JP2002537965A - Monolith catalyst / filter device - Google Patents
Monolith catalyst / filter deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】 粒状物質を含有するガス流、または粒状物質を含有しないガス流からの気体状および粒状の排出物を制御する装置。この装置は、入口および出口と、ガス流が透過可能な物質から成る壁(260、265、270、275、280、285)を有する複数のセルを含んでなる。このセルは、入口から出口へガス流が流れるように配向され(210、220、230、240)、それぞれのセルは、装置の入口に隣接した第一の端、および装置の出口に隣接した第二の端を有する。壁は触媒で被覆されている。バリヤー(200、201)は、いくつかの、しかし全てではないセルの第二の端に付与され、このバリヤーはガス流の通過を許容しない物質を含んでなる。 (57) Abstract: A device for controlling gaseous and particulate emissions from a gas stream containing particulate matter or a gas stream containing no particulate matter. The apparatus comprises a plurality of cells having inlets and outlets and walls (260, 265, 270, 275, 280, 285) of a material permeable to a gas flow. The cells are oriented (210, 220, 230, 240) for gas flow from the inlet to the outlet, with each cell having a first end adjacent to the inlet of the device and a second end adjacent to the outlet of the device. Has two ends. The walls are coated with a catalyst. Barriers (200, 201) are applied to the second end of some, but not all, cells, the barrier comprising a material that does not permit passage of a gas stream.
Description
【0001】 本発明は、一般に、モノリス触媒に関する。より詳しくは、本発明は、粒状物
質を含有するガス流を処理するための濾過および触媒作用の双方の機能を果たす
モノリス触媒に関する。The present invention generally relates to monolithic catalysts. More particularly, the present invention relates to monolithic catalysts that perform both filtration and catalysis functions for treating gas streams containing particulate matter.
【0002】 政府排出基準および環境汚染を防止しようという要望は、未燃焼炭化水素の酸
化および内燃エンジンの排気ガス中に見られる他の有害種の除去を促進する、多
くの技術開発をもたらしてきた。これらの未燃焼炭化水素は、一酸化炭素および
窒素酸化物とともに、排気ガス系に設けられた触媒コンバーター中でしばしば処
理される。典型的な触媒床は、アルミナに支持された1以上の白金属金属を含ん
でなってもよい。勿論、他の触媒金属は、公知である。[0002] Government emission standards and the desire to prevent environmental pollution have resulted in a number of technological developments that promote the oxidation of unburned hydrocarbons and the removal of other harmful species found in the exhaust gases of internal combustion engines. . These unburned hydrocarbons, along with carbon monoxide and nitrogen oxides, are often treated in catalytic converters provided in the exhaust gas system. A typical catalyst bed may comprise one or more platinum metal supported on alumina. Of course, other catalyst metals are known.
【0003】 他の汚染物質もまた、燃焼エンジン系で、特にディーゼル排気系でよく見られ
る。上述した汚染物質に加え、煤を含有する粒状物質が燃焼中に生成される。こ
のような粒状物質もまた環境に有害であり、排気流を大気中に放出する前に、こ
れらの成分を除去することが望ましい。[0003] Other pollutants are also common in combustion engine systems, especially in diesel exhaust systems. In addition to the pollutants described above, particulate matter containing soot is generated during combustion. Such particulate matter is also harmful to the environment, and it is desirable to remove these components before releasing the exhaust stream to the atmosphere.
【0004】 煤は、本質的に炭素質物質であり、ディーゼルエンジンのシリンダー中でディ
ーゼル燃料が燃焼する間に発生すると、煤を囲んでなる可溶性有機画分(SOF
)層をエンジンに残す。SOFで覆われたこの煤は、問題のある粒状物質の一種
である。[0004] Soot is essentially a carbonaceous material that, when generated during combustion of diesel fuel in the cylinders of a diesel engine, produces a soluble organic fraction (SOF) that surrounds the soot.
) Leave layer on engine. This soot covered with SOF is one type of particulate matter in question.
