JPH0249913A - Particulate collecting filter - Google Patents

Particulate collecting filter

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Publication number
JPH0249913A
JPH0249913A JP63198716A JP19871688A JPH0249913A JP H0249913 A JPH0249913 A JP H0249913A JP 63198716 A JP63198716 A JP 63198716A JP 19871688 A JP19871688 A JP 19871688A JP H0249913 A JPH0249913 A JP H0249913A
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JP
Japan
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filter
potassium titanate
layer
particulates
copper
Prior art date
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Application number
JP63198716A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukari Ito
伊藤 ゆかり
Yoshitsugu Ogura
義次 小倉
Mareo Kimura
希夫 木村
Tadashi Suzuki
正 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Publication of JPH0249913A publication Critical patent/JPH0249913A/en
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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the reproducibility of a filter by forming potassium titanate fiber, SiO2, a Cu-plated layer, and an Ag-plated layer one after another on the collecting surfaces of particulates in a honeycomb filter of ceramic type, and thereby enlarging surface area. CONSTITUTION:A filter is made in honeycomb form, a bulkhead 1 constituting a number of cells oriented in the exhaust gas flowing direction is formed from porous ceramic. On the surface of this bulkhead 1 a layer is formed composite with potassium titanate fiber 2. A SiO2 particle layer 4 is formed on the surface of potassium titanate fiber 2. A Cu-plated layer 5 and an Ag-plated layer 6 are formed on the surface of a SiO2 particle layer 4. Thereby the area of a catalyzer surface is enlarged to increase the contact of catalyzer with particulates, which should enhance the reproducibility of the filter.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する
ためのフィルタ、特にディーゼルエンジンから排出され
るパティキュレートを捕集するためのフィルタに関する
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a filter for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine, and particularly to a filter for collecting particulates emitted from a diesel engine. .

(従来の技術) 従来、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレ
ートを捕集するためのフィルタとして、ハニカム状また
はフオーム状のセラミック構造体が使用されている。こ
のうち、ハニカム状セラミック構造体は、例えば第9図
に示すように、多孔質のセラミックからなる隔壁1°に
より排気ガスの流通方向に向いた多数のセル17を形成
し、そのセル17の両端開口部を交互に栓18で閉塞し
た構造を有する。
(Prior Art) Conventionally, a honeycomb-shaped or foam-shaped ceramic structure has been used as a filter for collecting particulates discharged from a diesel engine. Among these, the honeycomb-shaped ceramic structure has, for example, as shown in FIG. It has a structure in which openings are alternately closed with plugs 18.

上記ハニカム状セラミック構造体からなるフィルタは、
セル17の開口部を排気ガスの上・下流に向けてエンジ
ンの排気系に取り付けられ、排気ガス16は、第9図に
矢印で示すように、隔壁1°の細孔を通って、隣接する
セル17内へ流入し、その際に排気ガス中のパティキュ
レートが隔壁1°に捕捉される。
The filter made of the above honeycomb-shaped ceramic structure is
The cell 17 is attached to the exhaust system of the engine with its opening facing upstream and downstream of the exhaust gas, and the exhaust gas 16 passes through the 1° pore of the partition wall to the adjacent cell, as shown by the arrow in FIG. Particulates in the exhaust gas flow into the cell 17, and at that time, particulates in the exhaust gas are captured by the partition wall 1°.

ところで、該フィルタは使用を重ねるに従い、パティキ
ュレートが隔壁に堆積して排気効率が低下するため、捕
捉したパティキュレートを定期的に焼却し、フィルタの
再生を行う必要がある。焼却のための着火手段としては
、−船釣に、ヒータ、バーナー等の加熱手段を用いた外
部着火方式が用いられている。外部着火方式は、フィル
タの上流側でパティキュレートに着火し、フィルタ下流
側へ燃焼を伝播させて再生を行うものであるが、このと
きパティキュレートの燃焼効率が悪いと、特に下流側の
パティキュレートが残留することになる。パティキュレ
ートが残留すると、再生によりフィルタの排気効率が充
分に回復しないという点で問題があるだけでなく、残留
したパティキュレートは、次の再生時に一緒に燃焼され
るため、燃焼温度が著しく高くなり、フィルタが過熱状
態になるという問題を生じる。これにより、フィルタに
クランクが発生したり、溶損に至ることもあり、また、
フィルタの温度が著しく高くなると、フィルタに担持さ
せておいた触媒が劣化することもある。
By the way, as the filter is used repeatedly, particulates accumulate on the partition walls and the exhaust efficiency decreases, so it is necessary to periodically incinerate the captured particulates and regenerate the filter. As an ignition means for incineration, an external ignition method using a heating means such as a heater or a burner is used for boat fishing. In the external ignition method, particulates are ignited on the upstream side of the filter, and combustion is propagated to the downstream side of the filter to perform regeneration. However, if the combustion efficiency of particulates is poor at this time, especially the particulates on the downstream side will remain. If particulates remain, not only does regeneration cause a problem in that the exhaust efficiency of the filter is not fully recovered, but the remaining particulates are also combusted during the next regeneration, resulting in a significantly higher combustion temperature. , the problem arises that the filter becomes overheated. This can cause the filter to crank or melt.
If the temperature of the filter increases significantly, the catalyst supported on the filter may deteriorate.

