JPH0623532B2 - パテイキユレ−ト捕集用フイルタ - Google Patents

パテイキユレ−ト捕集用フイルタ

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JPH0623532B2
JPH0623532B2 JP9348185A JP9348185A JPH0623532B2 JP H0623532 B2 JPH0623532 B2 JP H0623532B2 JP 9348185 A JP9348185 A JP 9348185A JP 9348185 A JP9348185 A JP 9348185A JP H0623532 B2 JPH0623532 B2 JP H0623532B2
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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フイルタに関する。
(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
ートを捕集するフイルタとしては、捕集効率や耐熱性の
面より、セラミック構造体が一般に使用されている。こ
のセラミック構造体は、ハニカム状またはフォーム状に
形成されたもので、例えばハニカム状セラミック構造体
は、第2図と第3図に示すような構造を有している。
すなわち、多孔質のセラミック(通常、コーディエライ
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で閉塞している。また
前記隔壁1の上にγアルミナ等のセラミック皮膜5を設
けて、スス以外の微粒子(炭化水素、サルフェート、金
属等)の捕集能力を高めるようにしているものもある。
かゝるフイルタは、使用に際して、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られ
るものとなり、排気ガスが、第4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ィキュレートを捕足する。
ところでフイルタは、使用を重ねるに従い、パティキュ
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、定期的にパティキュレートを焼却し再生を行なう
必要がある。このフイルタの再生方法としては、ヒー
タ、バーナー等の加熱手段により外部着火する方式、
吸気あるいは排気を一時的に絞り、排気ガスの温度をパ
ティキュレートの燃焼温度以上に上昇させることにより
内部着火する方式、燃料にマンガン(Mn),鉛(Pb),カ
ルシウム(Ca)等を添加し、パティキュレートの燃焼温度
を低下させることにより内部着火する方式、等の種々の
方法が提案されている。
しかしながら、上記の方式の場合、一般走行条件では
パティキュレートを十分に燃焼できるほど高い排気ガス
温度を得ることが困難であり、一方上記の方式の場
合、多量の灰分の発生によりフイルタが目詰まりを起し
易く、かつまた添加剤の供給方法にいまだ合理的方法が
見つかっておらず、このため、従来一般には上記の外
部着火方式が採用されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、外部着火方式は、フイルタ上流側でパテ
ィキュレートに着火し、フイルタ下流側へ燃焼を伝播さ
せて再生を行なうものであるため、熱伝導性に劣る上記
従来のセラミック質フイルタでは、パティキュレートの
燃焼熱が下流側のパティキュレートまで伝達され難く、
燃焼が途中で停止することが往々にして起っていた。こ
の対策として、通常、前記セラミック皮膜5に白金族元
素や銅(Cu),Mn,バナジウム(V) 等の卑金属元素の酸化触
媒を担持せしめることにより、パティキュレートの燃焼
温度を低下させることが多く行なわれているが、これに
よってもなお、十分満足する燃焼伝播性能が得られてい
ないのが現状である。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、多孔質セラミック構造体のパティキュレート捕集面
に、多種類の微粒子の捕集能力を有しかつ触媒担持能力
を有するセラミックと炭化ケイ素との混合皮膜を積層・
形成し、前記混合皮膜は前記セラミックに対する炭化ケ
イ素の混合割合を10〜90wt%好ましくは30〜70wt%とし
たことを特徴とする。
また本発明は、所望により上記構成に加え、上記混合皮
