排気ガス浄化装置
【課題】一体化された異なる部材間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能な排気ガス浄化装置の提供にある。
【解決手段】流通路の下流側開口部２８が閉鎖された導入側流通路１９と、流通路の上流側開口部２７が閉鎖された排出側流通路２０とが交互に形成されたウォールフロー型のフィルタ基材１８と、排出側流通路２０に下流側より隔壁２１と非接触で挿入される挿入担体２３及び挿入担体２３と結合された保持部２４からなる挿入担体集合体２２とから構成されたＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３である。ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３におけるフィルタ基材１８の隔壁２１にはＳＣＲ触媒が担持されると共に、挿入担体２３の表面には酸化触媒が担持されている。また、挿入担体集合体２２の保持部２４はフィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａに一体連結されている。
【解決手段】流通路の下流側開口部２８が閉鎖された導入側流通路１９と、流通路の上流側開口部２７が閉鎖された排出側流通路２０とが交互に形成されたウォールフロー型のフィルタ基材１８と、排出側流通路２０に下流側より隔壁２１と非接触で挿入される挿入担体２３及び挿入担体２３と結合された保持部２４からなる挿入担体集合体２２とから構成されたＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３である。ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３におけるフィルタ基材１８の隔壁２１にはＳＣＲ触媒が担持されると共に、挿入担体２３の表面には酸化触媒が担持されている。また、挿入担体集合体２２の保持部２４はフィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａに一体連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示された従来技術においては、隔壁によりガス導入セルとガス排出セルが区画形成された排気ガスのパーティキュレートフィルタが開示されている。ガス導入セル内には副隔壁が配設され、副隔壁は隔壁とは別体に形成されている。副隔壁はガス排出セルの栓部材に結合され、栓部材と副隔壁とは一体に形成されている。副隔壁はガス導入セル内に挿入され、副隔壁の一部が隔壁と接触してガス導入セル内で副隔壁が移動しないように配置されている。そして、隔壁と副隔壁の表面には酸化触媒又は、ＮＯｘ吸着層がコーティングされている。これらの層は、排気ガス中の成分と反応して活性酸素を生成し、生成された活性酸素は隔壁内、或いは隔壁の表面に捕集されたＰＭ（粒子状物質）を燃焼分解するとある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２０８４８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１で開示された従来技術においては、ガス導入セル内に副隔壁が配設されているので、排気ガス中のＰＭが隔壁で捕集される前に副隔壁に付着し、副隔壁の表面の触媒層などの活性が不十分となる恐れがある。また、小型のパーティキュレートフィルタであって、隔壁と副隔壁とに異なる触媒コーティングを施す場合、隔壁と副隔壁の間隔が小さく設定されることから、異なる触媒が近接することによる触媒の不活性化の恐れがある。なお、異なる触媒の近接による不活性化とは、一方の触媒が他方の触媒の活性化を阻害しそれぞれの触媒の機能が充分に発揮できないことを指す。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、一体化された異なる部材間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能な排気ガス浄化装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、排気ガス浄化装置であって、内燃機関から排出された排気ガスが流通し互いに平行に形成された流通路と、隣接する前記流通路間に形成された隔壁とを有する浄化部材を備え、表面に触媒を担持する挿入担体と、前記挿入担体と結合されると共に、前記浄化部材の上流側の部位又は下流側の部位と連結される保持部とからなる挿入担体集合体を備え、前記挿入担体は前記流通路に前記隔壁と非接触で挿入されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、挿入担体集合体の保持部によって浄化部材と挿入担体集合体とは一体連結されていると共に、浄化部材の流通路の隔壁と挿入担体集合体の挿入担体とは非接触で配置されているので、浄化部材と挿入担体集合体間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化部材の前記隔壁及び前記挿入担体集合体の前記挿入担体には互いに種類の異なる触媒がコーティングされていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、浄化部材の隔壁及び挿入担体集合体の挿入担体に互いに種類の異なる触媒がコーティングされていても、隔壁と挿入担体とは非接触で配置されているので異なる触媒が近接することによる触媒の不活性化を防止できる。なお、異なる触媒が近接することによる触媒の不活性化とは、一方の触媒が他方の触媒の活性化を阻害しそれぞれの触媒の機能が充分に発揮できないことを指す。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化部材が、前記流通路の下流側開口部が閉鎖された導入側流通路と前記流通路の上流側開口部が閉鎖された排出側流通路が交互に形成されたウォールフロー型のフィルタ基材であり、前記挿入担体集合体の前記挿入担体は前記排出側流通路に前記下流側より挿入されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、浄化部材が流通路の下流側開口部が閉鎖された導入側流通路と流通路の上流側開口部が閉鎖された排出側流通路が交互に形成されたウォールフロー型基材なので、導入側流通路に導入された排気ガスは、多孔質の隔壁を通過して排出側流通路に到達する。従って、排気ガスが隔壁を通過することにより排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）が隔壁で捕集されてから排出側流通路に到達する。また、挿入担体集合体の挿入担体はウォールフロー型基材の排出側流通路に下流側より挿入されていることにより、ＰＭを含まない排気ガスが挿入担体に接触する。よって、挿入担体へのＰＭの付着を防止できるので、挿入担体にコーティングされた触媒の活性を充分に確保することが可能である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化部材の前記隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされ、前記挿入担体集合体の前記挿入担体には酸化触媒がコーティングされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、浄化部材の導入側流通路に導入された排気ガスは、浄化部材の隔壁を通過して排出側流通路に到達するが、隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされているので、排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元が行われる。