JPH0360714A

JPH0360714A - パティキュレート捕集用フィルタ

Info

Publication number: JPH0360714A
Application number: JP1196025A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Ogura; 義次小倉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-15
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0832291B2

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も
のである。

（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、コージェライト
等の耐熱性セラミックスからなるハニカムフィルタ、フ
オームフィルタ等のフィルタが使用されている。該フィ
ルタにおいて、フィルタ再生の際のパティキュレートの
燃焼効率を上げるために、隔壁表面に触媒を担持するこ
とが提案されている。さらに、該触媒を高度に分散する
ために、また、パティキュレートの吸着性を向上させる
ために、隔壁表面に活性アルミナを担持するのが好まし
いと考えられている。

しかしながら、該フィルタに使用されるセラミックフィ
ルタ基材の隔壁には、多数の細孔が存在するため、活性
アル旦すをコートする際に活性アルミナが細孔内に充填
され、その結果、フィルタの耐熱衝撃性が低下するとい
う問題を生じていた。これは、フィルタ基材は、通常、
コージェライト等の熱膨張係数の低い材料で形成されて
いるのに対し、活性アルミナは熱膨張係数が高いため、
細孔内に入り込んだ活性アルξすのＩ１１張により、フ
ィルタ基材にクラックが発生ずることによると考えられ
る。

ところで、モノリス触媒担体の場合にも、多孔質セラミ
ック基材に活性アルミナをコートしているため、パティ
キュレート捕集用フィルタと同様に、クラック発生温度
が低くなることが問題となっていた。この問題を解決す
るために、特開昭５８−８９９５０号には、活性アルミ
ナをコートする前に水溶性高分子をコーティングし、こ
れにより活性アルミナが細孔に入り込むのを防止する方
法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題）上記の水溶性高分子をコーティングする方法は、細孔内
壁に高分子のフィルムを形威して細孔の開口部を塞いだ
状態とすることにより、活性アルミナの侵入を防止する
方法であり、比較的細孔径及び細孔容積（ｆＩｌＩＩ孔
の量）が小さいモノリス担体においては効果が認められ
る。しかしながら、パティキュレート捕集用フィルタ、
特にディーゼルパティキュレート捕集用フィルタ（特に
ハニカムフィルタ）のように、細孔径の大きいフィルタ
においては、細孔の内壁に高分子フィルムが形威される
だけで、細孔の開口部にはなお間隙が存在するため、こ
こから活性アルミナが細孔内に入り込み、充填されるこ
とになる。また、細孔容積が大きいフィルタは、充填さ
れる活性アルξすの量が多く、クランク発生率も高い。

従って、そのような細孔径及び細孔容積の大きいフィル
タにおいては、上記方法によって活性アルミナの細孔内
への充填を防ぐことはできず、耐熱衝撃性を充分に向上
することはできなかった。従って、本発明は、ディーゼ
ルパティキュレート捕集用フィルタのように細孔径及び
細孔容積の大きいフィルタにおいて、隔壁表面に活性ア
ルミナ等の多孔質セラミックをコートしても、クランク
発生温度の低下を来すことなく、高い耐熱衝撃性を維持
することができるようにすることを目的とする。

（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、本発明のディーゼルパテ
ィキュレート捕集用フィルタは、セラミック製フィルタ
基材のセルの隔壁表面に、フィルタ基材の熱膨張係数と
同しかまたはそれより低い熱膨張係数を有するセラミッ
ク粒子よりなる第一コート層を形威し、該第一コート層
上に多孔質セラミックよりなる第二コート層を形成した
ことを特徴とする。

セラミックフィルタ基材としては、従来パティキュレー
ト捕集用として用いられていたものが使用でき、例えば
、低熱膨張性の多孔質セラミック製、例えば、コージェ
ライト製のハニカムフィルタまたはフオームフィルタが
あげられる。

第一コート層の材料としては、上記フィルタ基材の熱膨
張係数と同じかまたはそれより低い熱膨張係数を有する
セラミック粒子であればいずれのものを使用してもよく
、例えば、コージェライト、チタン酸アルミニウム、リ
チア−シリカ−アルξ系三元化合物等が使用できる。ま
た、該粒子は、細孔の開口部を閉塞して活性アルミナ粒
子等の第二コート雇用粒子の侵入を防止しうる大きさの
ものがよく、好ましくは５μｍ〜２０μｍの粒径を有す
るものがよい。第一コート層のコート量は、基材の細孔
の開口部を閉塞し、第二コートｉ用粒子の充填を防止す
るのに充分な量とする。

