JPS5843214A - エンジン排ガス中のパ−テイキユレ−ト浄化体 - Google Patents

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】 本発明はエンジン、特にディーゼルエンジン排ガス中の
・千−ティキーレートを捕捉し、それを燃焼させるため
のエンジン排ガス中のパーティキーレート浄化体に関す
る。

最近、ディーゼルエンジンが排出する煤やペンツピレン
等が公害上問題視され、特に米国に於いては１９８５年
度より自動車のディーゼルエンジン排ガス中の、４−テ
ィキーレートの規制が法制化されようとしている。

従来、かかるノ４−ティキュレートを捕捉する手段とし
て、押出し成型によって得たセラミックハニカムを利用
する方法がある。しかし、セラミックハニカムは排ガス
の通路が直線的である上、毎秒数メートルから数十メー
トルを超える速度で通過する排ガス中の比重の軽い・ｆ
−ティキュレートを排ガスの進行速度と直角方向に内部
の濾過機構で捕捉しようとするので、ノぐ−ティキュレ
ートが素抜けしたシ、あるいは一旦通路の側壁に付着し
た・９−ティキュレートが脱離し、捕捉率が低下する欠
点がある。

この場合、このような欠点を改良するものとして、排ガ
ス通路となる内部連通空間を有する三次元網状構造のセ
ラミック多孔体をパーティキュレートの捕捉材として使
用することは好ましいことであシ、この種のセラミック
多孔体を用いることによシ、エンジンからの排ガスが内
部連通空間を通過する際に乱流が生じるので、排ガスと
セラミック多孔体格子との衝突、接触が充分に行なわれ
、・千−ティキュレートを効率良く捕捉することができ
る。しかし、このセラミック多孔体よシなるパーティキ
ーレートの捕捉材は、内部連通空間にパーティキュレー
トの蓄積が進むにつれてその空隙率が小さくなシ、圧力
損失が大きくなる問題が生じる。このため、一定期間使
用後にセラミック多□ 孔体を取り替えたシ、あるり・仲パーティキーレートを
熱処理して燃焼、除去させる等の処置が必要であるが、
セラミック多孔体を交換することはその作業が面倒であ
る上、経済的でない。またパーティキーレートを熱処理
する方法は簡便で有効な方法であるが、その処理温度は
一般に５００℃を超えておシ、燃焼熱による昇温も手伝
ってセラミック多孔体に好ましくない熱衝撃が加わる。

更に、熱処理に際しパーティキュレートは不完全燃焼を
起こしがちで、有毒な一酸化炭素を発生するおそれもあ
り、従ってこれらの解決が望まれる。

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討を行な
った結果、内部連通空間を有する三次元網状構造のセラ
ミック多孔体として特定の性状を有するセラミック多孔
体を選択し、かつこのセラミック多孔体に特定の触媒、
即ち銅、鉛、鉄、コバルト、ニッケルから選ばれる金属
又はその化合物の一つを含む触媒を付着させることによ
り、エンジン排ガス中”：の・臂−ティキーレートを良
好に捕捉し得る上、比較的低温度でパーティキュレート
を完全燃焼させ１、ことができることを見い出し、本発
明に到達した。

即ち、本発明は１インチ当シロ〜１５０個の内部連通空
間を有する三次元網状の構造をなし、嵩比重が０．２５
〜０．５のセラミック多孔体に、銅、鉛、鉄、コノ９ル
ト、ニッケルから選ばれる金属又は金属化合物の少なく
とも一つを含む触媒を付着させてなるエンジン排ガス中
のパーティキュレート浄化体を提供するものである。

本発明の浄化体によれば、エンジン排ガス中の・ぐ−テ
ィキュレートを効率良く捕捉することができると共に、
セラミック多孔体格、子に捕捉（蓄積）された・臂−テ
ィキュレートを低温で燃焼させることができるので、セ
ラミック多孔体に加わる熱衝撃を小さくすることができ
、−またこの場合、ノ４−ティキュレートが触媒の作用
により完全燃焼し、−酸化炭素の発生も抑えられる利点
がある。更に、エンジン運転中、パーティキュレートが
捕捉されるのと同時にそれが燃焼するので、パーティキ
ュレートの蓄積が全くないか、あっても僅かであシ、長
期間の使用によって圧力損失が生じるおそれもなく、交
換なしに長期間安定して使用することができる。

