JPH0696095B2 - パテイキユレ−ト除去用触媒フイルタ - Google Patents

パテイキユレ−ト除去用触媒フイルタ

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JPH0696095B2
JPH0696095B2 JP20890686A JP20890686A JPH0696095B2 JP H0696095 B2 JPH0696095 B2 JP H0696095B2 JP 20890686 A JP20890686 A JP 20890686A JP 20890686 A JP20890686 A JP 20890686A JP H0696095 B2 JPH0696095 B2 JP H0696095B2
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JP
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coating layer
filter
inlet side
alumina coating
cell
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衛 寺田
真康 佐藤
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キヤタラ−工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters

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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジン等の内燃機関から排出され
るパティキュレートを除去し、排気を浄化するために用
いられるパティキュレート捕集用の触媒フィルタに関す
る。
〔従来の技術〕
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出されるパティ
キュレート中には発癌物質が含まれるため、これを除去
することが環境衛生上の重要な課題となっている。この
ため、排気系に設けたフィルタでパティキュレートを捕
集し、捕集したパティキュレートをオイルバーナー、軽
油バーナー、電気ヒータ等の熱源で燃焼する方法が従来
行なわれている。また、ディーゼルエンジン系では噴射
ポンプの噴射時間を遅らせて未燃の炭化水素や一酸化炭
素を発生させ、この未燃ガスがフィルタに担持した酸化
触媒で酸化される際の反応熱を利用することにより、捕
集したパティキュレートを燃焼させる方法が提案されて
いる(特開昭58−72611号公報、特開昭58−187511号公
報参照)。
上記の方法において、パティキュレートの捕集にはハニ
カム構造の微粒子フィルタ(以下ハニカム型フィルタと
いう)、三次元網目構造を有するセラミックフルタ、更
にはスティールウールやワイヤーメッシュによるもの等
が従来用いられている。またこれら従来のパティキュレ
ート捕集用フィルタのなかには、酸化触媒として銅、
銀、コバルト、マンガン、パラジウム等が担持されたも
のも知られている。
第2図は、特開昭58−185919号公報に開示されている従
来のハニカム型フィルタの断面構造を示している。同図
において、1はハニカム構造を有するセラミックスモノ
リス担体である。該担体のガス入口側のセル開口部2aは
1個おきに盲栓3で閉塞されている。ガス出口側のセル
開口部2bは、入口側開口部2aが閉塞されていないセルに
ついてのみ盲栓3で塞ぎ、入口側に盲栓を施したセルに
ついては開口部2bを開けてある。従って、排気ガスは流
図中矢印で示したようにセル側壁4のポアを通過して流
れ、その際に随伴するパティキュレートが捕捉除去され
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ハニカム型フィルタは、上記のようにハニカム担体の両
端を交互に盲栓で塞ぐことにより、セル側壁に設けてあ
る数μm〜数十μmのポアを通過してガスが流れるよう