【0005】 粒状排出物に対処するために技術が開発されてきた。その一例は、Cooper他の
米国特許第4,902,487号の技術的事項が挙げられる。この技術は、ディ
ーゼル排気ガスがフィルタを通過し粒状物質を除去するものであり、ここで、粒
状物質がNO2の存在下で燃焼するものである。NO2は、フィルタの上流での
NOの酸化によって得ることができる。このような装置は、ディーゼル排気粒子
の変換に非常に優れている。しかしながら、エンジンが不調の場合および過剰な
粒状物質(すなわち、通常のエンジン運転中に生成される量を超過した粒子量)
を生じさせた場合、このようなシステムに起こりうる問題が存在する。[0005] Technologies have been developed to address particulate emissions. One example is the technical subject of US Patent No. 4,902,487 to Cooper et al. This technique, which diesel exhaust gas to remove through the filter particulate material, wherein, in which particulate matter is combusted in the presence of NO 2. NO 2 can be obtained by oxidation of NO upstream of the filter. Such a device is very good at converting diesel exhaust particles. However, when the engine is malfunctioning and excess particulate matter (i.e., the amount of particles in excess of that produced during normal engine operation)
, There is a possible problem with such a system.
【0006】 過剰な粒状物質はフィルタを閉塞し得る。フィルタの閉塞は、フィルタ中の圧
力損失の増加とともに始まり、エンジンおよびシステムの他の部分に損害を与え
得る克服不可能な閉塞に陥いる。[0006] Excess particulate matter can block the filter. Filter blockage begins with increasing pressure drop in the filter and results in an insurmountable blockage that can damage the engine and other parts of the system.
【0007】 粒状物質を含有する排気流を処理する別の方法は、酸化触媒のみを使用するも
のである。このような場合において、SOFの変換は比較的低いものである。な
ぜなら、フィルタを全く使用しないからであるが、しかし、閉塞やそれに関連す
る問題(上述したようなフィルタの使用に関する問題)は通常発生しない。Another method of treating an exhaust stream containing particulate matter is to use only an oxidation catalyst. In such a case, the conversion of SOF is relatively low. This is because no filters are used, but occlusions and the associated problems (the problems associated with the use of filters as described above) do not usually occur.
【0008】 改良されたフィルタ/触媒装置は、排気流中に存在するかもしれない粒状物質
による閉塞に関連したシステムへの有害な影響を防止すると同時に、効果的な濾
過および触媒を提供する。[0008] The improved filter / catalyst device provides effective filtration and catalysis while preventing the deleterious effects on the system associated with plugging by particulate matter that may be present in the exhaust stream.
【0009】 本発明は、炭素質可燃性含有物を伴う粒状物質を含有するガス流からの気体状
および粒状の排出物を制御する装置を提供する。本発明は、特にディーゼル排気
流に適用可能であるが、有害なまたは望ましくないガスを含有する、いかなる流
れにも適応する。本発明は、特に、有害なまたは望ましくないガスと粒状物質と
の双方を含有する流れに適用可能である。この装置は、入口側と出口側および複
数の通路、つまりセルを含んでなる。セルを分離する内壁は、ガス流が透過可能
な物質から成る。セルは装置の入口から出口へガス流が流れるように配向され、
セルはそれぞれ、装置の入口に隣接した第一の端および装置の出口に隣接した第
二の端を有する。セルの壁は触媒で被覆されている。いくつかの、しかし全てで
はないセルの第二の端にバリヤーが存在する。バリヤーは、ガス流の通過を許容
しないものであるか、または、ガスの通過は許容するが粒状物の通過は許容しな
い物質を含んでなることができる。このように、セルは、1群として、排気流が
いくつかの、しかし全てではないセルを通って自由に通過できるように、部分的
に塞がれている。The present invention provides an apparatus for controlling gaseous and particulate emissions from a gas stream containing particulate matter with carbonaceous combustible inclusions. The present invention is particularly applicable to diesel exhaust streams, but applies to any stream containing harmful or undesirable gases. The invention is particularly applicable to streams containing both harmful or undesirable gases and particulate matter. The device comprises an inlet side and an outlet side and a plurality of passages, ie cells. The inner wall separating the cells is made of a material permeable to gas flow. The cell is oriented such that a gas stream flows from the inlet to the outlet of the device,
The cells each have a first end adjacent to an inlet of the device and a second end adjacent to an outlet of the device. The cell walls are coated with a catalyst. There are barriers at the second end of some, but not all, cells. The barrier may be one that does not allow the passage of the gas stream, or may comprise a material that allows the passage of gas but does not allow the passage of particulate matter. Thus, the cells, as a group, are partially blocked so that the exhaust stream can pass freely through some, but not all, cells.