以下、本発明につき詳しく説明する。

（５） 本発明に係る浄化体は、内部連通空間を有する三次元網
状構造をなしたセラミック多孔体よシなるものであり、
この内部連通空間がエンジン排ガスの通路を構成する。

なお、本発明の浄化体は、全体として円柱状、直方体状
など、エンジン排ガス通路における装着場所の形態等に
応じ、種々の形状を取り得る。

本発明の浄化体は、前記セラミック多孔体の内部連通空
間が１インチ当シロ〜１５０個の割合で形成されている
ことが必要であシ、内部連通空間が１５１個／インチ以
上の場合には、圧力損失が大きくなり、しかも強度的に
弱くなるので、自動車の如き振動する用途には好ましく
ない。なお、内部連通空間のより好ましい個数は２０〜
５０１インチである。

また、前記セラミック多孔体は、その嵩比重を０．２５
〜０．５の範囲とすることが必要であシ、嵩比重が０．
２５よシ小さい場合は強度が不足し、排ガス中の／４’
−ティキーレートの除去用としての使用性に問題が生じ
、また嵩比重が０．５よシ大きい場（６） 合は容易に目詰シが発生し、効率的な処理が達成されず
、いずれも不適当である。なお、パーティキュレート捕
捉用として最も好ましい嵩比重の範囲は０．３〜０．４
である。

本発明においては、上述した特性のセラミック多孔体を
１つだけ配設してなる構成とすることもできるが、内部
連通空間を有する三次元網状構造の複数個の七ラミック
多孔体を内部連通空間の粗なものから密なものに順次積
層した構成とすることもできる。これはエンジン排ガス
の流入側に内部連通空間が粗のセラミック多孔体を配置
し、エンジン排ガスの流出側に内部連通空間が密のセラ
ミック多孔体を配置し、エンジン排ガスを内部連通空間
が粗のセラミック多孔体から内部連通空間が密のセラミ
ック多孔体に向けてｍガス通路となる内部連通空間を通
過させるようにしたものであう。　　　　　　　　　　
旬。

この場合、上記多層構造の浄化体は、エンジン排ガス流
入側に配置されたセラミック多孔体が１インチ当９６〜
５０個、よシ望ましくは６〜１５個、エンジン排ガスの
流出側に配置されたセラミック多孔体が１インチ当９２
０〜１５０個、よシ望ましくは２０〜５０個の内部連通
空間を有するようにすることが好ましく、これにより優
れた効果を発揮する。

本発明において、前記セラミック多孔体は、セル膜のな
い軟質ポリウレタンフォームにセラミ。

り泥漿を付着させ、これを焼結することによシ前記軟質
ポリウレタンフォームを炭化除去して製造したものを用
いることが好ましい。このようにセル膜のない軟質ポリ
ウレタンフォームからセラミれ、これは空隙率が大きい
ので圧力損失が少ない状態でエンジン排ガスの処理を行
なうことができると共に、内部連通空間が入シ組んでい
るので排ガスがこの内部−・・遍空間を通過する際、−
・ジン排ガス中の／４’−ティキュレートを内部ｐ過作
用で確実に捕集、除去することができる。また１セラミ
ック多孔体の材質としては熱衝撃に強いコージライト質
であることが好ましい。

本発明に係る浄化体は、前記セラミック多孔体は特定の
触媒を付着させるものであり、この場合触媒はセラミッ
ク多孔体、好ましくはその格子に直接付着させることも
できるが、必要に応じセラミック多孔体、特にその格子
表面に活性アルミナ、シリカ、マグネシア又はチタニア
の層を形成し、この層の表面に触媒を付着させることも
できる。

