WO2007097237A1 - ディーゼル排ガス浄化用フィルター - Google Patents

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Shunji Kikuhara
Ataru Daido
Masahiro Sasaki
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Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a filter for removing particulate suspended matter contained in exhaust gas discharged from diesel engine power.
  • the particulate suspended matter is mainly composed of solid carbon particles, solid or liquid incombustible hydrocarbon fuel particles, and sulfide derived from sulfur in the fuel.
  • This particulate suspended matter has a problem that it has a very small particle size, so it easily floats in the atmosphere and is easily taken into the human body. Effective removal from the recent concern for environmental problems is required.
  • Patent Document 1 is made of a ceramic such as cordierite, in which the end of a part of the flow path is sealed with a plugging material, while the other end of the remaining flow path is plugged. It is disclosed. By plugging the flow paths in this way, the exhaust gas is passed through the wall surfaces between the flow paths, and the particles are collected by collecting fine holes in the ceramic.
  • Patent Document 1 JP-A-9 29022
  • Patent Document 2 JP 2006-2713 A
  • the above-described filter by the present inventors is preferable in reducing the pressure loss, but it has been confirmed that the particle collection rate needs to be improved in subsequent studies.
  • the particle collection rate With regard to the particle collection rate, with the recent improvement of diesel engines, the content of particulate suspended solids in the exhaust gas has been reduced, so the goal is to approach 100% collection rate as with conventional filters. However, it is required to be in the range of 50 to 70%.
  • the present invention has been made based on the background as described above.
  • the pressure loss is reduced and the particulate matter is reduced.
  • the purpose is to provide a floating material with an appropriate collection efficiency.
  • the present inventors have intensively studied to improve the above-described filter, and changed the configuration of its constituent members.
  • the specific configuration of the filter by the present inventors described above has a cross-sectional honeycomb structure in which a net body formed into a corrugated cross section and a flat net body are laminated (rolled). In this filter, the entire flow path wall surface is meshed to collect particles.
  • the inventors of the present invention can improve the collection efficiency by combining a ladle with a corrugated cross section, a metal foil, a high particle collection efficiency made of nonwoven fabric, and a filter sheet.
  • the present invention has been conceived as an improvement.
  • the present invention is formed into a corrugated cross-section and has a herringbone shape on the surface.
  • a diesel exhaust gas purification filter having a honeycomb structure in cross section, wherein the metal foil and a non-woven fabric made of metal or ceramic or a sheet of foam metal are laminated alternately, and the metal foam and the filter sheet.
  • the flow path formed by the above is a diesel exhaust gas purification filter having at least one bent portion that is bent with respect to the flow direction of the exhaust gas.
  • the present invention provides a metal foil having a corrugated cross-section and having a herringbone shape on the surface, and a filter sheet made of a non-woven fabric or foam metal made of metal or ceramic.
  • a diesel exhaust gas purification filter having a honeycomb structure in cross section, which is formed by laminating and winding these, and the flow path force formed by the metal foil and the filter sheet in the flow direction of the exhaust gas It is a diesel exhaust gas purification filter that has at least one bent portion that bends.
  • the filter sheet for collecting particulate matter is made of a metal or ceramic nonwoven fabric or a foam metal. These materials have a high particle collection rate while having gas permeability.
  • the filter sheet is preferably a nonwoven fabric or a foam metal having a porosity of 60 to 98%.
  • the thickness is preferably 0.:! To 2. Omm, preferably 0.:! To 1. Omm. The reason why the filter sheet is made of metal or ceramic is that heat resistance is necessary in consideration of heating when burning particulate matter.
  • the flow path is provided with a bent portion, and the turbulent flow in the wall surface direction (the cross-sectional direction of the filter) is caused in the exhaust gas that passes therethrough. A part of the exhaust gas collides against the wall surface of the flow path.
  • the particle collection efficiency is improved by applying such a behavior of exhaust gas and applying a nonwoven fabric or the like to the filter sheet.
  • the angle of the bent portion of the flow path (in FIG. 1, the inclination angle ⁇ of the flow path with respect to the flow direction in which the exhaust gas goes straight) is preferably 5-30 °. If the angle is less than 5 °, the collection rate decreases, and if it exceeds 30 °, the pressure loss of the exhaust gas tends to increase.
  • the constituent material of the corrugated metal foil forming the flow path is preferably stainless steel, nickel-base alloy or the like, which is preferably a metal having heat resistance, like the filter sheet.
  • Metal foam The thickness of the film is preferably 10 to 200 ⁇ .
  • the filter according to the present invention is preferably one in which a catalyst is supported on at least the filter sheet among the metal foil and the filter sheet forming the flow path.