従って、パティキュレート捕集用フィルタにおいては、
フィルタの再生性を向上することが重大な課題であり、
種々の方法が提案されている。
Therefore, in the particulate collection filter,
Improving the reproducibility of filters is a critical issue;
Various methods have been proposed.

例えば、特開昭55−2497号には、触媒として、白
金、パラジウム等の白金族元素を担持したフィルタが開
示されており、特開昭58−109136号には、触媒
として、銅、マンガン、バナジウム等の卑金属元素を担
持したフィルタが開示されている。
For example, JP-A-55-2497 discloses a filter that supports platinum group elements such as platinum and palladium as a catalyst, and JP-A-58-109136 discloses a filter that supports copper, manganese, etc. as a catalyst. A filter carrying a base metal element such as vanadium has been disclosed.

さらに、特開昭61−252821号には、パティキュ
レート捕集面に金属被膜を形成して燃焼伝播性を向上さ
せることが提案されている。
Furthermore, JP-A-61-252821 proposes forming a metal coating on the particulate collection surface to improve combustion propagation.

さらに、特願昭62−76996号には、パティキュレ
ート捕集面にチタン酸カリウム繊維を含有するγ−アル
ミナコート層を形成し、その表面に触媒としての銅及び
銀メッキ層を形成する方法が提案されている。ここで、
チタン酸カリウム繊維とは、チタン酸カリウムの針状結
晶を意味する。該方法においては、チタン酸カリウム繊
維を含むT−アルミナコート層がチタン酸カリウム繊維
の針状結晶により粗面となっているため、その表面に形
成された銅及び銀メッキ層の表面積が拡大し、パティキ
ュレートと触媒との接触機会(接触面積)が増え、その
結果、フィルタの再生性が向上する。
Furthermore, Japanese Patent Application No. 62-76996 discloses a method in which a γ-alumina coating layer containing potassium titanate fibers is formed on the particulate collection surface, and a copper and silver plating layer as a catalyst is formed on the surface. Proposed. here,
Potassium titanate fiber means needle-like crystals of potassium titanate. In this method, since the T-alumina coat layer containing potassium titanate fibers has a rough surface due to the needle-like crystals of the potassium titanate fibers, the surface area of the copper and silver plating layer formed on the surface is expanded. , the opportunity for contact between the particulates and the catalyst (contact area) increases, and as a result, the regeneration performance of the filter improves.

(発明が解決しようとする課題) 上記のうち、触媒を担持したフィルタの製造においては
、−船釣に、フィルタに触媒溶液を含浸させることによ
り触媒の担持が行われ、触媒はセラミック質ハニカムフ
ィルタの細孔の内部まで高濃度に分散されるが、パティ
キュレートを燃焼するには、パティキュレートと触媒と
が直接接触する必要があり、パティキュレートは細孔の
内部にまでは殆ど入らないので充分な効果が得られない
(Problems to be Solved by the Invention) Among the above, in the production of a filter carrying a catalyst, the catalyst is carried by impregnating the filter with a catalyst solution, and the catalyst is applied to a ceramic honeycomb filter. However, in order to burn the particulates, direct contact between the particulates and the catalyst is required, and the particulates hardly enter the inside of the pores, so it is sufficient to burn the particulates. No effect can be obtained.

