JP6583401B2

JP6583401B2 - ディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄剤キット及び洗浄方法

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Publication number: JP6583401B2
Application number: JP2017251629A
Authority: JP
Inventors: 青木　哲也; 哲也青木
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: WO2019131278A1; JP2019116564A; TW201930578A

Description

本発明は、自動車等の排ガス浄化フィルタの洗浄に用いられる洗浄剤キットと、この洗浄剤キットを用いた排ガス浄化フィルタの洗浄方法に関する。

内燃機関等の排ガス中から黒鉛、パティキュレート（ＰＭ）その他の粒子状物質を除去する排ガス浄化フィルタとしては、多孔質（例えばハニカム構造）セラミック焼結体又は金属焼結体、ワイヤーメッシュなどが用いられている。また、フィルタに排ガス浄化触媒（例えば白金系金属触媒）を担持させることが行われている。

このような排ガス浄化フィルタは、排ガス浄化に使用されると、粒子状物質が付着して閉塞してくるので、定期的又は必要に応じて排ガス浄化装置からフィルタを取り外して洗浄することが行われている。

かかる排ガス浄化フィルタの洗浄方法として、特許文献１には高圧スチームでフィルタを洗浄することが記載されているが、スチームだけでは洗浄効果が低い。また、スチーム噴射を受けることにより、フィルタが損壊するおそれがある。

特許文献２では、排ガス浄化フィルタをアルカリ性のケイ酸ソーダ溶液に浸漬した後、過酸化水素溶液に浸漬して洗浄する方法が記載されている。この方法では、セラミック焼結体等よりなるフィルタ母材がアルカリ性溶液や過酸化水素溶液で浸食を受け、劣化するおそれがある。

特許文献３には、コージェライト質の多孔質セラミックよりなる排ガス浄化フィルタをＥＤＴＡ・２Ｎａ（エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム）の５ｗｔ％水溶液に６０分間浸漬した後、水洗し、乾燥する洗浄方法が記載されている。また、この特許文献３には、１０ｗｔ％塩酸又は１０ｗｔ％硝酸などの強酸の水溶液を用いて同様にしてフィルタを洗浄することが記載されているが、かかる強酸で洗浄すると、フィルタが著しく劣化し易い。

特開２０１１−２０２６３６号公報特開２００６−１１０４５１号公報特開２００４−２７０６８８号公報

本発明は、フィルタを劣化させることなく十分にフィルタ性能を回復させることができ、また洗浄環境が良好となる排ガス浄化フィルタの洗浄剤キット及び洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明の排ガス浄化フィルタの洗浄剤キットは、キレート剤と、該キレート剤１質量部に対して０．１〜１０質量部の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩とを含むＡ剤と、ノニオン性界面活性剤及び／又はアニオン性界面活性剤を含むＢ剤とを有する。

本発明の一態様では、前記Ａ剤は、前記キレート剤の濃度が５〜５０質量％の水溶液である。

本発明の一態様では、前記キレート剤は、メチルグリシン二酢酸又はその塩（例えばナトリウム塩又はカリウム塩）である。

本発明の一態様では、前記炭酸塩及び／又は炭酸水素塩は、ナトリウム塩又はカリウム塩である。

本発明の一態様では、前記Ｂ剤は前記界面活性剤を１〜１０質量％含む水溶液である。

本発明の排ガス浄化フィルタの洗浄方法は、本発明の洗浄剤キットの水溶液を用いた排ガス浄化フィルタの洗浄方法である。好ましくは、前記キレート剤濃度が５〜５０質量％の水溶液よりなる前記Ａ剤１質量部と、前記界面活性剤濃度が１〜１０質量％の水溶液よりなる前記Ｂ剤０．１〜１０質量部との混合液を用いて排ガス浄化フィルタを洗浄する。

本発明によると、フィルタを十分に洗浄してフィルタ性能を十分に回復させることができる。

本発明では、強酸（ｐＨ２以下）や強アルカリ（ｐＨ１０以上）を用いないので、洗浄によりフィルタが劣化することがない。また、炭素系の付着物および無機系付着物、更には尿素を添加するシステムで生成される例えばシアヌル酸など尿素系化合物も含め同一工程で洗浄除去することができるので、作業工程の削減によるコストダウンを図ることができる。

また、ベンゼン・フェノール系の溶剤を用いないので、洗浄作業環境が良好である。

実施例及び比較例の結果を示すグラフである。実施例及び比較例の結果を示すグラフである。洗浄装置の構成図である。洗浄装置の構成図である。

本発明の排ガス浄化フィルタの洗浄キットは、Ａ剤とＢ剤とを有する。Ａ剤は、キレート剤と、該キレート剤１質量部に対して０．１〜１０質量部好ましくは０．５〜５質量部の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩とを含む。Ｂ剤は、ノニオン性界面活性剤及び／又はアニオン性界面活性剤を含む。

