JP6485162B2 - Exhaust gas purification filter - Google Patents
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Description
本発明は、例えば排ガス中の粒子状物質を除去するために用いられる排ガス浄化フィルタに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification filter that is used, for example, to remove particulate matter in exhaust gas.
例えばディーゼルエンジンからは、カーボン微粒子等の粒子状物質(パティキュレートマター;PM)が排出されることが知られている。このようなPMは大気汚染の原因となるため、その排出量には各国において規制値が設けられている。そこで、ディーゼルエンジン車には、PMを捕集するための排ガス浄化フィルタが設けられている。具体的には、隔壁に囲まれた多数のセルを有するハニカム構造体と、セルの両端のいずれか一方の端部を封止する栓部とを有するフィルタが用いられている。PMは、排ガス浄化フィルタに蓄積された後、加熱により燃焼除去される。 For example, it is known that particulate matter (particulate matter; PM) such as carbon fine particles is discharged from a diesel engine. Since such PM causes air pollution, there are regulatory values for the amount of emissions in each country. Therefore, the diesel engine vehicle is provided with an exhaust gas purification filter for collecting PM. Specifically, a filter having a honeycomb structure having a large number of cells surrounded by partition walls and a plug portion that seals either one end of the cells is used. PM is accumulated in the exhaust gas purification filter and then burned and removed by heating.
一方、ハニカム構造体は、ガソリンエンジン車にも用いられている。例えば中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が段階的に変化する複数のセル密度領域を有するハニカム構造体が開発されている(特許文献1参照)。該ハニカム構造体においては、隣り合うセル密度領域は、境界隔壁によって隔てられる。かかる構成のハニカム構造体においては、ハニカム構造体内を流れる排ガスの流速の均一化が可能になる。 On the other hand, honeycomb structures are also used in gasoline engine vehicles. For example, a honeycomb structure having a plurality of cell density regions in which the cell density changes stepwise in the radial direction from the center to the outer periphery has been developed (see Patent Document 1). In the honeycomb structure, adjacent cell density regions are separated by boundary partition walls. In the honeycomb structure having such a configuration, the flow rate of the exhaust gas flowing through the honeycomb structure can be made uniform.
近年、PMの排出量に対する規制がますます厳しくなる傾向にあり、ディーゼルエンジン車のみならず、ガソリンエンジン車から排出されるPMも問題視される傾向にある。そこで、ガソリンエンジン車にもPMを捕集するための排ガス浄化フィルタを装着することが検討されている。 In recent years, regulations on PM emissions tend to be more stringent, and PM discharged from gasoline engine cars as well as diesel engine cars tends to be regarded as a problem. Therefore, it has been studied to install an exhaust gas purification filter for collecting PM in a gasoline engine vehicle.
例えばガソリンエンジン車用の排ガス浄化フィルタとしては、複数のセル密度領域を有するハニカム構造体と、該ハニカム構造体のセルの両端のいずれか一方に形成された栓部とを有するフィルタが想定される。しかしながら、このような排ガス浄化フィルタは、PMの燃焼除去時に、境界隔壁に熱応力が集中し易くなる。即ち、境界隔壁に隣接するセルに堆積したPMの燃焼熱により、境界隔壁に熱応力が集中してしまう。その結果、排ガス浄化フィルタにクラックが発生してしまうおそれがある。 For example, as an exhaust gas purification filter for a gasoline engine vehicle, a filter having a honeycomb structure having a plurality of cell density regions and plug portions formed at either end of the cells of the honeycomb structure is assumed. . However, in such an exhaust gas purification filter, thermal stress tends to concentrate on the boundary partition wall during PM combustion removal. That is, thermal stress concentrates on the boundary partition due to the combustion heat of PM deposited in the cell adjacent to the boundary partition. As a result, the exhaust gas purification filter may be cracked.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、境界隔壁における熱応力の集中を緩和し、クラックの発生を防止することができる排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification filter that can alleviate the concentration of thermal stress in the boundary partition wall and prevent the occurrence of cracks.