これに対し、上記触媒の金属を被覆したフィルタでは、
フィルタの隔壁表面にのみ触媒成分を付着させることが
できるので、上記の触媒成分を分散させたフィルタに比
べて高密度の触媒成分がパティキュレートに作用する点
で再生効果が大きい。しかし、該隔壁表面は比較的平滑
であり、触媒とパティキュレートとの接触機会が充分で
あるとは言えないため、更に再生性の優れたフィルタが
望まれている。
On the other hand, in the filter coated with the above catalyst metal,
Since the catalyst component can be attached only to the surface of the partition wall of the filter, the regeneration effect is greater in that a higher density catalyst component acts on the particulates than in the filter in which the catalyst component is dispersed. However, the surface of the partition wall is relatively smooth, and it cannot be said that there is a sufficient opportunity for contact between the catalyst and the particulates, so a filter with even better regenerating properties is desired.

チタン酸カリウム繊維を用いる方法は、該繊維がフィル
タ表面で重なり合い三次元的な表面となるため接触機会
の点では改善される。しかしながら、このフィルタは1
000°C以上の高温に一定時間以上曝すと、チタン酸
カリウム繊維の針状結晶が崩れ、パティキュレート捕集
面が平滑化して表面積が減少するとともに、銅及び銀が
触媒としての機能を失活するという問題がある。特に、
ディーゼルニンジン用パティキュレー1へ捕集フィルタ
は、使用時に1000°C以上の高温に曝されることが
しばしばあるため、高温下でもチタン酸カリウム繊維の
針状結晶が崩れたり、触媒が失活したりすることなく、
充分な耐久性を有するパティキュレート捕集用フィルタ
が要求される。
The method using potassium titanate fibers is improved in terms of contact opportunities because the fibers overlap on the filter surface to form a three-dimensional surface. However, this filter has 1
When exposed to high temperatures of 000°C or higher for a certain period of time, the acicular crystals of the potassium titanate fibers collapse, the particulate collection surface becomes smooth and the surface area decreases, and copper and silver lose their catalytic function. There is a problem with doing so. especially,
Diesel carrot particulate collection filters are often exposed to high temperatures of 1000°C or higher during use, so even at high temperatures the needle-like crystals of the potassium titanate fibers may collapse or the catalyst may be deactivated. without doing,
A particulate collection filter with sufficient durability is required.

上記のチタン酸カリウム繊維を用いる方法において、繊
維が崩れる原因について調べたところ、チタン酸カリウ
ム繊維をコーティングしただけで銅メッキ及び銀メンキ
を施さないフィルタは1000°CX3時間の熱処理を
行った場合に、チタン酸カリウム繊維は崩れず、完全な
形のまま存在すること、並びにチタン酸カリウム(K2
0・6TiO□)の融点は1250〜1310°Cと高
く、これ自体が1000°C程度の温度で崩れるとは考
えに(いことから、チタン酸カリウム繊維が崩れるのは
、チタン酸カリウム繊維と銅または恨が1000°C以
上の高温下において反応するためであると推定される。
In the above method using potassium titanate fibers, we investigated the cause of fiber collapse and found that filters coated with potassium titanate fibers without copper plating or silver coating were heat treated at 1000°C for 3 hours. , potassium titanate fibers do not disintegrate and remain intact, and potassium titanate (K2
The melting point of 0.6 TiO It is presumed that this is because copper or copper reacts at high temperatures of 1000°C or higher.

従って、本発明はパティキュレート捕集面にチタン酸カ
リウム繊維がコーティングされ、該繊維上に触媒として
銅及び銀メッキが施されたパティキュレート捕集用フィ
ルタにおいて、1000°Cを超える高温下においてチ
タン酸カリウム繊維の針状結晶が崩れることがなく、触
媒とパティキュレートとの良好な接触機会を維持しうる
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。
Therefore, the present invention provides a filter for particulate collection in which the particulate collection surface is coated with potassium titanate fibers, and the fibers are plated with copper and silver as a catalyst. An object of the present invention is to provide a filter for collecting particulates in which needle-like crystals of potassium acid fibers do not collapse and can maintain good opportunities for contact between a catalyst and particulates.

(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明のパティキュレー
ト捕集用フィルタは、セラミック質ハニカムフィルタの
パティキュレート捕集面に、チタン酸カリウム繊維をコ
ーティングし、該チタン酸カリウム繊維の表面に5iO
z層を形成し、該5iOz層の表面に銅メンキ層及び銀
メッキ層を形成したことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the particulate-collecting filter of the present invention coats the particulate-collecting surface of a ceramic honeycomb filter with potassium titanate fibers. 5iO on the surface of potassium titanate fiber
A z layer is formed, and a copper coating layer and a silver plating layer are formed on the surface of the 5iOz layer.

