification catalyst is produced using a zeolite other than sodalite, and its characteristics are evaluated.
Specifically, first, as the zeolite, in LTA type, Al 2 O 3 1 SiO 2 amount to the molar (SiO 2 / Al 2 O 3 ) is 2.0 mol zeolite (manufactured by Tosoh Corporation "A -3 ") was prepared. Moreover, potassium carbonate was prepared as an alkali metal element source.
Next, zeolite and potassium carbonate were added to water in such a ratio that the amount of K in potassium carbonate relative to 1 mol of Si element in the zeolite was 0.225 mol, and both were mixed in water.
Subsequently, the liquid mixture was heated at a temperature of 120 ° C. to evaporate the water, thereby obtaining a solid content (mixture).

次に、固形分を温度1000℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。これを試料E3とする。
Next, the solid content was fired at a temperature of 1000 ° C. Specifically, the solid content was heated at a rate of temperature increase of 100 ° C./hour, and when the temperature reached 1000 ° C. (calcination temperature), the solid content was held for 10 hours to perform firing.
Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst. This is designated as Sample E3.

次に、本例において作製した排ガス浄化触媒(試料E3)について、PMに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒(Pt粉末)、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。   Next, the combustion promotion characteristic with respect to PM was investigated about the exhaust gas purification catalyst (sample E3) produced in this example. For comparison, combustion promotion characteristics were also examined for a noble metal catalyst (Pt powder) and potassium carbonate powder.

具体的には、まず、実験例1と同様にして、CB単独、貴金属系触媒とCBとの混合物、試料E3とCBとの混合物、炭酸カリウムとCBとの混合物という4種類の評価サンプルを作製した。
次いで、実験例1と同様に、DTA発熱ピーク温度を測定した。各触媒種を用いたときのDTA発熱ピーク温度の測定結果を図27に示す。
Specifically, first, in the same manner as in Experimental Example 1, four types of evaluation samples were prepared: CB alone, a mixture of a noble metal catalyst and CB, a mixture of samples E3 and CB, and a mixture of potassium carbonate and CB. did.
Next, as in Experimental Example 1, the DTA exothermic peak temperature was measured. FIG. 27 shows the measurement results of the DTA exothermic peak temperature when using each catalyst type.

また、実験例1と同様に、触媒種(試料E3、貴金属系触媒、及び炭酸カリウム粉末)を水で洗浄し、乾燥後の触媒種(試料E3及び貴金属系触媒)とCBとを混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する2種類の評価サンプルを得た。なお、CB単独からなる評価サンプルについても、実験例1と同様にして調整した。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、CB単独、貴金属系触媒とCBとの混合物、試料E3とCBとの混合物という3種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量(TG−DTA)同時測定装置によって、DTA発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のDTA発熱ピーク温度の結果を図27に併記する。   Also, as in Experimental Example 1, the catalyst species (sample E3, noble metal catalyst, and potassium carbonate powder) are washed with water, and the dried catalyst species (sample E3 and noble metal catalyst) are mixed with CB. Two types of evaluation samples containing each catalyst type and carbon black were obtained. Note that the evaluation sample consisting of CB alone was also adjusted in the same manner as in Experimental Example 1. Moreover, since the evaluation sample using potassium carbonate as a catalyst seed was dissolved in water by washing with water, the subsequent operation could not be performed. That is, as an evaluation sample after washing with water, three types of samples were produced: CB alone, a mixture of a noble metal catalyst and CB, and a mixture of samples E3 and CB. About these samples, the DTA exothermic peak temperature was again measured with a thermal analysis-differential thermogravimetric (TG-DTA) simultaneous measurement apparatus. The result of the DTA exothermic peak temperature after the water washing treatment is also shown in FIG.

図27より知られるごとく、水洗浄前において、試料E3を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、DTA発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でPM(CB)を燃焼できることがわかる。なお、図27から知られるごとく、試料E3は、約410℃付近(水洗前)にDTA発熱ピーク温度を有しているが、実際にはこれよりも低い温度(例えば360℃程度)でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。   As can be seen from FIG. 27, the sample using the sample E3 and the sample using potassium carbonate have a low DTA exothermic peak temperature and can burn PM (CB) at a relatively low temperature before washing with water. As is known from FIG. 27, the sample E3 has a DTA exothermic peak temperature around 410 ° C. (before washing), but in actuality, even at a lower temperature (for example, about 360 ° C.), the carbon black The combustion of has started.

また、図27より知られるごとく、CB単独、貴金属系触媒、及び試料E3については、水洗前後でCBに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これらの中でも試料E3は、水洗後における燃焼促進特性の低下幅が最も大きくなっているが、それでも水洗後のDTA発熱ピーク温度は450℃程度であり、CB単独及び貴金属系触媒に比べて充分低い値を示している。したがって、試料E3は、水洗後においてもPMに対する優れた燃焼促進特性を示すことがわかる。
一方、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
Further, as is known from FIG. 27, the combustion promotion characteristics for CB hardly changed before and after washing with respect to CB alone, the noble metal catalyst, and sample E3. Among these, sample E3 has the greatest decrease in the combustion acceleration characteristics after washing, but the DTA exothermic peak temperature after washing is about 450 ° C., which is sufficiently lower than CB alone and noble metal catalyst. The value is shown. Therefore, it can be seen that the sample E3 exhibits excellent combustion promoting characteristics with respect to PM even after washing with water.
On the other hand, in the sample using potassium carbonate, potassium carbonate was dissolved in water after washing, and measurement was impossible.