Ａ剤中のキレート剤としては、メチルグリシン二酢酸（以下、ＭＧＤＡと記載することがある。）又はその塩が好適である。メチルグリシン二酢酸の塩としては、ナトリウム塩又はカリウム塩が好適である。Ａ剤中の炭酸塩、炭酸水素塩としては、ナトリウム塩又はカリウム塩、すなわち、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムが好適である。

Ａ剤は、上記のキレート剤と炭酸塩及び／又は炭酸水素塩のみを上記比率で含むものであってもよく、さらに他成分を含んでもよい。他成分としてはｐＨ調整剤、緩衝剤などが例示される。ｐＨ調整剤としては塩酸、硫酸、ホウ酸、リン酸などの無機酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸などの有機酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水酸化アルカリが好適に用いられる。緩衝剤としては、溶液のｐＨを６．０以上に維持できればよく、例えば水溶液のｐＨが６．０以上のクエン酸、リン酸またはホウ酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられる。

Ａ剤は前記キレート剤の濃度が５〜５０質量％、好ましくは１０〜２５質量％の水溶液であることが好ましい。ただし、Ａ剤は、粉末状、顆粒状、錠剤等の固形状であってもよい。固形状の場合、使用者が使用時に水に溶解させて所定濃度の水溶液を調製する。

Ｂ剤を構成する界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤の一方又は双方が用いられる。好適なノニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシアルキレンアルキルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミドなどを挙げることができる。好適なアニオン性界面活性剤としては脂肪酸モノカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、硫酸アルキル塩、スルホコハク酸ジアルキルエステルなどを挙げることができる。

Ｂ剤は、かかる界面活性剤の水溶液であることが好ましく、その濃度は１〜１０質量％特に２．５〜７．５質量％程度が好ましい。ただし、Ｂ剤は固形状であってもよく、その場合、使用者が使用時に水に溶解させて所定濃度の水溶液を調製する。

本発明の洗浄キットを用いて洗浄される排ガス浄化フィルタは、内燃機関特にディーゼルエンジンの排ガス浄化フィルタが好適である。この排ガス浄化フィルタは、ハニカム状の多孔質セラミック焼結体又は金属焼結体、ワイヤーメッシュなどのいずれでもよいが、ハニカム状セラミック焼結体又は金属焼結体が好適である。

本発明の洗浄剤キットを用いて排ガス浄化フィルタを洗浄するには、Ａ剤及びＢ剤を含む水溶液よりなる洗浄液と排ガス浄化フィルタとを接触させる。

この洗浄液中のキレート剤の濃度は０．５〜５質量％特に０．８〜３質量％が好ましい。また、この洗浄液中の界面活性剤の濃度は０．２５〜２．５質量％特に０．５〜２．０質量％が好ましい。この洗浄液のｐＨは６〜１０特に８〜１０が好ましい。

洗浄時の洗浄液の水温は１５〜５０℃程度が好ましい。

この洗浄液と排ガス浄化フィルタとを接触させるには、洗浄液中に排ガス浄化フィルタを浸漬してもよいが、洗浄液を排ガス浄化フィルタに循環通水する洗浄装置を用いるのが好ましい。

かかる洗浄装置の一例を図３，図４に示す。

図３では、タンク１内の洗浄液がバルブ２、ポンプ３、配管４を介して洗浄キャニスタ５に供給される。洗浄キャニスタ５内に排ガス浄化フィルタＦが配置されている。排ガス浄化フィルタＦの外周面と洗浄キャニスタ５の内周面との間はパッキン等によりシールされており、洗浄液が短絡的に流れないように構成されている。排ガス浄化フィルタＦを通過した洗浄液は、洗浄キャニスタ５から配管６に流出し、バルブ７を経て濾過器８に導入され、濾過された後、タンク１に返送される。

タンク１には洗浄液の加熱器１ｈが設けられている。加熱器１ｈは蒸気、温水などを熱源とするものが好ましいが、電気ヒータやヒートポンプであってもよい。

なお、洗浄キャニスタ５を迂回するバイパス配管９が設けられており、洗浄キャニスタ５への通水量、通水圧を調整できるようになっている。

図３では、タンク１外にポンプ３を設置しているが、図４の通り水中ポンプ３’を用いてもよい。図３では洗浄キャニスタ５及び濾過器８がタンク１内の上部に配置されている。

なお、洗浄キャニスタ５に超音波発振器を設けてもよい。洗浄液にマイクロバブルやナノバブルを含ませるように構成してもよい。洗浄キャニスタ５内に空気溜りが生じないようにするために、洗浄キャニスタ５に洗浄液を上向流で通水するよう構成することが好ましい。タンクおよび配管材料は、６０℃でも耐えられる硬質塩ビが望ましい。図４の場合、フィルタを洗浄液内に沈めても問題ない。

