JP4293771B2

JP4293771B2 - Honeycomb filter

Info

Publication number: JP4293771B2
Application number: JP2002269830A
Authority: JP
Inventors: 健二朗下田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: JP2004108197A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集するために使用されるハニカムフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスにはスート（黒煙）を主体とするパティキュレート（粒子状物質）が多量に含まれている。このパティキュレートが大気中に放出されると環境汚染を引き起こすため、ディーゼルエンジンの排気系には、パティキュレートを捕集するためのハニカムフィルターが搭載されている。
【０００３】
このような目的で使用されるハニカムフィルターは、一般に、被処理ガスの流入側端面及び流出側端面と、前記流入側端面から前記流出側端面まで延びる多孔質の隔壁と、前記隔壁により仕切られ、前記流入側端面から前記流出側端面まで貫通する多数の流通孔とを有し、前記流入側端面において所定の流通孔が封止されており、前記流出側端面において残余の所定の流通孔が封止された構造を有する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
被処理ガスは、このフィルターの流入側端面において封止されておらず、流出側端面において封止された流通孔に流入し、多孔質の隔壁を通って、流入側端面において封止され、流出側端面において封止されていない流通孔に移動し、当該流通孔から排出される。そして、この際に隔壁が濾過層となり、ガス中のスート等のパティキュレートが隔壁に捕捉され隔壁上に堆積する。
【０００５】
なお、近年においては、パティキュレートの燃焼反応を促進するような触媒を隔壁にコーティングし、隔壁に捕捉されたパティキュレートの一部を触媒燃焼させるようにしたハニカムフィルターも使用されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２６９５８５公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように隔壁に触媒がコーティングされたハニカムフィルターにおいては、触媒は隔壁の表面と細孔内に担持されているが、排ガス中のほとんどのパティキュレートを除去し得るような細孔径分布を持つ通常のハニカムフィルターでは、パティキュレートは主に隔壁のガス入口側の表面に多く堆積し、隔壁の細孔内にはほとんど堆積しないので、当該細孔内に担持された触媒は、パティキュレートと十分に接触できず、反応効率が悪い。
【０００８】
このため、パティキュレートの燃焼を促進すべく触媒を利用しているにも関わらず、フィルター内には比較的短期間の内にパティキュレートが堆積してしまい、フィルターに逆洗や燃焼を施すなどして堆積したパティキュレートを除去する再生作業を頻繁に行う必要があり、経済性に問題があった。なお、パティキュレートの細孔内部での捕集を謳うタイプのハニカムフィルターにおいても、排ガスが通気抵抗の低い部位のみ通過するため、隔壁の細孔はその一部しか有効に活用されておらず、やはり触媒の一部を無駄にしており、また、この種のハニカムフィルターは強度的にも弱いという問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、隔壁に触媒がコーティングされたハニカムフィルターにおいて、隔壁の細孔内に担持された触媒とパティキュレートとが十分に接触できるようにして反応効率を高め、フィルターの再生作業の頻度を低下させることを主な目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被処理ガスの流入側端面及び流出側端面と、前記流入側端面から前記流出側端面まで延びる多孔質の隔壁と、前記隔壁により仕切られ、前記流入側端面から前記流出側端面まで貫通する多数の流通孔とを有し、前記流入側端面において所定の流通孔が封止されており、前記流出側端面において残余の所定の流通孔が封止されており、前記隔壁に触媒がコーティングされ、被処理ガスが前記隔壁を通過することにより当該ガス中のパティキュレートが前記隔壁により捕集されるハニカムフィルターであって、前記隔壁のガス入口側表面の平均細孔径が２０μｍ以上であり、前記隔壁のガス出口側表面の開口面積を前記隔壁のガス入口側表面の開口面積の４〜９０％となるようにしたことを特徴とするハニカムフィルター、が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、前記のハニカムフィルターを缶体に収容してなることを特徴とする排ガス浄化用コンバーター、が提供される。
【００１２】