このように、ソーダライト以外のゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒(試料E3)も、PMに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でPMを燃焼除去することができる。また、試料E3は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、長期間安定してPMの燃焼を行うことができる。また、上記試料E3は、その作製時に高価な貴金属等を必要としないため、低コストで作製することができる。
かかる排ガス浄化触媒(試料E3)は、実施例1及び実施例2に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例1及び実施例2と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
Thus, the exhaust gas purification catalyst (sample E3) produced using zeolite other than sodalite also has excellent combustion promoting characteristics with respect to PM, and can burn and remove PM at a low temperature. In addition, since the sample E3 can maintain its excellent characteristics even in the presence of moisture, PM can be stably burned for a long period of time. In addition, the sample E3 does not require expensive noble metal or the like at the time of manufacture, and thus can be manufactured at a low cost.
As shown in Example 1 and Example 2, the exhaust gas purification catalyst (sample E3) can be suitably used as an exhaust gas purification filter by being supported on a substrate such as a honeycomb structure. And an exhaust gas purification apparatus can be comprised like Example 1 and Example 2 using this.

(実験例4)
本例は、組成の異なる複数のゼオライトを用いて排ガス浄化触媒を作製し、水洗前後におけるPMに対する燃焼促進特性を調べる例である。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライト種を変更する点を除いては、実験例3の上記試料E3と同様にして製造することができる。
(Experimental example 4)
In this example, an exhaust gas purification catalyst is prepared using a plurality of zeolites having different compositions, and the combustion promotion characteristics for PM before and after washing with water are examined.
The exhaust gas purification catalyst of this example can be manufactured in the same manner as the sample E3 of Experimental Example 3 except that the zeolite species is changed.

具体的には、まず、上記試料E3の作製に用いたゼオライト(東ソー株式会社製の「A−3」)を含む、構造及び/又は組成中のSiO2/Al23比(モル比)が異なる9種類のゼオライトを準備した。これらのゼオライトは、LTA型、BEA型、FAU(フォーじゃライト)型、FER型、LTL型、MFI型、又はMOR型の構造を有し(上述の表3参照)、いずれも東ソー(株)製のゼオライトである。具体的には、東ソー(株)製の「A−3」、「A−4」、「F−9」、「642NAA」、「320NAA」、「500KOA」、「720KOA」、「820NAA」、及び「940HOA」を用いた(表3参照)。 Specifically, first, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio (molar ratio) in the structure and / or composition containing the zeolite (“A-3” manufactured by Tosoh Corporation) used for the preparation of the sample E3. 9 types of zeolites with different values were prepared. These zeolites have an LTA type, BEA type, FAU type, FER type, LTL type, MFI type, or MOR type structure (see Table 3 above), all of which are Tosoh Corporation Made of zeolite. Specifically, “A-3”, “A-4”, “F-9”, “642NAA”, “320NAA”, “500KOA”, “720KOA”, “820NAA” manufactured by Tosoh Corporation, and “940HOA” was used (see Table 3).

次に、各種ゼオライトと炭酸カリウムとをそれぞれ混合した。混合は、実験例3と同様に、水中で行い、混合液の水分を蒸発させることにより、固形分を得た。各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合は、実験例3と同様に、各種ゼオライト中のSi元素1モルに対する炭酸カリウム中のK量が0.225モルとなる割合とした。   Next, various zeolites and potassium carbonate were mixed. The mixing was performed in water as in Experimental Example 3, and the solid content was obtained by evaporating the water in the mixed solution. Similar to Experimental Example 3, the mixing ratio of various zeolites and potassium carbonate was such that the amount of K in potassium carbonate relative to 1 mol of Si element in various zeolites was 0.225 mol.

次に、各固形分を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
Next, each solid content was heated at a temperature rising rate of 100 ° C./hour, and when the temperature reached 1000 ° C. (calcination temperature), the solid content was held for 10 hours to perform firing.
Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less to obtain an exhaust gas purification catalyst.

このようにして、上述の各種ゼオライトを用いて9種類の排ガス浄化触媒を作製した。そして、これらの排ガス浄化触媒についても、実験例1の上記試料E1と同様に水洗前後におけるPMに対する燃焼促進特性を調べた。その結果を図28に示す。   In this way, nine types of exhaust gas purification catalysts were produced using the various zeolites described above. And about these exhaust gas purification catalysts, the combustion promotion characteristic with respect to PM before and after water washing was investigated similarly to the said sample E1 of Experimental example 1. FIG. The result is shown in FIG.

