JPH0457367B2

JPH0457367B2 -

Info

Publication number: JPH0457367B2
Application number: JP62146719A
Authority: JP
Inventors: Yukari Ito; Yoshitsugu Ogura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1992-09-11
Also published as: JPS63310615A

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
浄化するフイルタ、特にデイーゼルエンジンから
排出されるパテイキユレートを捕集するフイルタ
に関する。（従来の技術）従来、デイーゼルエンジンから排出されるバテ
イキユレートを捕集するフイルタとしては、捕集
効率や耐熱性の面より、セラミツク構造体が一般
に使用されている。このセラミツク構造体は、ハ
ニカム状またはフオーム状に形成されたもので、
例えばハニカム状セラミツク構造体は、第３図お
よび第４図に示すように、多孔質のセラミツク
（通常コーデイエライト）から成る隔壁１により
多数のセル２を形成し、そのセル２の両端開口部
を交互に栓３で閉塞した構造を有している。また
触媒担持能力を高めるため、前記隔壁１の上層に
γ−アルミナ皮膜４を設けたものもある。このよ
うなフイルタは、セル２の開口部を上・下流に向
けるように、エンジンの排気系に取付けて使用さ
れる。使用時、排気ガスが、第３図に矢印で示す
ように、隔壁１を通じて隣接するセル２内へ流動
する間に、エンジンからのパテイキユレートを捕
集する。ところでこのフイルタは、使用を続けるに従
い、パテイキユレートの堆積により背圧が上昇し
て排気効率が低下するため、捕集したパテイキユ
レートを定期的に焼却し、再生処理を行なう必要
がある。この再生処理は、ヒータ、バーナー等の
加熱手段を用いた外部着火方式により行なつてい
るが、パテイキユレートの燃焼にはかなりの高温
が必要なため、その燃焼効率を上げることが困難
で、なおかつ不完全燃焼による有毒ガスの発生等
をも伴い、思うように再生性を高めることができ
ないという問題があつた。この再生性を改善するための試みとして、前記
隔壁１に触媒成分として、白金族元素を担持させ
ることが特開昭55−24597号公報には、また銅、
マンガン、バナジウム等の卑金属を担持させるこ
とが特開昭58−109136号公報および特開昭58−
109139号公報に各々開示され、これによりパテイ
キユレートをより低温度で燃焼させ得ることが確
認されている。また本願発明者は、セラミツク構造体のパテイ
キユレート捕集面に、触媒性能にすぐれる銅皮膜
および該銅皮膜を保護する銀皮膜を形成すること
によりフイルタの再生性が向上することを、実願
昭60−192018号（実開昭62−98718号公報参照）
に開示している。（発明が解決しようとする問題点）上記のような、セラミツク構造体のパテイキユ
レート捕集面への金属皮膜の形成は、外部着火手
段を用いる再生処理において、着火性、燃焼伝播
性をある程度向上させる。しかしながら、白金族
元素や卑金属の皮膜形成では、着火性、耐久性が
未だ不十分であり、満足する再生性が得られなか
つた。また、高熱伝電率を有する銅および銀皮膜
形成では、より良好な再生性を示すものの、該皮
膜が比較的低温で酸化または硫化されて劣化する
ため、再生性がすぐに低下するという問題があつ
た。本発明は、このような問題点を解決するために
なされたものであり、熱による劣化を抑え、すぐ
れた再生性が持続するパテイキユレート捕集用フ
イルタを提供することを目的とする。（問題点を解決するための手段）本発明のパテイキユレート捕集用フイルタは、
多孔質セラミツク構造体のパテイキユレート捕集
面に、貴金属が担持され、その上層に銅皮膜、該
銅皮膜上層に銀皮膜が形成されていることを特徴
とする。本発明のパテイキユレート捕集用フイルタは、
上記のように多孔質セラミツク構造体に、各皮膜
を積層形成したものであるが、この積層後でも多
孔質の形は保たれている。多孔質セラミツク構造体は、ハニカム状でもフ
オーク状でも良く、また触媒担持能力を高めるた
めに、パテイキユレート捕集面にγ−アルミナ皮
膜を設けたものも含む。パテイキユレート捕集面に担持する貴金属は、
特に限定されないが、例えば白金族元素、特にパ
ラジウム、ロジウム、白金等である。また、この
担持量は、少なすぎると上層の銅皮膜および銀皮
膜の熱による劣化を抑制する効果が減少し、逆に
適量を越えても効果に変化がないため、フイルタ
ー容積１当たり0.5ｇないし2.0ｇが好ましく、
1.0ｇないし2.0ｇが特に好ましい。また、銅皮膜の厚さは、薄すぎると銅の触媒効
果が発揮できず、逆に厚すぎると熱容量が大きく
なつて燃焼伝播性に悪影響を与えることから、
0.3ないし10μｍとするのが好ましい。さらに銀皮膜の厚さは、あまり薄すぎると下層
の銅の保護皮膜としての効果がなく、逆に厚すぎ
ると銅の触媒効果を減少させることから、0.05な
いし5μｍが好ましい。貴金属を担持するには、例えば、セラミツク構
造体を貴金属の塩化物溶液、例えば塩化パラジウ