そして、排出側流通路に到達した排気ガスは、挿入担体に接触し挿入担体にコーティングされている酸化触媒によって排気ガス中の残留ＮＨ３などが酸化される。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４に記載の排気ガス浄化装置において、前記挿入担体における触媒のコーティング量が、前記排出側流通路の上流側より下流側が多くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、導入側流通路に導入された排気ガスが導入側流通路の下流側より排出側流通路に到達した場合には、排出側流通路に挿入されている挿入担体の下流側とのみ接触し外部に排出される。しかし、挿入担体における触媒のコーティング量が排出側流通路の上流側より下流側が多くなるように設定されているので、排気ガスが挿入担体の下流側とのみ接触しても触媒機能を低下させること無く、排気ガスの浄化処理を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、浄化部材と挿入担体集合体とを一体連結されると共に、挿入担体集合体の挿入担体を浄化部材の隔壁と非接触で配置可能なので、それぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る排気ガス浄化装置を備えた排気ガス浄化システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の分解斜視図を示す。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面斜視図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の後面図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図６】その他の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るディーゼルエンジンなどの内燃機関における排気ガス浄化システム１０を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、図示しない内燃機関から排出された排出ガスは、排気ガス浄化システム１０の排気経路１１に排出される。
排気経路１１にはＤＯＣ（酸化触媒）１２が設けられ、ＤＯＣ１２は排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）を酸化させる作用と排気ガス中に含まれる一酸化窒素（ＣＯ）を酸化させる作用を有する。ＤＯＣ１２としては、白金（Ｐｔ）などの貴金属触媒が用いられている。
【００１９】
このＤＯＣ１２の下流に排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ触媒（選択還元触媒）とを一体化したＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３が配置されている。
ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３は排気ガス浄化装置に相当する。
ＤＯＣ１２とＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３間の排気経路１１には、尿素水添加弁１４が配置され、この尿素水添加弁１４と尿素水溶液タンク１７とをつなぐ供給管１５が設けられている。また、供給管１５には供給ポンプ１６が設けられている。なお、尿素水添加弁１４、供給管１５、供給ポンプ１６及び尿素水溶液タンク１７が尿素添加手段に相当する。
尿素水溶液タンク１７内に貯蔵されている尿素水溶液は供給ポンプ１６によって移送され、尿素水添加弁１４から排気経路１１内を流れる排気ガス中に噴射される。排気経路１１中に噴射された尿素の加水分解により発生したアンモニア（ＮＨ３）は排気ガスと混合されてＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３に導入される。
【００２０】
図２及び図３に示すように、ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３は、フィルタ基材１８と挿入担体集合体２２を備えている。
フィルタ基材１８は円筒状であってハニカム構造を有している。フィルタ基材１８は、互いに平行であって多数の断面格子状の流通路を備えている。フィルタ基材１８は流通路間を仕切る隔壁２１を有している。各流通路は、上流側開口部２７と下流側開口部２８とを備えている。なお、フィルタ基材１８が浄化部材に相当する。
【００２１】
フィルタ基材１８は、図３に示すように、流通路の下流側開口部２８が閉鎖された導入側流通路１９と、流通路の上流側開口部２７が閉鎖された排出側流通路２０とを備えている。つまり、本実施形態のフィルタ基材１８は所謂ウォールフロー型ハニカム構造を有している。導入側流通路１９は下流側開口部２８が閉鎖されて上流側開口部２７が開口し、この導入側流通路１９の上流側開口部２７から排気ガスが導入される。排出側流通路２０は上流側開口部２７が閉鎖されて下流側開口部２８が開口し、この排出側流通路２０の下流側開口部２８から排気ガスが排出される。導入側流通路１９と排出側流通路２０は、特定の方向（図３で上下方向および左右方向）において交互に隣接配置されている。隣接する導入側流通路１９と排出側流通路２０間には隔壁２１が形成されている。
【００２２】
フィルタ基材１８は、セラミックやゼオライトなどの多数の細孔を有する多孔質材料から形成されている。隔壁２１には、銅ゼオライト（Ｃｕ−ＺＳＭ５）などのＳＣＲ触媒がコーティングされている。図５に示すように、ＳＣＲ触媒２５は隔壁２１の表面のみならず、隔壁２１内の細孔２１Ａの周囲にも担持されている。
【００２３】
図２に示すように、挿入担体集合体２２は、複数の挿入担体２３と、複数の挿入担体２３をまとめて片持ち支持する保持部２４とを備えている。
挿入担体２３は、長尺状の細丸棒より形成され、排出側流通路２０の長さ距離よりやや短く形成されている。挿入担体２３は、フィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入され隔壁２１と平行で且つ隔壁２１と非接触で配置されている。
図４に示すように、挿入担体２３は、断面矩形の排出側流通路２０の中心に位置するように配置され、予め排出側流通路２０の配設ピッチにあわせて保持部２４に固定されている。
挿入担体２３としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やセラミックなどの細丸棒が基材として使用されている。図５に示すように、この挿入担体２３の表面には、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３などの酸化触媒２６がコーティングされているが、触媒のコーティング量が、排出側流通路２０の上流側より下流側が多くなるように設定されている。
【００２４】
保持部２４は金属の線材を交差するように組合せた網目状に形成されている。挿入担体２３は保持部２４に対して直角に突出するようにして挿入担体２３の一方の端部が保持部２４に固定されている。