また、本例においては、焼成の意義を調べるために、焼成前の上記固形分、即ち各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を触媒として用い、実験例3の上記試料E3と同様に水洗前後におけるPMに対する燃焼促進特性を調べた。その結果を図29に示す。   Further, in this example, in order to examine the significance of calcination, the solid content before calcination, that is, a mixture of various zeolites and potassium carbonate was used as a catalyst, and PM was washed before and after water washing as in the sample E3 of Experimental Example 3. The combustion promotion characteristics for were investigated. The result is shown in FIG.

図28より知られるごとく、いずれのゼオライトを用いて場合においても、排ガス浄化触媒は、水洗浄前において約480℃以下という低いDTA発熱ピーク温度を示した。これは一般にPMの燃焼触媒として用いられている貴金属(Pt)触媒(DTA発熱ピーク温度:約520℃(図27参照))に比べて充分に小さな値である。したがって、各種ゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒は、PMに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でPMを燃焼除去させることができることがわかる。   As can be seen from FIG. 28, the exhaust gas purification catalyst showed a low DTA exothermic peak temperature of about 480 ° C. or less before water washing in any case of using any zeolite. This value is sufficiently smaller than a noble metal (Pt) catalyst (DTA exothermic peak temperature: about 520 ° C. (see FIG. 27)) generally used as a PM combustion catalyst. Therefore, it can be seen that the exhaust gas purifying catalyst prepared using various zeolites has excellent combustion promoting characteristics with respect to PM and can burn and remove PM at a low temperature.

また、図28より知られるごとく、各種ゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒は、水洗後においても貴金属(Pt)触媒(DTA発熱ピーク温度:約520℃(図27参照))と同等又はそれよりも小さなDTA発熱ピーク温度を示した。したがって、これらの排ガス浄化触媒は、水分存在下においてもPMに対して優れた燃焼促進特性を維持できることがわかる。   As is known from FIG. 28, the exhaust gas purification catalyst prepared using various zeolites is equivalent to or more than a noble metal (Pt) catalyst (DTA exothermic peak temperature: about 520 ° C. (see FIG. 27)) even after washing with water. Also showed a small DTA exothermic peak temperature. Therefore, it can be seen that these exhaust gas purification catalysts can maintain excellent combustion promotion characteristics with respect to PM even in the presence of moisture.

また、図29より知られるごとく、焼成を行っていない各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合物は、水洗前においては非常に低いDTA発熱ピーク温度を示した。しかし、水洗後においては、いずれの混合物においてもDTA発熱ピーク温度は顕著に上昇していた。
一方、焼成後においては、上述のごとく水洗後においてもDTA発熱ピーク温度の上昇が小さくなっていた(図28参照)ことから、混合物(上記固形分)を焼成することにより、水分に対する耐久性を向上させることができることがわかる。
Further, as is known from FIG. 29, the mixture of various zeolites and potassium carbonate that were not calcined exhibited a very low DTA exothermic peak temperature before washing with water. However, after washing with water, the DTA exothermic peak temperature significantly increased in any mixture.
On the other hand, after firing, as described above, the increase in the DTA exothermic peak temperature was small even after washing with water (see FIG. 28). It can be seen that it can be improved.

以上のように、本例によれば、様々なゼオライトを用いても、低温でかつ水分存在下でも長期間安定にPMを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。かかる排ガス浄化触媒は、実施例1及び実施例2に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例1及び実施例2と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。   As described above, according to this example, it is understood that an exhaust gas purifying catalyst capable of stably removing PM by burning for a long time even at low temperatures and in the presence of moisture can be obtained even if various zeolites are used. As shown in Example 1 and Example 2, such an exhaust gas purification catalyst can be suitably used as an exhaust gas purification filter by being supported on a filter base material such as a honeycomb structure. And an exhaust gas purification apparatus can be comprised like Example 1 and Example 2 using this.

(実験例5)
本例は、ソーダライト以外のゼオライトを用いた場合における焼成温度が触媒活性に与える影響を調べる例である。
即ち、本例においては、異なる複数の焼成温度でゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を焼成して複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらの触媒のPMに対する燃焼促進特性を調べる。
本例の排ガス浄化触媒は、焼成温度を変更する点を除いては、実験例3と同様にして作製する。
(Experimental example 5)
In this example, the influence of the calcination temperature on the catalyst activity in the case of using a zeolite other than sodalite is examined.
That is, in this example, a mixture of zeolite and potassium carbonate is calcined at a plurality of different calcining temperatures to produce a plurality of exhaust gas purification catalysts, and the combustion promotion characteristics of these catalysts with respect to PM are examined.
The exhaust gas purifying catalyst of this example is manufactured in the same manner as in Experimental Example 3 except that the firing temperature is changed.

具体的には、まず、実験例3と同様にして、LTA型で、SiO2/Al23比(モル比)が2.0のゼオライト(東ソー(株)製の「A−3」)と炭酸カリウムとの混合物(上記固形分)を得た。本例においても、実験例3と同様に、混合は水中で行い、ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合についても、実験例3と同様に、ゼオライト中のSi元素1モルに対する炭酸カリウム中のK量が0.225モルとなる割合とした。 Specifically, first, in the same manner as in Experimental Example 3, in LTA type, SiO 2 / Al 2 O 3 ratio (molar ratio) 2.0 zeolite (manufactured by Tosoh Corporation of "A-3") A mixture of the above and potassium carbonate (the above solid content) was obtained. Also in this example, as in Experimental Example 3, mixing is performed in water, and the mixing ratio of zeolite and potassium carbonate is also the same as in Experimental Example 3, with the amount of K in potassium carbonate relative to 1 mol of Si element in the zeolite. The ratio was 0.225 mol.