第二コート層を形成する多孔質セラミックとしては、活
性アルミナの他、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネ
シウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、シリカ・アル
ミナ等を使用することができるが、触媒の担持性及び微
粒子の吸着性が特に優れている活性アルミナが好ましい
。

第二コート層の多孔質セラミックには、好ましくは触媒
金属が担持される。

（作用）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
、熱膨張係数の低いセラミック粒子により基材の細孔の
開口部が閉塞され、細孔内には熱膨張係数の高い多孔質
セラミックは殆ど存在しないため、クランク発生温度が
基材の温度とほぼ同程度となる。

（実施例）実施例１市販の直径１００ｍｍ　、長さ１００ｍｍの円筒状ハニ
カムフィルタ　（コージェライト製、平均細孔径３４μ
ｍ、細孔容積０．４０ｃｍ’／ｇ）を、蒸溜水に浸漬し
、吸水及び吹き払い処理を行った後、平均粒径１０μｍ
のチタン酸アルミニウム、有機バインダ、蒸溜水、界面
活性剤等よりなるスラリー中に浸漬し、引き上げて余分
のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥し、６００
°Ｃで２時間焼成して、チタン酸アルミニウムからなる
第一コート層を形成した。次にこのフィルタに吸水処理
を施した後、平均粒径１０μｍの活性アル５す（Ｔ−ア
ルミナ）粉末、有機バインダ、界面活性剤、蒸溜水等か
らなるスラリー中に浸漬し、前述と同様の方法で余分な
スラリーを吹き払い、乾燥、焼成を行うことにより、活
性アルごすからなる第二コート層を形成した。本実施例
により得られたディーゼルパティキュレート捕集用フィ
ルタ１を第１図に示す。該図のＡ−Ａ　”断面図を第２
図に、また第２図の隔壁３の部分Ｂの拡大図を第３図に
示す。図かられかるように、本発明のディーゼルパティ
キュレート捕集用フィルタ１のセル２の隔壁３の細孔４
の開口部は第一コート層５を形成するセラミック粒子７
により閉塞されており、第二コート層６を形成するγ−
アルξすは細孔４内には存在しない。なお、本実施例に
おいては触媒を担持していないが、通常のディーゼルパ
ティキュレ−１・捕集用フィルタには、燃焼効率を高め
るための酸化触媒が担持される。

実施例２市販の酸化リチウム粉末（ＬｉｚＯ）　８重量部、アル
ミナ（Ａ１２０：Ｉ）２７．５重量部、シリカ　（Ｓｉ
Ｏ□）６４．５重量部を充分混合し、１ｏｏｏ’ｃで５
時間焼成した。次にこの焼成物を粉砕して平均粒径１５
μｍのβ−スボデューメン（ＬｉｚＯＡＩＺＯ３４Ｓｉ
Ｏ□三元化合物）粉末を得た。この粉末を蒸溜水、有機
バインダ、界面活性剤等と共に充分撹拌することにより
、スラリーを調製した。次に、市販のコージェライト製
フオームフィルタ（２０セル／インチ、直径１００　ｍ
ｍ、長さ１００　ｍｍ）に吸水処理を施し、前記リチア
−アルミナ−シリカ粉末を主成分とするスラリー中に浸
漬し、遠心分離法で余分のスラリーを吹き払った後、乾
燥、焼成を行い、リチア−アルビナ−シリカよりなる第
一コート層を形成した。次にこのフィルタを実施例１と
同じＴ−アルシナ粉末を主成分とするスラリー中に浸漬
し、遠心分離法で余分のスラリーを除去し、乾燥及び焼
成を行うことにより、Ｔ−アルミナよりなる第二コート
層を形成した。

実施例３市販の平均粒径１５μｍのコージェライト（２Ｍｇ０　
　・２＾Ｉ２Ｏ３・５ＡｈＯｚ）粉末を、蒸留水、有機
バインダ、界面活性剤等と共に充分撹拌してスラリーを
調製した。次に、実施例１と同じハニカムフィルタを吸
水処理を施し、前記スラリー中に浸漬し、引き上げ、余
分のスラリーを圧縮空気で吹き払った後、乾燥及び焼成
することにより第一コート層を形成した。得られたフィ
ルタに吸水処理を施した後、実施例１と同じ方法により
、γ−アルミナよりなる第二コート層を形成した。