  • the catalyst is not particularly limited as long as particulate suspended matter can be combusted.
  • noble metals such as silver, gold, white gold, palladium, iridium, ruthenium, and rhodium can be used.
  • a catalyst in which an alkali metal such as potassium is supported as a catalyst metal is known.
  • a catalyst containing iridium and ruthenium is effective as a combustion catalyst for particulate matter.
  • the noble metal is made into a porous oxide containing at least one oxide such as alumina, silica, ceria, and zirconia.
  • the supported catalyst powder is preferably supported on a filter.
  • these porous oxides may be preliminarily applied to the filter as a base layer (often referred to as wash coat), and then a noble metal may be supported.
  • the catalyst may be supported not only on the filter sheet but also on the metal foil.
  • the same catalyst may be loaded on both the metal foil and the filter sheet, or the catalyst foil may be loaded on the metal foil, and the catalyst B different from the catalyst A may be loaded on the filter sheet.
  • an oxidation catalyst suitable for purifying hydrated carbon, carbon monoxide, etc. in the exhaust gas on the catalyst A supported on the metal foil It is preferable to support a catalyst suitable for combustion of particulate suspended matter on the catalyst B supported on the filter sheet. By doing so, it is possible to simultaneously burn particulate suspended matter while burning hydride carbon etc. in the exhaust gas, and effective exhaust gas purification can be achieved.
  • an oxidation catalyst is provided in front of the particulate suspended matter filter, but by using a filter carrying the two types of catalyst of the present invention, the oxidation catalyst is used. The catalyst can be made smaller or unnecessary.
  • Catalyst A is preferably a catalyst containing platinum.
  • a catalyst that becomes a combustion catalyst for particulate suspended matter a catalyst containing iridium or ruthenium is preferred, and an iridium monoplatinum catalyst is also preferred.
  • the type of porous oxide used as the undercoat layer (wash coat) can also be changed according to the catalyst.
  • Ceria or ceria-zirconia can be used as the porous oxide, and an iridium catalyst, a ruthenium catalyst, or an iridium-platinum catalyst can be supported in combination as the catalyst B.
  • the amount of the noble metal supported by the catalyst used is preferably 0.1 to 10% with respect to the weight of the porous oxide. It is more preferably 1 to 3%.
  • the catalyst loading is preferably 5 to 200 g / L based on the filter capacity (total weight if different catalysts are used), 50 to 150 g. / L is better than moss.
  • the exhaust gas purifying filter 1 according to the present invention can be manufactured by processing a metal foil into a corrugated cross section and sequentially laminating the filter sheet. At this time, in order to fix each layer, a predetermined mold is prepared and laminated while inserting a metal foil and a filter sheet therein, and the contact portions of the laminated metal foil and filter sheet may be welded. When manufacturing a columnar filter, it is good to roll the processed metal foil and the filter sheet and join the end parts.
  • a filter having a suitable flow path can be manufactured by applying a herringbone shape to the surface.
  • a catalyst powder is produced in advance by immersing the porous oxide in a noble metal salt solution, drying and firing, and then adding the slurry to the slurry.
  • the catalyst is supported by immersing the filter in the liquefied product.
  • the catalyst can also be supported by immersing or coating the formed filter in a porous oxide sol, further immersing in a metal salt solution containing a catalytic metal, and then drying and firing.
  • a catalyst can be supported in advance on each of the metal foil and the filter sheet, and then a filter can be manufactured by combining the members.
  • the filter formed as described above has an exhaust gas purifier by inserting the filter into a cylindrical case and attaching an electrode sensor for conducting heating and temperature control as necessary. Can be used for conversion.
  • FIG. 1 is a view showing a flow path of a filter according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a processing state of a metal foil constituting a filter.
  • FIG. 3 is a diagram showing a filter manufacturing process and a completed filter.
  • FIG. 4 shows a filter according to Comparative Example 1.
  • FIG. 5 is a view showing a filter according to Comparative Example 2.
  • FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the particle collection rate in the purification tests conducted for the examples and comparative examples.
  • FIG. 7 is a graph showing measurement results of pressure loss in a purification test conducted for Examples and Comparative Examples.
  • First embodiment bear: A stainless steel foil having a width of 50 mm and a thickness of 50 ⁇ m was molded into a metal foil having a herringbone shape on the surface and a corrugated cross section as shown in FIG.
  • the angle of the bent part after molding is 15 °, and the length between the bent parts of the gas flow path is 15 mm.
  • the processed metal foil 10 is molded so that the cross-sectional area of the flow path is 0.96 mm 2 .