次に、混合物を異なる温度で焼成して複数の触媒を作製した。
具体的には、混合物を焼成温度500℃、600℃、800℃、700℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃で焼成した。焼成速度は100℃/hとし、各焼成温度で10時間保持することにより焼成を行った。その後、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、異なる温度で焼成された9種類の触媒を得た。
Next, the mixture was calcined at different temperatures to produce a plurality of catalysts.
Specifically, the mixture was fired at a firing temperature of 500 ° C, 600 ° C, 800 ° C, 700 ° C, 900 ° C, 1000 ° C, 1100 ° C, 1200 ° C, and 1300 ° C. Firing was performed by setting the firing rate to 100 ° C./h and holding at each firing temperature for 10 hours. Thereafter, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle size of 100 μm or less, and nine types of catalysts fired at different temperatures were obtained.

そしてこれら9種類の触媒についても、実験例3の上記試料E3と同様にPMに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用として、焼成を行っていないゼオライト(A−3)と炭酸カリウムとの混合物についてもPMに対する燃焼促進特性を調べた。このゼオライトと炭酸カリウムとの混合物としては、焼成を行う代わりに室温(約25℃)で約10時間放置したものを採用した。
燃焼促進特性の測定は、実験例3の上記試料E3と同様にしてDTA発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図30に示す。
And about these 9 types of catalysts, the combustion promotion characteristic before and after the water washing with respect to PM was investigated similarly to the said sample E3 of Experimental example 3. FIG. At this time, as a comparative example, the combustion promoting characteristics with respect to PM were also examined for a mixture of zeolite (A-3) and potassium carbonate that had not been calcined. As a mixture of this zeolite and potassium carbonate, what was left to stand for about 10 hours at room temperature (about 25 degreeC) instead of baking was employ | adopted.
The combustion acceleration characteristics were measured by measuring the DTA exothermic peak temperature in the same manner as in the sample E3 of Experimental Example 3. The result is shown in FIG.

図30より知られるごとく、温度600℃以上で焼成を行って作製した排ガス浄化触媒のDTA発熱ピークトップ温度は、水洗前及び水洗後においても500℃を下回っていた。PMに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属(Pt)触媒のDTA発熱ピーク温度は520℃程度(図27参照)であることから、これらの排ガス浄化触媒は、PMに対して充分に優れた燃焼促進特性を有していることがわかる。   As can be seen from FIG. 30, the DTA exothermic peak top temperature of the exhaust gas purifying catalyst produced by firing at a temperature of 600 ° C. or higher was below 500 ° C. even before and after water washing. Since the DTA exothermic peak temperature of a noble metal (Pt) catalyst generally used as a combustion catalyst for PM is about 520 ° C. (see FIG. 27), these exhaust gas purification catalysts have sufficiently excellent combustion promotion characteristics for PM. It can be seen that

これに対し、図30より知られるごとく、温度600℃未満で焼成した触媒は、水洗前においては、貴金属(Pt)触媒に比べて充分に低いDTA発熱ピーク温度を示していたが、水洗後においては、DTA発熱ピーク温度は著しく上昇し、貴金属触媒のDTA発熱ピーク温度(520℃程度(図27参照))よりも大きくなっていた。即ち、水洗後には、PMに対する燃焼促進特性が不十分であった。
また、焼成を行っていないゼオライトと炭酸カリウムとの混合物も、水洗前にはPMに対して優れた燃焼促進特性を示していたが、水洗後には燃焼促進特性が著しく低下していた。
温度600℃未満で焼成して得られる触媒、及び焼成を行なわずに作製した触媒において、上記のごとく水洗後においてPMに対する燃焼促進特性が著しく低下していた原因は、水洗後にカリウムが溶出したためであると考えられる。
On the other hand, as is known from FIG. 30, the catalyst calcined at a temperature of less than 600 ° C. had a DTA exothermic peak temperature sufficiently lower than that of the noble metal (Pt) catalyst before washing with water. The DTA exothermic peak temperature significantly increased and was higher than the DTA exothermic peak temperature (about 520 ° C. (see FIG. 27)) of the noble metal catalyst. That is, after water washing, the combustion promotion characteristic for PM was insufficient.
In addition, the mixture of zeolite and potassium carbonate that had not been calcined also showed excellent combustion promoting characteristics with respect to PM before washing with water, but the combustion promoting characteristics were significantly lowered after washing with water.
In the catalyst obtained by calcining at a temperature of less than 600 ° C. and the catalyst prepared without calcining, the reason why the combustion promotion characteristics for PM after the water washing were significantly reduced as described above was because potassium was eluted after the water washing. It is believed that there is.

