JPH01199613A - ディーゼルパティキュレート捕集用フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるパ
ティキュレートを捕集し、これを燃焼するために用いら
れるディーゼルパティキュレート捕集装置のディーゼル
パティキュレート捕集用フィルタに関する。

［従来の技術及びその問題点］ ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートは
、人体及び環境に有害であることが知られており、その
排出量を低減する努力がなされている。その一つとして
パティキュレートをフィル−タ内に捕集して燃焼させる
装置が多く検討されている。このパティキュレート捕集
装置は、セラミックフィルタまたはハニカムフィルタ等
のディーゼルパティキュレート捕集用フィルタと、その
上流側端面に近接して取付けられるヒータ、バーナ等の
着火装置からなり、ディーゼルエンジンの排気系に取付
けて用いられる。ディーゼルエンジンの排ガスが比較的
低温であるのに対し、パティキュレートの燃焼には６０
０℃以上の高温を要するので、ヒータ、バーナ等の外部
着火装置を用いて前記フィルター上のパティキュレート
を燃焼させることが必要である。

この燃焼の際、着火性、燃焼伝播性を向上させるため一
般的に触媒を用いる。前記触媒の成分としては、Ｃｕ、
Ａｇのような高熱伝導率を有するものが使用されている
。しかしながら、前記触媒は高温で使用されると触媒能
が下がり、再生性が悪くなる。これを防ぐためにアルミ
ナ等の高耐熱、高比表面積を有する触媒担体をフィルタ
材に被覆し、その上に金属触媒被膜を被覆する等の処置
がなされているが十分な結果は得られていない。例えば
Ｃｕは、新品時には良好な再生性を示すが、高温雰囲気
にさらされると、アルミナ層に拡散して固溶し、銅アル
ミネートを形成して再生性が低下するという問題がある
。また、担体被覆層がないと、フィルター表面上に保持
されなければならないＣｕが高温で容易にフィルタ材内
に拡散し、著しく性能の低下を招く原因となる。

ディーゼルパティキュレート捕集用フィルタの再生性を
向上するための触媒成分として特開昭５５−２４５９７
号公報には白金族金属触媒、特開昭５８−１０９１３９
号公報゛にはＣｕ　ｓ　Ｍ　ｎ　％Ｖ等の金属触媒成分
が開示されており、また、特開昭６１−２５２８２１号
公報にはＣｕとＡｇのメツキにより再生性を向上する効
果があることが開示されているが、いずれも満足する結
果は得られていない。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
、担体被覆層と金属触媒被膜の固溶を防ぎ、再生性の高
いディーゼルパティキュレート捕集用フィルタを提供す
る゛ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前記パティキュレート捕集用フィルタにおい
てフィルタ材表面に一般式ＡＢ２Ｏ４なるスピネル型構
造を有する金属酸化物の被覆層を形成し、その上層に銅
または銅化合物からなる層（触媒層）を形成することを
特徴とする。

前記スピネル型構造を有する金属酸化物（ＡＢ２Ｏ４）
において、ＢはＡｌまたはＣｒであり、特にＡｌが好ま
しい。またＡは２価の金属であり、Ｓ　ｒ　ｓ　Ｃｕ　
ｓ　Ｍ　ｏ　ＳＭ　ｎ　ｓ　Ｆ　ｅ　ｓ　Ｃｏ　５Ｎｉ
ＳＺｎからなる群のうち少なくとも１つを用いることが
好ましい。

前記スピネル構造を有する金属酸化物の被覆層は、スピ
ネル構造を有する金属酸化物を粉砕し、これを主成分と
するスラリーを調製して前記フィルタ上に被覆した後に
焼成することによって形成させてもよいし、または、焼
成することによりスピネル構造を有する金属酸化物を形
成する金属Ａの化合物（例えば、酸化物）と金属Ｂの化
合物（例えば酸化物）この混合物から主に成るスラリー
を、前記フィルタ上に被覆した後焼成して形成させても
よい。