5iOz層は、チタン酸カリウム繊維による凹凸が充分
に活用できる程度であって、StO□層上に形成される
銅及び根がチタン酸カリウム繊維と反応しない程度の厚
さに塗布する。具体的には、セルの数によって異なるが
、フィルタ容積1!あたり、5g未満では、チタン酸カ
リウム繊維と銅または銀との反応を防止するという効果
が得られず、50gを超えると、チタン酸カリウム繊維
の隙間が埋まり、その表面に形成されるメッキ面が平滑
となってしまい、接触機会の向上効果か得られないため
、5g〜50gの範囲が好ましい。
The 5iOz layer is applied to a thickness that allows the unevenness caused by the potassium titanate fibers to be fully utilized and that the copper and roots formed on the StO□ layer do not react with the potassium titanate fibers. Specifically, it depends on the number of cells, but the filter volume is 1! If the amount is less than 5g, the effect of preventing the reaction between the potassium titanate fibers and copper or silver will not be obtained, and if it exceeds 50g, the gaps between the potassium titanate fibers will be filled and the plated surface formed on the surface will be The amount is preferably in the range of 5 g to 50 g because the surface becomes smooth and the effect of improving contact opportunities cannot be obtained.

また、5iOz粒子の粒径は、10nm未満ではチタン
酸カリウl、繊維上に所望の凹凸を形成することができ
ず、50nmを越えると、チタン酸カリウム繊維にコー
ティングするのが困難となるため、10〜50nmの範
囲とするのが好ましい。
In addition, if the particle size of the 5iOz particles is less than 10 nm, it will not be possible to form the desired unevenness on the potassium titanate fiber, and if it exceeds 50 nm, it will be difficult to coat the potassium titanate fiber. It is preferable to set it as the range of 10-50 nm.

(作用) 本発明のパティキュレート捕集用フィルタは、パティキ
ュレート捕集面にチタン酸カリウム繊維がコーティング
され、該チタン酸カリウム繊維の表面にSiO□がコー
ティングされ、さらにそのSin、の表面に銅及び恨メ
ンキが施されている。チタン酸カリウム繊維は重なり合
って三次元的構造をとっており、しかも、針状結晶の表
面にはSiO□粒子により凹凸が形成される。また、チ
タン酸カリウム繊維と銅−銀メッキとの間には耐熱性を
有するStO□コート層が存在するため、1000°C
以上の高温においてもチタン酸カリウム繊維と銅及び銀
とが反応することがなく、従って、チタン酸カリウム繊
維が崩れて触媒としての銅及び銀が失活することもない
(Function) In the particulate collection filter of the present invention, the particulate collection surface is coated with potassium titanate fibers, the surface of the potassium titanate fibers is coated with SiO□, and the surface of the Si is coated with copper. And grudges are given. The potassium titanate fibers overlap to form a three-dimensional structure, and the surface of the needle-like crystals is unevenly formed by SiO□ particles. In addition, since there is a heat-resistant StO□ coating layer between the potassium titanate fiber and the copper-silver plating,
Even at the above high temperatures, the potassium titanate fibers do not react with copper and silver, and therefore the potassium titanate fibers do not collapse and the copper and silver as catalysts do not become deactivated.

(実施例) 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 市販のコーディエライト製ハニカムフィルタ基材(直径
30mm、長さ50mm)を、チタン酸カリウム繊維の
粉末7部、蒸溜水100部、ポリビニルアルコール5部
からなるスラリーに浸漬し、引き上げた後、余分のスラ
リーをエアーにより吹き払い、乾燥し、700°CX2
時間の焼成を行った。これにより、チタン酸カリウム繊
維の針状結晶の層が形成された。チタン酸カリウム繊維
のコート量はフィルタ容積11あたり20gであった。
Example 1 A commercially available cordierite honeycomb filter base material (30 mm in diameter, 50 mm in length) was immersed in a slurry consisting of 7 parts of potassium titanate fiber powder, 100 parts of distilled water, and 5 parts of polyvinyl alcohol, and then pulled up. After that, blow off the excess slurry with air, dry, and heat at 700°C
Fired for an hour. This resulted in the formation of a layer of needle-like crystals of potassium titanate fibers. The amount of potassium titanate fiber coated was 20 g per 11 filter volumes.