ム溶液に浸漬した後、還元、乾燥、焼成工程を経
て行なわれる。次に、銅皮膜を形成するには、例
えば、無電解銅メツキ液に浸漬する方法を採用す
ることができる。さらに、前記銅皮膜上への銀皮
膜を形成するには、例えば、前記銅メツキを終え
たセラミツク構造体を硝酸銀溶液に浸漬し、銀の
置換メツキする方法を採用することができる。（作用）上記のように本発明のパテイキユレート捕集用
フイルタは、触媒性能（酸化性能）にすぐれ、か
つ熱伝導性の良好な銅皮膜の存在により、パテイ
キユレートの着火性能並びに捕集面上での燃焼伝
播性能が向上し、良好なフイルタの再生性を確保
できる。また該銅皮膜上に形成した銀皮膜の存在
により、酸化または硫化雰囲気からの銅の保護を
通じて、再生性の長期にわたる安定的維持が可能
となるばかりか、銀自体のもつすぐれた熱伝導性
により、燃焼伝播性能のより一層の向上を達成で
きるようになる。さらに、このような銅皮膜およ
び銀皮膜の下地として予めパラジウム等の貴金属
を担持することにより、上層の銅および銀の熱に
よる劣化を抑制し、前記の銅および銀皮膜の効果
を持続させ、再生性のより一層の安定的維持が可
能となる。（実施例）次に、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は本発明のパテイキユレート捕集用フイ
ルタの要部構造を示したものである。なお、本実
施例はハニカム状フイルタへの適用例を示したも
のであり、その全体構造は前出第３図と同様であ
るので、ここではその説明を省略する。本実施例
の特徴とするところは、多孔質セラミツク構造体
１１のパテイキユレート捕集面にアルミナ皮膜１
２を形成し、その上に貴金属担持層１３、銅皮膜
１４、そして銀皮膜１５を形成した点にある。上記フイルタの製造工程の一例を次に説明す
る。まず、市販のコーデイエライト製のセラミツク
構造体１１を、γ−アルミナ粉末、アルミナゾ
ル、硝酸アルミニウム、蒸留水から成るスラリー
に浸漬し、捕集表面にγ−アルミナ層から成るア
ルミナ皮膜１２を形成する。次にこのフイルタを0.5ｇ／の塩化パラジウ
ム溶液に30分間浸漬し、次いで還元、乾燥、焼成
工程を経て、フイルタ容積１当たり0.5ｇのパ
ラジウムが担持された貴金属担持層１３を形成す
る（実施例Ａ）。このとき、塩化パラジウムの濃
度および浸漬時間を変えることにより、パラジウ
ムの担持量がフイルタ容積１当たり1.0ｇ（実
施例Ｂ）、2.0ｇ（実施例Ｃ）および5.0ｇ（実施
例Ｄ）のものも製造した。次に各々のフイルタを市販の無電解銅メツキ液
に30分間浸漬し、銅メツキを行ない、銅皮膜１４
を形成する。なお、このときのメツキ量は、フイ
ルタ容積１当たり約20ｇだつた。次に硝酸銀7.5ｇ／、NH₄OH（28重量％）6.4
ml／、Na₂S₂O₃26ｇ／から成る溶液に浸漬
し、銀の置換メツキを行い、銀皮膜１５を形成す
る。このようにして得たフイルタについては、後述
する燃焼試験を行つた。供試フイルタは、本発明
に含まれる実施例ＡないしＤである。なお比較の
ため、同様のセラミツク構造体１１に同様にアル
ミナ皮膜１２を形成し、そして1.0ｇ／の塩化
パラジウム溶液に１時間浸漬し、その後水洗、乾
燥、焼成し、フイルタ容積１当たり１ｇのパラ
ジウムを担持したもの（比較例１）およびアルミ
ナ皮膜１２を形成した後、0.2ｇ／の塩化パラ
ジウム溶液に３分間浸漬した後、水素化ホウ素ナ
トリウム水溶液で還元し、フイルタの捕集面に無
電解メツキの核を形成（フイルタの活性化）した
後、前述の様に銅および銀皮膜を形成したもの
（比較例２）も製造し、これらについても同様に
燃焼試験を行つた。燃焼試験は、上記実施例ＡないしＤおよび比較
例１、２のフイルタ（大きさはいずれも直径30
mm、長さ50mm）を排気量2400c.c.の渦流室式デイー
ゼルエンジンの排気系に取付け（12本同時に取付
け可能）、回転数2000rpm、トルク３Kg・ｍの条
件で2.5時間運転して、フイルタ１個当たり0.60
ないし0.65ｇのパテイキユレートを付着させた。
次にこのフイルタを第２図に示す試験装置に組付
け、窒素4.5／minおよび酸素0.5／minのガ
ス流量下でヒータ２０に通電し、パテイキユレー
トを燃焼させ、その燃焼率を測定した。第２図において、１６は、一端にガス流入口１
７を、他端に排気口１８を各々設けた反応管で、
該反応管１６内は、そのガス流入口１７を設けた
側の一端部が環状電気炉１９で覆われ、その内部
にヒータ２０を設けている。試験は、この反応管
１６内に、供試フイルタ１０と整流用モノリス担
体２１とを、前記ヒータ２０を挾んで収納し、ガ
ス流入口１７から反応管１６内にガスを導入して
これを電気炉１９の熱で予熱し、同時にヒータ２
０に通電してフイルタ１０の端面を加熱し、パテ
イキユレートを燃焼させるようにする。なお、燃焼率の測定は、ヒータ２０に近接する
フイルタ１０の端面部の温度をヒータ通電量によ
り３水準に変化させ、その各々の場合について行
なつた。また、各フイルタについて、新品時のパ
テイキユレート燃焼率を測定した後、電気炉内空
気中で800℃、３時間の熱処理を施し、前述の同
一の操作でこれの燃焼率を測定し、さらにこの
後、1000℃、３時間の熱処理を施して、さらに燃
焼率を測定した。試験結果を下表に示す。