になっているため、パティキュレート捕集率が他のフィ
ルタよりも高い利点を有している。
しかしながら、捕集されたパティキュレートをバーナー
や電気ヒータ等で燃焼する場合、フィルタの前面やフィ
ルタの中心部のみが燃焼し、フィルタ外周部の燃焼性が
悪いという問題がある。
上記事情に鑑み、本発明は従来のハニカム型フィルタに
おける問題点を解決し、パティキュレート捕集率が高
く、且つ燃焼性に優れたパティキュレート除去用触媒フ
ィルタを提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によるパティキュレート除去用触媒フィルタは、
ガス入口側のセル開口部を1個おきに盲栓で閉塞すると
共に、ガス出口側では入口側で盲栓をしないセルについ
てのみ開口部を盲栓で塞ぎ、入口側で盲栓をしたセルに
ついては開口部を解放しておくことにより、担体壁面の
ポアを通過してガスを流すようにしたハニカム型フィル
タにおいて、ガス入口側の開口部が解放されているセル
の側壁表面に形成されたアルミナコーティング層と、該
アルミナコーティング層全体に担持された稀土類金属酸
化物と、前記アルミナコーティング層のガス入口側部分
にのみ担持された少なくとも一種の白金族元素からなる
触媒金属とを具備し、且つ少なくとも前記アルミナコー
ティング層の表面に、該表面が完全には被覆されない程
度に銅メッキを施してなることを特徴とするものであ
る。
本発明に用いる白金族元素の金属としては、白金、パラ
ジウム、ロジウムが好適である。
また、稀土類金属酸化物としては酸化セリウム、酸化ラ
ンタン、或いはこれらの複合酸化物が好ましい。これら
稀土類金属酸化物は、通常の場合イオンとして含浸さ
れ、その後の焼成工程で酸化物に転化される。
本発明における銅メッキは、無電界メッキ液を用いて形
成することができる。その際、メッキ層がアルミナコー
ティング層の全表面を覆ってしまうと、担持させた触媒
が有効な触媒表面を提供できない。従って、銅メッキは
完全にメタライズされた被覆層とならない程度に形成す
る必要がある。このような状態の銅メッキを得るには、
0.0005〜0.005g/cm2程度のメッキ量が好ましい。また、
銅メッキは前記アルミナコーティング層表面にのみ形成
すれば充分であるが、ハニカム型フィルタの全体に被着
してもよい。
なお、パティキュレートの燃焼性をより一層向上させる
ために、ハニカム型フィルタの前面に密着するように電
気ヒータを設けることが好ましい。
次に、本発明のパティキュレート除去用触媒フィルタの
一態様につき、第1図を参照してより具体的に説明す
る。なお、同図において第2図の従来例と同一の部分に
は同一の参照番号を付した。
この触媒フィルタでは、第2図に示した従来のハニカム
型フィルタのセル側壁表面にアルミナのコーティング層
6を形成している。図示のように、アルミナコーティン
グ層6はガス入口側が解放されているセルの側壁にのみ
設けられている。該アルミナコーティング層6には全体
に稀土類金属酸化物が担持され、更にハニカム型フィル
タのガス入口側、即ち第2図のアルミナコーティング層
の6aに相当する部分には少なくとも一種の白金族触媒金
属が担持されている。従って、6a部分に稀土類酸化物及
び白金族金属の両方が、また6bの部分には稀土類金属酸
化物のみが担持されている。更に、上記コーティング層
6の上には銅メッキ層6が被着されている。該メッキ層
6はコーティング層としては不完全で、従って表面は金
属光沢をもっていない。
なお、上記のようにアルミナコーティング層6をガス入
口側が解放されているセルの側壁にのみ形成しているの
は、矢印で示したガス流から明らかなように、ガス中に
含まれるパティキュレートの殆どがこちらの側で捕捉さ
れるからである。即ち、パティキュレートを燃焼させる
ための触媒はパティキュレートが捕捉される側に存在す
れば充分であり、パティキュレートが殆ど存在しない部
分に設けても無駄だからである。
〔作用〕
本発明のパティキュレート除去用触媒フィルタは、ハニ
カム型フィルタのガス入口側に酸化活性に優れた白金族
元素が担持されているので、パティキュレートの着火性
が良い。しかも、活性アルミナ安定化作用を有し且つ白
