JPS63162014A - 排ガスフイルタ - 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、例えばディーゼルエンジンから排出される粒
子状物質（以下ススという）を補集し、補集したススを
燃焼させることにより、ディーゼルエンジンから大気へ
排出されるスス量の低減を図るディーゼル排ガスフィル
タに関するものである。

従来の技術 ディーゼルエンジンから排出されるススを補集するだめ
のディーゼル排ガスフィルタとして、アルミナでコーテ
ィングされた金属ワイヤメッンユを用いたフィルタ、発
泡剤を用いて多孔質構造とシタセラミックフオームフィ
ルタ、及ヒハニカム形状のセラミックモノリスフィルタ
などが考案されている。その中でも、ススの補集効率が
９０％以上で、フィルタによる排ガスの圧力損失が少な
いハニカム形状のセラミ・ンクモノリスフィルタが、排
ガスのススを除去するフィルタとして有望視されている
。

セラミックモノリスフィルタからなるディーゼル排ガス
フィルタは、コージライトを主成分とする押出し成型法
により構成された多数のセルからなるハニカム構造をな
している。このハニカム構造体の両端部は、セメントの
ような非常に気孔率の小さな長さ約１０９の材料で交互
に閉塞されている。これらの上流側および下流側の閉塞
部によって、セルは入口および出口排ガス通路に分割さ
れ、排ガス中のススはセル壁でほぼ全量集塵される。エ
ンジンを運転すると、徐々にススが堆積してディーゼル
排ガスフィルタでの排ガスの圧力損失が大きくなり、エ
ンジン性能の低下を招く。そこで、エンジン性能を良好
に保つには一定量のススが堆積した時点で、そのススを
燃焼させ、ディーゼル排ガスフィルタを再生する方法が
とられる。

従って、ススを円滑に燃焼させて、フィルタの再生を何
回でも容易に行えるディーゼル排ガスフィルタが望まれ
る。

発明が解決しようとする問題点 ディーゼル排ガスフィルタに堆積したススは、入口端部
で排ガス中の火花や点火ヒータによって着火し、入口端
部で燃焼が広がり、それと同時にセル内を下流に向って
燃焼する。この時、堆積させたススは高温中で酸素不足
によって出来るススで、はとんど主成分が炭素であり、
かつ排ガス温度も又その時の酸素濃度も運転状態によっ
て違うが、温度が１５０″Ｃ〜４ｏＯ°Ｃ１酸素濃度は
１０％〜１７係ぐらいである。よってそれらの条件下で
一度点火されたススが燃焼し続けることは困難で、その
ためには、従来ススの堆積量が増加してしまい、その結
果その状態で燃焼を始めると温度が上昇しすぎてしまい
ディーゼル排ガスフィルターの内部が溶融すると云う問
題が生じた。よってそれらの問題を解決するのに燃焼助
燃剤を燃料中に混合させるという方法がとられている。

この方法は、助燃剤の種類によっても異なるが、燃焼温
度がこれらを添加しない場合に比較して１００〜２５０
°Ｃも低下させる事が出来る。よって少量のススの堆積
量でも燃焼し続ける事が出来るという特徴がある。しか
しこの方法は、ススは燃焼するが、添加剤は酸化物とな
ってトラップ内に徐々に蓄積するという問題がある。添
加剤は一般的には銅、亜鉛、マンガン、セリウム等の化
合物が使用されており、それらの酸化物が蓄積されたも
のはトラップ外に排出する方法がなく、結果として排気
圧損を上昇させ、エンジン効率を低下させてしまうとい
う問題点があった。又、それら添加剤を燃料に混合する
ためには、あらかじめ混合した燃料を作っておくか、又
は自動車内に混合装置を取り付けなければならないとい
う問題があった。

本発明は上記問題点に鑑み、ススを円滑に燃焼させるこ
とのできる排ガスフィルタを提供することを目的とする
。

問題点を解決するだめの手段 上記目的を達成するために本発明は、端部に交互に閉塞
部を設けた複数のセルを有する多孔質セラミックなる構
造体にハロゲン化金属物を吸着させた合成ゼオライトを
担持させたものである。

作用 上記構成により、それらハロゲン化金属化合物が安定に
存在し、かつススの燃焼助剤となり、少ないスス量で、
かつフィルタ内部を溶解させる事なく燃焼させることが
出来る。