膜に酸化触媒を担持したことを特徴とする。
セラミック構造体は、ハニカム状またはフォーム状に形
成されたもので、通常市場性の高いコーディエライト製
のものが選択される。
セラミック質混合皮膜を構成するセラミックは、多種類
の微粒子の捕集能力を有しかつ触媒担持能力を有するも
のであればその材質は限定されず、例えばγアルミナ、
マグネシア、ジルコニア、酸化カルシウム等を選択する
ことができる。
一方、セラミック皮膜上に担持する酸化触媒は、白金族
元素やCu,Mn,V 等の卑金属元素から選択することができ
る。
セラミック構造体上にセラミック質混合皮膜を積層・形
成するには、一例として、セラミック粉末と、炭化ケイ
素粉末と、アルミナゾルと、硝酸アルミニウム水溶液
と、蒸留水とを適宜割合で混合し、よく撹拌してこれを
スラリーとし、これにセラミック構造体を浸漬する。そ
の後、該セラミック構造体をスラリーから引き上げ、空
気流で十分液滴を吹き払った後、120 ℃で2時間乾燥
し、続いて600 ℃で3時間の焼成を行なえばよい。
(作用) 上記のように構成したパティキュレート捕集用フイルタ
において、熱伝導性の良好な炭化ケイ素を含む混合皮膜
の存在により、パティキュレート捕集面の熱伝導性が向
上し、燃焼伝播性能が著しく向上してパティキュレート
の燃焼効率が可及的に高められるようになる。また触媒
を担持した場合には、外部着火温度が低下して、フイル
タのより容易な再生が可能になる。
しかして、セラミックに対する炭化ケイ素の混合割合が
10wt%未満では混合皮膜の熱伝導性が小さくて良好な燃
焼伝播性能が得られず、一方、これが90wt%を越えると
該混合皮膜の触媒担持能力が不足するため、これを10〜
90wt%とした。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。
実施例1 市販の直径30mm、長さ50mm円筒状コーディエライト質ハ
ニカム構造体を備え、これを、γアルミナ粉末45部、炭
化ケイ素粉末5部、アルミナゾル50部、硝酸アルミニウ
ム水溶液7.5 部、蒸留水25部から成るスラリーに浸漬
し、これを引き上げて後、空気流で十分液滴を吹き払
い、120 ℃で2時間の乾燥、600 ℃で3時間の焼成を行
ない、該ハニカム構造体上(パティキュレート捕集面)
に炭化ケイ素を10wt%含有する混合皮膜を設けた。
次にこのハニカム構造体を1g/の塩化パラジウム溶液
に30分間浸漬し、余分の液滴を吹き払った後、3g/の
水素化ホウ素ナトリウム溶液中でパラジウムの還元を行
ない、十分に水洗し、その後、還元、乾燥、焼成の各工
程を経て該ハニカム構造体に、その容積1当り1gの
パラジウムを担持した。
実施例2 スラリー組成のうち、γアルミナ粉末35部、炭化ケイ素
粉末15部に変更した他は、実施例1と同様の手順によ
り、ハニカム構造体上に炭化ケイ素約30wt%を含む混合
皮膜を形成し、さらに触媒としてパラジウムをハニカム
構造体の容積1当り1g担持した。
実施例3 スラリー組成のうち、γアルミナ粉末25部、炭化ケイ素
粉末25部に変更した他は、実施例1と同様の手順によ
り、ハニカム構造体上に炭化ケイ素約50wt%を含む混合
皮膜を形成し、さらに触媒としてパラジウムをハニカム
構造体の容積1当り1g担持した。
実施例4 スラリー組成のうち、γアルミナ粉末15部、炭化ケイ素
粉末35部に変更した他は、実施例1と同様の手順によ
り、ハニカム構造体上に炭化ケイ素約70wt%を含む混合
皮膜を形成し、さらに触媒としてパラジウムをハニカム
構造体の容積1当り1g担持した。
比較例 実施例1と同様のコーディエライト質ハニカム構造体を
用い、これを、γアルミナ粉末50部、アルミナゾル50
部、硝酸アルミニウム水溶液7.5 部、蒸留水25部から成
るスラリーに浸漬し、以下実施例1と同様の手順によ
り、ハニカム構造体上(パティキュレート捕集面)に炭
化ケイ素を含まないγアルミナ皮膜を設け、さらに触媒
としてパラジウムをハニカム構造体の容積1当り1g
担持した。
試験例 実施例1、2、3、4および比較例のフイルタを排気量
2200ccの渦流室式ディーゼルエンジンの排気系に取り付
け、回転数2000rpm 、トルク3kg・mで4時間運転し、
フイルタ1個当り0.45〜0.55g のパティキュレートを捕
集し、次にこのフイルタを第1図に示す試験装置に組込
んで燃焼試験を行ない、着火温度および燃焼率を求め
た。
第1図において、11は、一端にガス流入口12を、他端に
排気口13をそれぞれ設けた反応管で、該反応管11内に、