保持部２４にはフィルタ基材１８との係止を図る係止部２４Ａが形成されている。係止部２４Ａは、線材の端部の折り曲げにより形成されており、保持部２４の外周にわたって複数の係止部２４Ａが配設されている。複数の係止部２４Ａはフィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａに係止可能である。各係止部２４Ａは線材の弾性を利用して外周部１８Ａを押圧し、挿入担体集合体２２をフィルタ基材１８に支持可能とする。なお、フィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａが浄化部材の下流側の部位に相当する。
【００２５】
図２に示すように、挿入担体集合体２２は挿入担体集合体２２の挿入担体２３をフィルタ基材１８の排出側流通路２０の下流側開口部２８に対向するように配置し、挿入担体２３を排出側流通路２０の下流側開口部２８から挿入させつつ挿入担体集合体２２の保持部２４がフィルタ基材１８の下流側の端部に当接するまで挿入させる。このとき、保持部２４の外周に配設されている係止部２４Ａがフィルタ基材１８の外周部１８Ａに係止され固定される。このことにより、挿入担体集合体２２はフィルタ基材１８に一体連結されると共に、挿入担体２３はフィルタ基材１８の隔壁２１と非接触で配置される。
【００２６】
以上の構成を有する排気ガス浄化システム１０につきその作用説明を行う。
排気ガスは、排気経路１１の上流側に配置されたＤＯＣ１２を通過した後、ＤＯＣ１２とＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３間の排気経路１１にて尿素水添加弁１４から尿素水の噴射が行われる。噴射された尿素水は排気ガス中の水分と結合してアンモニアが生成され、このアンモニアと混合された排気ガスは、ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３におけるフィルタ基材１８の導入側流通路１９に導入される。
【００２７】
図５に示すように、フィルタ基材１８の導入側流通路１９に導入されたアンモニアと混合された排気ガスは、フィルタ基材１８の隔壁２１を通過して隣接する排出側流通路２０に到達する。図５においては、導入側流通路１９の上流側開口部２７より導入された排気ガスが、導入側流通路１９を下流側に進んだ後、隔壁２１を通過して上下に隣接配置された排出側流通路２０に到達する様子を矢印で示している。このとき、隔壁２１は多孔質材料から形成されているので、細孔２１Ａを通過するときに排気ガス中のＰＭが捕集される。また、導入側流通路１９を下流側に進んだ後、隔壁２１の細孔２１Ａを通過するとき排気ガス中のアンモニアは、隔壁２１の表面にコーティングされたＳＣＲ触媒２５および隔壁２１内の細孔２１Ａの周囲にコーティングされたＳＣＲ触媒２５に吸着される。この吸着されたアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元が行われる。なお、図５のＰ部拡大図は、隔壁２１の断面を拡大して示したものであり、矢印で示すように排気ガスは隔壁２１内の細孔２１Ａ部分を紆余曲折しながら移送される。
【００２８】
隔壁２１を通過して排出側流通路２０に到達した排気ガスは、排出側流通路２０に配置されている挿入担体集合体２２の挿入担体２３と接触する。挿入担体２３には酸化触媒２６がコーティングされているので、排気ガス中に残存しているアンモニアや炭化水素及び一酸化窒素などがこの酸化触媒２６により酸化される。このとき、隔壁２１を通過して排出側流通路２０に到達した排気ガス中にはＰＭが含まれておらず、従って、挿入担体２３へのＰＭの付着を防止することが可能である。
【００２９】
図５に示すように、導入側流通路１９の上流側開口部２７に近い箇所から排出側流通路２０に到達した排気ガス（この経路をルートＲ１とする）は、排出側流通路２０に配置されている挿入担体２３と長い距離接触した後、排出側流通路２０の下流側開口部２８より外部に排出される。一方、導入側流通路１９の上流側開口部２７から遠い距離にある箇所から排出側流通路２０に到達した排気ガス（この排出ルートをルートＲ２とする）は、排出側流通路２０に配置されている挿入担体２３と短い距離接触した後、排出側流通路２０の下流側開口部２８より外部に排出される。ところで、挿入担体２３への酸化触媒２６のコーティング量が、排出側流通路２０の上流側より下流側が多くなるように設定されているので、例え排気ガスの一部が上記ルートＲ２を経由したとしても触媒機能を低下させること無く、排気ガス中のアンモニアなどを確実に酸化させることが可能である。
図５に矢印で示すように、排出側流通路２０に配置されている挿入担体２３と接触し浄化された排気ガスは、排出側流通路２０の下流側開口部２８より外部に排出される。
【００３０】
ところで、ＳＣＲ触媒２５がコーティングされているフィルタ基材１８の隔壁２１と、酸化触媒２６がコーティングされている挿入担体集合体２２の挿入担体２３とは、非接触で間隔を空けて配置されている。ところで、ＳＣＲ触媒２５と酸化触媒２６とが近接配置された場合には、触媒の相互作用により一方の触媒が他方の触媒の活性化を阻害しそれぞれの触媒の機能が充分に発揮できないことがある。従って、ＳＣＲ触媒２５と酸化触媒２６とが近接配置されることによる触媒の不活性化を防止でき、フィルタ基材１８と挿入担体集合体２２間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
【００３１】
また、挿入担体２３は排出側流通路２０に沿って配置され、排出側流通路２０における排気ガスの流れに対して平行となっているので、排気ガスの流れを阻害することなく圧力損失を抑制することが可能である。さらに、挿入担体２３を支持する保持部２４は、排出側流通路２０の下流側開口部２８を遮るように配置されているが、網目状の形状を有しているので下流側開口部２８から排出される排気ガスの圧力損失を最小限の圧力損失に留めることができる。
【００３２】
このように、ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３を排気ガス浄化システム１０に設けることにより、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ機能と、排気ガス中のＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ機能と、排気ガス中のアンモニアなどの酸化をおこなうＤＯＣ機能とを一体化させた触媒ユニットを形成することが可能であり、排気ガス浄化システム１０の小型化を図ることが可能である。
【００３３】
この本実施形態に係る排気ガス浄化装置によれば以下の効果を奏する。
（１）ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３は、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ機能と、排気ガス中のＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ機能と、排気ガス中のアンモニアなどの酸化をおこなうＤＯＣ機能とを一体化させた触媒ユニットであり、排気ガス浄化システム１０の小型化を図ることが可能である。
（２）ＳＣＲ触媒２５がコーティングされているフィルタ基材１８の隔壁２１と、酸化触媒２６がコーティングされている挿入担体集合体２２の挿入担体２３とは、非接触で間隔を空けて配置されている。従って、ＳＣＲ触媒２５と酸化触媒２６とが近接配置されることによる触媒の不活性化を防止でき、フィルタ基材１８と挿入担体集合体２２間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