更に、本発明によれば、前記の排ガス浄化用コンバーターを内燃機関からの排ガス流路に搭載してなることを特徴とする排ガス浄化システム、が提供される。
【００１３】
なお、本発明において、「隔壁のガス入口側表面」とは、濾過層となる多孔質の隔壁を被処理ガスが通過する際に、当該ガスが入って来る側の隔壁の表面を言い、「隔壁のガス出口側表面」とは、同様に隔壁を被処理ガスが通過する際に、当該ガスが出て行く側の隔壁の表面を言う。すなわち、両者は隔壁の「オモテ面」と「ウラ面」の関係にある。
【００１４】
また、「表面の開口面積」とは、隔壁に対し垂直方向より超深度形状測定顕微鏡などを使い表面観測域の任意の点Ａ（図３参照）を基準とし、観測域全域の相対的な高さを観測して（図４参照）、高さの頻度分布を取り、分布が一番大きい断面Ｂを基準平面とし（図５参照）、それ以深のものを細孔とした時の基準平面における細孔の面積を言うものとする（図５の非白色部分（図面代用写真の青・黄緑色部分）が細孔。図５の外側の四角で囲われた範囲Ｉにおける非白色部分（図面代用写真の青色部分）：全視野での細孔部分（観測視野）。図５の内側の四角で囲われた範囲IIにおける非白色部分（図面代用写真の黄緑色部分）：細孔の面積を画像処理で求めるために抽出した細孔部分（測定視野）。）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のフィルターは、図１（ａ）及び（ｂ）に模式的に示したように、被処理ガスの流入側端面３及び流出側端面５と、流入側端面３から流出側端面５まで延びる多孔質の隔壁７と、隔壁７により仕切られ、流入側端面３から流出側端面５まで貫通する多数の流通孔（セル）とを有し、流入側端面３において所定の流通孔９ａが封止されており、流出側端面５において残余の所定の流通孔９ｂが封止されている。一般的には、図１（ａ）のように、端面が市松模様状を呈するように、隣接する流通孔が互いに反対側となる一方の端部で封止される。
【００１６】
隔壁７には、被処理ガスに含まれるスート等のパティキュレートの燃焼反応を促進するような触媒がコーティングされており、コーティングされた触媒は隔壁の表面及び細孔内に固定的に担持されている。なお、触媒としては、酸化触媒又はＣＯ、ＨＣ、ＮＯ_x及びＰＭの内の少なくとも１種を浄化することができる触媒を好適に使用できる。
【００１７】
そして、本発明においては、このような基本的なフィルター構造に加え、隔壁７の入口側表面の平均細孔径が２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上であり、隔壁７の出口側表面の開口面積を隔壁７の入口側表面の開口面積の４〜９０％、好ましくは３０〜７０％となるようにしたという特徴的な構成を有する。
【００１８】
被処理ガスは、このフィルターの流入側端面３において封止されておらず、流出側端面５において封止された流通孔９ｂに流入し、濾過層である多孔質の隔壁７を通って、流入側端面３において封止され、流出側端面５において封止されていない流通孔９ａに移動し、当該流通孔９ａから排出されるが、前記のように隔壁７のガス入口側表面７ａの平均細孔径が２０μｍ以上であるフィルターを用い、更にその隔壁７のガス出口側表面７ｂの開口面積を隔壁７のガス入口側表面７ａの開口面積の４〜９０％となるようにして、ガス出口側において意図的にガス流れに抵抗を与えると、従来のフィルターではガスがほとんど流れなかった細孔にまでガスが流通するようになる。
【００１９】
そして、このように被処理ガスを意図的により多くの細孔内に積極的に流通させることにより、ガス中に含まれるスート等のパティキュレートが当該細孔内に担持された触媒と十分に接触して、細孔内の触媒が有効に利用できるようになり、その結果、反応効率が向上してフィルター内に所定量のパティキュレートが堆積するまでに要する時間が長くなり、フィルターの再生作業を行う頻度を下げることが可能となる。
【００２０】
なお、本発明において、隔壁のガス入口側表面の平均細孔径を２０μｍ以上としたのは、当該平均細孔径が２０μｍ未満では、隔壁のガス入口側表面に大部分のスート等のパティキュレートが堆積し、隔壁の細孔内にはほとんど堆積しないからである。また、隔壁のガス出口側表面の開口面積を隔壁のガス入口側表面の開口面積の４〜９０％としたのは、４％未満では通気抵抗が大きくなりすぎ、９０％を越えると通気抵抗が小さすぎて従来の触媒付きハニカムフィルターと性能に大差が無いからである。
【００２１】
本発明のハニカムフィルターの製造方法としては、例えば、平均細孔径が２０μｍ以上であるハニカムフィルターを用意し、そのフィルターと同材質の微紛をスラリー化するなどして隔壁のガス出口側表面から塗布した後に乾燥、焼成を行うことで、隔壁のガス出口側表面の細孔を埋めたり、あるいはウォッシュコート及び触媒を、隔壁のガス出口側表面からコーティングして行くことで、ガス出口側表面からガス入口側表面に向かって担持量に勾配ができるようにして、隔壁のガス出口側表面の開口面積をガス入口側表面の開口面積の４〜９０％となるようにするという方法が好ましい。なお、このように細孔を埋めるために微粉や触媒等を塗布することで、フィルターの強度を向上させることもできる。