【0010】 本発明は、添付の図面との関連で読まれる下記の詳細な説明から最もよく理解
される。慣例に従い、図面の様々な特徴が規定されるべきものではないことを強
調する。それとは反対に、明瞭にするため、様々な特徴の寸法を任意に拡大また
は縮小する。図面は、添付する図を包含する。[0010] The invention is best understood from the following detailed description when read in connection with the accompanying drawing. It is emphasized that, according to convention, the various features of the drawings are not to be defined. On the contrary, the dimensions of the various features are arbitrarily enlarged or reduced for clarity. The drawings include the accompanying figures.
【0011】 本発明は、炭素質可燃性含有物を伴う粒状物質を含有するガス流からの気体状
および粒状の排出物を制御する装置を提供する。本発明は、特にディーゼル排気
流に適用可能である。この装置は、入口側と出口側および複数のセルを含んでな
る。セルの壁は、ガス流の透過は可能であるが、主として粒状物質の透過は不可
能な物質から成る。The present invention provides an apparatus for controlling gaseous and particulate emissions from a gas stream containing particulate matter with carbonaceous combustible inclusions. The invention is particularly applicable to diesel exhaust streams. The apparatus comprises an inlet side and an outlet side and a plurality of cells. The walls of the cell consist of a substance that is permeable to gas flow but not to particulate matter.
【0012】 図1は、本発明の装置の概要図を示す。セル100は、1つの入口および1つ
の出口を有する装置の一部に含有され、ガス流を示す矢印によって示される。排
気ガスは装置に進入すると、セルを通って通過し、最終的にはもう一方の側から
外へ抜けるが、ここでガス流は、大気に放出されるか、またはさらに処理される
。典型的な装置は、直接、排気系の中に設置されている。典型的な装置の大きさ
は、6リットルディーゼルエンジンを使用する乗り物に対して、長さが約15c
m(6インチ)、直径が約20〜25cm(8〜10インチ)であってよい。FIG. 1 shows a schematic diagram of the device of the present invention. The cell 100 is contained in a part of the device having one inlet and one outlet and is indicated by arrows indicating gas flow. As the exhaust gas enters the device, it passes through the cell and eventually exits from the other side, where the gas stream is released to the atmosphere or further processed. Typical devices are installed directly in the exhaust system. A typical device size is about 15c in length for a vehicle using a 6 liter diesel engine.
m (6 inches), and may be about 20-25 cm (8-10 inches) in diameter.
【0013】 図2は、本発明の装置の一部の断面概略図を示す。セルは、装置の入口から出
口へガス流が流れるように配向され、セルはそれぞれ、装置の入口に隣接した第
一の端および装置の出口に隣接した第二の端を有する。セルの壁は、触媒で被覆
されているか、そうでなければ触媒を含有する。バリヤーは、いくつかの、しか
し全てではないセルの第二の端に存在する。バリヤーは、ガス流の通過を許容し
ない物質から成る。このように、セルは、1群として、排気流がいくつかの、し
かし全てではないセルを通って自由に通過できるように、部分的に塞がれている
。好ましい実施態様において、セルは交互に塞がれている。つまり、セルは周期
的に塞がれている。すなわち、図1と図2双方の概略的が示すように、1つ塞が
れ、1つ空き、1つ塞がれ、というように続く。FIG. 2 shows a schematic sectional view of a part of the device of the invention. The cells are oriented such that a gas flow flows from the inlet to the outlet of the device, the cells each having a first end adjacent to the inlet of the device and a second end adjacent to the outlet of the device. The walls of the cell are coated with or otherwise contain the catalyst. The barrier is at the second end of some, but not all, cells. The barrier is made of a material that does not allow passage of the gas stream. Thus, the cells, as a group, are partially blocked so that the exhaust stream can pass freely through some, but not all, cells. In a preferred embodiment, the cells are alternately plugged. That is, the cells are periodically closed. That is, as schematically shown in both FIGS. 1 and 2, one is closed, one is empty, one is closed, and so on.
【0014】 図2において、矢印はセルを通る排気流のガスの流れを示す。バリヤー200
および201は、1つおきのセルに存在する。図面に示した例においては、セル
は直線型のセルだが、直線型である必要はない。開いたセル210、220およ
び230は、ガス流の通過を容易に許容する。閉じたセル240および250は
、バリヤー200および201がそれらの端に存在するため、ガス流の通過を容
易には許容しない。In FIG. 2, arrows indicate the gas flow of the exhaust stream through the cell. Barrier 200
And 201 are in every other cell. In the example shown in the figures, the cells are linear cells, but need not be linear. Open cells 210, 220 and 230 easily allow the passage of the gas flow. Closed cells 240 and 250 do not readily allow the passage of gas streams because barriers 200 and 201 are at their ends.