このフィルタを、市販のシリカゾル(10%)に浸漬し
、上記と同様にエアー吹き払い、乾燥及び700°CX
2時間の焼成を行った。これにより、チタン酸カリウム
繊維の表面に5in2の粒子層が形成される。5iOz
のコート量は、フィルタ容積1ρあたり5gであった。
This filter was immersed in commercially available silica sol (10%), blown off with air in the same manner as above, dried and heated to 700°C.
Firing was performed for 2 hours. As a result, a 5 in 2 particle layer is formed on the surface of the potassium titanate fiber. 5iOz
The coating amount was 5 g per 1 ρ of filter volume.

次に、このフィルタを塩化第一錫5g /ffiの溶液
に浸漬し、水洗した。その後、PdC1z 0.5g/
lからなる活性化溶液に3分間浸漬した後、余分の液滴
を吹き払い、水素化ホウ素ナトリウム水溶液中で還元し
た後、無電解銅メッキ液に浸漬することにより銅メッキ
を行った。これにより、チタン酸カリウム繊維上の5i
Oz粒子の表面に銅メッキ層が形成された。銅メッキ量
は、20g/lであった。
Next, this filter was immersed in a solution containing 5 g of stannous chloride/ffi and washed with water. After that, PdC1z 0.5g/
After being immersed in an activation solution consisting of 1 for 3 minutes, excess droplets were blown off, reduced in an aqueous sodium borohydride solution, and copper plating was performed by immersing in an electroless copper plating solution. This results in 5i on potassium titanate fibers.
A copper plating layer was formed on the surface of the Oz particles. The amount of copper plating was 20 g/l.

このフィルりに、八gNo:+ 7.5g/ l 5N
H40H(28重量%>6.4ml/ l 、 Naz
Sz0326g / I−からなる銀メッキ液を用いて
、銀の置換メッキを行った。
For this filling, 8gNo: + 7.5g/l 5N
H40H (28 wt% > 6.4 ml/l, Naz
Silver displacement plating was performed using a silver plating solution consisting of Sz0326g/I-.

これにより得られたフィルタの銀メッキ量は、フィルタ
容積11あたり約2gであった。
The amount of silver plating on the filter thus obtained was about 2 g per 11 filter volumes.

これにより、第1図及びその部分Aの拡大図である第2
図に示すように、ハニカムフィルタ基材の隔壁1の表面
にチタン酸カリウム繊維2が重なりあってできた層が形
成され、該チタン酸カリウム繊維2の表面にSiO□粒
子4がコーティングされ、その表面に銅メッキ層5及び
銀メッキ層6が形成されたパティキュレート捕集用フィ
ルタ3が得られた。
As a result, the second figure, which is an enlarged view of FIG.
As shown in the figure, a layer made of overlapping potassium titanate fibers 2 is formed on the surface of the partition wall 1 of the honeycomb filter base material, and the surface of the potassium titanate fibers 2 is coated with SiO□ particles 4. A particulate collection filter 3 having a copper plating layer 5 and a silver plating layer 6 formed on its surface was obtained.

実施例2 SiO□のコート量をフィルタ容積IPあたり50gと
すること以外は、実施例1と同様のコーティング方法に
より、チタン酸カリウム繊維の層が形成され、該針状結
晶の表面にSjO□の粒子層、銅メッキ層及び銀メッキ
層が形成されたパティキュレート捕集用フィルタを製造
した。
Example 2 A layer of potassium titanate fibers was formed by the same coating method as in Example 1, except that the coating amount of SiO□ was 50 g per filter volume IP, and a layer of SjO□ was coated on the surface of the needle-like crystals. A particulate collection filter in which a particle layer, a copper plating layer, and a silver plating layer were formed was manufactured.

比較例1: SiO□のコートiをフィルタ容積11あたり2gとす
ること以外は、実施例1と同様のコーティング方法によ
り、チタン酸カリウム繊維の層が形成され、該チタン酸
カリウム繊維の表面にSin、の粒子層、銅メッキ層及
び銀メッキ層が形成されたパティキュレート捕集用フィ
ルタを製造した。
Comparative Example 1: A layer of potassium titanate fibers was formed by the same coating method as in Example 1, except that the coat i of SiO□ was 2 g per filter volume 11, and a layer of potassium titanate fibers was formed on the surface of the potassium titanate fibers. A particulate collection filter was manufactured in which a particle layer, a copper plating layer, and a silver plating layer were formed.