比較例工実施例１で使用したものと同しコージェライト製ハニカ
ムフィルタ基材に実施例１と同じ方法によりγ−アルミ
ナコート層を形成した。

比較例２実施例２で使用したものと同じコージェライト製フオー
ムフィルタ基材に実施例２と同し方法によりγ−アルミ
ナコート層を形成した。

比較例３実施例１で使用したものと同しコージェライト製ハニカ
ムフィルタ基材を市販のポリビニルアルコール（分子１
５００　、ケン化率９０％）を５重量％溶解した水溶液
中に浸漬し、引き上げ、余分の水溶液を圧縮空気で吹き
払った後、２００℃で２時間乾燥した。次にこのフィル
タに吸水処理を施した後、実施例１と同一のＴ−アルミ
す粉末を主成分とするスラリー中に浸漬し、引き上げて
余分のスラリーを吹き払い、乾燥及び焼成を行うことに
よりＴ−アルミナコート層を形成した。

参考例本発明の効果を明確にするために、実施例１で使用した
ものと同じコージェライト製ハニカムフィルタ基材を、
コートせずに、下記の試験に使用する。

試験例実施例１及び２、比較例１〜３、並びに参考例のフィル
タを、所定の温度に保持された電気炉中に入れ、２時間
放置した後、取り出して、室温まで放冷する。該フィル
タのクラックの有無を、金属棒で打った時の濁音の有無
の判定及び目視による判定により評価した。結果を第１
表に示す。

第１表注）○・・・異常なし　Δ・・・濁音発生×・・・目視
観察可能なりラック発生 −・・・未試験コージェライトは元来低熱膨張材料であり、このことは
活性アルミナコート層が形成されていない参考例では高
温までクランクが発生しないことからも明らかである。

比較例１．２は従来の方法によりγ−アルξナコート層
のみを形成した例であり、第１表に示されるように、ク
ラック発生温度が著しく低下する。比較例３は、特開昭
５８−８９９５０号に開示される耐クラツク性向上法に
よる例であり、比較例１．２に比べると若干クラック発
生温度が高くなるが、著しい効果とはいいがたい。これ
は、ディーゼルパティキュレート捕集用のハニカムフィ
ルタでは圧力損失を低く抑えるために平均細孔径が大き
く設定されているため、特開昭５８−８９９５０号に開
示される方法では細孔内への活性アルミナ粒子の侵入を
防止することが困難であることによると推定される。こ
れに対し、本考案による実施例では、フィルタ基材であ
るコージェライトよりも熱膨張係数の小さいチタン酸ア
ルξニウムあるいはβ−スボデューメン（ＬｉｚＯ−Ａ
ｌ□０□４ＳｉＯ□）等の粒子をコートすることにより
細孔開口部を閉塞し、次いで、活性アルξすをコートす
るため、熱膨張係数の大きい活性アルξす粒子が細孔内
に侵入することなく、その結果、第１表に示したように
クランク発生温度の低下を大幅に抑制することができる
。

（発明の効果）本発明のパティキュレート捕集用フィルタにおいては、
活性アルミナ等の多孔質セラミックが、セル隔壁の細孔
内に入り込むことな（コートされているため、クランク
発生温度の低下が抑制され、高い耐熱衝撃性が保たれる
。従って、耐熱衝撃性を損なうことなく、活性アルξす
等の多孔質セラミックによる触媒の担持性効果を達成で
きる。さらに、咳多孔質セラミックをコートしたことに
より、パティキュレートの吸着性が高くなり、パティキ
ュレート捕集効率が向上する。また、本発明は、ディー
ゼルパティキュレート捕集用フィルタのような細孔径及
び細孔容積の大きいセラ稟ツク基材よりなるフィルタに
ついて、従来に比べて著しく優れた効果が得られるもの
であるが、当然ながら、細孔径及び細孔容積の小さいセ
ラミック基材についても優れた効果を達成することがで
き、従って、モノリス担体触媒等に適用することも可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパティキュレート捕集用フィルタを示
す斜視図、第２図は該フィルタのＡＡ′断面の一部を示
す断面図、第３図は該断面図の部分Ｂの拡大図である。・・・ディーゼルパティ・・・セル・・・細孔・・・第二コート層・・・フィルタ基材キュレート捕集用フィルタ３・・・隔壁５・・・第一コート層７・・・セラ逅ツク粒子渠１　ヌ柿２図追

Claims

【特許請求の範囲】

セラミック製フィルタ基材のセルの隔壁表面に、フィル
タ基材の熱膨張係数と同じかまたはそれより低い熱膨張
係数を有するセラミック粒子よりなる第一コート層を形
成し、該第一コート層上に多孔質セラミックよりなる第
二コート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。