【0015】 壁260、265、270、275、280および285は全てガス流が透過
可能だが、実質的には、ガス流中に存在する粒状物質の透過は可能ではない。セ
ル210、220および230は全て、図2中の矢印で示されるように、自由に
通過する粒子を包含するガス流の通過を許容する。しかしながら、セル240お
よび250には、バリヤー200および201が存在するため、そのような自由
な流れはない。セル240および250においては、図2中の矢印で示されるよ
うに、ガスは半透過性壁を通ってセル210、220および230へ押し流され
る。この壁は、ほとんどの粒状物質の通過を許容しないため(一部の粒状物質は
、壁を通過して進むかもしれないが、その大部分は壁の表面で捕捉される)、半
透過性と考えられる。[0015] Walls 260, 265, 270, 275, 280, and 285 are all permeable to gas flow, but substantially not to particulate matter present in the gas flow. The cells 210, 220 and 230 all allow the passage of a gas stream containing freely passing particles, as indicated by the arrows in FIG. However, there is no such free flow in cells 240 and 250 due to the presence of barriers 200 and 201. In cells 240 and 250, gas is forced through the semi-permeable walls into cells 210, 220 and 230, as indicated by the arrows in FIG. This wall does not allow the passage of most particulate matter (some particulate matter may travel through the wall, but most of it will be trapped at the surface of the wall), so that Conceivable.
【0016】 このようにして、ガス流が壁を通って通過するため、粒状物質は、セル240
に曝されている壁265の表面、セル240に曝されている壁270の表面、セ
ル250に曝されている壁275の表面、およびセル250に曝されている壁2
80の表面上で捕捉される。In this way, as the gas flow passes through the wall, the particulate matter is
Surface of wall 265 exposed to cell 240, surface of wall 270 exposed to cell 240, wall 275 exposed to cell 250, and wall 2 exposed to cell 250
80 is captured on the surface.
【0017】 塞がれたセル内に発生する圧力のため、ガスは壁を通って塞がれたセルから開
いたセルへ押し流される。しかし、この物理的な配置に関するさらに別の影響が
確認されている。1つの利点として、開いたセルはエデクターとして機能する。
開いたセルに曝されている壁を通ってガスが流れる際、これらの壁の表面の圧力
の低下が、壁の圧力損失を増加し、かつ、ガスが壁を通って効果的に抜ける。Due to the pressure generated in the closed cell, gas is forced through the wall from the closed cell to the open cell. However, further effects on this physical arrangement have been identified. One advantage is that the open cell functions as an editor.
As gas flows through the walls that are exposed to the open cells, the reduction in pressure at the surface of these walls increases the wall pressure loss and gas escapes effectively through the walls.
【0018】 粒状物質は壁の表面上に蓄積しているため、典型的には、被覆された壁に沿っ
てまたは壁の上で触媒され、燃焼する。未燃焼の、無機質灰または他の不燃性物
質は、強制的なガスの流れ、それ自体の重量および/またはエンジン運転並びに
装置の他の運動から生じる振動により、自然にシステム外に落下する。しかしな
がら、粒状物質が自然に落下しない場合にさえ、いくつかのセルが流れのために
開いているため、粒状蓄積物による装置の閉塞は決して生じない。同様に、過剰
な粒状物質が装置に進入するというようなエンジン不調の場合にも、閉塞は生じ
ない。したがって、粒状物質を捕集し、排出成分を触媒的に反応させてより無害
の成分を形成するというような解決的状況は存在するが、システムが閉塞し、エ
ンジン損傷を引き起こすことは決してない。全体的な効果は、有害な粒状および
気体状の排出物を減少させることであり、またエンジン損傷を起こすであろう閉
塞を防止することである。As the particulate matter accumulates on the surface of the wall, it is typically catalyzed and burns along or on the coated wall. Unburned, inorganic ash or other non-combustible material will spontaneously fall out of the system due to vibrations resulting from forced gas flow, its own weight and / or engine operation and other movements of the device. However, even if the particulate matter does not fall spontaneously, blockage of the device by particulate accumulation will never occur because some cells are open for flow. Similarly, in the event of an engine malfunction, such as excessive particulate matter entering the system, no blockage occurs. Thus, while solutions exist where particulate matter is trapped and the exhaust components are catalytically reacted to form more harmless components, the system is never clogged and does not cause engine damage. The overall effect is to reduce harmful particulate and gaseous emissions and to prevent blockages that would cause engine damage.