本発明の一態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、
該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、
上記ハニカム構造体は、格子状に設けられたセル壁と、
該セル壁に囲まれて形成された複数のセルと、
上記軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域と、
隣り合う該セル密度領域同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁とを有し、
上記セルは、上記境界隔壁に接する境界セルと、上記境界隔壁に接することなく上記セル壁に囲まれて形成された内部セルとを有し、
複数の該内部セルのうちの少なくとも一部は、上記軸方向における両端面のいずれか一方が上記栓部によって閉塞されており、
複数の上記境界セルのうちの少なくとも一部は、上記軸方向における両端面に開口する境界開口セルであり、
同じ上記セル密度領域内に存在する上記境界セルと上記内部セルとについて、1つの上記内部セルの端面における面積S 1 と1つの上記境界セルの端面における面積S 2 とを比較したとき、上記面積S 1 に対する上記面積S 2 の割合(S 2 /S 1 ×100)が50%以上である上記境界セルが上記境界開口セルであることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
本発明の他の態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、
該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、
上記ハニカム構造体は、格子状に設けられたセル壁と、
該セル壁に囲まれて形成された複数のセルと、
上記軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域と、
隣り合う該セル密度領域同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁とを有し、
上記セルは、上記境界隔壁に接する境界セルと、上記境界隔壁に接することなく上記セル壁に囲まれて形成された内部セルとを有し、
複数の該内部セルのうちの少なくとも一部は、上記軸方向における両端面のいずれか一方が上記栓部によって閉塞されており、
全ての上記境界セルが、上記軸方向における両端面に開口する境界開口セルであることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
One aspect of the present invention is an exhaust gas purification filter for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter has a honeycomb structure and a plug portion that partially closes an axial end surface of the honeycomb structure,
The honeycomb structure includes cell walls provided in a lattice shape,
A plurality of cells formed surrounded by the cell walls;
In the cross section orthogonal to the axial direction, a plurality of cell density regions having different cell densities in the radial direction from the central part toward the outer peripheral part,
A boundary partition formed between the adjacent cell density regions and separating the two,
The cell has a boundary cell in contact with the boundary partition wall, and an internal cell formed by being surrounded by the cell wall without contacting the boundary partition wall,
At least a part of the plurality of internal cells has either one of the end faces in the axial direction closed by the plug portion,
At least some of the plurality of the boundary cells, Ri border open cells der opening to both end surfaces in the axial direction,
When the area S 1 at the end face of one inner cell and the area S 2 at the end face of one boundary cell are compared with each other for the boundary cell and the inner cell existing in the same cell density region, the area in the exhaust gas purifying filter, wherein said boundary cell ratio of the area S 2 with respect to S 1 (S 2 / S 1 × 100) is 50% or more is the boundary open cells.
Another aspect of the present invention is an exhaust gas purification filter for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter has a honeycomb structure and a plug portion that partially closes an axial end surface of the honeycomb structure,
The honeycomb structure includes cell walls provided in a lattice shape,
A plurality of cells formed surrounded by the cell walls;
In the cross section orthogonal to the axial direction, a plurality of cell density regions having different cell densities in the radial direction from the central part toward the outer peripheral part,
A boundary partition formed between the adjacent cell density regions and separating the two,
The cell has a boundary cell in contact with the boundary partition wall, and an internal cell formed by being surrounded by the cell wall without contacting the boundary partition wall,
At least a part of the plurality of internal cells has either one of the end faces in the axial direction closed by the plug portion,
In the exhaust gas purification filter, all the boundary cells are boundary opening cells that open to both end faces in the axial direction.
上記排ガス浄化フィルタにおいては、複数の境界セルのうちの少なくとも一部が、両端面に開口する境界開口セルである。即ち、境界セルの少なくとも一部がハニカム構造体の両端面に開口している。そして、境界開口セルからなる境界セルには、PMが蓄積しないため、PMの燃焼熱が発生しなくなる。そのため、PM燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和される。その結果、排ガス浄化フィルタにおけるクラックの発生を防止することが可能になる。 In the exhaust gas purification filter, at least some of the plurality of boundary cells are boundary opening cells that open to both end faces. That is, at least a part of the boundary cell is open on both end faces of the honeycomb structure. And since PM does not accumulate in the boundary cell consisting of the boundary opening cell, combustion heat of PM is not generated. Therefore, the thermal stress applied to the boundary partition during PM combustion is relieved. As a result, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the exhaust gas purification filter.
また、ハニカム構造体は、その軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域を有する。そのため、排ガス浄化フィルタにおいては、例えば中心部側に比べて排ガスの流通性の低い外周部側のセル密度を低くすることができる。これにより、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタに捕集されるPMの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタのPMの捕集性能が向上する。 Moreover, the honeycomb structure has a plurality of cell density regions having different cell densities in the radial direction from the central part toward the outer peripheral part in a cross section orthogonal to the axial direction. Therefore, in the exhaust gas purification filter, for example, the cell density on the outer peripheral side where the flowability of the exhaust gas is lower than that on the center side can be reduced. Thereby, the flow velocity distribution of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter can be made uniform. As a result, the PM bias collected by the exhaust gas purification filter is alleviated, and the PM collection performance of the exhaust gas purification filter is improved.
上記排ガス浄化フィルタの好ましい実施形態について説明する。
ハニカム構造体は、複数のセル密度領域を有し、各セル密度領域内のセル密度は一定であり、隣り合うセル密度領域のセル密度は異なっている。ハニカム構造体においては例えば径方向にセル密度を段階的に変化させることができる。
A preferred embodiment of the exhaust gas purification filter will be described.
The honeycomb structure has a plurality of cell density regions, the cell density in each cell density region is constant, and the cell densities of adjacent cell density regions are different. In the honeycomb structure, for example, the cell density can be changed stepwise in the radial direction.
セル密度を段階的に変化させる手段としては、例えばセルの間隔(セルピッチ)を変化させる方法や、セルの形状を変化させる方法等がある。セルの形状は、排ガス浄化フィルタの径方向断面において、例えば円形、多角形等にすることができる。多角形としては、具体的には、四角形、六角形等があるが、機械強度を確保するという観点からは、四角形が好ましい。 As means for changing the cell density stepwise, there are, for example, a method of changing the cell interval (cell pitch), a method of changing the cell shape, and the like. The shape of the cell can be, for example, circular or polygonal in the radial cross section of the exhaust gas purification filter. Specific examples of the polygon include a quadrangle and a hexagon, but a quadrangle is preferable from the viewpoint of ensuring mechanical strength.
ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における熱容量が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル壁の厚みを外周側のセル密度領域におけるセル壁の厚みよりも大きくすることが好ましい。この場合には、粒子状物質(PM)の堆積量が多くなりやすい中心部側のセル密度領域内における再生時の発熱を抑制することができる。 In the honeycomb structure, it is preferable that the heat capacity in the cell density region on the center side is larger than that in the cell density region on the outer peripheral side. More specifically, it is preferable that the thickness of the cell wall in the cell density region on the center side is larger than the thickness of the cell wall in the cell density region on the outer peripheral side. In this case, it is possible to suppress heat generation during regeneration in the cell density region on the central side where the amount of particulate matter (PM) deposited tends to increase.
また、ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における圧力損失が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル密度が外周側のセル密度領域におけるセル密度に比べて大きいことが好ましい。この場合には、外周側のセル密度領域内への排ガスの流入量を増やし、中心部側のセル密度領域内へPMの堆積が集中することを抑制することができる。その結果、再生時の発熱が中心部側のセル密度領域内に集中することを抑制することができる。 Further, in the honeycomb structure, it is preferable that the pressure loss in the cell density region on the center side is larger than that in the cell density region on the outer peripheral side. More specifically, the cell density in the cell density region on the center side is preferably larger than the cell density in the cell density region on the outer periphery side. In this case, it is possible to increase the inflow amount of the exhaust gas into the cell density region on the outer peripheral side, and to suppress the accumulation of PM in the cell density region on the center side. As a result, it is possible to suppress heat generation during reproduction from being concentrated in the cell density region on the center side.
排ガス浄化フィルタは、例えばコージェライト、SiC、チタン酸アルミニウム等のセラミックス材料等から形成することができる。具体的には、セル壁、境界隔壁、栓部等をこれらのセラミックス材料により形成することができる。 The exhaust gas purification filter can be formed of, for example, a ceramic material such as cordierite, SiC, or aluminum titanate. Specifically, cell walls, boundary partition walls, plug portions, and the like can be formed from these ceramic materials.
(実施例1)
排ガス浄化フィルタの実施例について、図面を用いて具体的に説明する。図1に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ1は、円柱状のハニカム構造体2と、栓部3とを有する。ハニカム構造体2は、四角形格子状に設けられた多孔質のセル壁21と、セル壁21に囲まれて形成された多数のセル22とを有する。セル22は、ハニカム構造体2の軸方向Xに伸びるように形成されている。栓部3は、ハニカム構造体2の軸方向Xにおける端面28、29を部分的に閉塞する。ハニカム構造体2及び栓部3はコージェライトからなり、ハニカム構造体2の容量は1.3Lである。
Example 1
An embodiment of the exhaust gas purification filter will be specifically described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the exhaust
図1〜図3に示すごとく、ハニカム構造体2は、軸方向に直交する断面において、中心部20から外周部200に向かって径方向Yにセル密度が異なる2つのセル密度領域23(第1セル密度領域231、第2セル密度領域232)を有している。各セル密度領域231、232内のセル密度はそれぞれ一定である。本例においては、第1セル密度領域231のセル密度は62個/cm2であり、第2セル密度領域232のセル密度は47個/cm2であり、第2セル密度領域232のセル密度が第1セル密度領域231よりも低くなっている。また、第1セル密度領域231におけるセル壁21の厚みは0.25mmであり、第2セル密度領域232におけるセル壁21の厚みは0.2mmである。セル壁21の厚みは例えば0.1mm〜0.3mmの範囲で適宜変更することができる。また、ハニカム構造体2の気孔率は、例えば40%〜70%の範囲内で適宜変更することができる。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the
第1セル密度領域231は、ハニカム構造体2の中心部20を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体2の径方向Yにおける最も内側に位置している。一方、第2セル密度領域232は、ハニカム構造体2の外周部200を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体2の径方向Yにおける最も外側に位置している。
The first