このように活性アルミナ等の層を形成することによシ表
面積を拡大させることができ、このため触媒の表面積が
増大するので、より効率的な処理を達成することができ
る。

本発明において用いられる触媒は、銅、鉛、鉄、コバル
ト、ニッケル又はこれらの金属を含有する化合物であり
、パーティキュレート処理用としてこれらの触媒を用い
ることにより、・ぐ−ティキーレートを低温度で完全燃
焼させることができる。これに対し、石油暖房機等の燃
焼器機から発生する不完全燃焼ガスの燃焼触媒として有
効々白金、パラジウム、ロジウム等の貴金概はパーティ
キュレートの燃焼には有効でない〇（９） なお、銅、鉛、鉄、コバルト、ニッケル又はこれらを含
む化合物は、その１種を単独でセラミック多孔体に付着
させてもよく、２種以上を併用するようにしてもよく、
更には上記触媒に加えて他の触媒を併用するようにして
もよい。また、銅、鉛、鉄、コバルト、ニッケルの化合
物としては酸化物が好適に用いられるが、他の化合物で
あってもよい。

セラミック多孔体に前記金属酸化物を付着させる方法と
しては、銅、鉛、鉄、コバルト、ニッケルの硝酸化物、
ハロダン化物、硫酸化物、亜硫酸化物、有機カルがン酸
塩等の金属塩を水又はメタノール、エタノール等の有機
溶剤に溶かし、この溶液にセラミック多孔体を直接、も
しくはセラミック多孔体の格子表面に活性アルミナ、シ
リカ、マグネシア又はチタニアの層を形成させたものを
浸漬し、次いでこれを引上げ、乾燥した後、４００〜１
０００℃程度の温度に加熱し、前記金属塩を金属酸化物
に転化せしめる方法が採用され得る。

本発明に係る浄化体は、エンジン排ガスの所定（１０） の流路に配置して使用するもので、エンジンからの排ガ
スはその流路の途上に配置された浄化体（セラミック多
孔体）の内部連通空間を通過し、その通過の間において
排ガス中の煤やペンツピレン等のパーティキュレートが
良好に捕捉されると共に、捕捉された・９−ティキュレ
ートは触媒（銅、鉛、鉄、コバルト、ニッケル又はこれ
らの化合物）の作用によシ、触媒を用いない場合よシも
５０〜１５０℃程度低い温度で完全燃焼する。

次に、実験例によシ本発明の・ぐ−ティキュレート燃焼
効果を具体的に説明する。

〔実験例〕

表１に記載した各種金属塩を水又はアセトンに２５重量
−の濃度に溶解し、この溶液中に２０Ｘ３０Ｘ１＋ｍａ
の活性アルミナ板を浸漬し、引上げ、乾燥した後、炉の
中で５００ｐにて３０分間加熱□ 処理を行なった。　　　　９．．１１”’ＩＱ’（次（
＜、このようにして金属酸化物を焼き付けた活性アルミ
ナ板にディーゼルエンジンの排ガスから集めた〕Ｊ？−
ティキュレートを酸化物層が見えなくなる程度に薄く塗
シ付け、これを赤外加熱炉に入れて空気を流しながら一
定の温度で１０分間加熱し、ノ母−ティキーレートの燃
焼消失の有無を確め、それぞれの金属酸化物について・
ぐ−ティキュレートが完全に燃焼消失する温度を調べた
。結果を表１に示す。

、゛ □・、 （１３） 表１の結果よシ、銅、鉛、鉄、コバルト、ニッケル系の
触媒を用いた場合に最も低い燃焼消失温度が得られ、パ
ーティキュレートを低温度で燃焼し得ることが認められ
た。

出願人　　ブリデストンタイヤ株式会社代理人　　弁理
士　小　島　隆　司 Ｉ　弁理士高畑端世 （１４） 手続補正書・（自発） 昭和５７年２月２２日 ｌ　事件の表示 昭和５６年　特　許願第１４０９１２号２、＠明の名称
　エンジン排ガス中のパーティキュレート浄化体３、　
補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京都中央区墓橋１丁目１０４ｊｉ１号氏　名
（名称）（５２７）　　　プリデストンタイヤ体式会社
６、　補正により増加する発明の数　　　　０７、補正
の対象 明細借の「発明の詳細な説明」の掴 ８、補正の内容 （１）　　明細ｓｆＪ第１１頁第１２行目に１実験例」
とあるのを「実験例１」と訂正する。