（３）フィルタ基材１８は、流通路の下流側開口部２８が閉鎖された導入側流通路１９と、流通路の上流側開口部２７が閉鎖された排出側流通路２０とが交互に形成されたウォールフロー型ハニカム構造の基材であり、導入側流通路１９に導入された排気ガスは、多孔質の隔壁２１を通過して排出側流通路２０に到達する。このとき、排気ガス中のＰＭが隔壁２１で捕集されてから排出側流通路２０に到達する。一方、挿入担体集合体２２の挿入担体２３はフィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入されていることにより、隔壁２１を通過し排出側流通路２０に到達した排気ガスは挿入担体２３に接触するが、排気ガス中にはＰＭが含まれていないので、挿入担体２３へのＰＭの付着を防止できる。
（４）挿入担体２３は排出側流通路２０に沿って配置され、排出側流通路２０における排気ガスの流れに対して平行となっているので、排気ガスの流れを阻害することなく圧力損失を抑制することが可能である。さらに、挿入担体２３を支持する保持部２４は、排出側流通路２０の下流側開口部２８を遮るように配置されているが、網目状の形状を有しているので下流側開口部２８から排出される排気ガスの圧力損失を最小限の圧力損失に留めることができる。
（５）ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３の組付けは、挿入担体集合体２２の挿入担体２３をフィルタ基材１８の排出側流通路２０に挿入させ、挿入担体集合体２２の保持部２４がフィルタ基材１８の下流側の端部に当接するまで押し込んだ上で、保持部２４の外周の係止部２４Ａをフィルタ基材１８の外周部１８Ａに係止させ固定すれば良い。従って、組付けが簡単である。
（６）挿入担体２３への酸化触媒２６のコーティング量が、排出側流通路２０の上流側より下流側が多くなるように設定されているので、例え排気ガスがルートＲ２を経由して挿入担体２３と短い距離接触したとしても触媒機能を低下させること無く、排気ガス中のアンモニアなどを確実に酸化させることが可能である。
【００３４】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 本発明の実施形態（略して本実施形態とする）では、浄化部材としてフィルタ基材１８がウォールフロー型ハニカム構造のフィルタ基材として説明したが、別例１の排気ガス浄化装置として、浄化部材がストレートフロー型ハニカム構造の基材であっても良い。ストレートフロー型ハニカム構造の基材は互いに平行に形成された流通路が貫通され、閉鎖されていないものである。ストレートフロー型ハニカム構造の基材の隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされている。ストレートフロー型ハニカム構造の基材の全流通路に上流側又は下流側より挿入担体集合体の挿入担体が挿入され保持部によって固定されている。挿入担体集合体は本実施形態と同等の構成を有し、挿入担体には酸化触媒がコーティングされている。この場合には、ＳＣＲ機能とＤＯＣ機能とを一体化した触媒ユニットを得ることが可能である。
○ 本実施形態と同等の構成を有する別例２の排気ガス浄化装置を説明する。別例２の排気ガス浄化装置では、フィルタ基材１８がウォールフロー型ハニカム構造のフィルタ基材であり挿入担体集合体２２はフィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入固定されている。但し、フィルタ基材１８の隔壁２１には、ＳＣＲ触媒に代えてＰＭ燃焼触媒（例えば、Ａｇ／ＣｅO２など）がコーティングされている。また、排気ガス浄化システムにおいて尿素添加手段は設けられていない。ＰＭ燃焼触媒を燃焼処理することによりフィルタ基材１８の隔壁２１で捕集されたＰＭを除去することが可能である。この場合には、ＤＰＦ機能とＤＯＣ機能とを一体化しＰＭ燃焼触媒によってフィルタ基材１８の再生が可能である。
○ 上記別例１と同等の構成を有する別例３の排気ガス浄化装置を説明する。別例３の排気ガス浄化装置では、ストレートフロー型基材の隔壁にはＳＣＲ触媒に代えてＨＣ吸着剤（ゼオライト等を主成分とする担体）がコーティングされている。なお、尿素添加手段は設けられていない。ＨＣ吸着剤で一時的にＨＣ成分を吸着させ、排気ガスの温度上昇に伴いＨＣ成分を放出させてＨＣ浄化（酸化）を行うことが可能である。この場合には、ＤＯＣ機能を強化できＨＣ被毒の防止が可能である。
○ 上記別例２と同等の構成を有する別例４の排気ガス浄化装置を説明する。別例４の排気ガス浄化装置では、フィルタ基材の隔壁にはＳＣＲ触媒に代えて酸化触媒がコーティングされており、挿入担体集合体の挿入担体にはＮＳＲ（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）がコーティングされている。なお、尿素添加手段は設けられていない。この場合には、ＤＰＦ機能とＤＯＣ機能とＮＳＲ機能とを一体化したものである。
○ 本実施形態では、挿入担体集合体２２の挿入担体２３を長尺状の細丸棒から形成されているとして説明したが、極薄板状であっても良く、また、ガス流れを阻害しないような形状であればどのような形状でも構わない。
○ 本実施形態では、ステンレス鋼やセラミックなどから形成された挿入担体２３の表面にＰｔ／Ａｌ２Ｏ３などの酸化触媒２６がコーティングされているとして説明したが、Ａｌ（アルミニウム）を基材として表面をアルマイト処理（Ａｌ２Ｏ３層）しその上にＰｔを担持させたものでも良い。
○ 本実施形態では、挿入担体集合体２２の挿入担体２３をフィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入し保持部２４をフィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａに係止させるとして説明したが、図６に示すような構成であっても良い。図６に示す排気ガス浄化装置では、フィルタ基材１８の排出側流通路２０の閉鎖されている上流側開口部には貫通孔３３が設けられ、挿入担体集合体３０の挿入担体３１は上流側よりこの貫通孔３３に挿入され排出側流通路２０に配置される。挿入担体集合体３０の保持部３２は、フィルタ基材１８の上流側の外周部に係止され固定される。貫通孔３３の大きさは、挿入担体３１の径よりやや大きく形成されており、貫通孔３３と挿入担体３１間のすきまにシール部材でシールされる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 排気ガス浄化システム
１３ ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒
１８ フィルタ基材
１９ 導入側流通路
２０ 排気側流通路
２１ 隔壁
２２ 挿入担体集合体
２３ 挿入担体
２４ 保持部
２５ ＳＣＲ触媒
２６ 酸化触媒
２７ 上流側開口部