金族に対し助触媒効果のある稀土類金属酸化物がアルミ
ナコーティング層の全体に担持され、更にアルミナコー
ト層上が全体に熱伝達の良好な銅によりメッキ処理され
ているので、フィルタ前側で着火したパティキュレート
がフィルタ後側まで全体に燃焼伝播する。
〔実施例〕
実施例1 ハニカム型フィルタを吸水処理し、活性アルミナを含む
スラリーを10〜200mmHgの吸引条件下でコーティングし
た後、250℃で乾燥した。次いで、硝酸セリウム溶液でC
a0.3M/を担持し、700℃で1時間焼成した。このよう
にして得られたハニカム型フィルタのガス入口側に、Pd
Cl2水溶液を用いてPd1g/を担持した。更に、このサン
プルをSnCl2とHClとの混合水溶液に10分間浸漬し、充分
水洗した後、PdCl2水溶液に5分間浸漬して再び充分水
洗した。更に、このサンプルをCuSO4水溶液とHCHO溶液
の混合比が1:1の溶液に浸漬し、Cu0.3M/をメッキし
た。
このようにして得られたハニカム型触媒フィルタにつ
き、パティキュレート捕集率を測定し、SV=8600Hr-1
条件で着火温度および燃焼率を測定した。その結果を表
1に示す。
実施例2 ハニカム型フィルタを実施例1と同様にして活性アルミ
ナをコートして乾燥後、硝酸ランタン及び硝酸セリウム
水溶液でLaとCeを夫々0.15M/担持し、更に700℃で1
時間焼成した。このようにして得たハニカム型フィルタ
のガス入口側に、PdCl2水溶液を用いてPd0.5g/を担持
し、更にRhCl3水溶液を用いてRhを0.5g/を担持した。
更に、実施例1と同様にCu0.3M/をメッキした。
このようにして得られたハニカム型触媒フィルタについ
て、実施例1と同様にパティキュレート捕集率、着火温
度および燃焼率を測定した。その結果を表1に示す。
実施例3 ハニカム型フィルタを実施例1と同様にして活性アルミ
ナをコートして乾燥後、硝酸ランタンを0.3M/担持
し、次いで700℃で1時間焼成した。こうして得られた
ハニカムのガス入口側に、塩化白金酸溶液を用いてPt1g
/を担持した。更に、実施例1と同様にCu0.3M/をメ
ッキした。
上記で得られたハニカム型触媒フィルタを用い、実施例
1と同様にパティキュレート捕集率、着火温度および燃
焼率を測定した。結果は表1に示した通りである。
比較例1 ハニカム型フィルタの基材(活性アルミナコート層な
し、触媒金属なし、銅メッキなし)について、実施例1
と同様にしてパティキュレート捕集率、着火温度および
燃焼率を測定した。その結果を表1に示す。
比較例2 ハニカム型フィルタを吸水処理し、活性アルミナを含む
スラリーを10〜200mmHgの吸引条件下でコートし、250℃
で乾燥した後、700℃で1時間焼成した。このサンプル
に対し、PdCl2水溶液を用いて全体にPd0.5g/を担持さ
せ、更にRh0.5g/を担持させた。
こうして得られたハニカム型触媒フィルタについて実施
例1と同様にパティキュレート捕集率、着火温度および
燃焼率を測定した。その結果を表1に示す。
比較例3 ハニカム型フィルタに対して比較例2と同様に活性アル
ミナをコートし、焼成した。このサンプルをSnCl2とHCl
との混合水溶液に10分間浸漬し、充分に水洗した後、Pd
Cl2水溶液に5分間浸漬して再び充分水洗した。更に、
このサンプルをCuSO4水溶液とHCHO溶液の混合比が1:1の
溶液に浸漬し、Cu0.3M/のメッキサンプルを得た。
こうして得たハニカム型触媒フィルタを用い、実施例1
と同様にパティキュレート捕集率、着火温度及び燃焼率
を測定したところ、表1に示す結果が得られた。
比較例4 比較例2と同様にしてハニカム型フィルタに活性アルミ
ナをコート後、焼成したサンプルに対し、PdCl2水溶液
を用いてフィルタのガス入口側にPd1g/を全体に担持
した。更に、比較例3と同様の方法でこのサンプルにCu
0.3M/をメッキした。
こうして得られたハニカム型触媒フィルタについて、実
施例1と同様にパティキュレート捕集率、着火温度およ
び燃焼率を測定したところ、表1に示す結果が得られ
た。
比較例5 ハニカム型フィルタに対し、比較例2と同様にして活性
アルミナをコートし、硝酸セリウム水溶液を用いてCe0.