図1〜図3に示すごとく、ハニカム構造体2は、第1セル密度領域231と第2セル密度領域232との間に両者を隔てる円筒状の境界隔壁24を有している。そして、境界隔壁24によって隣り合うセル密度領域同士、即ち第1セル密度領域231と第2セル密度領域232とが隔てられている。ハニカム構造体2のセル22には、境界隔壁24に接する境界セル221と、境界隔壁24に接しない内部セル222とが存在する。境界セル221は、境界隔壁24と格子状に設けられたセル壁21とに囲まれたセルである。内部セル222は、格子状に設けられたセル壁21に囲まれたセル、及びセル壁21と外周部200に囲まれたセルである。セル壁21のみに囲まれた内部セル222は、所定の四角形(正方形)状を有するのに対し、境界セル221は、形状が不定である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
複数の内部セル222のうちの少なくとも一部は、図2〜図4に示すごとく、軸方向Xの両端面28、29のうちいずれか一方が栓部3により閉塞されている。本例において、内部セル222には、軸方向Xにおける上流側の端面28が栓部3によって閉塞されているものと、下流側の端面29が栓部3によって閉塞されているものとがある。内部セル222は、排ガスが流入する側の端面28、又は排ガスが流出する側の端面29が栓部3により閉塞している。栓部3は、隣り合う内部セル222の端面28、29を交互に閉塞している。そして、排ガスが流入する内部セル222の上流側の端面28と、排ガスが流出する内部セル222の下流側の端面29とが開口している。
As shown in FIGS. 2 to 4, at least a part of the plurality of
一方、境界セル221は、図2〜図4に示すごとく、両端面28、29に開口する境界開口セル225であり、境界開口セル225の両端面28、29には栓部3が形成されていない。本例における境界セル221には、両端面28、29に開口するセル(境界開口セル225)と、両端面28、29のうちのいずれか一方が栓部3により閉塞されたセルとが存在する。端面28、29における面積(開口面積)が比較的大きな境界セル221が境界開口セル225からなり、開口面積が比較的小さな境界セル221は、上述の内部セル222と同様に、端面28、29のいずれか一方が栓部3により閉塞している。
On the other hand, the
具体的には、同じセル密度領域231、232内に存在する境界セル221と内部セル222とについて、1つの内部セル222の端面28、29における面積S1 と1つの境界セル221の端面18、19における面積S2 とを比較したとき、面積S 1 に対する面積S 2 の割合(S2/S1×100)が75%以上である境界セル221の全てが境界開口セル225である(図2〜図4参照)。一方、上述の面積割合が75%未満の境界セル221は、内部セル222と同様に、端面28、29のいずれか一方が栓部3によって閉塞している。なお、図2においては、第1セル密度領域231内における内部セル222の面積S1及び境界セル221の面積S2を示しているが、第2セル密度領域232についても同様の関係である。内部セル222の端面28、29における面積S1、境界セル221の端面28、29における面積S2は、セル壁21や境界隔壁24の部分の面積を含まない。即ち、面積S1、S2は、栓部3が形成されていない状態におけるセルの開口部分の面積のことである。
Specifically, the
本例の排ガス浄化フィルタ1は、次のようにして作製される。まず、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等を含有するコージェライト原料を準備する。そして、焼成後の最終的な組成が、SiO2:47〜53質量%、Al2O3:32〜38質量%、MgO:12〜16質量%となるように、原料組成の調整を行う。コージェライト原料は、水等の溶媒、増粘剤、分散剤等と共に混合されて粘土質に調整されている。粘土質のコージェライト原料は、金型を用いて押出成形され、その後乾燥されることにより、ハニカム形状の成形体(ハニカム成形体)が得られる。
The exhaust
次に、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等の原料粉末を含有する栓部形成材料を準備する。栓部形成材料は、焼成後の最終的な組成が、SiO2:47〜53質量%、Al2O3:32〜38質量%、MgO:12〜16質量%となるように、調整されている。栓部形成材料は、水又は油等の溶媒中に、増粘剤や分散剤等と共に分散されており、スラリー状である。栓部形成材料のスラリーは、混合機を用いて撹拌を行うことにより得られる。 Next, a plug part forming material containing raw material powders such as silica, talc, kaolin, alumina, aluminum hydroxide is prepared. The plug portion forming material is adjusted so that the final composition after firing is SiO 2 : 47 to 53 mass%, Al 2 O 3 : 32 to 38 mass%, and MgO: 12 to 16 mass%. Yes. The plug portion forming material is dispersed in a solvent such as water or oil together with a thickener or a dispersant, and is in a slurry form. The plug portion forming material slurry is obtained by stirring using a mixer.
次に、ハニカム成形体の両端面にマスキングテープを貼り付ける。その後、マスキングテープを部分的に除去することより、栓詰めすべきセルの端面に開口部を形成する。マスキングテープの除去は、例えばレーザ光の照射等により行うことができる。次いで、ハニカム成形体の両端面をそれぞれ上述の栓部形成材料のスラリーに浸漬する。これにより、開口部から栓詰めすべきセル内に適量の栓部形成材料を浸入させる。 Next, a masking tape is attached to both end faces of the honeycomb formed body. Thereafter, the masking tape is partially removed to form an opening at the end face of the cell to be plugged. The removal of the masking tape can be performed by, for example, laser light irradiation. Next, both end surfaces of the honeycomb formed body are dipped in the plug portion forming material slurry. Accordingly, an appropriate amount of plug portion forming material is allowed to enter the cell to be plugged from the opening.