したがって、本例によれば、焼成時における焼成温度は600℃以上で行う必要があることがわかる。また、図30より知られるごとく、好ましくは温度700℃〜1200℃、より好ましくは、800℃〜1100℃で焼成を行うことにより、燃焼促進特性がより優れると共に耐水性にもより優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。かかる排ガス浄化触媒は、実施例1及び実施例2に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例1及び実施例2と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。   Therefore, according to this example, it can be seen that the firing temperature during firing needs to be 600 ° C. or higher. In addition, as is known from FIG. 30, by performing firing at a temperature of preferably 700 ° C. to 1200 ° C., more preferably 800 ° C. to 1100 ° C., exhaust gas purification having better combustion promoting characteristics and water resistance. It can be seen that a catalyst is obtained. As shown in Example 1 and Example 2, such an exhaust gas purification catalyst can be suitably used as an exhaust gas purification filter by being supported on a filter base material such as a honeycomb structure. And an exhaust gas purification apparatus can be comprised like Example 1 and Example 2 using this.

(実験例6)
本例は、混合時にゼオライトに添加するアルカリ金属元素量が触媒活性に与える影響を調べる例である。
即ち、本例においては、ゼオライトに対して異なる複数の混合割合で炭酸カリウムを混合し、複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらのPMに対する燃焼促進特性を調べる。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合を変更する点を除いては、上記実験例3と同様にして作製する。
(Experimental example 6)
In this example, the influence of the amount of alkali metal element added to the zeolite during mixing on the catalyst activity is examined.
That is, in this example, potassium carbonate is mixed at a plurality of different mixing ratios with respect to zeolite, a plurality of exhaust gas purification catalysts are produced, and combustion promotion characteristics for these PMs are examined.
The exhaust gas purification catalyst of this example is produced in the same manner as in Experimental Example 3 except that the mixing ratio of zeolite and potassium carbonate is changed.

具体的には、まず、実験例3と同様にして、LTA型で、SiO2/Al23比(モル比)が2.0のゼオライト(東ソー(株)製の「A−3」)を準備した。
次いで、このゼオライト100重量部に炭酸カリウムを0〜100重量部混合し、混合物を得た。
具体的には、後述の表4及び図31に示すごとく、ゼオライト100重量部に対して、炭酸カリウムをそれぞれ0重量部、1重量部、2.5重量部、5重量部、10重量部、20重量部、40重量部、60重量部、80重量部、及び100重量部混合して混合物を作製した。
これらの混合は、実験例3の上記試料E3と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を蒸発させることにより、Kの配合割合の異なる複数の混合物(上記固形分)を得た。
Specifically, first, in the same manner as in Experimental Example 3, an LTA type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio (molar ratio) of 2.0 (“A-3” manufactured by Tosoh Corporation) Prepared.
Next, 0 to 100 parts by weight of potassium carbonate was mixed with 100 parts by weight of the zeolite to obtain a mixture.
Specifically, as shown in Table 4 and FIG. 31 described later, 0 parts by weight, 1 part by weight, 2.5 parts by weight, 5 parts by weight, 10 parts by weight, 20 parts by weight, 40 parts by weight, 60 parts by weight, 80 parts by weight, and 100 parts by weight were mixed to prepare a mixture.
These mixings were performed in water in the same manner as the sample E3 in Experimental Example 3, and the water in the mixed solution was evaporated as described above to obtain a plurality of mixtures (the solid content) having different K blending ratios.

次に、これらの混合物を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃に達したところで10時間保持した。これにより、各混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、Kの配合割合が異なる10種類の排ガス浄化触媒を得た。   Next, these mixtures were heated at a temperature rising rate of 100 ° C./hour, and held for 10 hours when the temperature reached 1000 ° C. Thereby, each mixture was baked. Next, the obtained fired product was pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less, thereby obtaining 10 types of exhaust gas purification catalysts having different K compounding ratios.

このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、実験例3の上記試料E3と同様にPMに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。燃焼促進特性の測定は、実験例3の上記試料E3と同様にしてDTA発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を表4及び図31に示す。
なお、表4には、ゼオライト100重量部に対するKの混合量(重量部)をゼオライト中のSi量(mol)に対するKの混合量「K/Si」(mol)に換算した値を示してある(表4参照)。
For each of the exhaust gas purifying catalysts thus obtained, the combustion promotion characteristics before and after washing with respect to PM were examined in the same manner as the sample E3 in Experimental Example 3. The combustion acceleration characteristics were measured by measuring the DTA exothermic peak temperature in the same manner as in the sample E3 of Experimental Example 3. The results are shown in Table 4 and FIG.
Table 4 shows values obtained by converting the amount of K mixed (parts by weight) with respect to 100 parts by weight of zeolite into the amount of K mixed “K / Si” (mol) with respect to the amount of Si (mol) in the zeolite. (See Table 4).