このような洗浄装置を用いて排ガス浄化フィルタＦを洗浄する場合、排ガス浄化フィルタＦへの通水量は６００Ｌ／ｈ以上が好ましいが、これに限定されない。圧力計で経時的に圧力を確認し、触媒ラインの圧力が低下傾向にあれば、流量を調整し、絶えず触媒側には十分な流量・圧力が確保することが望ましい。

濾過器８の濾材としては、砂、長毛、綿等の繊維などが例示されるが、これに限定されない。

この洗浄装置を用いて排ガス浄化フィルタＦを洗浄する場合、水温１５〜５０℃、洗浄時間１０分〜２４時間特に６〜２４時間とすることが好ましい。洗浄液による洗浄を行った後は、清浄水でリンスした後、乾燥することが好ましい。

［実施例１］
図３に示す洗浄装置を採用し、下記濃度のＡ剤（水溶液）及びＢ剤（水溶液）を用いて排ガス浄化フィルタの洗浄を行った。

＜Ａ剤＞
炭酸カリウム６質量％
炭酸水素カリウム７質量％
クエン酸（一水和物）４質量％
メチルグリシン二酢酸三ナトリウム１７質量％
＜Ｂ剤＞
トリポリリン酸ナトリウム０．７５質量％
脂肪族アルコールアルコキシレート５質量％
アルキル（Ｃ６−２０）ベンゼンスルホン酸ナトリウム０．３質量％

Ａ剤（水溶液）とＢ剤（水溶液）とを１：１の体積割合で混合した混合液を洗浄液として用いた。水温は平均２５℃であった。

洗浄対象とした排ガス浄化フィルタは、実際に走行したディーゼル車から取り出したもの（７２個）である。各車両の走行距離は３万〜１５０万キロメートルである。

洗浄時間は６ｈ、洗浄時の排ガス浄化フィルタへの通水量は６００Ｌ／ｈ以上とした。

洗浄後、水洗し、乾燥させた。洗浄前後の排ガス浄化フィルタについて通気差圧を測定し、下記（１）〜（３）式に従って閉塞率、改善率及び回復率を算出した。結果を図１、図２に示す。図１は閉塞率と改善率との関係を示し、図２は閉塞率と回復率との関係を示す。

閉塞率（％）＝洗浄前差圧／基準差圧 …（１）
改善率（％）＝（洗浄前差圧−洗浄後差圧）／基準差圧×１００ …（２）
回復率（％）＝（洗浄前差圧−洗浄後差圧）／洗浄前差圧×１００ …（３）
式（１）、（２）の基準差圧とは、自動車メーカーが当該排ガス浄化フィルタについて指定した許容通気差圧の上限値である。

［比較例１］
洗浄液として市販品（商品名ＤＩＥＳＥＬＩＳＣ，有効成分プロピレンカーボネート、ナフタレン、シクロヘキサン及び１，２，４−トリメチルベンゼン）を用いて、実走行ディーゼル車から取り出した１４個の排ガス浄化フィルタを洗浄した。

洗浄は、排ガス浄化フィルタに対し約１ｋｇの洗浄液を塗布し、１時間以上放置した後、水洗した。その後スチームを１回当りを平均１０分間、平均５回吹き付けた後、温水を掛け流し、その後自然乾燥させた。

結果を図１，２に併せて示す。

［比較例２］
実走行ディーゼル車から取り出した排ガス浄化フィルタに、スチームを１５分以上、多方面から吹き付け、その後高圧水を吹き付けた。その後、温水を掛け流し、自然乾燥させた。結果を図１，２に示す。

図１，２の通り、実施例１の平均改善率は７２％であるのに対し、比較例１では２５％、比較例２では１４％であった。また、実施例１では、平均回復率６３％であるのに対し、比較例１では２９％、比較例２では１４％であった。

［実施例２、比較例３〜５］各種洗浄剤による触媒担体の浸食性試験
実ディーゼル車から取り出したＤＰＲ触媒を、各種洗浄剤を用いて洗浄し、洗浄後の洗浄液中のＡｌ（アルミニウム）濃度により、触媒担体の浸食性を評価した。