次いで、ハニカム成形体を乾燥させた後、焼成させる。これにより、ハニカム成形体及び栓部形成材料が焼結する。このようにして、図1〜図4に示すごとく、ハニカム構造体2と栓部3とを有する排ガス浄化フィルタ1が得られる。なお、本例においては、ハニカム成形体と栓部形成材料を一度の焼成により、焼結させているが、予めハニカム成形体を焼成してハニカム構造体2を作製した後に、再度焼成により栓部3を形成することも可能である。この場合には、ハニカム構造体2にマスキングテープを貼り付けた後、上述の製法と同様にして排ガス浄化フィルタ1を製造することができる。
Next, the honeycomb formed body is dried and fired. Thereby, the honeycomb formed body and the plug portion forming material are sintered. In this way, as shown in FIGS. 1 to 4, the exhaust
本例の排ガス浄化フィルタ1は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれるPMを捕集するために用いられる。図1〜図4に示すごとく、排ガス浄化フィルタ1においては、複数の境界セル221のうちの少なくとも一部が、両端面28、29に開口する境界開口セル225である。即ち、境界セル221の少なくとも一部がハニカム構造体2の両端面28、29に開口している。そして、境界開口セル225からなる境界セル221には、PMが蓄積しない。そのため、PMを燃焼させて排ガス浄化フィルタ1を再生させる際に、境界セル221にはPMの燃焼熱が発生しない。そのため、PM燃焼時に境界隔壁24にかかる熱応力が緩和される。その結果、排ガス浄化フィルタ1のクラックの発生の防止が可能になる。
The exhaust
また、ハニカム構造体2は、その軸方向Xに直交する断面において、中心部20から外周部200に向かって径方向Yにセル密度が異なる複数のセル密度領域23を有する。そのため、排ガス浄化フィルタ1においては、中心部側に比べて排ガスの流通性の低い外周部側のセル密度を低くすることができる。実際に、本例のハニカム構造体2においては、中心部20側に位置する第1セル密度領域231に比べて、外周部200側に位置する第2セル密度領域232のセル密度が低くなっている。これにより、第2セル密度領域232のセル22内にも、第1セル密度領域231と同様にスムーズに排ガスが流れる。そのため、排ガス浄化フィルタ1に流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタ1に捕集されるPMの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタ1のPMの捕集性能が向上する。
Further, the
排ガス浄化フィルタ1は、ガソリンエンジンから排出されるPMを捕集するために用いられることが好ましい。この場合には、圧力損失が低下するため、エンジン出力の向上を図ることができる。即ち、排ガス浄化フィルタ1においては、上述のように、境界開口セル225を有しているため、境界セル221にも栓部3を形成する場合に比べて圧力損失を低下させることができる。
The exhaust
以上のように、本例の排ガス浄化フィルタ1においては、境界隔壁24における熱応力の集中が緩和され、クラックの発生を防止することができる。
As described above, in the exhaust
(実施例2〜4)
実施例2〜4は、境界セルにおける境界開口セルの形成パターンを実施例1とは変更した排ガス浄化フィルタの例である。
(Examples 2 to 4)
Examples 2 to 4 are examples of the exhaust gas purification filter in which the formation pattern of the boundary opening cell in the boundary cell is changed from that of Example 1.
実施例2の排ガス浄化フィルタは、1つの内部セルの端面における面積S1 と1つの境界セルの端面における面積S2 とを比較したとき、面積S 1 に対する面積S 2 の割合(S2/S1×100)が50%以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合(S2/S1×100)が50%未満の境界セルは、端面のいずれか一方が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例1と同様である。実施例3のハニカム構造体は、上述の面積割合(S2/S1×100)が25%以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合(S2/S1×100)が25%未満の境界セルは、端面のいずれか一方が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例1と同様である。実施例2及び実施例3の排ガス浄化フィルタの図示は省略する。 In the exhaust gas purification filter of Example 2, when the area S 1 at the end face of one internal cell was compared with the area S 2 at the end face of one boundary cell, the ratio of the area S 2 to the area S 1 (S 2 / S All the boundary cells having 1 × 100) of 50% or more are boundary open cells. On the other hand, in the boundary cell having an area ratio (S 2 / S 1 × 100) of less than 50%, either one of the end faces is closed by the plug portion. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the honeycomb structure of Example 3, all of the boundary cells in which the above-described area ratio (S 2 / S 1 × 100) is 25% or more are boundary open cells. On the other hand, in the boundary cell having an area ratio (S 2 / S 1 × 100) of less than 25%, either one of the end faces is closed by the plug portion. Other configurations are the same as those of the first embodiment. Illustration of the exhaust gas purification filter of Example 2 and Example 3 is omitted.
実施例4のハニカム構造体は、図5及び図6に示すごとく、全ての境界セル221が境界開口セル225である。即ち、境界隔壁24に接するセル(境界セル221)の全てがハニカム構造体の両端28、29に開口している。換言すれば、上述の面積割合(S2/S1×100)が0%を超える全ての境界セル221が境界開口セル225である。その他の構成は、実施例1と同様である。なお、実施例4の排ガス浄化フィルタ(図5及び図6参照)において、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
In the honeycomb structure of Example 4, as shown in FIGS. 5 and 6, all the
(比較例1)
本例は、境界開口セルを有していない排ガス浄化フィルタの例である。
図7及び図8に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ9においては、内部セル222と境界セルとを含む全てのセル22の両端面28、29のいずれか一方が、交互に栓部3により閉塞している。即ち、内部セル222と同様に、全ての境界セル221も、端面28、29の一方が閉塞している。その他の構成は、実施例1と同様である。なお、比較例1の排ガス浄化フィルタ9(図7及び図8参照)において、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
(Comparative Example 1)
This example is an example of an exhaust gas purification filter that does not have a boundary opening cell.
As shown in FIGS. 7 and 8, in the exhaust
(実験例1)
本例は、実施例及び比較例の各排ガス浄化フィルタのPM燃焼時における境界セルの温度を測定した例である。
具体的には、まず、各排ガス浄化フィルタをガソリンエンジンの排気管内に装填し、排ガス浄化フィルタに排ガス中に含まれるPMを3g/L堆積させた。次いで、空燃比(空気/燃料)を1に保持した状態で排ガス浄化フィルタを700℃まで昇温させた。その後、アイドル相当まで燃料ガスの供給量を下げることにより、PMを燃焼させた。このときの排ガス中の酸素濃度は16体積%となる。そして、PMの燃焼時における排ガス浄化フィルタの下流側の端面における境界セル内の温度を測定した。その結果を、比較例1の排ガス浄化フィルタに対する相対温度として、図9に示す。図9は、各排ガス浄化フィルタにおける境界開口セルの面積割合と、上述のPM燃焼時における境界セル内の温度(相対温度)との関係を示す。
(Experimental example 1)
In this example, the temperature of the boundary cell during PM combustion of each exhaust gas purification filter of the example and the comparative example is measured.