（２）　　同第１４頁第４行目「・・・詔められた。」
の次に欧文を挿入する。

巨実験例２〕 ６肖ｆｌ銅（Ｏｕ　ＱＪＯａ）ｚ　・３Ｈ２０）　　３
　、７２　ｍ　ｍｏｔもしくは表２に示した硝酸銅と他
の化合物との組合わせ（Ｏｕ／（也の化合物＝２．４８
　ｍ　ｍｏｔ７１　、２４　ｍ　ｍｏｔ　）を２０１Ａ
Ａ’ビーカーに入れ、純水５−に溶解した。これにアル
ミナ粉末５００■を加え、撹拌しつつホットプレート上
で約１０分間かけて乾固させた。次いでこの試料を２０
０°Ｃの真空乾燥機中で１２０分間乾燥し、更に電気炉
中で３００’Ｃで３０分焼成した。

このようにして得た触媒粉本とディーゼルパーティキュ
レート１ｊ重量比１：１で混合し、熱重量・・′１し 測定装置を用いて枦イーゼルパーティキュレートの燃焼
温度を測定した。たたし、試験条件は試料重量が４０１
ｎ９、空気の供給量が０．５ｔ／ｍｉｎ　、昇温速度が
２０°Ｃ／　ｍｉｎであり、得られた重垣減少曲腺から
燃焼開始温度と燃焼温度を測定した。なお、燃焼温度は
上記曲線の急勾配を示すほぼ中間点をとった。この温度
を保つと、ディーゼルパーティキュレートはほぼ燃焼し
てしまう。

表　２ 表２より、銅化合物単独系に比べ、２成分系触媒がより
優れた触媒活性を示すことが分った。

〔実験例３〕 １インチあたり２０個の内部連通空間を有するコージラ
イト材質のセラミックフオーム（断面が９．５ｃｍの直
径の円、長さｌＱｃｍの円柱状）を硝酸銅と塩化ニッケ
ル（モル比は２：１）を１５重量％含む水溶液に浸した
。溶液から取出し、余分な溶液を遠心分離機で除き乾燥
した後、空気下、３００°Ｃで６０分間焼成した。

このセラミックフオームをディーゼルエンジン（いすず
ジエミニ、排気量１８００　ｃｃ）の排気口から１．５
ｍの所に取り付け、回転数毎分９００回、トルク８．９
に９ｍの条件で３０分走行させた所、３．５ｇのディー
ゼルパーティキュレートが捕捉された。

セラミック７オームの中心部から約２ｃｍ角の立方体を
切り出し、熱重量測定装置でパーティキュレートの燃焼
温度を測定した所、燃焼温度は３３０°Ｃであった。

比較のため触媒を担持していないセラミック７オームに
ついて同様の実験を行なった所、燃焼温度は６５００Ｃ
であった。」 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１インチ当シロ〜１５０個の内部連通空間を有する
   三次元網状の構造をなし、嵩比重ｔ−０，２５〜０．５
   にル眉したセラミック多孔体に、銅、鉛、妖、コバルト
   、ニッケルから選ばれる金属もしくはその化合物の少な
   くも一つを含有する触媒を付着させてなることをｑ＃像
   とするエンジン排ガス中の７４−ティキュレート浄化体
   。 ２、セラミック多孔体の格子表面に活性アルミナ、シリ
   カ、マグネシア又はチタニアの層を形成し、その表面に
   触媒を付着させた特許請求の範囲第１項記載のパーティ
   キュレート浄化体。 ３、セラミック多孔体が、セル膜のない軟質ポリウレタ
   ンフォームにセラミ、り泥漿を付着し、これを焼結する
   ことにより得られたものである特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のノナ−ティキュレート浄化体。