【００２２】
本発明において、ハニカムフィルターの材質としては、セラミック材料が好適に使用でき、特にハニカムフィルターの主結晶の材質がコーディエライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト及び窒化珪素のうちの何れかであることが、強度、耐熱性、耐蝕性等の観点から好ましい。また、本発明の要件を満たす限り、ハニカムフィルターの材質として金属材料を用いてもよい。
【００２３】
本発明のハニカムフィルターは、これを缶体に収容してなる排ガス浄化用コンバーターの形態で好適に使用することができ、また、当該排ガス浄化用コンバーターは、これを内燃機関からの排ガス流路に搭載してなる排ガス浄化システムとして、ディーゼルエンジン等の排ガス浄化に好適に使用することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２５】
（実施例）
流入側端面と流出側端面とで互い違いになるように、流通孔の端部が市松模様状に封止された平均細孔径３０μｍ、気孔率６０％の炭化珪素質のハニカムフィルター（容量：２．５Ｌ、隔壁厚さ：１２ｍｉｌ、セル密度：３００セル／平方インチ、）を用意した。このハニカムフィルターに対し、隔壁のガス出口側表面からウォッシュコートを塗布して行くことにより、隔壁のガス出口側表面の開口面積をガス入口側表面の開口面積の３５％とし、更に酸化触媒としてＰｔを２ｇ／Ｌコーティングして実施例のハニカムフィルターを得た。
【００２６】
（比較例１）
流入側端面と流出側端面とで互い違いになるように、流通孔の端部が市松模様状に封止された平均細孔径３０μｍ、気孔率６０％の炭化珪素質のハニカムフィルター（容量：２．５Ｌ、隔壁厚さ：１２ｍｉｌ、セル密度：３００セル／平方インチ、）を用意し、これをそのまま比較例１のハニカムフィルターとした。
【００２７】
（比較例２）
流入側端面と流出側端面とで互い違いになるように、流通孔の端部が市松模様状に封止された平均細孔径３０μｍ、気孔率６０％の炭化珪素質のハニカムフィルター（容量：２．５Ｌ、隔壁厚さ：１２ｍｉｌ、セル密度：３００セル／平方インチ、）を用意した。このハニカムフィルターに対し、前記実施例１と同量・同種のウォッシュコートを、隔壁のガス出口側表面とガス入口側表面とで均一の担持量となるように塗布し、更に酸化触媒としてＰｔを２ｇ／Ｌ均一にコーティングして、隔壁表面全体の開口率がほぼ均一である比較例２のハニカムフィルターを得た。
【００２８】
（評価１）
前記実施例及び比較例１、２のハニカムフィルターを排気量２０００ｃｃのディーゼルエンジンの排気系に取り付け、２０００ｒｐｍでハニカムフィルターへの流入ガス温度２５０℃という条件で２時間運転を行った。運転開始直後、５分後、１０分後、２０分後、４０分後、６０分後、８０分後、１１０分後、１２０分後の時点でそれぞれスートの発生量、フィルターでの捕集効率、フィルターに堆積した堆積スート量を測定し、測定結果を表１に示した。なお、表中に併記した計算捕集スート量は、触媒反応によるスートの燃焼を考慮せず、単純にスート発生量などから計算によって求められたフィルターの捕集スート量である。また、本評価試験では、燃料として硫黄分５０ｐｐｍ以下の低硫黄軽油を用いているため、硫黄成分による触媒性能の劣化は無視できると考えられる。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１に示す結果から分かるとおり、計算捕集スート量に対する実際の堆積スート量は、実施例では５割程度であるが、触媒を持たない比較例１ではほぼ完全にスートが堆積されており、また、隔壁表面全体の開口率がほぼ均一である比較例２では７割程度である。捕集効率は何れも９０％程度に達しているので、この差分はスートの一部が、触媒反応により燃焼浄化されているためと考えられ、実施例では明らかに反応効率が向上した。
【００３１】
これは、実施例では隔壁のガス出口側表面の開口面積をガス入口側表面の開口面積の７０％とし、ガス出口側において意図的にガス流れに抵抗を与えることで、比較例のような通常のフィルターではガスがほとんど流れていない細孔にまでガスが流れ、その結果、ガス中のスート粒子が当該細孔内に担持された触媒と十分に接触して、細孔内の触媒が有効に利用され反応効率が向上したためと考えられる。
【００３２】
（評価２）