Figure 2010184183
Figure 2010184183

表4及び図31より知られるごとく、混合時に、ゼオライト中のSi元素1モルに対して炭酸カリウム中のK量が0.1モル〜2.0モルとなるように、ゼオライトと炭酸カリウムとを混合した場合、即ち本例における混合時にゼオライト100重量部に対して炭酸カリウムを5重量部〜80重量部混合した場合には、水洗前後におけるDTA発熱ピーク温度が低く、燃焼促進特性が優れた排ガス浄化触媒が得られた。
これに対し、上述の0.1モル〜2.0モルという範囲から外れた場合には、特に水洗後の発熱ピーク温度が高くなっており、得られた触媒は、耐水性の低いものであった。
また、好ましくは、ゼオライト中のSi元素1モルに対する炭酸カリウム中のK量を0.2モル以上かつ1.5モル以下にすることにより、より耐水性の優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる(表4、図31参照)。
As is known from Table 4 and FIG. 31, at the time of mixing, zeolite and potassium carbonate are mixed so that the amount of K in potassium carbonate is 0.1 mol to 2.0 mol with respect to 1 mol of Si element in the zeolite. When mixed, that is, when 5 to 80 parts by weight of potassium carbonate is mixed with 100 parts by weight of zeolite at the time of mixing in this example, the DTA exothermic peak temperature before and after washing with water is low, and the exhaust gas has excellent combustion promoting characteristics. A purification catalyst was obtained.
On the other hand, when it deviates from the above-mentioned range of 0.1 mol to 2.0 mol, the exothermic peak temperature after washing with water is particularly high, and the obtained catalyst has low water resistance. It was.
In addition, preferably, an exhaust gas purification catalyst with better water resistance can be obtained by setting the amount of K in potassium carbonate to 0.2 mol to 1.5 mol with respect to 1 mol of Si element in the zeolite. You can see (see Table 4, Figure 31).

以上のように、本例によれば、混合時に、ゼオライトと炭酸カリウム(アルカリ金属元素源)とを、ゼオライト中のSi元素1モルに対する炭酸カリウム中のK元素(アルカリ金属元素)量が0.1モル〜2.0モルとなるように混合することにより、より耐水性に優れ長期間安定してPMを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例1及び実施例2に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例1及び実施例2と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
As described above, according to the present example, during mixing, the amount of K element (alkali metal element) in potassium carbonate with respect to 1 mol of Si element in the zeolite is 0. It turns out that the exhaust gas purification catalyst which is more excellent in water resistance and can stably remove PM by burning for a long period of time can be obtained by mixing so as to be 1 mol to 2.0 mol.
As shown in Example 1 and Example 2, such an exhaust gas purification catalyst can be suitably used as an exhaust gas purification filter by being supported on a substrate such as a honeycomb structure. And an exhaust gas purification apparatus can be comprised like Example 1 and Example 2 using this.

(実験例7)
本例は、混合時に、ゼオライトに対して種々のアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を添加して排ガス浄化触媒を作製し、そのPMに対する燃焼促進特性を調べる例である。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライトに混合するアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を変更する点を除いては、実験例3と同様にして作製する。
(Experimental example 7)
In this example, during mixing, various alkali metal element sources or alkaline earth metal element sources are added to zeolite to produce an exhaust gas purification catalyst, and its combustion promotion characteristics for PM are examined.
The exhaust gas purification catalyst of this example is produced in the same manner as in Experimental Example 3 except that the alkali metal element source or alkaline earth metal element source mixed in the zeolite is changed.

具体的には、まず、実験例3と同様にして、LTA型で、SiO2/Al23比(モル比)が2.0のゼオライト(東ソー(株)製の「A−3」)を準備した。
次いで、このゼオライトに各種アルカリ金属元素源(炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム)、又は各種アルカリ土類金属元素源(水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、又は炭酸バリウム)を混合した。ゼオライトと各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源との混合割合は、実験例3と同様に、ゼオライト中のSi元素1モルに対するアルカリ土類金属元素源中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素量が0.225モルとなる割合とした。
また、本例においても、実験例3と同様に、混合は水中で行い、混合液の水分を蒸発させることにより、ゼオライトと、各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源との混合物(上記固形分)を作製した。
Specifically, first, in the same manner as in Experimental Example 3, an LTA type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio (molar ratio) of 2.0 (“A-3” manufactured by Tosoh Corporation) Prepared.
Then, various alkali metal element sources (sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, or cesium carbonate) or various alkaline earth metal element sources (magnesium hydroxide, calcium carbonate, strontium carbonate, or barium carbonate) are mixed with this zeolite. did. The mixing ratio of the zeolite and various alkali metal element sources or alkaline earth metal element sources is the same as in Experimental Example 3, with the amount of alkali metal elements or alkaline earth in the alkaline earth metal element source with respect to 1 mol of Si element in the zeolite. The amount of the alkaline earth metal element in the metal source was 0.225 mol.
Also in this example, as in Experimental Example 3, mixing is performed in water, and the water in the mixed solution is evaporated to obtain a mixture of zeolite and various alkali metal element sources or alkaline earth metal element sources (above Solid content).

