JPH03213610A - ディーゼルパティキュレートフィルタ - 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、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下
、ＤＰＦという。）に関し、詳しくはディーゼル機関か
ら排出されるスス等のディーゼル微粒子（ディーゼルパ
ティキュレート）を捕集するＤＰＦに関する。

［従来の技術］ 従来のＤＰＦとして、ハニカム構造体と、このハニカム
構造体にコートされたウォッシュコート層とをもつもの
が知られている。ハニカム構造体は、主にコージェライ
トからなり、無数のポアをもつ壁部によってガス通路と
される無数のセルが形成されている。このハニカム構造
体の壁部には、主にγ−アルミナからなり、壁部のポア
群より小径のポア群をもつつｔツシュコート層がコート
されている。このＤＰＦは、一般に各セルが排気ガスの
入口側の端面又は出口側の端面において交互に栓材によ
って閉塞されており、栓材によって閉塞されていない入
口側の端面からセルに導かれた排気ガスはそのセルの出
口側を閉塞する栓材によってそのセルから隣接するセル
へと移動させられ、その際に壁部のポア群及びウォッシ
ュコート層のポア群を通過するためパティキュレートが
捕集されて浄化される。

ところで、このＤＰＦをジャケットに装備する際、セル
の細かいＤＰＦとセルの荒いＤＰＦとを組合せた排気ガ
ス浄化装置や入口側に目の荒い発泡セラミックを装備し
た排気ガス浄化装置が知られている（特開昭６０−１０
１２１４号、実開昭６１−１７１８１４号、実開昭６２
−１８０６１９号）。これらの排気ガス浄化装置では、
パティキュレートを排気ガスの上流側のＤＰＦ又は伯の
フィルタにおいて低い捕集率で捕集し、下流側のＤＰＦ
において高い捕集率で捕集することにより、−旦捕集し
たパティキュレートを高い捕集率の下流側のＤＰＦから
逃すことがないため運転変動時におけるパティキュレー
トの再飛散を防止でき、かつ、上流側のＤＰＦのポア群
から下流側のＤＰＦのポア群までパティキュレートが自
由に侵入を許容されるためパティキュレートの捕集効率
を維持しつつ背圧の上昇を遅延化できる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来のＤＰＦを用いた排気ガス浄化装置
は、それらの目的を達成せんとすれば、複数のＤＰＦを
ジャケットに装備したり、又はＤＰＦとともに他のフィ
ルタをもジャケットに装備したりする必要があるため、
排気ガス浄化装置が大型化し、車両の軽量化等に反する
ものであった。

本発明は、運転変動時におけるパティキュレートの再飛
散防止と、パティキュレートの捕集効率を維持した背圧
上昇の遅延化とを図りつつ、デイセル機関の排気ガス浄
化装置をコンパクト化することを解決すべき技術課題と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明のディーゼルパティキュレートフィルタは、上記
課題を解決するため、無数のポアをもつ壁部によって無
数のガス通路が形成された基体と、該壁部にコートされ
、表面から内部にかけて大径から小径へと変化する無数
のポアをもつウォッシュコート層とを有するという新規
な手段を採用している。

基体としては、コージェライトやムライト等のセラミッ
クからなる市販のハニカム構造体、ファイバハニカムを
採用することができる。これらは、無数のポア（Φ＝０
．５〜５０μｍ）をもつ壁部（ｔ＝０．３〜０．５ｍｍ
＞　によッテ無数（７）　ｔ？　／Ｌ／等のガス通路が
形成されたものを採用することができる。なお、各ポア
は、それぞれ独立に存在するものではなく、セラミック
粉末の粒界に存在する細隙によって相互に連通している
。

ウォッシュコート層は、γ−アルミナ、チタニア、β−
アルミナ等の耐熱性をもつセラミック粉末やセラミック
ファイバをコートすることにより得ることができる。β
−アルミナを用いることが耐熱性の点で好ましい。この
ウォッシュコート層にも、それぞれ独立に存在したもの
でなく、粉末の粒界ヤファイバの境界に存在する細隙に
よって相互に連通した無数のポアが存在する。ポア群が
表面から内部にかけて大径から小径へと変化したウォッ
シュコート層を得るためには、セラミック粉末の粒径や
セラミックファイバの径を徐々に大きくしつつ複数層コ
ートすればよい。また、徐々に径を大きくした発泡成分
や消失成分をセラミック粉末やセラミックファイバとと
もに複数層被覆し、焼成することにより得ることもでき
る。ウォッシュコート層における壁部に近い側のポア群
は、壁部のポア群を下回る径に形成することが捕集効率
の点で好ましい。また、ウォッシュコート層における壁
部から遠い側のポア群は、壁部のポア群を超える径に形
成することが背圧上昇遅延の点で好ましい。さらに、基
体がハニカム構造体であって、各セルが排気ガスの入口
側の端面又は出口側の端面において交互に栓材によって
閉塞されたものである場合には、入口側が栓材によって
閉塞されていないセル側の壁部の面にのみウォッシュコ
ート層をコートすることもできる。このように壁部の一
面にのみウォッシュコート層をコートするには、吸引ろ
過による方法、消失成分たとえばＰＶＡコート（ＰＶＡ
＝ポリビニルアルコール）で他方の面を塞いでおく方法
等が考えられる。なお、このウォッシュコート層に活性
物質等を担持させることもできる。