前記実施例及び比較例２のハニカムフィルターに対し、その全周および両端面に静水圧を加圧して、フィルターの任意の場所が破壊したときの圧力を測定し、その圧力を圧縮強度として比較した。なお、強度測定にはバラツキが伴うため、実施例と比較例２とについてそれぞれ５体の測定を行った。結果は図２に示すとおりであり、ウォッシュコートの塗布の方法を変えたことにより、実施例は比較例２に対して１割程度圧縮強度が向上していることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガス中に含まれるスート等のパティキュレートが隔壁の細孔内に担持された触媒と十分に接触して、細孔内の触媒が有効に利用できるようになり、その結果、反応効率が向上してフィルター内に所定量のパティキュレートが堆積するまでに要する時間が長くなり、フィルターの再生作業を行う頻度を下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハニカムフィルターの基本的に構造を示す模式図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。
【図２】実施例の評価２の結果を示すグラフである。
【図３】本発明における「表面の開口面積」を説明するための隔壁の超深度形状測定顕微鏡写真である。
【図４】本発明における「表面の開口面積」を説明するための隔壁の超深度形状測定顕微鏡写真である。
【図５】細孔部分の画像処理写真である。
【符号の説明】
３…流入側端面、５…流出側端面、７…隔壁、７ａ…ガス入口側表面、７ｂ…ガス出口側表面、９ａ…流通孔、９ｂ…流通孔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a honeycomb filter used for collecting particulates in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
The exhaust gas discharged from the diesel engine contains a large amount of particulates (particulate matter) mainly composed of soot (black smoke). When this particulate is released into the atmosphere, environmental pollution is caused. Therefore, an exhaust system of the diesel engine is equipped with a honeycomb filter for collecting the particulate.
[0003]
The honeycomb filter used for such a purpose is generally partitioned by the partition walls, the inflow side end surface and the outflow side end surface of the gas to be treated, the porous partition wall extending from the inflow side end surface to the outflow side end surface, A plurality of flow holes penetrating from the inflow side end surface to the outflow side end surface, the predetermined flow holes are sealed at the inflow side end surface, and the remaining predetermined flow holes are sealed at the outflow side end surface. It has a stopped structure (for example, refer to Patent Document 1).
[0004]
The gas to be treated is not sealed at the inflow side end face of the filter, flows into the flow holes sealed at the outflow side end face, passes through the porous partition wall, is sealed at the inflow side end face, and flows out. It moves to the circulation hole which is not sealed in the side end face, and is discharged from the circulation hole. At this time, the partition wall becomes a filtration layer, and particulates such as soot in the gas are captured by the partition wall and deposited on the partition wall.