【表】これより、比較例１は、熱による劣化が小さい
が、新品であつても極めて高温にならないと十分
な燃焼率が得られず、再生性能が悪い。また比較
例２では、新品の再生性能は良好なものの、熱に
よる劣化の度合が非常に大きい。一方、本発明に
係る実施例Ａは、比較例２と比べ新品時および
800℃×３時間の熱処理後では同等の性能である
が、1000℃×３時間の熱処理後については再生性
が向上している。また、実施例ＡないしＤは、パ
ラジウム担持量を漸増させたものであるが、この
うち実施例Ｃまでは、パラジウム量に応じて熱処
理による劣化が抑えられている。しかし、実施例
Ｄでは実施例Ｃの性能と同程度だつた。このこと
から、パラジウムの担持量は、フイルタ容積１
当たり0.5ｇないし２ｇが適当であるといえる。なお、別途担持させる貴金属として白金、ロジ
ウム等についても同様の試験を行つたが、いずれ
もパラジウムと同様の良好な結果が得られた。（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明は、多孔質
セラミツク構造体のパテイキユレート捕集面に、
予めパラジウム等の貴金属を担持させた後に、銅
皮膜と銀皮膜とを積層形成したので、貴金属が銅
および銀の熱による劣化を抑制するため、銅のす
ぐれた触媒性能および熱電導性、そして銀の有す
る銅の保護作用およびすぐれた熱電導性が、長期
にわたり持続する。このことから、本発明のパテ
イキユレート捕集用フイルタは、すぐれた再生性
を有し、しかもその再生性は長期間持続する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のパテイキユレート捕集用フ
イルタの要部構造を示す断面図、第２図は、フイ
ルタの燃焼装置を示す断面図、第３図は、従来の
フイルタの構造を示す断面図、第４図は、第３図
に示すフイルタのＡ部の詳細図である。１１……セラミツク構造体、１２……アルミナ
皮膜、１３……貴金属担持層、１４……銅皮膜、
１５……銀皮膜。

Claims

【特許請求の範囲】

１多孔質セラミツク構造体のパテイキユレート
捕集面に、貴金属が担持され、その上層に銅皮
膜、該銅皮膜上層に銀皮膜が形成されていること
を特徴とするパテイキユレート捕集用フイルタ。