Specifically, first, each exhaust gas purification filter was loaded into an exhaust pipe of a gasoline engine, and 3 g / L of PM contained in the exhaust gas was deposited on the exhaust gas purification filter. Next, the exhaust gas purification filter was heated to 700 ° C. while maintaining the air-fuel ratio (air / fuel) at 1. Thereafter, PM was burned by lowering the amount of fuel gas supplied to the level corresponding to idle. At this time, the oxygen concentration in the exhaust gas is 16% by volume. And the temperature in the boundary cell in the end surface of the downstream of the exhaust gas purification filter at the time of combustion of PM was measured. The results are shown in FIG. 9 as relative temperatures with respect to the exhaust gas purification filter of Comparative Example 1. FIG. 9 shows the relationship between the area ratio of the boundary opening cell in each exhaust gas purification filter and the temperature (relative temperature) in the boundary cell during the PM combustion described above.
図9より知られるごとく、実施例1〜実施例4の排ガス浄化フィルタ1は、境界開口セルを有してない場合(比較例1)に比べて、PM燃焼時における境界セルの温度がより十分に低下する。すなわち、例えば実施例1〜実施例4のように、複数の境界セルのうち少なくとも、面積割合(S2/S1×100)が75%以上である境界セルが境界開口セルである場合は、比較例1に比べて、PM燃焼時における温度セルの温度がより十分に低下する。なお、複数の境界セルのうち少なくとも、面積割合(S2/S1×100)が75%以上である境界セルが境界開口セルである場合とは、面積割合(S2/S1×100)が75%以上の境界セルが境界開口セルであるもの(実施例1)のみならず、面積割合(S2/S1×100)が50%以上である境界セルが境界開口セルであるもの(実施例2)、面積割合(S2/S1×100)が25%以上である境界セルが境界開口セルであるもの(実施例3)、境界セルのすべてが境界開口セルであるもの(実施例4)も含む。つまり、これらは、面積割合(S2/S1×100)が75%以上の境界セルが少なくとも境界開口セルである。そのため、この場合には、PM燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和され、排ガス浄化フィルタのクラックの発生をより防止することができる。また、図9より知られるごとく、上述の面積割合(S2/S1×100)が50%以上である境界セルが境界開口セルである場合(実施例2〜実施例4)には、PM燃焼時における境界セルの温度をより一層低下させることができる。さらに同図より知られるように、全ての境界セルが境界開口セルである場合(実施例4)には、境界セルの温度をさらにより一層低下させることができる。
As can be seen from FIG. 9, the exhaust
(実施例5)
本例は、図10〜図12に示すごとく、実施例1の変形例である。すなわち、本例において、内部セル222には、軸方向Xにおける上流側の端面28が栓部3によって閉塞されているものと、軸方向Xにおける両端面28、29に開口する内部開口セル226とがある。本例においては、端面28が栓部3によって閉塞された内部セル222と、内部セル222の内部開口セル226とが、互いに隣り合うよう、交互に並んで形成されている。
(Example 5)
This example is a modification of the first embodiment as shown in FIGS. In other words, in this example, the
本例においても、複数の境界セル221のうちの少なくとも一部は、境界開口セル225である。本例における境界セル221には、両端面28、29に開口するセル(境界開口セル225)と、軸方向Xにおける排ガスの流入する側の内部セル22の端面28が栓部3により閉塞されたセルとが存在する。端面28、29における面積(開口面積)が比較的大きな境界セル221が境界開口セル225からなり、開口面積が比較的小さな境界セル221は、上述の内部セル222と同様に、端面28が栓部3により閉塞している。
Also in this example, at least some of the plurality of
具体的には、同じセル密度領域231、232内に存在する境界セル221と内部セル222とについて、1つの内部セル222の端面28、29における面積S1 と1つの境界セル221の端面18、19における面積S2 とを比較したとき、面積S 1 に対する面積S 2 の割合(S2/S1×100)が75%以上である境界セル221の全てが境界開口セル225である(図10〜図12参照)。一方、上述の面積割合が75%未満の境界セル221は、内部セル222と同様に、端面28が栓部3によって閉塞している。
Specifically, the
本例の排ガス浄化フィルタ1を作製するにあたっては、ハニカム成形体の一方の端面にマスキングテープを貼り付ける。そして、ハニカム成形体におけるマスキングテープを張り付けた側の端面を栓部形成材料のスラリーに浸漬する。これにより、開口部から栓詰めすべきセル内に適量の栓部形成材料を浸入させる。
In producing the exhaust
その他は、実施例1と同様である。また、実施例5の排ガス浄化フィルタ(図10〜図12参照)において、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。 Others are the same as in the first embodiment. Further, in the exhaust gas purification filter of the fifth embodiment (see FIGS. 10 to 12), the same reference numerals as those of the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
本例において、内部セル222は、軸方向Xにおける一方の端面28が栓部3によって閉塞しているため、製造容易な排ガス浄化フィルタ1を得ることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In this example, since the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例6〜8)
実施例6〜8は、境界セルにおける境界開口セルの形成パターンを実施例5とは変更した排ガス浄化フィルタの例である。
(Examples 6 to 8)
Examples 6 to 8 are examples of the exhaust gas purification filter in which the formation pattern of the boundary opening cell in the boundary cell is changed from that of Example 5.