  • a SUS430 non-woven fabric (porosity 90%) 20 having a width of 50 mm and a thickness of 0 ⁇ 45 mm as a filter sheet 20 is stacked on the processed metal foil 10, and these are wound together to form a circle having a honeycomb structure.
  • a columnar exhaust gas purification filter 100 was formed (Fig. 3).
  • 1% iridium catalyst was prepared by immersing salt iridium in ceria-dinoleconia powder, dried and calcined, and then slurried and supported on the exhaust gas purification filter 100 ( Loading amount 100 g / L).
  • a stainless steel foil was molded in the same manner as in the first embodiment. . Then, it was immersed in a dinitrodiammine platinum solution in alumina powder, dried and calcined to prepare a 1% white metal catalyst, which was slurried and supported on a processed stainless steel foil (supported amount 5 Og / L).
  • a columnar exhaust gas purification filter having a honeycomb structure was formed by winding and winding a metal foil carrying different catalysts and a filter sheet.
  • ⁇ l A commercially available cordierite honeycomb structure (dimensions: diameter 188 X 200 mm, density of 500 cpsi) was closed at the end of half of all channels as shown in FIG. This was loaded with a 1% iridium catalyst to produce an exhaust gas purification filter 200 (loading amount 100 g / L).
  • Comparative Example 2 Here, a conventional filter by the present inventors described above was manufactured. Corrugated sheet having a herringbone shape similar to that of the first embodiment using a 40 mesh mesh (hole size 0.28 mm) made of SUS, with a geared roll (size: 50 mm width, thickness 0.48 mm) 10 Molded into '. Then, as shown in Fig. 5, a 40 mesh SUS metal mesh sheet 20 'and a 30 ⁇ SUS flat plate 30' are stacked on the corrugated sheet 10 after molding, and these are wound together. A filter 300 for exhaust gas purification of a honeycomb structure was formed. This was loaded with 1% iridium catalyst to form a filter (loading amount 100 g / L).
  • the filter 1 of Comparative Example 1 has a high collection rate of particulate suspended matter, but the pressure loss tends to increase with time. After about 100 minutes from the start of the test, the pressure loss The engine was stopped after 3 hours. This is because the filter material is made of ceramic with fine pores and part of the ends are clogged, so the collection rate is extremely high, but the filter is more likely to be clogged. It depends on. In Comparative Example 2, although the pressure loss is relatively low and there is no engine stop, the particle collection rate is low.
  • the filters 1 according to the first and second embodiments maintain an appropriate particle collection rate of 50% or more. And the pressure loss also shows a stable pressure loss over time. These results were collected at the exhaust gas temperature under this test condition in addition to the fact that the flow path was bent without plugging the flow path, and that an appropriate flow of exhaust gas was generated. This is probably because the particulate suspended matter is burned by the catalyst, and the particulate suspended matter is collected, burned, and the force is balanced.
  • Comparative Example 2 although the collection rate is lower than that of the embodiment, the pressure loss is increased. This is because Comparative Example 2 uses a SUS flat plate in the configuration and the aperture ratio is lowered, so that particles are easily collected (particularly at the inlet of the filter). .
  • the filter 1 according to both the embodiments also has a purification performance such as hide mouth carbon, but the effect is particularly high in the second embodiment.
  • the difference is that, in the second embodiment, the part that collects the particulate matter (filter sheet) carries a catalyst effective for combustion, and the part that forms the flow path (metal foil) is the hyde mouth. This can be attributed to supporting a catalyst effective for the combustion of carbon, etc., and using the two types of catalyst properly.
  • the filter according to the present invention can be purified without increasing the pressure loss of the exhaust gas, and can prevent damage to the engine or the filter itself.
  • the filter according to the present invention has an appropriate particle collection rate and a reduced pressure loss compared to a partially plugged conventional flow path, and is excellent in balance between the two. Capacitance is also possible.