比較例2: 実施例1と同様のコーティング方法により、チタン酸カ
リウム繊維を、フィルタ容積IPあたり20gのコート
量でコーティングし、その後、実施例1と同様の方法に
より銅メンキ及び銀メッキを行うことにより、チタン酸
カリウム繊維の層を形成し、該チタン酸カリウム繊維の
表面に銅メッキ層及び銀メッキ層が形成されたパティキ
ュレート捕集用フィルタを製造した。
Comparative Example 2: Potassium titanate fibers were coated with a coating amount of 20 g per filter volume IP using the same coating method as in Example 1, and then copper coating and silver plating were performed using the same method as in Example 1. Thus, a particulate collection filter was manufactured in which a layer of potassium titanate fibers was formed, and a copper plating layer and a silver plating layer were formed on the surface of the potassium titanate fibers.

比較例3: 実施例1で用いたのと同じハニカムフィルタ基材に、活
性化アルミナ粉末、アルミナゾル、硝酸アルミニウム及
び蒸留水からなるスラリーを用いて、γ−アルミナコー
ト層を形成した。
Comparative Example 3: A γ-alumina coat layer was formed on the same honeycomb filter base material as used in Example 1 using a slurry consisting of activated alumina powder, alumina sol, aluminum nitrate, and distilled water.

この時、コート量はフィルタ容積12あたり75gであ
った。
At this time, the coating amount was 75 g per 12 filter volumes.

次に、実施例1と同様の方法により、銅及び1艮メッキ
を行った。
Next, copper plating was performed using the same method as in Example 1.

試験例=。Test example=.

実施例1〜2及び比較例1〜3で製造されたパティキュ
レート捕集用フィルタを、排気量2400ccの渦流質
式ディーゼルエンジンの排気系に取り付け、回転数20
0Orpm  トルク3kg  −信の条件で、2.5
時間運転してフィルタ1個あたり0.60〜0.65g
のパティキュレートを付着させ、このパティキュレート
捕集用フィルタ3′を第8図に示す試験装置15に組み
付け、パティキュレート燃焼率を測定した。
The particulate collection filters manufactured in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 3 were attached to the exhaust system of a vortex-type diesel engine with a displacement of 2400 cc, and the number of revolutions was 20.
0Orpm Torque 3kg - Under conditions of trust, 2.5
0.60-0.65g per filter after hourly operation
This particulate collection filter 3' was assembled into a test device 15 shown in FIG. 8, and the particulate combustion rate was measured.

第8図において、9は一端にガス流入口10を、他端に
排気口11をそれぞれ設けた反応管で、該反応管9内に
、上記のように形成したパティキュレート捕集用フィル
タ3“と整流用モノリス担体12とを内装する。反応管
9は、ガス流入口10側が管状電気炉13で覆われてお
り、ガス流入口lOから反応管9内に導入されたガスは
、前記電気炉13で加熱されてパティキュレート捕集用
フィルタ3°に至り、捕捉されているパティキュレート
を燃焼させる。なお、燃焼率の測定は、窒素ガス4.5
1/分、酸素ガス0.517分のガス流量で、ヒータ1
4に接近したフィルタ端面の温度をヒータ通電量によっ
て325°C1350°C及び375°Cの3段階に変
化させて行った。結果を第1表に示す。
In FIG. 8, reference numeral 9 denotes a reaction tube provided with a gas inlet 10 at one end and an exhaust port 11 at the other end, and inside the reaction tube 9 is a filter 3 for collecting particulates formed as described above. and a monolith carrier 12 for rectification.The reaction tube 9 is covered with a tubular electric furnace 13 on the side of the gas inlet 10, and the gas introduced into the reaction tube 9 from the gas inlet 1O is connected to the electric furnace. 13 and reaches the particulate collection filter 3°, where the trapped particulates are burned.The combustion rate was measured using nitrogen gas 4.5
Heater 1 at a gas flow rate of 1/min and oxygen gas 0.517 min.
The temperature of the end face of the filter near No. 4 was varied in three stages: 325°C, 1350°C, and 375°C depending on the amount of heater current. The results are shown in Table 1.

また、上記の各実施例及び比較例のパティキュレート捕
集用フィルタに、電気炉内の空気中で1000°CX3
時間の熱処理を加え、第8図の試験装置を用いて、フィ
ルタ端面の温度を525°C1550°C及び575°
Cの3段階とすること以外は上記と同一の操作により、
パティキュレート燃焼率を測定した。結果を第1表に示
す。
In addition, the particulate collection filters of the above-mentioned Examples and Comparative Examples were heated at 1000°C
After applying heat treatment for several hours, the temperature of the end face of the filter was adjusted to 525°C, 1550°C and 575°C using the test equipment shown in Figure 8.
By the same operation as above except for step C,
Particulate combustion rate was measured. The results are shown in Table 1.