実施例6の排ガス浄化フィルタは、1つの内部セルの端面における面積S1 と1つの境界セルの端面における面積S2 とを比較したとき、面積S 1 に対する面積S 2 の割合(S2/S1×100)が50%以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合(S2/S1×100)が50%未満の境界セルは、排ガスの流入する側の端面が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例5と同様である。実施例7のハニカム構造体は、上述の面積割合(S2/S1×100)が25%以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合(S2/S1×100)が25%未満の境界セルは、排ガスの流入する側の端面が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例5と同様である。実施例6及び実施例7の排ガス浄化フィルタの図示は省略する。 In the exhaust gas purification filter of Example 6, when the area S 1 at the end face of one internal cell was compared with the area S 2 at the end face of one boundary cell, the ratio of the area S 2 to the area S 1 (S 2 / S All the boundary cells having 1 × 100) of 50% or more are boundary open cells. On the other hand, in the boundary cell having an area ratio (S 2 / S 1 × 100) of less than 50%, the end surface on the side into which the exhaust gas flows is closed by the plug portion. Other configurations are the same as those of the fifth embodiment. In the honeycomb structure of Example 7, all of the boundary cells in which the area ratio (S 2 / S 1 × 100) is 25% or more are boundary open cells. On the other hand, in the boundary cell having an area ratio (S 2 / S 1 × 100) of less than 25%, the end surface on the side into which the exhaust gas flows is blocked by the plug portion. Other configurations are the same as those of the fifth embodiment. Illustration of the exhaust gas purification filters of Example 6 and Example 7 is omitted.
実施例8のハニカム構造体は、図13及び図14に示すごとく、全ての境界セル221が境界開口セル225である。即ち、境界隔壁24に接するセル(境界セル221)の全てがハニカム構造体の両端28、29に開口している。換言すれば、上述の面積割合(S2/S1×100)が0を超える全ての境界セル221が境界開口セル225である。その他の構成は、実施例5と同様である。なお、実施例8の排ガス浄化フィルタ(図13及び図14参照)において、実施例5と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
In the honeycomb structure of Example 8, as shown in FIGS. 13 and 14, all the
(比較例2)
本例は、図15及び図16に示すごとく、内部セル222と境界セルとを含む全てのセル22を、端面28が栓部3によって閉塞されたセル22と内部開口セル226又は境界開口セル225とが互いに隣り合うよう交互に並ぶよう形成した例である。即ち、内部セル222と同様に、境界セルも、端面28が栓部3によって閉塞されたセル22と境界開口セル225とが、互いに隣り合うよう、交互に並んで形成されている。その他の構成は、実施例5と同様である。なお、比較例2の排ガス浄化フィルタ9(図7及び図8参照)において、実施例5と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
(Comparative Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 15 and 16, all the
(実験例2)
本例は、実施例5〜実施例8及び比較例2の各排ガス浄化フィルタにつき、実験例1と同様に、PM燃焼時における境界セルの温度を測定した例である。
試験方法は、実施例1と同様である。測定結果を、比較例2の排ガス浄化フィルタに対する相対温度として、図17に示す。図17は、各排ガス浄化フィルタにおける境界開口セルの面積割合と、上述のPM燃焼時における境界セル内の温度(相対温度)との関係を示す。
(Experimental example 2)
In this example, the temperature of the boundary cell during PM combustion was measured for each exhaust gas purification filter of Examples 5 to 8 and Comparative Example 2 in the same manner as in Experimental Example 1.
The test method is the same as in Example 1. The measurement results are shown in FIG. 17 as relative temperatures with respect to the exhaust gas purification filter of Comparative Example 2. FIG. 17 shows the relationship between the area ratio of the boundary opening cell in each exhaust gas purification filter and the temperature (relative temperature) in the boundary cell during the PM combustion described above.