【0019】 開いたセルを通って流れるガスが薄層流プロフィルを示す際、別の、いくらか
関連のある利点が確認されている。ガス流が薄層であるところにおいては、乱流
と比較して、ガス流と壁の表面上の触媒との間の接触が減少する。本発明による
装置を利用することによって、閉じたセルから開いたセルへのウォールフロー放
出は、開いたセルを通って流れる薄層流での混乱を引き起こし、それによって、
触媒面への大量移動を増強し、かつ、触媒的活性を増加させる。Another, somewhat relevant advantage has been identified when the gas flowing through an open cell exhibits a laminar flow profile. Where the gas flow is thin, there is less contact between the gas flow and the catalyst on the wall surface as compared to turbulence. By utilizing the device according to the present invention, wall flow discharge from closed cells to open cells causes disruptions in laminar flow flowing through open cells, thereby
Enhance mass transfer to the catalyst surface and increase catalytic activity.
【0020】 一定の装置におけるセルの量は、個別の用途によって変えることができる。例
えば、平均的な6リットルのディーゼルエンジンには、断面積1平方cmあたり
約15.5セル(1平方インチあたり100セル)(cpsi)でおそらく十分
であろう。当然、特別な運転条件および環境は、このデザインパラメータに影響
を与える。例えば、異なるエンジンデザイン、排気系デザインおよび燃料でさえ
、場合によっては、異なるセルサイズを必要とする。本発明による装置は、必要
とする壁の厚さによっては、1平方cmあたり約31セル(200cpsi)ま
でおよびそれを超えるセルサイズを有することがあり得る。デザインの選択以外
に、製造制限によってもまたセル密度が限定されることがあり得る。従来、セル
の半分にバリヤーが付与されている。The amount of cells in a given device can vary depending on the particular application. For example, for an average 6 liter diesel engine, about 15.5 cells per square cm cross section (100 cells per square inch) (cpsi) would probably be sufficient. Of course, special operating conditions and environments will affect this design parameter. For example, different engine designs, exhaust system designs and even fuels may require different cell sizes. The device according to the invention can have a cell size of up to about 31 cells per square cm (200 cpsi) and beyond, depending on the required wall thickness. Besides design choices, manufacturing limitations can also limit cell density. Conventionally, half of the cells are provided with a barrier.
【0021】 壁は、上述した必要性を満たす適切な物質から構成されることができる。例え
ば、壁は織ワイヤメッシュもしくは編ワイヤメッシュ、または多孔性金属、また
は適切なセラミック物質から成ってもよい。好ましい壁材料は、コーディエライ
ト(アルミニウムおよびマグネシウムのケイ酸塩を含んでなる結晶性無機質)で
あるが、炭化ケイ素およびステンレス鋼メッシュもまた用いてよい。粒状の排出
物がエンジンによって異なるため、壁はそれぞれのエンジン用途に応じて、適切
に設計されることができる。The wall can be composed of a suitable material that meets the needs described above. For example, the wall may be made of woven or braided wire mesh, or porous metal, or a suitable ceramic material. The preferred wall material is cordierite (a crystalline mineral comprising aluminum and magnesium silicates), but silicon carbide and stainless steel mesh may also be used. Because the particulate emissions vary from engine to engine, the walls can be designed appropriately for each engine application.