［作用］ 本発明のＤＰＦではウォッシュコート層が表面から内部
にかけて大径から小径へと変化したポア群をもつ。この
ため、排気ガス中のパティキュレートは、慣性衝突によ
り表面側のウォッシュコート層のポア群に優先的に付着
するが、径の大きい表面側のウォッシュコート層のポア
群から径の小さい壁部側のウォッシュコート層のポア群
まで自由に侵入が許容される。そして、このウォッシュ
コート層が基体と一体化しているため、この作用を得る
ために他のＤＰＦや他のフィルタをジャケットに装備す
る必要がない。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説
明する。

本実施例のＤＰＦは、第１図に示すように、壁部１０に
よって無数のセル１１が形成されたハカム構造体１と、
第２図に示すように、壁部１゜にコートされたウォッシ
ュコート層２とからなる。

ハニカム構造体１の壁部１０はｔ＝０．３〜０゜５ｍｍ
であり、この壁部１０には無数のポア群１０ａ（Φ−０
，５〜５０μｍ）が形成されている。

ウォッシュコート層２には、結晶間に存在する細隙によ
って無数の小ポア群２ａ（Φ−５〜１０００Ｘ）、中ポ
ア群２ｂ（Φ＝５０〜５００μｍ）、大ポア群２ｃ（Φ
＝１００〜１０ｏｏμｍ）が形成されている。このＤＰ
Ｆは、第１図に示すように、ジャケット３に装備され、
ディーゼル機関の排気ガス浄化装置として使用される。

かかるＤＰＦは次のように得ることができたものである
。

まず、基体としてハニカム構造体１（日本ガイシ社製）
を用意した。このハニカム構造体１は、コージェライト
からなる。このハニカム構造体１は、各セル１１が排気
ガスの入口側の端面又は出口側の端面において交互にコ
ージェライトからなる栓材１２ａ、１２ｂによって閉塞
されている。

また、ウォッシュコート層２をコートするため、平均粒
径２μｍのγ−アルミナ粉末（キャタラー工業製）と、
平均粒径１００μｍのβ−アルミナ粉末（ＢａＯ・６Ａ
１２ｏ３、東洋ＣＣＩ製）と、平均粒径１５０μｍのβ
−アルミナ粉末（同上）とを用意した。平均粒径２μｍ
のγ−アルミナ粉末、平均粒径１００μｍのβ−アルミ
ナ粉末及び平均粒径１５０μｍのβ−アルミナ粉末と蒸
溜水とをそれぞれ攪はんし、Ｂ型粘度計においてそれぞ
れ５０ＣｐＳ程度の粘度となるよう３種のスラリを調整
した。

γ−アルミナ粉末を含むスラリにハニカム構造体１を含
浸させ、エアーブローすることにより余分なスラリを吹
飛ばし、均一に壁部１０にスラリを被覆した。このとき
スラリは壁部１０のポア群１０ａまで入込んでいる。こ
れを約６００　’Ｃ１大気中にて焼成した。こうして、
ハニカム構造体１の壁部１０に５０Ｃ１／ρ以上のＴ−
アルミナからなる第１ウォッシュコート層２１をコート
した。

ついで、第１ウォッシュコート層２１をコートしたハニ
カム構造体１上で平均粒径１００／ｊ７７？のβ−アル
ミナ粉末を含むスラリを吸引ろ過し、入口側が栓材１２
ａによって閉塞されていないセル１１側の壁部１０の面
にのみスラリを被覆した。