図17より知られるごとく、実施例5〜実施例8の排ガス浄化フィルタ1は、比較例2に比べて、PM燃焼時における境界セルの温度がより十分に低下する。すなわち、例えば実施例5〜実施例8のように、複数の境界セルのうち少なくとも、面積割合(S2/S1×100)が75%以上である境界セルが境界開口セルである場合は、比較例2に比べて、PM燃焼時における温度セルの温度がより十分に低下する。そのため、この場合には、PM燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和され、排ガス浄化フィルタのクラックの発生をより防止することができる。また、図17より知られるごとく、上述の面積割合(S2/S1×100)が50%以上である境界セルが境界開口セルである場合(実施例6〜実施例8)には、PM燃焼時における境界セルの温度をより一層低下させることができる。
As is known from FIG. 17, in the exhaust
1 排ガス浄化フィルタ
2 ハニカム構造体
21 セル壁
22 セル
221 境界セル
222 内部セル
23 セル密度領域
24 境界隔壁
3 栓部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該排ガス浄化フィルタ(1)は、ハニカム構造体(2)と、該ハニカム構造体(2)の軸方向(X)の端面(28、29)を部分的に閉塞する栓部(3)とを有し、
上記ハニカム構造体(2)は、格子状に設けられたセル壁(21)と、
該セル壁(21)に囲まれて形成された複数のセル(22)と、
上記軸方向(X)に直交する断面において、中心部(20)から外周部(200)に向かって径方向(Y)にセル密度が異なる複数のセル密度領域(23)と、
隣り合う該セル密度領域(23)同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁(24)とを有し、
上記セル(22)は、上記境界隔壁(24)に接する境界セル(221)と、上記境界隔壁(24)に接することなく上記セル壁(21)に囲まれて形成された内部セル(222)とを有し、
複数の該内部セル(222)のうちの少なくとも一部は、上記軸方向(X)における両端面(28、29)のいずれか一方が上記栓部(3)によって閉塞されており、
複数の上記境界セル(221)のうちの少なくとも一部は、上記軸方向(X)における両端面(28、29)に開口する境界開口セル(225)であり、
同じ上記セル密度領域(23)内に存在する上記境界セル(221)と上記内部セル(222)とについて、1つの上記内部セル(222)の端面(28、29)における面積S 1 と1つの上記境界セル(221)の端面(28、29)における面積S 2 とを比較したとき、上記面積S 1 に対する上記面積S 2 の割合(S 2 /S 1 ×100)が50%以上である上記境界セル(221)が上記境界開口セル(225)であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ(1)。 An exhaust gas purification filter (1) for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter (1) includes a honeycomb structure (2) and a plug portion (3) that partially closes the end faces (28, 29) in the axial direction (X) of the honeycomb structure (2). Have
The honeycomb structure (2) includes cell walls (21) provided in a lattice pattern,
A plurality of cells (22) formed surrounded by the cell walls (21);
A plurality of cell density regions (23) having different cell densities in the radial direction (Y) from the central portion (20) toward the outer peripheral portion (200) in a cross section orthogonal to the axial direction (X);
A boundary partition wall (24) formed between the adjacent cell density regions (23) and separating the two,
The cell (22) includes a boundary cell (221) in contact with the boundary partition wall (24) and an internal cell (222) formed by being surrounded by the cell wall (21) without contacting the boundary partition wall (24). And
At least a part of the plurality of internal cells (222) has either one of the end faces (28, 29) in the axial direction (X) closed by the plug portion (3),
At least some of the plurality of the boundary cells (221), the boundary open cells (225) which is open at both end faces (28, 29) in the axial direction (X) der is,
For the boundary cell (221) and the internal cell (222) existing in the same cell density region (23), the area S 1 and the single area S 1 at the end face (28, 29) of the single internal cell (222) The ratio of the area S 2 to the area S 1 (S 2 / S 1 × 100) is 50% or more when compared with the area S 2 on the end faces (28, 29) of the boundary cell (221). The exhaust gas purification filter (1), wherein the boundary cell (221) is the boundary opening cell (225 ).
該排ガス浄化フィルタ(1)は、ハニカム構造体(2)と、該ハニカム構造体(2)の軸方向(X)の端面(28、29)を部分的に閉塞する栓部(3)とを有し、
上記ハニカム構造体(2)は、格子状に設けられたセル壁(21)と、
該セル壁(21)に囲まれて形成された複数のセル(22)と、
上記軸方向(X)に直交する断面において、中心部(20)から外周部(200)に向かって径方向(Y)にセル密度が異なる複数のセル密度領域(23)と、
隣り合う該セル密度領域(23)同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁(24)とを有し、
上記セル(22)は、上記境界隔壁(24)に接する境界セル(221)と、上記境界隔壁(24)に接することなく上記セル壁(21)に囲まれて形成された内部セル(222)とを有し、
複数の該内部セル(222)のうちの少なくとも一部は、上記軸方向(X)における両端面(28、29)のいずれか一方が上記栓部(3)によって閉塞されており、
全ての上記境界セル(221)が、上記軸方向(X)における両端面(28、29)に開口する境界開口セル(225)であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ(1)。 An exhaust gas purification filter (1) for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter (1) includes a honeycomb structure (2) and a plug portion (3) that partially closes the end faces (28, 29) in the axial direction (X) of the honeycomb structure (2). Have
The honeycomb structure (2) includes cell walls (21) provided in a lattice pattern,
A plurality of cells (22) formed surrounded by the cell walls (21);
A plurality of cell density regions (23) having different cell densities in the radial direction (Y) from the central portion (20) toward the outer peripheral portion (200) in a cross section orthogonal to the axial direction (X);
A boundary partition wall (24) formed between the adjacent cell density regions (23) and separating the two,
The cell (22) includes a boundary cell (221) in contact with the boundary partition wall (24) and an internal cell (222) formed by being surrounded by the cell wall (21) without contacting the boundary partition wall (24). And
At least a part of the plurality of internal cells (222) has either one of the end faces (28, 29) in the axial direction (X) closed by the plug portion (3),
The exhaust gas purification filter (1), wherein all the boundary cells (221) are boundary opening cells (225) that open to both end faces (28, 29) in the axial direction (X ).
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