3M/を担持した後、700℃で1時間焼成した。このサン
プルに対し、比較例3と同様の方法でCu0,3M/をメッ
キした。
上記で得られたハニカム型触媒フィルタについて実施例
1と同様にパティキュレート捕集率、着火温度および燃
焼率を測定したところ、表1に示しす結果を得た。
比較例6 比較例2と同様にしてハニカム型フィルタに活性アルミ
ナをコートし、硝酸セリウム水溶液を用いてCe0.3M/
を担持した後、700℃で1時間焼成した。このサンプル
のガス入口側に、PdCl2水溶液を用いてPd1g/を担持し
た。
こうして得られたハニカム型触媒フィルタについて、実
施例1と同様にパティキュレート捕集率、着火温度およ
び焼成率を測定した。結果は表1に示した通りである。
実施例4 実施例1と比較例4について、夫々20回再生した時のパ
ティキュレート燃焼率を測定したところ、表2に示す結
果が得られた。
上記実施例1〜3の結果と比較例2〜6の結果とを比較
すれば明らかなように、ハニカム型フィルタにセリウム
及び/又はランタンを担持し、ハニカム型フィルタのガ
ス入口側に白金側元素を担持し、且つ全体に銅メッキを
施して得られた本発明のパティキュレート着火温度で約
10〜60℃、パティキュレート燃焼率で約10〜16%向上し
た。また、表2の実施例1と比較例4との比較から明ら
かなように、セリウムを担持したものは、パティキュレ
ート燃焼率で約10向上している。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によによるパティキュレー
ト除去用触媒フィルタはパティキュレート捕集率が高
く、且つ燃焼性に優れる等、顕著な効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例になるパティキュレート除去
用触媒フィルタの断面構造を概略的に示す説明図、第2
図は従来のハニカム型フィルタの断面構造を概略的に示
す説明図である。 1……セラミックモノリス担体、2……ハニカムセル、
2a……ガス入口側セル開口部、2b……ガス出口側セル開
口部、3……盲栓、4……セル側壁、5……アルミナコ
ーティング層、5a……白金族触媒金属が担持されている
部分、6b……稀土類酸化物のみが担持されている部分、
6……銅メッキ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/02 301 E

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガス入口側のセル開口部を1個おきに盲栓
    で閉塞すると共に、ガス出口側では入口側で盲栓をしな
    いセルについてのみ開口部を盲栓で塞ぎ、入口側で盲栓
    をしたセルについては開口部を解放しておくことによ
    り、担体壁面のポアを通過してガスを流すようにしたハ
    ニカム型フィルタにおいて、ガス入口側の開口部が解放
    されているセルの側壁表面に形成されたアルミナコーテ
    ィング層と、該アルミナコーティング層全体に担持され
    た稀土類金属酸化物と、前記アルミナコーティング層の
    ガス入口側部分にのみ担持された少なくとも一種の白金
    族元素からなる触媒金属とを具備し、且つ少なくとも前
    記アルミナコーティング層の表面に、該表面が完全には
    被覆されない程度に銅メッキを施してなることを特徴と
    するパティキュレート除去用触媒フィルタ。
  2. 【請求項2】前記稀土類金属酸化物が酸化セリウム、酸
    化ランタン、或いはそれらの複合酸化物であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の触媒フィルタ。
JP20890686A 1986-09-05 1986-09-05 パテイキユレ−ト除去用触媒フイルタ Expired - Lifetime JPH0696095B2 (ja)

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JPS6365927A JPS6365927A (ja) 1988-03-24
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JP2004162626A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Hitachi Ltd 排ガス浄化装置
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KR100675680B1 (ko) 2004-03-23 2007-01-29 이노필텍(주) 복합층 여재
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