比較例３では、洗浄液は、アルカリ系であり、ＮａＯＨを表２に示す濃度にて含み、さらにノニオン系界面活性剤又はアニオン系界面活性剤を洗浄液中の濃度が１％以下０．１％以上になるよう添加したものである。

比較例４では、洗浄液は酸系であり、ＨＣｌを表２に示す濃度にて含み、ノニオン系界面活性剤又はアニオン系界面活性剤を洗浄液中の濃度が１％以下０．１％以上になるよう添加し、さらに鉄用防食剤（朝日化学工業社製：イビット５００Ａ）を０．４％以下０．１％以上となるよう添加したものである。

比較例５では、上記各洗浄液（濃度は表２の通り）を用い、アルカリ洗浄後、水洗し、酸洗浄した。

実施例２では、実施例１のＡ剤（水溶液）及びＢ剤（水溶液）を表２の割合で混合した液を洗浄液とした（界面活性剤及び鉄用防食剤は含まない。）。なお、表２中の２０／２０は、Ａ剤２０％とＢ剤２０％とを添加したことを表わす。１５／１５／、１０／１０、５／５も同様である。

図３に示す洗浄装置にＤＰＲ触媒を装着し、洗浄液を循環させて洗浄した。洗浄液量は、触媒体積の１０倍程度とした。液温はアルカリ洗浄の場合、４５±５℃、酸洗浄の場合、２５±５℃とし、実施例では４５±５℃とした。触媒への通水圧力の低下傾向、濾過器の濾材の汚れ状況、循環水量の流量変化・洗浄液の外観などを判断しながら、洗浄液を表２に示す時間循環させて洗浄した。

循環洗浄後、触媒を取り出し、水道水および高圧水洗により水洗を実施した後、強制乾燥を行い乾燥後、洗浄終了とした。

洗浄後の洗浄液のＡｌ濃度をＪＩＳ−Ｋ−０１０２，５８．４に準じて測定した。試験結果を表２に示す。

また、洗浄及び乾燥終了後のフィルタの外観観察結果および差圧改善率に基づいて洗浄効果を下記の評価基準に従って評価した。結果を表２に示す。

＜評価基準＞
○：（ａ）外観上、明らかに付着物が除去されている（表面、裏面とも確実に除去されている）。また、（ｂ）差圧改善率が６０％以上である。
△：上記（ａ）及び（ｂ）の一方のみが達成されている。
×：上記（ａ）及び（ｂ）のいずれも達成されない。

表２の通り、ＮａＯＨ及びＨＣｌの一方又は双方を用いる比較例３〜５の洗浄方法では、触媒担体からＡｌが多量に溶出するのに対し、実施例２では、Ａｌ溶出量は検出下限の２未満であり、洗浄により触媒担体が全く又は殆ど劣化しないことが認められた。また、実施例２は比較例３〜５に比べて洗浄効果が良好である。

１タンク
５洗浄キャニスタ

Claims

キレート剤と、該キレート剤１質量部に対して０．１〜１０質量部の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩とを含むＡ剤と、
ノニオン性界面活性剤及び／又はアニオン性界面活性剤を含むＢ剤と
を有する排ガス浄化フィルタの洗浄剤キットであって、
前記キレート剤は、メチルグリシン二酢酸又はその塩であり、
前記Ａ剤は、前記キレート剤を５〜５０質量％含む水溶液であり、
前記Ｂ剤は、前記ノニオン性界面活性剤及び/又はアニオン性界面活性剤を１〜１０質量％含む水溶液であることを特徴とするディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄剤キット。
請求項１において、メチルグリシン二酢酸の塩はナトリウム塩又はカリウム塩であることを特徴とするディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄剤キット。
請求項１又は２において、前記炭酸塩及び／又は炭酸水素塩は、ナトリウム塩又はカリウム塩であることを特徴とするディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄剤キット。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄剤キットを用いたディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄剤キットを用いた排ガス浄化フィルタの洗浄方法であって、前記Ａ剤１質量部に対する前記Ｂ剤の割合が０．１〜１０質量部であるＡ剤とＢ剤との混合液を用いて排ガス浄化フィルタを洗浄することを特徴とするディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄方法。
キレート剤と、該キレート剤１質量部に対して０．１〜１０質量部の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩と、ノニオン性界面活性剤及び／又はアニオン性界面活性剤とを含む洗浄液でディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄する方法であって、
該洗浄液中の該キレート剤の濃度が０．５〜５質量％、ノニオン性界面活性剤及び／又はアニオン性界面活性剤の濃度が０．２５〜２．５質量％、洗浄液のｐＨが６〜１０であって、該キレート剤がメチルグリシン二酢酸又はその塩であることを特徴とするディーゼル車の排ガス浄化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタの洗浄方法。