実施例 本発明の一実施例を図に示す。１はディーゼル排ガスフ
ィルタで、例えば次の手法で製造される。

２０ｎ以下に裁断したアルミナ繊維３ｏ重量部と、セラ
ミ、り原料粉末１６重量部を、水３０００重量部に懇濁
させ、この混合スラリーにポリ酢酸ビニル等の有機バイ
ンダーを添加した後、ポリアクリルアミドなどの凝集剤
で凝集させ、長網式抄紙機で抄造し、シートを作成した
。得られたシートを段ボール製造と同様の方法で、波状
シートと平板状シートを接着してなるコルゲートシート
を作成し、次に、これを芯の周囲に接着しつつ巻きつけ
、ハニカム形状を作成した。次に、１つのセル２に流入
した排ガスがセル壁３を通過して他のセルに移行した後
排出されるように、ノ・ニカムの両端を交互に、以下に
述べる材料を各セルに同量ずつ注入することにより入口
側、および出口側閉塞部４゜６を形成して、入口、およ
び出口排ガス通路７゜８に分割した。この成型物を空気
中において１２６ｏ″Ｃで焼成してセラミック繊維とセ
ラミ、ンク原料粉末をセラミック化し、ノーニカム構造
体としてディーゼル排ガスフィルタ１を得た。ここで、
入口側、および出口側閉塞部４．５を形成する材料は、
シートを仮焼し粉砕した無機材料２重量部とでんぷん０
．１重量部と水３重量部を加えてのり状にしたものに、
有機粉末０．１重量部を粉状のまま加え、攪拌混合した
ものを用いる。

次に、モレキュラーシープ１３人（微粉末、平均粒径１
０μ以下）に対しＣｕＣｌ２　　を１０％（重量比）吸
着させた。これはＣｕ（Ｊ、、　　をエチルアルコール
に溶解させた後に、昇温しアルコールを蒸発させて作っ
た。このＣｕｔＪ２　　を１０係吸着させたモレキュラ
ーシープ１３Ａを活面活性剤とともに水に分散した。こ
の時にモレキュラーシープ１３Ａの濃度は水に対し１０
係（重量比）の混合液であった。さらに、この中に結着
剤としてコロイダルシリカ溶液（４０％溶液）を少々式
れた。

その溶液の中に、先程作ったトラップ１をデツプ法によ
りウォッシュコートし、ハロゲン化金属６を吸着させた
合成ゼオライト層を作り、その後５００’Ｃで２時間乾
燥して完成させた。

このようにして得られたディーゼル排ガスフィルタを、
エンジンの排気マニホールドに取り付けて再生テストを
行なった。エンジン回転数１２４゜ｒｐｍ　％　　）ル
ク１２ｋｑ１１ｍ　　で３時間運転してススを堆積した
のち、アイドリンク状態にすると同時に点火ヒータによ
り着火して再生したところ、約３分間で燃焼が終了し、
はとんどススが残らなかった。上記の再生テストを１０
回繰り返し行ない、その後、該排ガスフィルタを取り出
して切断し観察したが、どこにもクラック、溶融、およ
び剥離部分は見当たらなかった。

従来の排ガスフィルタで同様の実験をおこなった所、３
時間運転時でアイドリンク状態にすると同時に点火ヒー
タによシ着火した所、点火ヒータの回りは少し燃焼した
が、後は燃焼しなかった。

よってそのまま前の状態にもどし３時間運転したが同様
の結果であった。さらに３時間運転して同様の事をおこ
なった所、急激な燃焼が起こり約５分で再成された。と
ころが、再成後一部の排ガス出口セル部からススのリー
クが見られた。さらに上記再成をくり返した所、約６回
目で排ガス出口セル部の半分ぐらいの所からススのリー
クが見られ、実質的にフィルタの役割をなしていなかっ
た。

このように本発明の特徴とする所は、ハロゲン化金属化
合物たとえば、ＣｕＣ４２，Ｃｕｒｌ　、　ＭｎＣｄ２
゜ＺｎＣｌ２．０００４３等金属塩化物ＣｕＦ２等フッ
化物ＣｕＩ　　等ヨウ化物を合成ゼオライトたとえばモ
レキュラーシープ４ム、モレキュラーシープ１３Ｘ等に
吸着させたものを通常の方法で製法したものに担持させ
ることにある。