【0022】 壁の上に被覆されている触媒もまた、所望の目的のためのいかなる適切な触媒
であってもよい。例えば、NOをNO2に効果的に変換する、いかなる触媒であ
ってもよい(NO2は、効果的な酸化剤であり、したがって、NO2が存在する
ことは後に起こる粒状物質の酸化にとって望ましい)。それはまた、壁材料自体
とは別の、セラミックまたは金属ハニカム触媒支持体に支持された、白金添加量
の高い触媒であってもよい。あるいは、壁自体が支持体であってもよい。触媒層
はまた、白金属金属(すなわち、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オ
スミウム、イリジウム等)で含浸させたアルミナに基づくウォッシコートであっ
てもよい。触媒は、いかなる白金属金属を伴う、または伴わない卑金属であって
もよい。卑金属は、卑金属ウォッシコートにおいて単独であってもよいし、また
はアルミナと結合して存在してもよい。典型的な卑金属は、マンガン、銅、鉄、
ニッケル、コバルトおよびこれらの金属の酸化物を包含する。その上、希土類元
素は、卑金属を含んでなることができる。このような希土類卑金属は、セリウム
、ランタン、プラセオジウム、ネオジウム等(原子番号57−71)およびこれ
らの元素の酸化物を包含する。当然、これらの金属の組合わせた物およびこれら
の酸化物もまた使用できる。本発明と関連して、他の多くの触媒および触媒形状
を利用することができ、当業者は、それぞれの状況および所望の触媒活性に基づ
いて選択することができる。The catalyst coated on the wall may also be any suitable catalyst for the desired purpose. For example, it can be any catalyst that effectively converts NO to NO 2 (NO 2 is an effective oxidant, and therefore the presence of NO 2 is desirable for the subsequent oxidation of particulate matter) ). It may also be a high platinum loaded catalyst supported on a ceramic or metal honeycomb catalyst support separate from the wall material itself. Alternatively, the wall itself may be the support. The catalyst layer may also be a washcoat based on alumina impregnated with a platinum group metal (ie, platinum, palladium, ruthenium, rhodium, osmium, iridium, etc.). The catalyst may be a base metal with or without any white metal. The base metal may be alone in the base metal washcoat or may be present in combination with the alumina. Typical base metals are manganese, copper, iron,
Includes nickel, cobalt and oxides of these metals. In addition, the rare earth element can comprise a base metal. Such rare earth base metals include cerium, lanthanum, praseodymium, neodymium and the like (atomic numbers 57-71) and oxides of these elements. Of course, combinations of these metals and their oxides can also be used. Many other catalysts and catalyst configurations may be utilized in connection with the present invention, and those skilled in the art will be able to select based on their respective circumstances and the desired catalytic activity.
【0023】 触媒を壁に塗布するとき、壁を通ってガス流が流れるようにする気孔を塞がな
いよう注意を払う。当業者に知られている、触媒を塗布する適切な方法によって
、この閉塞問題を回避することができる。When applying the catalyst to the wall, care is taken not to block the pores that allow the gas flow to flow through the wall. This plugging problem can be avoided by appropriate methods of applying the catalyst, known to those skilled in the art.
【0024】 図3および4は、異なる処理装置からの排気流の不透明度試験の結果を示す。
不透明度は、オブザーバー(観測器)または計器レシーバー(受信器)に到達す
ることを妨げられる、源から伝達する光のフラクションとして定義され、百分率
で表される。例えば、100%の不透明度を有するものは、完全に不透明であり
、0%の不透明度のものは完全に透明である。図3および4に示された比較デー
タを作成する目的で、不透明度の測定は、排気流が試験チャンバーを抜けた際、
排気流を横切ることによって行った。図3において、この数値は排気流がモノリ
ス触媒チャンバーのみを出た時に記録された。図4において、数値は排気流が本
発明の装置を出た時に記録された。FIGS. 3 and 4 show the results of opacity tests of exhaust streams from different processing equipment.
Opacity is defined as the fraction of light transmitted from the source that is prevented from reaching the observer (observer) or instrument receiver (receiver) and is expressed as a percentage. For example, one with 100% opacity is completely opaque, and one with 0% opacity is completely transparent. For the purpose of generating the comparative data shown in FIGS. 3 and 4, opacity measurements were taken as the exhaust stream exited the test chamber.
This was done by traversing the exhaust stream. In FIG. 3, this number was recorded when the exhaust stream exited only the monolith catalyst chamber. In FIG. 4, the values were recorded as the exhaust stream exited the device of the present invention.
【0025】 図3および4の双方ともが、不透明度のパーセントの減少(すなわち、排気流
が装置に進入する前と比較して、排気流が装置を出た時の、排気流を通って伝達
する光の百分率におけるパーセントの変化)を示す。したがって、不透明度のパ
ーセントのより大きな減少は、粒状物質がより多く除去されたことを意味する。
図3は、本発明による交互に塞がれている/塞がれていないセルを有しないモノ
リス触媒のみを用いた場合での不透明度の減少を示す。データは6リットルディ
ーゼルエンジンを使用して作成し、約5ヶ月間にわたって収集した。示された各
日につき4回測定をして、平均した。各図中に、それぞれの測定日につき2組の
データが示されている。1組は、エンジンが運転中で、かつ、rpmが4秒以内
に750〜2300rpmに上昇した間の、システムを出る排気から測定した。
同様に、データの2番目の組は、エンジンが4秒以内に1500〜2300rp
mに上昇した間の、システムから出た排気から測定した。図3に見られるように
、全てのセルが開いているところでの不透明度の減少は、ほとんどの場合におい
て約10%と20%の間である。Both FIGS. 3 and 4 show a reduction in the percentage of opacity (ie, transmission through the exhaust flow as it exits the device, as compared to before the exhaust flow enters the device). Percent change in the percentage of light emitted). Thus, a greater decrease in the percentage of opacity means that more particulate matter has been removed.