２８ 下流側開口部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示された従来技術においては、隔壁によりガス導入セルとガス排出セルが区画形成された排気ガスのパーティキュレートフィルタが開示されている。ガス導入セル内には副隔壁が配設され、副隔壁は隔壁とは別体に形成されている。副隔壁はガス排出セルの栓部材に結合され、栓部材と副隔壁とは一体に形成されている。副隔壁はガス導入セル内に挿入され、副隔壁の一部が隔壁と接触してガス導入セル内で副隔壁が移動しないように配置されている。そして、隔壁と副隔壁の表面には酸化触媒又は、ＮＯｘ吸着層がコーティングされている。これらの層は、排気ガス中の成分と反応して活性酸素を生成し、生成された活性酸素は隔壁内、或いは隔壁の表面に捕集されたＰＭ（粒子状物質）を燃焼分解するとある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２０８４８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１で開示された従来技術においては、ガス導入セル内に副隔壁が配設されているので、排気ガス中のＰＭが隔壁で捕集される前に副隔壁に付着し、副隔壁の表面の触媒層などの活性が不十分となる恐れがある。また、小型のパーティキュレートフィルタであって、隔壁と副隔壁とに異なる触媒コーティングを施す場合、隔壁と副隔壁の間隔が小さく設定されることから、異なる触媒が近接することによる触媒の不活性化の恐れがある。なお、異なる触媒の近接による不活性化とは、一方の触媒が他方の触媒の活性化を阻害しそれぞれの触媒の機能が充分に発揮できないことを指す。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、一体化された異なる部材間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能な排気ガス浄化装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、排気ガス浄化装置であって、内燃機関から排出された排気ガスが流通し互いに平行に形成された流通路と、隣接する前記流通路間に形成された隔壁とを有する浄化部材を備え、表面に触媒を担持する挿入担体と、前記挿入担体と結合されると共に、前記浄化部材の上流側の部位又は下流側の部位と連結される保持部とからなる挿入担体集合体を備え、前記挿入担体は前記流通路に前記隔壁と非接触で挿入されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、挿入担体集合体の保持部によって浄化部材と挿入担体集合体とは一体連結されていると共に、浄化部材の流通路の隔壁と挿入担体集合体の挿入担体とは非接触で配置されているので、浄化部材と挿入担体集合体間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化部材の前記隔壁及び前記挿入担体集合体の前記挿入担体には互いに種類の異なる触媒がコーティングされていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、浄化部材の隔壁及び挿入担体集合体の挿入担体に互いに種類の異なる触媒がコーティングされていても、隔壁と挿入担体とは非接触で配置されているので異なる触媒が近接することによる触媒の不活性化を防止できる。なお、異なる触媒が近接することによる触媒の不活性化とは、一方の触媒が他方の触媒の活性化を阻害しそれぞれの触媒の機能が充分に発揮できないことを指す。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化部材が、前記流通路の下流側開口部が閉鎖された導入側流通路と前記流通路の上流側開口部が閉鎖された排出側流通路が交互に形成されたウォールフロー型のフィルタ基材であり、前記挿入担体集合体の前記挿入担体は前記排出側流通路に前記下流側より挿入されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、浄化部材が流通路の下流側開口部が閉鎖された導入側流通路と流通路の上流側開口部が閉鎖された排出側流通路が交互に形成されたウォールフロー型基材なので、導入側流通路に導入された排気ガスは、多孔質の隔壁を通過して排出側流通路に到達する。従って、排気ガスが隔壁を通過することにより排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）が隔壁で捕集されてから排出側流通路に到達する。また、挿入担体集合体の挿入担体はウォールフロー型基材の排出側流通路に下流側より挿入されていることにより、ＰＭを含まない排気ガスが挿入担体に接触する。よって、挿入担体へのＰＭの付着を防止できるので、挿入担体にコーティングされた触媒の活性を充分に確保することが可能である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化部材の前記隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされ、前記挿入担体集合体の前記挿入担体には酸化触媒がコーティングされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、浄化部材の導入側流通路に導入された排気ガスは、浄化部材の隔壁を通過して排出側流通路に到達するが、隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされているので、排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元が行われる。そして、排出側流通路に到達した排気ガスは、挿入担体に接触し挿入担体にコーティングされている酸化触媒によって排気ガス中の残留ＮＨ３などが酸化される。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４に記載の排気ガス浄化装置において、前記挿入担体における触媒のコーティング量が、前記排出側流通路の上流側より下流側が多くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、導入側流通路に導入された排気ガスが導入側流通路の下流側より排出側流通路に到達した場合には、排出側流通路に挿入されている挿入担体の下流側とのみ接触し外部に排出される。しかし、挿入担体における触媒のコーティング量が排出側流通路の上流側より下流側が多くなるように設定されているので、排気ガスが挿入担体の下流側とのみ接触しても触媒機能を低下させること無く、排気ガスの浄化処理を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、浄化部材と挿入担体集合体とを一体連結されると共に、挿入担体集合体の挿入担体を浄化部材の隔壁と非接触で配置可能なので、それぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る排気ガス浄化装置を備えた排気ガス浄化システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の分解斜視図を示す。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面斜視図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の後面図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図６】その他の実施形態に係るＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るディーゼルエンジンなどの内燃機関における排気ガス浄化システム１０を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、図示しない内燃機関から排出された排出ガスは、排気ガス浄化システム１０の排気経路１１に排出される。
排気経路１１にはＤＯＣ（酸化触媒）１２が設けられ、ＤＯＣ１２は排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）を酸化させる作用と排気ガス中に含まれる一酸化窒素（ＣＯ）を酸化させる作用を有する。ＤＯＣ１２としては、白金（Ｐｔ）などの貴金属触媒が用いられている。
【００１９】