[0005]
In recent years, a honeycomb filter in which a partition wall is coated with a catalyst that promotes the particulate combustion reaction and part of the particulate trapped in the partition wall is catalytically burned is also used.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-269585
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the honeycomb filter in which the partition wall is coated with the catalyst as described above, the catalyst is supported on the surface of the partition wall and in the pores, but the pore size distribution is such that most of the particulates in the exhaust gas can be removed. In the normal honeycomb filter, the particulates mainly accumulate on the surface of the partition wall on the gas inlet side, and hardly accumulate in the pores of the partition walls. Therefore, the catalyst supported in the pores is the particulates. Insufficient contact and poor reaction efficiency.
[0008]
For this reason, although the catalyst is used to promote the combustion of the particulates, the particulates accumulate in the filter within a relatively short period of time, and the filter is subjected to backwashing and combustion. Therefore, it is necessary to frequently perform a regeneration operation for removing the accumulated particulates, which causes a problem in economy. In addition, even in the type of honeycomb filter that traps particulates inside the pores, the exhaust gas passes only through the portion with low ventilation resistance, so only a part of the pores of the partition walls are effectively utilized, After all, a part of the catalyst is wasted, and this type of honeycomb filter has a problem that it is weak in strength.
[0009]
The present invention has been made in view of such a conventional situation, and in a honeycomb filter having a partition wall coated with a catalyst, the catalyst supported in the pores of the partition wall and the particulate can be sufficiently brought into contact with each other. The main objective is to increase the reaction efficiency and reduce the frequency of filter regeneration.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the inflow side end surface and the outflow side end surface of the gas to be processed, the porous partition wall extending from the inflow side end surface to the outflow side end surface, and the partition wall are partitioned from the inflow side end surface to the outflow side. A plurality of flow holes penetrating to the end face, the predetermined flow holes are sealed at the inflow side end face, and the remaining predetermined flow holes are sealed at the outflow side end face. A honeycomb filter in which a catalyst is coated and particulates in the gas are collected by the partition when the gas to be treated passes through the partition, and an average pore diameter on the gas inlet side surface of the partition is 20 μm or more And a honeycomb filter characterized in that the opening area of the gas outlet side surface of the partition wall is 4 to 90% of the opening area of the gas inlet side surface of the partition wall. It is.
[0011]
In addition, according to the present invention, there is provided an exhaust gas purifying converter characterized in that the honeycomb filter is accommodated in a can body.
[0012]
Furthermore, according to the present invention, there is provided an exhaust gas purification system comprising the exhaust gas purification converter mounted in an exhaust gas flow path from an internal combustion engine.
[0013]
In the present invention, “the gas inlet side surface of the partition wall” refers to the surface of the partition wall on the gas inlet side when the gas to be treated passes through the porous partition wall serving as the filtration layer. Similarly, the “surface on the gas outlet side of the partition wall” refers to the surface of the partition wall on the gas outlet side when the gas to be processed passes through the partition wall. That is, both have a relationship of “front side” and “back side” of the partition wall.
[0014]
“Surface opening area” refers to the relative height of the entire observation area with reference to an arbitrary point A (see FIG. 3) of the surface observation area using an ultra-deep shape measurement microscope from a direction perpendicular to the partition wall. (See FIG. 4), the frequency distribution of the height is taken, and the cross section B having the largest distribution is taken as the reference plane (see FIG. 5), and the deeper one is taken as the pore in the reference plane. Let us say the area of the pores (the non-white part in FIG. 5 (blue / yellow-green part in the drawing substitute photo) is the pore. The non-white part in the range I enclosed by the outer square in FIG. 5 (drawing substitute) (Blue part of the photograph): Pore part in the entire field of view (observation field of view) Non-white part in the range II enclosed by the inner square in FIG. The pore portion extracted for processing (measurement field of view).)