また、1000X3時間の熱処理を行ったフィルタのパ
ティキュレート捕集面を、SEM(走査電子顕微鏡)で
観察した。結果を第2表に示す。
In addition, the particulate collection surface of the filter that had been heat-treated for 1000×3 hours was observed using a SEM (scanning electron microscope). The results are shown in Table 2.

第1表:各フィルタの燃焼率(%) 第2表:SEM観察結果 第1表より、1000°CX3時間の熱処理を行なわな
いフィルタの再生性については、実施例1、実施例2、
比較例1及び比較例2は同等であり、比較例3に比べて
格段に優れている。これは、比較例3のフィルタのパテ
ィキュレート捕集面が平滑であるのに対して、実施例1
、実施例2、比較例1及び比較例2のフィルタのパティ
キュレ−1・捕集面には、チタン酸カリウム繊維の針状
結晶が重なり合った層が形成されており、咳針状結晶の
表面に触媒としての銅及び銀がメッキされているため、
触媒層の表面積が大きく、パティキュレートと触媒との
接触機会が多いためである。
Table 1: Combustion rate (%) of each filter Table 2: SEM observation results From Table 1, regarding the regeneration properties of filters that are not heat treated at 1000°C for 3 hours, Example 1, Example 2,
Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are equivalent and significantly superior to Comparative Example 3. This is because the particulate collection surface of the filter of Comparative Example 3 is smooth, whereas the filter of Example 1
On the particulate-1 collecting surface of the filters of Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, a layer of overlapping needle-like crystals of potassium titanate fibers was formed, and the surface of the cough needle-like crystals Because it is plated with copper and silver as a catalyst,
This is because the surface area of the catalyst layer is large, and there are many opportunities for contact between particulates and the catalyst.

]000’CX 3時間の熱処理を行ったフィルタの再
生性については、実施例1及び2は比較例1.2及び3
に比べて優れている。これは、第2表の観察結果かられ
かるように、比較例1.2及び3は捕集表面が平滑であ
る(第5図、第6図及び第7図参照)のに対し、実施例
1及び2は耐熱性が良好であり、且つ銅及び銀と反応し
にくい5i02粒子4にチタン酸カリウム繊維2が覆わ
れており(第3図及び第4図参照)、比較例2のように
チタン酸カリウムと銅あるいは銀が反応して固溶体7を
形成することがなく、且つチタン酸カリウム及び銅及び
銀の触媒作用が失われることがなく、熱処理前と同様の
三次元的な捕集表面を保つことができるからと考えられ
る。これにより、耐久後においても良好な再生性能が確
保されている。これに対して、比較例1ではS iOz
のコート−ffiが少なく、SiO□の粒子がチタン酸
カリウム繊維全体を覆うことができず、触媒である銅あ
るいは根とチタン酸カリウムが反応して固溶体7を形成
し、触媒は失活してしまう。また、フィルタの捕集表面
はほぼ平滑になっており、5in2をコートした効果が
現れていない。また、比較例3では、熱処理後もアルミ
ナコート8は平滑であり、接触機会が少ない。
]000'CX Regarding the regeneration properties of filters that were heat-treated for 3 hours, Examples 1 and 2 were compared with Comparative Examples 1.2 and 3.
is better than. As can be seen from the observation results in Table 2, Comparative Examples 1, 2 and 3 have smooth collection surfaces (see Figures 5, 6 and 7), whereas Example In Examples 1 and 2, the potassium titanate fibers 2 are covered with 5i02 particles 4 that have good heat resistance and do not easily react with copper and silver (see Figures 3 and 4), and as in Comparative Example 2. Potassium titanate and copper or silver do not react to form a solid solution 7, and the catalytic action of potassium titanate, copper, and silver is not lost, and a three-dimensional collection surface similar to that before heat treatment is created. This is thought to be because it is possible to maintain This ensures good regeneration performance even after durability. On the other hand, in Comparative Example 1, SiOz
Coat -ffi is small, SiO□ particles cannot cover the entire potassium titanate fiber, the catalyst copper or roots reacts with potassium titanate to form a solid solution 7, and the catalyst is deactivated. Put it away. Furthermore, the collection surface of the filter is almost smooth, and the effect of coating with 5in2 is not apparent. Furthermore, in Comparative Example 3, the alumina coat 8 was smooth even after the heat treatment, and there were few chances of contact.