次に、これらの混合物を昇温速度100℃/時間で加熱し、温度1000℃に達したところで10時間保持した。これにより、各混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径10μm以下、かつ最大粒径100μm以下にまで粉砕し、異なるアルカリ金属元素(Na、K、Rb、又はCs)又はアルカリ土類金属元素(Mg、Ca、Sr、又はBa)を含有する8種類の排ガス浄化触媒を得た。   Next, these mixtures were heated at a temperature rising rate of 100 ° C./hour, and held for 10 hours when the temperature reached 1000 ° C. Thereby, each mixture was baked. Next, the fired product obtained is pulverized to a median diameter of 10 μm or less and a maximum particle diameter of 100 μm or less, and different alkali metal elements (Na, K, Rb, or Cs) or alkaline earth metal elements (Mg, Ca, Sr) Or 8 types of exhaust gas purification catalysts containing Ba) were obtained.

このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、実験例3の上記試料E3と同様にPMに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。燃焼促進特性の測定は、実験例3の上記試料E3と同様にしてDTA発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図32に示す。なお、図32において、横軸は、混合時に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素種、及びアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素種を示し、縦軸は、DTA発熱ピーク温度を示す。   For each of the exhaust gas purification catalysts thus obtained, the combustion promotion characteristics before and after washing with respect to PM were examined in the same manner as the sample E3 in Experimental Example 3. The combustion acceleration characteristics were measured by measuring the DTA exothermic peak temperature in the same manner as in the sample E3 of Experimental Example 3. The result is shown in FIG. In FIG. 32, the horizontal axis represents the alkali metal element species in the alkali metal element source added during mixing and the alkaline earth metal element species in the alkaline earth metal element source, and the vertical axis represents the DTA exothermic peak. Indicates temperature.

図32より知られるごとく、各種アルカリ金属元素源、アルカリ土類金属元素源を用いて作製した排ガス浄化触媒は、いずれの場合においても、水洗前後において従来の貴金属触媒とほぼ同等又はそれよりも低いDTA発熱ピーク温度を示した。
特に、アルカリ金属元素源を用いた場合及びアルカリ土類金属元素源としてBa源(炭酸バリウム)を用いた場合には、水洗後においても、DTA発熱ピーク温度が500℃を下回っており、より優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
As is known from FIG. 32, the exhaust gas purification catalyst produced using various alkali metal element sources and alkaline earth metal element sources is almost equal to or lower than the conventional noble metal catalyst before and after washing with water in any case. DTA exothermic peak temperature was shown.
In particular, when an alkali metal element source is used and when a Ba source (barium carbonate) is used as an alkaline earth metal element source, the DTA exothermic peak temperature is below 500 ° C. even after washing with water. It can be seen that an exhaust gas purification catalyst is obtained.

このように、本例によれば、混合時に、様々なアルカリ金属元素源、アルカリ土類金属元素源を用いても、低温でかつ水分存在下でも長期間安定にPMを燃焼除去することができる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例1及び実施例2に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例1及び実施例2と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
As described above, according to this example, PM can be stably burned and removed for a long period of time even at low temperatures and in the presence of moisture even when using various alkali metal element sources and alkaline earth metal element sources during mixing. It can be seen that an exhaust gas purification catalyst can be obtained.
As shown in Example 1 and Example 2, such an exhaust gas purification catalyst can be suitably used as an exhaust gas purification filter by being supported on a filter base material such as a honeycomb structure. And an exhaust gas purification apparatus can be comprised like Example 1 and Example 2 using this.

1 排ガス浄化装置
2 排ガス浄化フィルタ
151 フィルタ再生手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification apparatus 2 Exhaust gas purification filter 151 Filter regeneration means

Claims (19)