このＤＯＣ１２の下流に排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ触媒（選択還元触媒）とを一体化したＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３が配置されている。
ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３は排気ガス浄化装置に相当する。
ＤＯＣ１２とＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３間の排気経路１１には、尿素水添加弁１４が配置され、この尿素水添加弁１４と尿素水溶液タンク１７とをつなぐ供給管１５が設けられている。また、供給管１５には供給ポンプ１６が設けられている。なお、尿素水添加弁１４、供給管１５、供給ポンプ１６及び尿素水溶液タンク１７が尿素添加手段に相当する。
尿素水溶液タンク１７内に貯蔵されている尿素水溶液は供給ポンプ１６によって移送され、尿素水添加弁１４から排気経路１１内を流れる排気ガス中に噴射される。排気経路１１中に噴射された尿素の加水分解により発生したアンモニア（ＮＨ３）は排気ガスと混合されてＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３に導入される。
【００２０】
図２及び図３に示すように、ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３は、フィルタ基材１８と挿入担体集合体２２を備えている。
フィルタ基材１８は円筒状であってハニカム構造を有している。フィルタ基材１８は、互いに平行であって多数の断面格子状の流通路を備えている。フィルタ基材１８は流通路間を仕切る隔壁２１を有している。各流通路は、上流側開口部２７と下流側開口部２８とを備えている。なお、フィルタ基材１８が浄化部材に相当する。
【００２１】
フィルタ基材１８は、図３に示すように、流通路の下流側開口部２８が閉鎖された導入側流通路１９と、流通路の上流側開口部２７が閉鎖された排出側流通路２０とを備えている。つまり、本実施形態のフィルタ基材１８は所謂ウォールフロー型ハニカム構造を有している。導入側流通路１９は下流側開口部２８が閉鎖されて上流側開口部２７が開口し、この導入側流通路１９の上流側開口部２７から排気ガスが導入される。排出側流通路２０は上流側開口部２７が閉鎖されて下流側開口部２８が開口し、この排出側流通路２０の下流側開口部２８から排気ガスが排出される。導入側流通路１９と排出側流通路２０は、特定の方向（図３で上下方向および左右方向）において交互に隣接配置されている。隣接する導入側流通路１９と排出側流通路２０間には隔壁２１が形成されている。
【００２２】
フィルタ基材１８は、セラミックやゼオライトなどの多数の細孔を有する多孔質材料から形成されている。隔壁２１には、銅ゼオライト（Ｃｕ−ＺＳＭ５）などのＳＣＲ触媒がコーティングされている。図５に示すように、ＳＣＲ触媒２５は隔壁２１の表面のみならず、隔壁２１内の細孔２１Ａの周囲にも担持されている。
【００２３】
図２に示すように、挿入担体集合体２２は、複数の挿入担体２３と、複数の挿入担体２３をまとめて片持ち支持する保持部２４とを備えている。
挿入担体２３は、長尺状の細丸棒より形成され、排出側流通路２０の長さ距離よりやや短く形成されている。挿入担体２３は、フィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入され隔壁２１と平行で且つ隔壁２１と非接触で配置されている。
図４に示すように、挿入担体２３は、断面矩形の排出側流通路２０の中心に位置するように配置され、予め排出側流通路２０の配設ピッチにあわせて保持部２４に固定されている。
挿入担体２３としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やセラミックなどの細丸棒が基材として使用されている。図５に示すように、この挿入担体２３の表面には、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３などの酸化触媒２６がコーティングされているが、触媒のコーティング量が、排出側流通路２０の上流側より下流側が多くなるように設定されている。
【００２４】
保持部２４は金属の線材を交差するように組合せた網目状に形成されている。挿入担体２３は保持部２４に対して直角に突出するようにして挿入担体２３の一方の端部が保持部２４に固定されている。
保持部２４にはフィルタ基材１８との係止を図る係止部２４Ａが形成されている。係止部２４Ａは、線材の端部の折り曲げにより形成されており、保持部２４の外周にわたって複数の係止部２４Ａが配設されている。複数の係止部２４Ａはフィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａに係止可能である。各係止部２４Ａは線材の弾性を利用して外周部１８Ａを押圧し、挿入担体集合体２２をフィルタ基材１８に支持可能とする。なお、フィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａが浄化部材の下流側の部位に相当する。
【００２５】
図２に示すように、挿入担体集合体２２は挿入担体集合体２２の挿入担体２３をフィルタ基材１８の排出側流通路２０の下流側開口部２８に対向するように配置し、挿入担体２３を排出側流通路２０の下流側開口部２８から挿入させつつ挿入担体集合体２２の保持部２４がフィルタ基材１８の下流側の端部に当接するまで挿入させる。このとき、保持部２４の外周に配設されている係止部２４Ａがフィルタ基材１８の外周部１８Ａに係止され固定される。このことにより、挿入担体集合体２２はフィルタ基材１８に一体連結されると共に、挿入担体２３はフィルタ基材１８の隔壁２１と非接触で配置される。
【００２６】
以上の構成を有する排気ガス浄化システム１０につきその作用説明を行う。
排気ガスは、排気経路１１の上流側に配置されたＤＯＣ１２を通過した後、ＤＯＣ１２とＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３間の排気経路１１にて尿素水添加弁１４から尿素水の噴射が行われる。噴射された尿素水は排気ガス中の水分と結合してアンモニアが生成され、このアンモニアと混合された排気ガスは、ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３におけるフィルタ基材１８の導入側流通路１９に導入される。
【００２７】
図５に示すように、フィルタ基材１８の導入側流通路１９に導入されたアンモニアと混合された排気ガスは、フィルタ基材１８の隔壁２１を通過して隣接する排出側流通路２０に到達する。図５においては、導入側流通路１９の上流側開口部２７より導入された排気ガスが、導入側流通路１９を下流側に進んだ後、隔壁２１を通過して上下に隣接配置された排出側流通路２０に到達する様子を矢印で示している。このとき、隔壁２１は多孔質材料から形成されているので、細孔２１Ａを通過するときに排気ガス中のＰＭが捕集される。また、導入側流通路１９を下流側に進んだ後、隔壁２１の細孔２１Ａを通過するとき排気ガス中のアンモニアは、隔壁２１の表面にコーティングされたＳＣＲ触媒２５および隔壁２１内の細孔２１Ａの周囲にコーティングされたＳＣＲ触媒２５に吸着される。この吸着されたアンモニアにより排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元が行われる。なお、図５のＰ部拡大図は、隔壁２１の断面を拡大して示したものであり、矢印で示すように排気ガスは隔壁２１内の細孔２１Ａ部分を紆余曲折しながら移送される。