FIG. 3 shows the reduction in opacity using only a monolithic catalyst having no alternately plugged / unplugged cells according to the present invention. Data was generated using a 6 liter diesel engine and collected over a period of about 5 months. Four measurements were taken for each indicated day and averaged. In each figure, two sets of data are shown for each measurement date. One set was measured from the exhaust leaving the system while the engine was running and the rpm rose to 750-2300 rpm within 4 seconds.
Similarly, the second set of data indicates that the engine has been running
m from the exhaust gas exiting the system while rising to m. As can be seen in FIG. 3, the reduction in opacity when all cells are open is in most cases between about 10% and 20%.
【0026】 図4は、装置が本発明に従って、すなわち、図1に概略的に示されているよう
に構成される場合での不透明度の減少を示す。ここにおいては、不透明度の減少
の範囲は、約30%と50%の間である。図3と同様に、データは、同じ約5ヶ
月間にわたり、6リットルディーゼルエンジンを使用して収集した。それぞれの
測定日につき2組のデータが示されている。1組は、エンジンが運転中で、かつ
、4秒以内に750〜2300rpmに上昇した間の、システムを出る排気から
測定した。同様に、データの2番目の組は、エンジンが運転中で、かつ、4秒以
内に1500〜2300rpmに上昇した間の、システムを出る排気から測定し
た。また、各日につき各運転条件で、4つのデータ値を作成し、その後平均して
グラフ上の数値を作成した。FIG. 4 shows the reduction in opacity when the device is configured according to the present invention, ie, as shown schematically in FIG. Here, the range of opacity reduction is between about 30% and 50%. As in FIG. 3, data was collected using a 6 liter diesel engine over the same approximately 5 months. Two sets of data are shown for each measurement date. One set was measured from exhaust leaving the system while the engine was running and rose to 750-2300 rpm within 4 seconds. Similarly, the second set of data was measured from exhaust exiting the system while the engine was running and rose to 1500-2300 rpm within 4 seconds. In addition, four data values were created for each day under each operating condition, and then averaged to create numerical values on the graph.
【0027】 示されたデータを通じて見られるように、本発明の装置が利用される場合、不
透明度の減少が増加している。したがって、本発明の装置を利用することにより
、モノリス触媒のみを使用した場合と比較して、全体的に除去される粒状物質が
増加した。本発明は、粒子の除去を高め、かつ、必要な触媒活性を促進する一方
、同時に、エンジン不調から生じるかもしれない過剰な粒状物質の堆積によって
システムが閉塞する(かつ、その後損傷する)可能性を除去するシステムを提供
する。As can be seen through the data shown, the opacity reduction is increasing when the device of the present invention is utilized. Therefore, the use of the apparatus of the present invention resulted in an increase in the amount of particulate matter totally removed as compared with the case of using only the monolith catalyst. The present invention enhances particle removal and promotes the required catalytic activity, while at the same time the system can become blocked (and subsequently damaged) by excessive particulate matter accumulation that may result from engine malfunctions. Provide a system to remove the
【0028】 上述したように、ガス流中に粒状物質が存在しないところにおいてさえ、本発
明は、触媒活性が高められる優れたシステムを提供する。いくつかのチャンネル
を塞ぎ、他のチャンネルを通る自由な流れを許容することによって、ウォールフ
ロー排出により生じる増強された乱流は触媒効果を増加させる。システム内の大
量移動が増強されることによって、全体的な酸化および関連する燃焼工程および
化学反応が改良される。As noted above, even in the absence of particulate matter in the gas stream, the present invention provides a superior system with enhanced catalytic activity. By blocking some channels and allowing free flow through other channels, the enhanced turbulence created by wall flow discharge increases the catalytic effect. Enhanced mass transfer within the system improves overall oxidation and associated combustion processes and chemical reactions.
【0029】 本明細書中で、ある特定の実施態様に関して例証し、説明したが、それにもか
かわらず、本発明は、示された詳細に限定されることを意図するものではない。
むしろ、請求の範囲と同義の範囲内で、かつ、本発明の趣旨から逸脱することな
く、細部において様々な改変を加えてよい。While illustrated and described herein with reference to certain specific embodiments, the present invention is nevertheless not intended to be limited to the details shown.