上記のように形成したフイルタ10と整流用モノリス担体
14とを内装する。反応管11は、そのガス流入口側が環状
電気炉15で覆われており、このガス流入口12から反応管
11内に導入されたガスは、前記電気炉15で加熱されてフ
イルタ10に至り、該フイルタ10に捕捉されているパティ
キュレートを燃焼させる。なお、反応管11に導入するガ
スは、その組成を酸素10%−窒素90%、その流量を毎分
20とし,また該導入ガスの昇温速度は、毎分30℃とし
た。
結果を下表に一括して示す。
表より、パティキュレート捕集面に炭化ケイ素を含まな
いγセラミック皮膜を有する比較例のものに比し、γア
ルミナと炭化ケイ素との混合皮膜を有する本実施例のも
のは、着火温度の低下は少ないものの、燃焼率はいづれ
も大幅に向上し、燃焼伝播性能の優れていることが分
る。また炭化ケイ素の含有量としては、特に30wt%以上
で効果が大きいことが分かる。
なお、混合皮膜中に占める炭化ケイ素の割合が、70%wt
以上のものについても試験した結果、約90wt%までは着
火温度、燃焼率共に70wt%含有のものと大差はなかっ
た。
また上記実施例において、触媒としてパラジウムを担持
した例について述べたが、本発明は、触媒を担持しない
フイルタについても適用可能であることは、もちろんで
ある。この場合、着火温度に関しては、その低下効果は
あまり期待できないが、燃焼率の向上すなわち燃焼伝播
性能の向上に関しては、上記実施例とほヾ同等の効果を
得ることができる。
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明はパティキュレー
ト捕集面に、熱伝導性の良好な炭化ケイ素を所定割合で
含むセラミック混合皮膜を設けたので、燃焼伝播性能が
向上してパティキュレートの燃焼効率が大幅に向上し、
フイルタの再生を確実に行なえる効果を奏した。またこ
れに触媒を担持することによって、着火温度の低下を実
現でき、フイルタの再生をより容易かつ確実に行なえる
効果を奏した。
さらに混合皮膜は、混合粉末の使用により極めて簡単に
形成することができて、割安なフイルタの提供が可能に
なる効果を奏した。
【図面の簡単な説明】
第1図はフイルタの燃焼試験装置の構造を示す断面図、
第2図は従来のハニカムフイルタの構造を示す断面図、
第3図はその要部詳細図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質セラミック構造体のパティキュレー
    ト捕集面に、多種類の微粒子の捕集能力を有しかつ触媒
    担持能力を有するセラミックと炭化ケイ素との混合皮膜
    を積層・形成し、前記混合皮膜は前記セラミックに対す
    る炭化ケイ素の混合割合を10〜90wt%好ましくは30〜70
    wt%と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。
  2. 【請求項2】セラミックがγアルミナであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のパティキュレート捕
    集用フィルタ。
  3. 【請求項3】多孔質セラミック構造体のパティキュレー
    ト捕集面に、多種類の微粒子の捕集能力を有しかつ触媒
    担持能力を有するセラミックと炭化ケイ素との混合皮膜
    を積層・形成し、前記混合皮膜は前記セラミックに対す
    る炭化ケイ素の混合割合を10〜90wt%好ましくは30〜70
    wt%とし、該混合皮膜に酸化触媒を担持させたことを特
    徴とするパティキュレート捕集用フィルタ。
  4. 【請求項4】セラミックがγアルミナであることを特徴
    とする特許請求の範囲第3項記載のパティキュレート捕
    集用フィルタ。
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JPS5550706B2 (ja) * 1972-08-08 1980-12-19
JPS4954284A (ja) * 1972-09-29 1974-05-27
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JPS6015467A (ja) * 1983-07-07 1985-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機物分解皮膜

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