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As schematically shown in FIGS. 1A and 1B, the filter of the present invention extends from the inflow side end surface 3 and the outflow side end surface 5 of the gas to be processed to the outflow side end surface 5 from the inflow side end surface 3. It has a porous partition wall 7 and a number of flow holes (cells) that are partitioned by the partition wall 7 and penetrate from the inflow side end surface 3 to the outflow side end surface 5, and a predetermined flow hole 9 a is sealed at the inflow side end surface 3. The remaining predetermined flow hole 9 b is sealed at the outflow side end face 5. Generally, as shown in FIG. 1 (a), adjacent flow holes are sealed at one end opposite to each other so that the end faces have a checkered pattern.
[0016]
The partition wall 7 is coated with a catalyst that promotes the combustion reaction of particulates such as soot contained in the gas to be treated. The coated catalyst is fixedly supported on the surface and pores of the partition wall. Yes. As the catalyst, an oxidation catalyst or a catalyst capable of purifying at least one of CO, HC, NO _x and PM can be suitably used.
[0017]
In the present invention, in addition to such a basic filter structure, the average pore diameter of the inlet-side surface of the partition wall 7 is 20 μm or more, preferably 30 μm or more. 7 has a characteristic configuration in which the opening area on the inlet side surface is 4 to 90%, preferably 30 to 70%.
[0018]
The gas to be treated is not sealed at the inflow side end face 3 of this filter, flows into the flow hole 9b sealed at the outflow side end face 5, and flows through the porous partition wall 7 which is a filtration layer. It moves to the flow hole 9a that is sealed at the side end surface 3 and is not sealed at the outflow side end surface 5, and is discharged from the flow hole 9a, but the average fineness of the gas inlet side surface 7a of the partition wall 7 as described above. Using a filter having a pore diameter of 20 μm or more, and further setting the opening area of the gas outlet side surface 7b of the partition wall 7 to be 4 to 90% of the opening area of the gas inlet side surface 7a of the partition wall 7, on the gas outlet side When resistance is intentionally given to the gas flow, the gas flows into the pores where the gas hardly flows in the conventional filter.
[0019]
In this way, the gas to be treated is intentionally actively distributed in more pores, so that the particulates such as soot contained in the gas are in sufficient contact with the catalyst supported in the pores. As a result, the catalyst in the pores can be used effectively. As a result, the reaction efficiency is improved and the time required for the accumulation of a predetermined amount of particulates in the filter is increased, so that the filter can be regenerated. It is possible to reduce the frequency of performing.
[0020]
In the present invention, the average pore diameter on the gas inlet side surface of the partition wall is set to 20 μm or more. If the average pore diameter is less than 20 μm, most particulates such as soot are deposited on the gas inlet side surface of the partition wall. This is because it hardly deposits in the pores of the partition walls. The reason why the opening area on the gas outlet side surface of the partition wall is 4 to 90% of the opening area on the gas inlet side surface of the partition wall is that if less than 4%, the ventilation resistance is too large, and if it exceeds 90%, the ventilation resistance is too high. It is because it is too small and there is no big difference in performance from the conventional honeycomb filter with a catalyst.
[0021]
As a method for manufacturing the honeycomb filter of the present invention, for example, a honeycomb filter having an average pore diameter of 20 μm or more is prepared, and a fine powder of the same material as the filter is slurried and applied from the gas outlet side surface of the partition wall. Then, by drying and firing, the pores on the gas outlet side surface of the partition wall are filled, or the wash coat and catalyst are coated from the gas outlet side surface of the partition wall, so that the gas is discharged from the gas outlet side surface. A method is preferred in which the loading amount is inclined toward the inlet side surface so that the opening area of the gas outlet side surface of the partition wall is 4 to 90% of the opening area of the gas inlet side surface. In addition, the strength of the filter can be improved by applying fine powder, a catalyst, or the like in order to fill the pores.
[0022]
In the present invention, as the material of the honeycomb filter, a ceramic material can be preferably used. In particular, the material of the main crystal of the honeycomb filter is any one of cordierite, silicon carbide, alumina, mullite, and silicon nitride. From the viewpoints of strength, heat resistance, corrosion resistance and the like. Further, a metal material may be used as the material of the honeycomb filter as long as the requirements of the present invention are satisfied.