Rather, various modifications may be made in the details within the scope and scope of the appended claims and without departing from the spirit of the invention.
【図1】 図1は、本発明による装置の概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus according to the invention.
【図2】 図2は、本発明による装置の断面概略図を示す。FIG. 2 shows a schematic sectional view of the device according to the invention.
【図3】 図3は、モノリス触媒のみが使用されるところでの、不透明度の減少を示すプ
ロットである。FIG. 3 is a plot showing opacity reduction where only a monolith catalyst is used.
【図4】 図4は、本発明の装置が使用されるところでの、不透明度の減少を示すプロッ
トである。FIG. 4 is a plot showing the decrease in opacity where the device of the present invention is used.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/02 301 F01N 3/02 301E 321A 321 3/28 301P 3/28 301 B01D 53/36 104B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD ,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN, IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,L K,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK ,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO, RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T M,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU ,ZA,ZW Fターム(参考) 3G090 AA03 BA01 3G091 AA18 AB01 AB13 BA07 BA14 GA06 GB01W GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X 4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 CA01 CB04 CB09 4D048 AA14 AB01 BA10X BA18X BA19X BA28X BA30X BA31X BA32X BA33X BA35X BA36X BA37X BA38X BB02 BB14 4G069 AA03 BA13A BA13B BB02A BC31A BC38A BC42A BC43A BC44A BC62A BC66A BC67A BC68A BC69A BC70A BC71A BC72A BC73A BC74A BC75A CA02 CA03 CA07 CA18 EA19 EA27 EB12X EB12Y EB14Y──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/02 301 F01N 3/02 301E 321A 321 3/28 301P 3/28 301 B01D 53/36 104B (81 ) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW) ), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, B B, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS , JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZWF terms (reference) 3G090 AA03 BA01 3G091 AA18 AB01 AB13 BA07 BA14 GA06 GB01W GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X 4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 CA01 CB04 CB09 4D048 AA14 AB01 BA10X BA18X BA19X BA28X BA30X BA31X BA32X BA33X BA35X BA36X BA37X BA38A BCA BCA BC4BC3ABC3BC BC71A BC72A BC73A BC74A BC75A CA02 CA03 CA07 CA18 EA19 EA27 EB12X EB12Y EB14Y
Claims (6)
あって、 入口および出口と、 前記ガス流が透過可能な物質から成る壁を有する複数のセルと、 前記入口から前記出口へ前記ガス流が流れるように配向された前記セルと、 前記装置の前記入口に隣接した第一の端、および前記装置の前記出口に隣接し
た第二の端をそれぞれ有する前記セルと、 触媒で被覆された前記壁とを含んでなり、 ここで、いくつかの、しかし全てではない前記セルの前記第二の端はバリヤー
を付与されてなり、 前記バリヤーは、前記ガス流の通過を許容しないものであるか、またはガスの
通過は許容するが粒状物の通過は許容しない、物質を含んでなるものであり、 そして、残りのセルは前記ガス流の制限されなかった流れを供給することを特
徴する、装置。1. An apparatus for controlling gaseous and particulate emissions from a gas stream containing particulate matter, comprising a plurality of cells having an inlet and an outlet, and a wall of material permeable to the gas stream. A cell oriented to flow the gas flow from the inlet to the outlet; a first end adjacent to the inlet of the device, and a second end adjacent to the outlet of the device, respectively. Wherein the second end of some, but not all, of the cells is provided with a barrier, the barrier comprising: A material which does not allow the passage of a gas stream, or which allows the passage of gas but does not allow the passage of particulate matter, and wherein the remaining cells are not restricted to said gas stream. Flow It features to supply apparatus.
でが存在する、請求項1または2に記載の装置。3. The device of claim 1, wherein there are up to about 31 cells per square cm of the device (200 cells per square inch).
ウムおよびそれらの化合物からなる群から選択された1以上の金属で含浸させた
金属酸化物に基づいたウォッシュコートを含んでなるものである、請求項1〜3
のいずれか一項に記載の装置。4. The catalyst comprises a washcoat based on a metal oxide impregnated with one or more metals selected from the group consisting of platinum, palladium, ruthenium, rhodium, osmium, iridium and compounds thereof. Claims 1-3
An apparatus according to any one of the preceding claims.
載の装置。5. The apparatus according to claim 1, wherein the catalyst comprises a base metal.
一項に記載の装置。6. The device according to claim 1, wherein the wall comprises cordierite.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070115 |
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A761 | Written withdrawal of application |
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