【００２８】
隔壁２１を通過して排出側流通路２０に到達した排気ガスは、排出側流通路２０に配置されている挿入担体集合体２２の挿入担体２３と接触する。挿入担体２３には酸化触媒２６がコーティングされているので、排気ガス中に残存しているアンモニアや炭化水素及び一酸化窒素などがこの酸化触媒２６により酸化される。このとき、隔壁２１を通過して排出側流通路２０に到達した排気ガス中にはＰＭが含まれておらず、従って、挿入担体２３へのＰＭの付着を防止することが可能である。
【００２９】
図５に示すように、導入側流通路１９の上流側開口部２７に近い箇所から排出側流通路２０に到達した排気ガス（この経路をルートＲ１とする）は、排出側流通路２０に配置されている挿入担体２３と長い距離接触した後、排出側流通路２０の下流側開口部２８より外部に排出される。一方、導入側流通路１９の上流側開口部２７から遠い距離にある箇所から排出側流通路２０に到達した排気ガス（この排出ルートをルートＲ２とする）は、排出側流通路２０に配置されている挿入担体２３と短い距離接触した後、排出側流通路２０の下流側開口部２８より外部に排出される。ところで、挿入担体２３への酸化触媒２６のコーティング量が、排出側流通路２０の上流側より下流側が多くなるように設定されているので、例え排気ガスの一部が上記ルートＲ２を経由したとしても触媒機能を低下させること無く、排気ガス中のアンモニアなどを確実に酸化させることが可能である。
図５に矢印で示すように、排出側流通路２０に配置されている挿入担体２３と接触し浄化された排気ガスは、排出側流通路２０の下流側開口部２８より外部に排出される。
【００３０】
ところで、ＳＣＲ触媒２５がコーティングされているフィルタ基材１８の隔壁２１と、酸化触媒２６がコーティングされている挿入担体集合体２２の挿入担体２３とは、非接触で間隔を空けて配置されている。ところで、ＳＣＲ触媒２５と酸化触媒２６とが近接配置された場合には、触媒の相互作用により一方の触媒が他方の触媒の活性化を阻害しそれぞれの触媒の機能が充分に発揮できないことがある。従って、ＳＣＲ触媒２５と酸化触媒２６とが近接配置されることによる触媒の不活性化を防止でき、フィルタ基材１８と挿入担体集合体２２間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
【００３１】
また、挿入担体２３は排出側流通路２０に沿って配置され、排出側流通路２０における排気ガスの流れに対して平行となっているので、排気ガスの流れを阻害することなく圧力損失を抑制することが可能である。さらに、挿入担体２３を支持する保持部２４は、排出側流通路２０の下流側開口部２８を遮るように配置されているが、網目状の形状を有しているので下流側開口部２８から排出される排気ガスの圧力損失を最小限の圧力損失に留めることができる。
【００３２】
このように、ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３を排気ガス浄化システム１０に設けることにより、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ機能と、排気ガス中のＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ機能と、排気ガス中のアンモニアなどの酸化をおこなうＤＯＣ機能とを一体化させた触媒ユニットを形成することが可能であり、排気ガス浄化システム１０の小型化を図ることが可能である。
【００３３】
この本実施形態に係る排気ガス浄化装置によれば以下の効果を奏する。
（１）ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３は、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ機能と、排気ガス中のＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ機能と、排気ガス中のアンモニアなどの酸化をおこなうＤＯＣ機能とを一体化させた触媒ユニットであり、排気ガス浄化システム１０の小型化を図ることが可能である。
（２）ＳＣＲ触媒２５がコーティングされているフィルタ基材１８の隔壁２１と、酸化触媒２６がコーティングされている挿入担体集合体２２の挿入担体２３とは、非接触で間隔を空けて配置されている。従って、ＳＣＲ触媒２５と酸化触媒２６とが近接配置されることによる触媒の不活性化を防止でき、フィルタ基材１８と挿入担体集合体２２間でそれぞれの排気ガス浄化機能を充分に発揮させることが可能となる。
（３）フィルタ基材１８は、流通路の下流側開口部２８が閉鎖された導入側流通路１９と、流通路の上流側開口部２７が閉鎖された排出側流通路２０とが交互に形成されたウォールフロー型ハニカム構造の基材であり、導入側流通路１９に導入された排気ガスは、多孔質の隔壁２１を通過して排出側流通路２０に到達する。このとき、排気ガス中のＰＭが隔壁２１で捕集されてから排出側流通路２０に到達する。一方、挿入担体集合体２２の挿入担体２３はフィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入されていることにより、隔壁２１を通過し排出側流通路２０に到達した排気ガスは挿入担体２３に接触するが、排気ガス中にはＰＭが含まれていないので、挿入担体２３へのＰＭの付着を防止できる。
（４）挿入担体２３は排出側流通路２０に沿って配置され、排出側流通路２０における排気ガスの流れに対して平行となっているので、排気ガスの流れを阻害することなく圧力損失を抑制することが可能である。さらに、挿入担体２３を支持する保持部２４は、排出側流通路２０の下流側開口部２８を遮るように配置されているが、網目状の形状を有しているので下流側開口部２８から排出される排気ガスの圧力損失を最小限の圧力損失に留めることができる。
（５）ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒１３の組付けは、挿入担体集合体２２の挿入担体２３をフィルタ基材１８の排出側流通路２０に挿入させ、挿入担体集合体２２の保持部２４がフィルタ基材１８の下流側の端部に当接するまで押し込んだ上で、保持部２４の外周の係止部２４Ａをフィルタ基材１８の外周部１８Ａに係止させ固定すれば良い。従って、組付けが簡単である。
（６）挿入担体２３への酸化触媒２６のコーティング量が、排出側流通路２０の上流側より下流側が多くなるように設定されているので、例え排気ガスがルートＲ２を経由して挿入担体２３と短い距離接触したとしても触媒機能を低下させること無く、排気ガス中のアンモニアなどを確実に酸化させることが可能である。
【００３４】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 本発明の実施形態（略して本実施形態とする）では、浄化部材としてフィルタ基材１８がウォールフロー型ハニカム構造のフィルタ基材として説明したが、別例１の排気ガス浄化装置として、浄化部材がストレートフロー型ハニカム構造の基材であっても良い。ストレートフロー型ハニカム構造の基材は互いに平行に形成された流通路が貫通され、閉鎖されていないものである。ストレートフロー型ハニカム構造の基材の隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされている。ストレートフロー型ハニカム構造の基材の全流通路に上流側又は下流側より挿入担体集合体の挿入担体が挿入され保持部によって固定されている。挿入担体集合体は本実施形態と同等の構成を有し、挿入担体には酸化触媒がコーティングされている。この場合には、ＳＣＲ機能とＤＯＣ機能とを一体化した触媒ユニットを得ることが可能である。