[0023]
The honeycomb filter of the present invention can be suitably used in the form of an exhaust gas purification converter in which the honeycomb filter is housed in a can body, and the exhaust gas purification converter is used as an exhaust gas flow path from an internal combustion engine. As an exhaust gas purification system to be mounted, it can be suitably used for exhaust gas purification of diesel engines and the like.
[0024]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
[0025]
(Example)
A silicon carbide honeycomb filter having an average pore diameter of 30 μm and a porosity of 60% (capacity: 2.), with the end portions of the flow holes sealed in a checkered pattern so that the inflow side end surface and the outflow side end surface are staggered. 5 L, partition wall thickness: 12 mil, cell density: 300 cells / square inch). By applying a wash coat to the honeycomb filter from the gas outlet side surface of the partition wall, the opening area of the gas outlet side surface of the partition wall is set to 35% of the opening area of the gas inlet side surface, and further Pt as an oxidation catalyst. Was coated with 2 g / L to obtain a honeycomb filter of an example.
[0026]
(Comparative Example 1)
A silicon carbide honeycomb filter having an average pore diameter of 30 μm and a porosity of 60% (capacity: 2.), with the end portions of the flow holes sealed in a checkered pattern so that the inflow side end surface and the outflow side end surface are staggered. 5 L, partition wall thickness: 12 mil, cell density: 300 cells / square inch) was prepared, and this was used as the honeycomb filter of Comparative Example 1 as it was.
[0027]
(Comparative Example 2)
A silicon carbide honeycomb filter having an average pore diameter of 30 μm and a porosity of 60% (capacity: 2.), with the end portions of the flow holes sealed in a checkered pattern so that the inflow side end surface and the outflow side end surface are staggered. 5 L, partition wall thickness: 12 mil, cell density: 300 cells / square inch). To this honeycomb filter, the same amount and the same type of washcoat as in Example 1 was applied so that the supported amount was uniform between the gas outlet side surface and the gas inlet side surface of the partition wall, and Pt was further added as an oxidation catalyst. The honeycomb filter of Comparative Example 2 was obtained in which 2 g / L was uniformly coated and the aperture ratio of the entire partition wall surface was almost uniform.
[0028]
(Evaluation 1)
The honeycomb filters of Examples and Comparative Examples 1 and 2 were attached to the exhaust system of a diesel engine with a displacement of 2000 cc, and operated for 2 hours at 2000 rpm under the condition of an inflow gas temperature of 250 ° C. into the honeycomb filter. Immediately after the start of operation, the amount of soot generated and the collection efficiency with a filter at the time of 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 40 minutes, 60 minutes, 80 minutes, 110 minutes, and 120 minutes, respectively. The amount of soot deposited on the filter was measured, and the measurement results are shown in Table 1. Note that the calculated collection soot amount shown in the table is the collection soot amount of the filter which is simply calculated from the soot generation amount without considering the soot combustion due to the catalytic reaction. Moreover, in this evaluation test, since the low sulfur gas oil whose sulfur content is 50 ppm or less is used as a fuel, it is thought that deterioration of the catalyst performance by a sulfur component can be disregarded.
[0029]
[Table 1]

[0030]
As can be seen from the results shown in Table 1, the actual deposited soot amount with respect to the calculated collected soot amount is about 50% in the example, but in the comparative example 1 having no catalyst, the soot is almost completely deposited, Further, in Comparative Example 2 in which the aperture ratio of the entire partition wall surface is almost uniform, it is about 70%. Since all of the collection efficiencies have reached about 90%, this difference is considered to be due to combustion purification of a part of the soot by the catalytic reaction. In the examples, the reaction efficiency was clearly improved.
[0031]
In this embodiment, the opening area of the gas outlet side surface of the partition wall is set to 70% of the opening area of the gas inlet side surface, and the resistance to the gas flow is intentionally given on the gas outlet side, so In this filter, the gas flows to the pores through which almost no gas flows, and as a result, the soot particles in the gas are in sufficient contact with the catalyst supported in the pores, and the catalyst in the pores becomes effective. This is thought to be due to improved reaction efficiency.