ハロゲン化金属化合物たとえばＣｕＣｄ２の場合、スス
と混合させて燃焼させるとススの燃焼温度が約２０Ｑ〜
２５０’Ｃ低下し４００°Ｃ前後で燃焼させることが出
来ることは古くからよく知られている。コージライト系
セラミフク多項体、又は、ムライト系セラミック多孔体
にＣｕＣｌ２　を単独で担持させた場合、まず比表面積
が小さいためにあまり燃焼助剤として働きにくい。また
最初は燃焼助剤として働くが、その時、ススは炭酸ガス
と水蒸気になってトラップ外に放出されるが、ｃｕｃ６
２はＣｕＯとなシトラウプ内に残る。この時にＣｕＯが
担持している所からはずれるため、次からは燃焼助剤と
してききにくくなる。さらにＣｕＣｌ２　　とＣｕＯと
比較するとＣｕｔＪ、、の場合は、ススの燃焼温度の低
下は２００〜２５０’ＣだがＣｕＯでは〜１００°Ｃと
なり効果は小さくなってしまう。この時、本発明の合成
ゼオライトにＣｕｅ／２　を吸着させた時、加熱しても
極めて安定である。たとえば、空気中でＣｕｒｌ２　を
加熱していくと４５０°Ｃ付近から分解が始まり、７５
０°Ｃ付近では塩素をすべて放出してＣｕＯＯ形になる
。しかし合成ゼオライトに吸着させた場合約ＳＯＯ°Ｃ
までは安定で、塩素の分解は見られなかった。これは、
ゼオライト格子中の金属カチオン、たとえばＮａ＋等に
より強く吸着されているためと考えられ、特に合成ゼオ
ライト中、ム型またはＸ型のナトリウム型合成ゼオライ
トに吸着させた場合はより安定である。本発明は、これ
ら合成ゼオライトに金属ハロゲン化化合物を吸着させ、
それを通常の方法で製造した排ガスフィルタに担持させ
てそれを排ガスフィルタとして使用するもので、排ガス
フィルタ内でトラップされたススを、Ｃｕｒｌ２　の助
燃効果により低温で燃焼させる事が出来、かつそれらＣ
ｕＣｌ２は合成ゼオライトの作用により常に安定にその
ままの形で存在するためにくり返し使用が可能で、又そ
の助燃効果も劣化しないものである。

又これらを従来方法で使った排ガスフィルタにウォッシ
ュコートするため、フィルタ内の比表面積が増加し、Ｃ
ｕＣｌ２　がより効果的な助燃効果を発揮することも出
来る。

発明の効果 本発明は、多孔質セラミックからなるハニカム構造体の
セル端部を交互に閉塞してなる排ガスフィルタにハロゲ
ン化金属化合物を吸着させた合成ゼオライトをウォッシ
ュコートする事により、適当量のススが堆積した時ヒー
タで点火してやれば堆積したススがほとんど燃焼し、従
来のように、相当量ススが堆積しなければ燃焼し続けな
く又、一度その状態で燃え出すとフィルタ内の温度上昇
のため内部が溶融してススのリークが見られるとか、添
加剤を燃料に混入する手間の必要もなく、又それら添加
剤によりフィルタ目盛りのだめの圧損の上昇によるエン
ジントラブル等のない可成の容易に行こなえるフィルタ
を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の排ガスフィルタの部分断面図で
ある。 １・・・・・排ガスフィルタ、２・・・・・・セノペ３
−−−−＝セル壁、４．６・・・・・・入口、出口側閉
塞部、６・・・・・・ロゲン化金属化合物を吸着させた
合成デオライト層部、７．８・・・・・・入口、出口排
ガス通路、９・・・・・・スス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）端部に交互に閉塞部を設けた複数のセルを有する
   多孔質セラミックなる構造体に、ハロゲン化金属物を吸
   着させた合成ゼオライトを担持させた排ガスフィルタ。
2. （２）合成ゼオライトが、Ａ型またはＸ型のナトリウム
   型合成ゼオライトである特許請求の範囲第１項記載の排
   ガスフィルタ。