前記銅化合物としては、ＣｕＯ％　ＣｕＣｒ２Ｏ４が好
ましい。

また、前記スラリー中に結合剤及びｐＨ調整剤として硝
酸アルミニウム及びアルミナゾル等を加えてもよい。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示し本発明を具体的に説明する
。

実施例１ マグネシア粉末、アルミナ粉末を主成分とし、硝酸アル
ミニウム、アルミナゾル及び蒸溜水から成るスラリーを
調製し、直径３０Ｂ１長さ５０ｍｍの円筒状ハニカムフ
ィルタ（コーディエライト製）のフィルタ捕集表面上に
、前記スラリーをデイツプ法を用いて均一に被覆した。

前記スラリーにおいてマグネシア粉末とアルミナ粉末の
混合モル比は１：２とし、平均粒径は共に５μｍであっ
た。

また固形分割合は３０重量％とした。次にスラリーで被
覆したハニカムフィルタを１０００℃で焼成してＭｇＡ
ｌ２Ｏ４スピネル この被覆層の形成量はハニカムフィルタ容ｆｆ１ｌ！当
り５０９とした。前記焼成したフィルタにおいてアルミ
ナとマグネシアの約８０％以上が反応してＭｇ１ｔ’２
　ｏ４のスピネル構造を形成していることをＸ線回折に
よって確認した。その後スピネル層を形成したフィルタ
を市販の無電解銅メツキ液に浸漬し、銅メツキを行なっ
た。このとき鋼メツキの量はフィルタ容ｆｆ１ｌ，ｉ’
に対し２Ｏｇとなるようにした。

実施例２ Ｚ　ｎ　Ａｌ　２　０４粉末を主成分とし、アルミナゾ
ル、硝酸アルミニウム、硝酸亜鉛及び蒸溜水からなるス
ラリーをボールミルを用いて十分粉砕した後、実施例１
と同様にしてハニカムフィルタ（コーディエライト製）
のフィルタ捕集表面に彼覆した。次に７００℃で焼成し
てＺｎＡ１２Ｏ４ス？ネル層を形成させ、実施例１と同
様に無電解銅メツキを行なった。前記ＺｎＡノ２Ｏ４粉
末は、アルミナ粉末に対し酸化亜鉛粉末を１：２のモル
比で混合し、マルメライザ−（錠剤成形機）により３ｒ
１１１の直径を有するペレットに成形し、１０００℃以
上で加熱焼結してＺｎＡｎコノ４スピネル構造を形成さ
せたものを粉砕して用いた。

実施例３ 酸化鉄ゾルとアルミナゾルを混合し、実施例１と同様に
してハニカムフィルタに被覆した。次に前記フィルタを
１１００℃で焼成し、スピネル構造を有するＦｅＡ、ｊ
’２Ｏ４の被覆層を形成させた後、実施例１と同様にし
て無電解銅メツキを行なった。前記酸化鉄ゾルとアルミ
ナゾルは含有するＦｅとＡｌ！のモル比を１＝１とした
。

実施例４ 硝酸銅と硝酸アルミニウム溶液をアンモニア水を用いて
ｐＨ５，５に調整し得られたゲルを静置、熟成させ、蒸
溜水で稀釈したものを実施例と同様にしてフィルタに被
覆した。次に前記フィルタを９３０℃で焼成しスピネル
構造を有するＣｕＡｌ！２Ｏ４層を形成させた後、実施
例１と同様にして無電解鋼メツキを行なった。前記硝酸
鋼と硝酸アルミニウム溶液は焼成後のモル比Ｃｕ：ＡＪ
が１＝２となるように調整した。