さらに、5iOzのコート量をフィルタII!。Furthermore, the coating amount of 5iOz is filter II! .

あたり55gとする以外は実施例1と同様の方法により
パティキュレート捕集用フィルタを製造し、上記の試験
を行い、隔壁表面をSEMにより観察した。これによる
と、該フィルタにおいてはS i Oz粒子のコート量
が多すぎるため、隔壁表面のチタン酸カリウム繊維間の
隙間に5i02粒子が入り込み、捕集面が平滑になって
いる。このため、パティキュレートと触媒との接触機会
が減少し、再生性が低下するものと考えられる。
A particulate-collecting filter was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the weight was 55 g per portion, and the above test was conducted, and the partition wall surface was observed by SEM. According to this, since the coated amount of SiOz particles was too large in this filter, the 5i02 particles entered the gaps between the potassium titanate fibers on the surface of the partition wall, and the collection surface became smooth. Therefore, it is thought that the opportunity for contact between the particulates and the catalyst decreases, leading to a decrease in regeneration performance.

(発明の効果) 本発明のパティキュレート捕集用フィルタは、隔壁表面
にチタン酸カリウム繊維が重なり合った層が形成され、
該チタン酸カリウム繊維の表面に5iOz粒子層、さら
にその表面に銅メッキ層及び銀メッキ層が形成されてい
るため、触媒面の表面積が大きくなり、パティキュレー
トと触媒との接触機会が多くなり、再生性が良好になる
。しかもディーゼルエンジンのパティキュレート捕集用
フィルタのように1000’C以上の高温下に曝された
場合でもチタン酸カリウム繊維の形が崩れたり、触媒が
失活したりすることがないため、高温下での長期の使用
においても、優れた再生性を維持することができ、耐久
性が向上する。
(Effects of the Invention) The particulate collection filter of the present invention has a layer of overlapping potassium titanate fibers formed on the surface of the partition wall,
Since a 5iOz particle layer is formed on the surface of the potassium titanate fiber, and a copper plating layer and a silver plating layer are formed on the surface thereof, the surface area of the catalyst surface is increased, and there are many opportunities for contact between particulates and the catalyst. Improves reproducibility. Moreover, even when exposed to high temperatures of 1000'C or higher, as in diesel engine particulate collection filters, the potassium titanate fibers will not lose their shape or the catalyst will be deactivated. Excellent reproducibility can be maintained even during long-term use, and durability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のパティキュレート捕集用フ
ィルタの隔壁表面部の断面図、第2図は第1図のA部の
拡大断面図、第3図ないし第7図は該実施例、他の実施
例及び比較例のパティキュレート捕集用フィルタの隔壁
表面部の一部を示す拡大断面、第8図は該実施例及び比
較例のパティキュレート捕集用フィルタの試験例におい
て使用される装置を示す断面図、第9図は従来のパティ
キュレート捕集用フィルタの一部を示す図である。 1.1′・・・隔壁 2・・・チタン酸カリウム繊維 4・・・SiO2粒子  5・・・銅メッキ層6・・・
銀メッキ層 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 同   株式会社 豊田中央研究所 第1図 第8図 / 15討°駿製! オ 図
FIG. 1 is a sectional view of the partition wall surface of a filter for particulate collection according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of section A in FIG. 1, and FIGS. FIG. 8 is an enlarged cross section showing a part of the partition wall surface of filters for particulate collection according to other examples and comparative examples. FIG. 9 is a sectional view showing a conventional particulate collection filter. 1.1'...Partition wall 2...Potassium titanate fiber 4...SiO2 particles 5...Copper plating layer 6...
Silver plating layer patent applicant: Toyota Motor Corporation, Toyota Central Research Institute, Ltd. Figure 1, Figure 8/15 Produced by Shun! O diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  セラミック質ハニカムフィルタのパティキュレート捕
集面に、チタン酸カリウム繊維をコーティングし、該チ
タン酸カリウム繊維の表面にSiO_2層を形成し、該
SiO_2層の表面に銅メッキ層及び銀メッキ層を形成
したことを特徴とするパティキュレート捕集用フィルタ
The particulate collection surface of the ceramic honeycomb filter was coated with potassium titanate fibers, a SiO_2 layer was formed on the surface of the potassium titanate fibers, and a copper plating layer and a silver plating layer were formed on the surface of the SiO_2 layer. A particulate collection filter characterized by:
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