これを約１０００’Ｃ１大気中にて焼成した。こうして
、２０ＣＩ／、１）以上のβ−アルミナからなる第２ウ
ォッシュコート層２２をコートした。

さらに、第２ウォッシュコート層２２をコートしたハニ
カム構造体１上で平均粒径１５０μ雇のβ−アルミナ粉
末を含むスラリを吸引ろ過し、上記と同様に２０ｇ／１
以上のβ−アルミナからなる第３ウォッシュコート層２
３をコートした。第１〜３ウオツシユコート層２１〜２
３からなるウォッシュコート層２は、目視では各層を確
認できず、ハニカム構造体１と一体化されていた。また
、ウォッシュコート層２は壁部１０に対して栓材１２ｂ
側がやや厚くコートされていた。

なお、これら第２、第３ウォッシュコート層２２．２３
の他の製法として、アルコキシドスラリをディッピング
によりコートしてもよいが、この場合には副生物たるア
ルコールが大量に発生したり、粒径制御を養生時間でコ
ントロールする点に注意すべきである。

こうして実施例のＤＰＦを得た。

（評価） 実施例のＤＰＦを第１図に示すようにステンレス鋼製の
ジャケット３に装備し、排気ガス浄化装置を組付けた。

そして、この排気ガス浄化装置を３ｆＪ直噴デイ一ゼル
機関搭載のフォークリフトにそれぞれ装備した。排気ガ
ス中のパティキュレートは、慣性衝突により第３ウォッ
シュコート層２３の大ポア群２０に優先的に付着するが
、この大ポア群２Ｃから第２ウォッシュコート層２２の
中ポア群２ｂ、第１ウォッシュコート層２１の小ポア群
２ａまで自由に侵入が許容される。このため、本実施例
のＤＰＦを装備した排気ガス浄化装置は、運転変動時に
おけるパティキュレートの再飛散防止と、パティキュレ
ートの捕集効率を維持した背圧上昇の遅延化とを図るこ
とができた。

また、このＤＰＦでは、従来のＤＰＦでは浄化が困難で
あった直噴ディーゼル機関特有の可溶性有機質（ＳＯＦ
＝Ｓｏｌｕｂｌｅ　　ＱｒｇａｎＣＦｒａｃｔｉｏｎ）
を複数層の第１〜３ウオツシユコート層２１〜２３で衝
突させることができたため、充分に吸着して浄化するこ
とができた。

さらに、このＤＰＦでは、第１〜３ウオツシユコート層
２１〜２３が壁部１０に対して栓材１２ｂ側にやや厚く
コートされているため、入口側と出口側との背圧勾配の
差によりパティキュレートが入口側に均一に付着し、従
来のＤＰＦのようにパティキュレートが出口側に厚く付
着するようなことがなかった。このため、このＤＰＦは
、再生処理の燃焼熱が有効に伝幡され、メンテナンスに
より浄化性能を容易にかつ充分に回復できた。

そして、このＤＰＦは第１〜３ウオツシユコート層２１
〜２３からなるウォッシュコート層２がハニカム構造体
１と一体化されているため、このＤＰＦを用いれば、他
のＤＰＦや他のフィルタを同時に装備する必要がなく、
コンパクトに排気ガス浄化装置を組付けることが可能と
なる。

なお、本発明のＤＰＦでは、ウォッシュコート層のポア
群をセラミック粉末の粒径や消失成分の粒径を選択する
ことで種々変化させれば、パティキュレートのサイズ別
浄化が可能となる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のＤＰＦは基体と一体化し
たウォッシュコート層が表面から内部にかけて大径から
小径へと変化する無数のポアをもつ。このため、このＤ
ＰＦをジャケットに装備すれば、運転変動時におけるパ
ティキュレートの再飛散防止と、パティキュレートの捕
集効率を維持した背圧上昇の遅延化とを図りつつ、排気
ガス浄化装置をコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のＤＰＦを装備した排気ガス浄化装置の
断面図、第２図は実施例のＤＰＦを拡大した断面図であ
る。 １・・・ハニカム構造体（基体） １０・・・壁部　　　　　１０ａ・・・ポア１１・・・
セル（ガス通路） １２ａ、ｂ・・・栓材　　２・・・ウォッシュコート層
２１・・・第１ウォッシュコート層 ２２・・・第２ウォッシュコート層 ２３・・・第３ウォッシュコート層 ２ａ・・・小ポア　　　　２ｂ・・・中ポア２Ｃ・・・
大ポア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）無数のポアをもつ壁部によつて無数のガス通路が
   形成された基体と、 該壁部にコートされ、表面から内部にかけて大径から小
   径へと変化する無数のポアをもつウォッシュコート層と
   を有することを特徴とするディーゼルパティキュレート
   フィルタ。