実施例５〜７ 実施例１と同様にして、ストロンチウム、コバルト、ニ
ッケルの酸化物の粉末に、各々モル比が１＝２のγ−ア
ルミナ粉末を混合したものを主成分とし、アルミナゾル
、硝酸アルミニウム及び蒸溜水を混合したスラリーを調
製し、フィルタに被覆した。次に前記フィルタを９００
〜１２Ｏ０℃で焼成し、各々スピネル構造を持つ ＳｒＡノ２Ｏ４、ＣｏＡノ２Ｑ４、 ＮＬＡ１２Ｏ４を８０％以上含む被覆層を形成させた後
、実施例１と同様にして無電解銅メツキを行ない、各々
実施例５．６．７とした。。

比較例１ γ−アルミナ粉末、アルミナゾル、硝酸アルミニウム、
蒸溜水から成るスラリーを、デイツプ法を用いて実施例
１と同様にしてフィルタに被覆した。前記フィルタを７
００”Ｃで約３時間焼成し、フィルタ上にγ−アルミナ
層を形成させた。次に実施例１と同様にして無電解銅メ
ツキを行なった。

実施例２〜７および比較例１のアルミナ層のスピネル構
造の定性は実施例と同様のＸ線回折によって確認した。

比較例２ 実施例１と同様のハニカムフィルタに、実施例１と同様
にして無電解銅メツキを行なった。

上記に示す実施例１〜７及び比較例１，２のフィルタを
排気ｆｆｉ　２４００　ｃ　ｃの過流室式のディーゼル
エンジンの排気系に取付け（同時に１２本取付けること
ができる。）回転数２Ｏ００回転／分、トルクＩ　Ｋｇ
・ｍの条件で２時間１５分運転し、フィルタ１個当り０
．６〜０．６５９のパティキュレートを付着させた。

次に、フィードガス予熱部を有し、フィルタ位置の上流
側端面にパティキュレートに着火するための１−夕を設
置したパティキュレート捕集用実験装置に前記フィルタ
を組入れ、Ｎ２４．５１１／分、ｏ２ｏ、５．７７／分
のガス流量下でヒーターに通電してパティキュレートの
燃焼率を測定した。

なお、燃焼率の測定はヒータに接近したフィルタ側端部
の温度をヒータ通電葺によって３段階に変化させ各々の
燃焼率を測定した。測定は、まずフィルタが新品時のパ
ティキュレートの燃焼率を測定した後、電気炉内で１０
００℃で３時間加熱処理し前述の方法と同様にして燃焼
率を測定した。

その結果を第１表に示す。

第１表 各フィルタとも新品時はほぼ同等のパティキュレート燃
焼率を示したが、１０００℃、３時間の加熱処理後では
、比較例１，２に比べ実施例１〜７が非常に優れている
ことが確認された。

加熱処理後の各フィルタのＸ線回折図から、比較例１で
は触媒成分であるＣｕがアルミナと固溶してＣｕＡノ２
Ｏ４を形成していることが確認され、一方実施例１〜７
ではフィルタ上の銅がＣｕＯとしてスピネル構造を持つ
被覆層上部に保持されていることが明らかになった。ま
た、比較例２ではＣｕが加熱によってコーディエライト
質のフィルタ材内に拡散し、フィルタ捕集表面上にはほ
とんど確認されなかった。

［発明の効果］ 本発明のディーゼルパティキュレート捕集用フィルタは
、フィルタ捕集表面に、スピネル構造を有する触媒担体
被覆層を形成させた上に触媒金属被膜を被覆することに
より、触媒担体被覆層と触媒金属被膜の固溶を防ぎ、加
熱による触媒の劣化を防止している。したがって、本発
明のディーゼルパティキュレート捕集用フィルタは、従
来のフィルタに比べて再生性が高いものである。

出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パティキュレートフィルタの捕集表面に ＡＢ＿２Ｏ＿４（Ａは２価の金属、ＢはＡｌまたはＣｒ
   ）で表されるスピネル構造を有する金属酸化物の被覆層
   を形成し、さらに、その上層に銅または銅化合物層を形
   成してなることを特徴とするディーゼルパティキュレー
   ト捕集用フィルタ。