[0032]
(Evaluation 2)
With respect to the honeycomb filter of Example and Comparative Example 2, the hydrostatic pressure was applied to the entire circumference and both end faces, the pressure when an arbitrary place of the filter was broken was measured, and the pressure was compared as the compressive strength. . In addition, since intensity | strength measurement accompanies dispersion | variation, about the Example and the comparative example 2, 5 bodies were measured, respectively. The results are as shown in FIG. 2, and it can be seen that the compressive strength of the Example is improved by about 10% compared to Comparative Example 2 by changing the method of applying the washcoat.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, particulates such as soot contained in the gas are sufficiently in contact with the catalyst supported in the pores of the partition walls, so that the catalyst in the pores can be effectively used. As a result, the reaction efficiency is improved and the time required for depositing a predetermined amount of particulates in the filter is increased, and the frequency of performing the filter regeneration operation can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic structure of a honeycomb filter, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view.
FIG. 2 is a graph showing the results of evaluation 2 of the examples.
FIG. 3 is an ultra-deep shape measurement micrograph of a partition wall for explaining “surface opening area” in the present invention.
FIG. 4 is an ultradeep shape measurement micrograph of a partition wall for explaining the “surface opening area” in the present invention.
FIG. 5 is an image processing photograph of a pore portion.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Inflow side end surface, 5 ... Outflow side end surface, 7 ... Partition, 7a ... Gas inlet side surface, 7b ... Gas outlet side surface, 9a ... Flow hole, 9b ... Flow hole.

Claims

被処理ガスの流入側端面及び流出側端面と、前記流入側端面から前記流出側端面まで延びる多孔質の隔壁と、前記隔壁により仕切られ、前記流入側端面から前記流出側端面まで貫通する多数の流通孔とを有し、前記流入側端面において所定の流通孔が封止されており、前記流出側端面において残余の所定の流通孔が封止されており、前記隔壁に触媒がコーティングされ、被処理ガスが前記隔壁を通過することにより当該ガス中のパティキュレートが前記隔壁により捕集されるハニカムフィルターであって、
前記隔壁のガス入口側表面の平均細孔径が３０μｍ以上であり、前記隔壁のガス出口側表面の開口面積を前記隔壁のガス入口側表面の開口面積の４〜９０％となるようにしたことを特徴とするハニカムフィルター。An inflow side end surface and an outflow side end surface of the gas to be treated, a porous partition wall extending from the inflow side end surface to the outflow side end surface, and a plurality of partitions that are partitioned by the partition wall and penetrate from the inflow side end surface to the outflow side end surface A flow hole, a predetermined flow hole is sealed at the inflow side end surface, a remaining predetermined flow hole is sealed at the outflow side end surface, and the partition wall is coated with a catalyst, A honeycomb filter in which particulates in the gas are collected by the partition walls when the processing gas passes through the partition walls,
The average pore diameter of the gas inlet side surface of the partition wall is 30 μm or more, and the opening area of the gas outlet side surface of the partition wall is 4 to 90% of the opening area of the gas inlet side surface of the partition wall. Honeycomb filter characterized by.

ハニカムフィルターの材質がセラミック材料である請求項１記載のハニカムフィルター。 The honeycomb filter according to claim 1, wherein the material of the honeycomb filter is a ceramic material.

ハニカムフィルターの主結晶の材質がコーディエライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト及び窒化珪素のうちの何れかである請求項１記載のハニカムフィルター。 The honeycomb filter according to claim 1, wherein a material of a main crystal of the honeycomb filter is any one of cordierite, silicon carbide, alumina, mullite, and silicon nitride.

ハニカムフィルターの材質が金属材料である請求項１記載のハニカムフィルター。 The honeycomb filter according to claim 1, wherein the material of the honeycomb filter is a metal material.

請求項１記載のハニカムフィルターを缶体に収容してなることを特徴とする排ガス浄化用コンバーター。 An exhaust gas purification converter comprising the can according to claim 1 accommodated in a can body.

請求項５記載の排ガス浄化用コンバーターを内燃機関からの排ガス流路に搭載してなることを特徴とする排ガス浄化システム。 An exhaust gas purification system comprising the exhaust gas purification converter according to claim 5 mounted in an exhaust gas flow path from an internal combustion engine.