内燃機関の排ガス通路に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタと、該排ガス浄化フィルタ内の温度を所定の再生温度まで上昇させて上記排ガス浄化フィルタ内に堆積した上記粒子状物質を燃焼除去することにより、上記排ガス浄化フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段とを備える排ガス浄化装置において、
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有し、
該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度600℃以上で焼成されてなることを特徴とする排ガス浄化装置。
An exhaust gas purification filter that is provided in the exhaust gas passage of the internal combustion engine and collects particulate matter contained in the exhaust gas, and the temperature in the exhaust gas purification filter is raised to a predetermined regeneration temperature and deposited in the exhaust gas purification filter. In the exhaust gas purification apparatus comprising filter regeneration means for performing regeneration processing of the collection ability of the exhaust gas purification filter by burning and removing the particulate matter,
The exhaust gas purification filter has a base material made of a porous body and an exhaust gas purification catalyst carried on the base material,
The exhaust gas purifying catalyst is characterized in that a mixture of zeolite and an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source or sodalite is calcined at a temperature of 600 ° C or higher.
請求項1において、上記フィルタ再生手段は、400℃以上かつ600℃未満の上記再生温度まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   2. The filter regeneration means according to claim 1, wherein the filter regeneration means is configured to increase the temperature in the exhaust gas purification filter to the regeneration temperature of 400 ° C. or more and less than 600 ° C. to start the regeneration process. Exhaust gas purification device. 請求項1又は2において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタの上流側から10〜20mm内部にある所定位置の温度を上記再生温度として上記再生処理を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   3. The filter regeneration means according to claim 1, wherein the filter regeneration means is configured to perform the regeneration process using a temperature at a predetermined position within 10 to 20 mm from the upstream side of the exhaust gas purification filter as the regeneration temperature. Exhaust gas purification device. 請求項1〜3のいずれか一項において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   The filter regeneration means according to any one of claims 1 to 3, wherein the particulate matter is burned and removed by increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter. A featured exhaust gas purification device. 請求項1〜4のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタの上流側には酸化触媒が配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   5. The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein an oxidation catalyst is disposed upstream of the exhaust gas purification filter. 請求項1〜5のいずれか一項において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が4g/L〜12g/Lとなったときに上記再生処理を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   6. The filter regeneration means according to claim 1, wherein the filter regeneration means performs the regeneration process when the amount of the particulate matter deposited in the exhaust gas purification filter reaches 4 g / L to 12 g / L. An exhaust gas purifying apparatus characterized by comprising: 請求項1〜6のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記温度600℃以上で焼成した後、上記基材に担持されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification catalyst in the exhaust gas purification filter according to any one of claims 1 to 6, wherein the mixture or sodalite is baked at the temperature of 600 ° C or higher and then supported on the base material. Exhaust gas purification device. 請求項1〜6のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記基材に担持した後に温度600℃以上で焼成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   7. The exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein the exhaust gas purification catalyst in the exhaust gas purification filter is baked at a temperature of 600 ° C. or higher after the mixture or sodalite is supported on the base material. Exhaust gas purification device. 請求項1〜8のいずれか一項において、上記ゼオライトは、その組成中のAl231モルに対するSiO2量が200モル未満であることを特徴とする排ガス浄化装置。 9. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the zeolite has an amount of SiO 2 of less than 200 mol with respect to 1 mol of Al 2 O 3 in the composition. 請求項1〜9のいずれか一項において、上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライトが採用されていることを特徴とする排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein sodalite is employed as the zeolite in the mixture. 請求項10において、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のSi元素1モルに対して2.25モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。   In Claim 10, In the said mixture, the total amount of the alkali metal element and alkaline-earth metal element which are contained in the said alkali-metal element source and / or the said alkaline-earth metal element source is Si element in the said sodalite An exhaust gas purifying apparatus characterized by being 2.25 mol or less per 1 mol. 請求項10において、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のSi元素1モルに対して1モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。   In Claim 10, In the said mixture, the total amount of the alkali metal element and alkaline-earth metal element which are contained in the said alkali-metal element source and / or the said alkaline-earth metal element source is Si element in the said sodalite An exhaust gas purification apparatus characterized by being 1 mol or less per 1 mol. 請求項1〜9のいずれか一項において、上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライト以外のゼオライトが採用されており、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ゼオライト中のSi元素1モルに対して0.1モル以上かつ2.0モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。   In any one of Claims 1-9, zeolite other than sodalite is employ | adopted as the zeolite in the said mixture, In the said mixture, the said alkali metal element source and / or the said alkaline earth metal element source Exhaust gas characterized in that the total amount of alkali metal element and alkaline earth metal element contained therein is 0.1 mol or more and 2.0 mol or less with respect to 1 mol of Si element in the zeolite. Purification equipment. 請求項1〜13のいずれか一項において、上記混合物は、少なくとも上記アルカリ金属元素源を含有することを特徴とする排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein the mixture contains at least the alkali metal element source. 請求項1〜14のいずれか一項において、上記アルカリ金属元素源は、Na、K、Rb、及びCsから選ばれる1種以上を含有し、上記アルカリ土類金属元素源はMg、Ca、Sr、及びBaから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする排ガス浄化装置。   The alkali metal element source according to any one of claims 1 to 14, wherein the alkali metal element source includes one or more selected from Na, K, Rb, and Cs, and the alkaline earth metal element source is Mg, Ca, Sr. And an exhaust gas purifying apparatus comprising at least one selected from Ba. 請求項1〜15のいずれか一項において、上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源は、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、酸化物、又は水酸化物であることを特徴とする排ガス浄化装置。   16. The alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source according to claim 1, wherein the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source is carbonate, sulfate, phosphate, nitrate, organic acid salt, halide, oxide. Or an exhaust gas purification apparatus characterized by being a hydroxide. 請求項1〜16のいずれか一項において、上記混合物は、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び/又は上記アルカリ土類金属元素源とを極性溶媒中で混合し、該極性溶媒を蒸発させて得られる固形分からなることを特徴とする排ガス浄化装置。   17. The mixture according to claim 1, wherein the mixture is obtained by mixing the zeolite and the alkali metal element source and / or the alkaline earth metal element source in a polar solvent, and evaporating the polar solvent. An exhaust gas purification apparatus comprising the solid content obtained. 請求項1〜17のいずれか一項において、上記基材は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材からなり、上記セルは排ガス流路を形成していることを特徴とする排ガス浄化装置。   18. The base material according to claim 1, wherein the base material is formed of a porous base material in which a plurality of cells extending in an axial direction are formed by arranging porous partition walls in a polygonal lattice shape, and the cell is an exhaust gas. An exhaust gas purification apparatus characterized by forming a flow path. 請求項1〜18のいずれか一項において、上記基材は、コージェライト又はSiCからなることを特徴とする排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 18, wherein the base material is made of cordierite or SiC.
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