○ 本実施形態と同等の構成を有する別例２の排気ガス浄化装置を説明する。別例２の排気ガス浄化装置では、フィルタ基材１８がウォールフロー型ハニカム構造のフィルタ基材であり挿入担体集合体２２はフィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入固定されている。但し、フィルタ基材１８の隔壁２１には、ＳＣＲ触媒に代えてＰＭ燃焼触媒（例えば、Ａｇ／ＣｅO２など）がコーティングされている。また、排気ガス浄化システムにおいて尿素添加手段は設けられていない。ＰＭ燃焼触媒を燃焼処理することによりフィルタ基材１８の隔壁２１で捕集されたＰＭを除去することが可能である。この場合には、ＤＰＦ機能とＤＯＣ機能とを一体化しＰＭ燃焼触媒によってフィルタ基材１８の再生が可能である。
○ 上記別例１と同等の構成を有する別例３の排気ガス浄化装置を説明する。別例３の排気ガス浄化装置では、ストレートフロー型基材の隔壁にはＳＣＲ触媒に代えてＨＣ吸着剤（ゼオライト等を主成分とする担体）がコーティングされている。なお、尿素添加手段は設けられていない。ＨＣ吸着剤で一時的にＨＣ成分を吸着させ、排気ガスの温度上昇に伴いＨＣ成分を放出させてＨＣ浄化（酸化）を行うことが可能である。この場合には、ＤＯＣ機能を強化できＨＣ被毒の防止が可能である。
○ 上記別例２と同等の構成を有する別例４の排気ガス浄化装置を説明する。別例４の排気ガス浄化装置では、フィルタ基材の隔壁にはＳＣＲ触媒に代えて酸化触媒がコーティングされており、挿入担体集合体の挿入担体にはＮＳＲ（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）がコーティングされている。なお、尿素添加手段は設けられていない。この場合には、ＤＰＦ機能とＤＯＣ機能とＮＳＲ機能とを一体化したものである。
○ 本実施形態では、挿入担体集合体２２の挿入担体２３を長尺状の細丸棒から形成されているとして説明したが、極薄板状であっても良く、また、ガス流れを阻害しないような形状であればどのような形状でも構わない。
○ 本実施形態では、ステンレス鋼やセラミックなどから形成された挿入担体２３の表面にＰｔ／Ａｌ２Ｏ３などの酸化触媒２６がコーティングされているとして説明したが、Ａｌ（アルミニウム）を基材として表面をアルマイト処理（Ａｌ２Ｏ３層）しその上にＰｔを担持させたものでも良い。
○ 本実施形態では、挿入担体集合体２２の挿入担体２３をフィルタ基材１８の排出側流通路２０に下流側より挿入し保持部２４をフィルタ基材１８の下流側の外周部１８Ａに係止させるとして説明したが、図６に示すような構成であっても良い。図６に示す排気ガス浄化装置では、フィルタ基材１８の排出側流通路２０の閉鎖されている上流側開口部には貫通孔３３が設けられ、挿入担体集合体３０の挿入担体３１は上流側よりこの貫通孔３３に挿入され排出側流通路２０に配置される。挿入担体集合体３０の保持部３２は、フィルタ基材１８の上流側の外周部に係止され固定される。貫通孔３３の大きさは、挿入担体３１の径よりやや大きく形成されており、貫通孔３３と挿入担体３１間のすきまにシール部材でシールされる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 排気ガス浄化システム
１３ ＳＣＲ／ＤＰＦ一体化触媒
１８ フィルタ基材
１９ 導入側流通路
２０ 排気側流通路
２１ 隔壁
２２ 挿入担体集合体
２３ 挿入担体
２４ 保持部
２５ ＳＣＲ触媒
２６ 酸化触媒
２７ 上流側開口部
２８ 下流側開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通し互いに平行に形成された流通路と、隣接する前記流通路間に形成された隔壁とを有する浄化部材を備え、
表面に触媒を担持する挿入担体と、前記挿入担体と結合されると共に、前記浄化部材の上流側の部位又は下流側の部位と連結される保持部とからなる挿入担体集合体を備え、
前記挿入担体は前記流通路に前記隔壁と非接触で挿入されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記浄化部材の前記隔壁及び前記挿入担体集合体の前記挿入担体には互いに種類の異なる触媒がコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記浄化部材が、前記流通路の下流側開口部が閉鎖された導入側流通路と前記流通路の上流側開口部が閉鎖された排出側流通路が交互に形成されたウォールフロー型のフィルタ基材であり、前記挿入担体集合体の前記挿入担体は前記排出側流通路に前記下流側より挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記浄化部材の前記隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされ、前記挿入担体集合体の前記挿入担体には酸化触媒がコーティングされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記挿入担体における触媒のコーティング量が、前記排出側流通路の上流側より下流側が多くなるように設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通し互いに平行に形成された流通路と、隣接する前記流通路間に形成された隔壁とを有する浄化部材を備え、
表面に触媒を担持する挿入担体と、前記挿入担体と結合されると共に、前記浄化部材の上流側の部位又は下流側の部位と連結される保持部とからなる挿入担体集合体を備え、
前記挿入担体は前記流通路に前記隔壁と非接触で挿入されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記浄化部材の前記隔壁及び前記挿入担体集合体の前記挿入担体には互いに種類の異なる触媒がコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記浄化部材が、前記流通路の下流側開口部が閉鎖された導入側流通路と前記流通路の上流側開口部が閉鎖された排出側流通路が交互に形成されたウォールフロー型のフィルタ基材であり、前記挿入担体集合体の前記挿入担体は前記排出側流通路に前記下流側より挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記浄化部材の前記隔壁にはＳＣＲ触媒がコーティングされ、前記挿入担体集合体の前記挿入担体には酸化触媒がコーティングされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記挿入担体における触媒のコーティング量が、前記排出側流通路の上流側より下流側が多くなるように設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の排気ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３２７０６（Ｐ２０１３−３２７０６Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７８９１（Ｐ２０１１−１６７８９１）
【出願日】平成２３年７月３１日（２０１１．７．３１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月３１日（２０１１．７．３１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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