Abstract

　本発明は、断面波形に成形され、且つ、表面にヘリンボーン形状が付与された金属フォイルと、金属又はセラミックからなる不織布又は発泡金属からなるフィルターシートとが交互に積層されてなり、断面がハニカム構造を有するディーゼル排ガス浄化用フィルターであって、前記金属フォイルと前記フィルターシートとにより形成される流路が、排ガスの流通方向に対して屈曲する屈曲部を少なくとも１つ有するディーゼル排ガス浄化用フィルターである。 　具体例として、ステンレス箔をギア付ロールにより金属フォイル１０に成型した。そして、フィルターシートとしてステンレス製不織布２０を加工後の金属フォイル１０に重ね、これらを共に巻回してハニカム構造を有する円柱状の排ガス浄化用フィルター１００を形成した。その一方で１％イリジウム触媒を調整してスラリー化し、これを上記フィルター１００に担持させた。  

Description

明 細 書
ディーゼル排ガス浄化用フィルター 技術分野
[0001] 本発明は、ディーゼルエンジン力 排出される排ガスに含まれる粒子状浮遊物を除 去するためのフィルターに関する。
背景技術
[0002] ディーゼルエンジンからの排ガス処理においては、 NOxのようなガス状物質の分解 処理の他、固体又は液体の粒子状浮遊物の除去が必要となる。粒子状浮遊物とは、 主に固体の炭素粒子と、固体又は液体の不燃炭化水素系燃料粒子と、燃料中の硫 黄由来の硫化物とにより構成されている。この粒子状浮遊物は、粒径が極めて細か いため大気中に浮遊しやすぐ人体へ取り込まれやすいという問題があり、最近の環 境問題への高い関心から効果的な除去が求められている。
[0003] ディーゼル排ガス中の粒子状浮遊物の除去については、排気系にフィルターを設 置し、捕集された粒子状浮遊物を燃焼させる方法がある。また、ディーゼル排ガス中 の粒子状浮遊物除去のためのフィルタ一としては、従来から多くの形態のものが報告 されている。
[0004] 従来のディーゼル排ガス処理用のフィルタ一としては、ハニカム構造を有する筒状 のものが用いられている。このフィルターでは、排ガスを一方の端部から他の端部へ 通過させつつ、流路の壁面に粒子状浮遊物を捕集させるものが多い。例えば、特許 文献 1では、コージエライト等のセラミックからなり、一部の流路の端部を目封止材で 封止する一方、残った流路の反対側の端部を目封止したものが開示されている。こ のように流路を目封止することで、流路間の壁面に排ガスを通過させ、セラミックの微 細な孔で粒子を捕集するようにしてレ、る。
特許文献 1 :特開平 9 29022号公報
[0005] この従来のフィルタ一は、各流路において一端を封止することで、排ガスが流路壁 面を通過するのを促進させていることから、粒子の捕集率は極めて高い。しかしなが ら、この形式のフィルタ一は、部分的に流路を封止するため圧力損失が大きくなる傾 向がある。特に、使用に伴い壁面に目詰りが生じた場合の圧力損失は極めて大きい ものとなり、フィルターの破壊やエンジンへの悪影響が懸念される。
[0006] そこで、本発明者等は、圧力損失が低減された浄化用フィルタ一として、特許文献 2記載のものを開発している。このフィルタ一は、各流路に目封止をすることなく導入 した排ガスを流通させる形式のものであり、金属製の網体からなる各流路が排ガスの 進行方向に対して屈曲する屈曲部を少なくとも 1つ有する。このように流路を屈曲さ せることで、通過する排ガスに乱流を生じさせ、流路壁面による粒子捕集効率を確保 する。また、各流路には目封止がないため、流路壁面に目詰まりが生じても、排ガス 力 Sフィルター内部を通過することができるので圧力損失が過大になることもない。 特許文献 2：特開 2006— 2713号公報
[0007] しかし、上記の本発明者等によるフィルタ一は、圧力損失の低減においては好まし レ、ものであるが、その後の検討において粒子捕集率において改善を要することが確 認されている。粒子捕集率については、近年のディーゼルエンジンの改良に伴い、 排ガス中の粒子状浮遊物の含有率が低減されていることから、従前のフィルターのよ うに捕集率 100%に迫ることを目標とする必要はないものの、 50〜70%の範囲であ ることが求められている。
[0008] 本発明は、以上のような背景のもとになされたものであり、ディーゼルエンジン排気 ガス中の粒子状浮遊物を除去するフィルターにおいて、圧力損失が低減されるととも に、粒子状浮遊物の捕集効率が適正なものを提供することを目的とする。
発明の開示
[0009] 本発明者等は、上記したフィルターを改良すべく鋭意検討を行い、その構成部材 の形態の変更を行った。上記本発明者等によるフィルターの具体的な構成は、断面 波形に成形した網体と、平板状の網体とを積層して (卷回して）断面ハニカム構造を 有するものである。そして、このフィルターでは、流路壁面の全体を網状として粒子を 捕集しょうとしている。本発明者等は、構成部材の形態として、断面波形に加工した 孔のなレ、金属フォイルと、不織布等からなり粒子の捕集効率の高レ、フィルターシート とを組み合わせることで捕集効率の向上を図ることができるとして本発明に想到した。
[0010] 即ち、本発明は、断面波形に成形され、且つ、表面にヘリンボーン形状が付与され た金属フオイルと、金属又はセラミックからなる不織布又は発泡金属からなるフィルタ 一シートとが交互に積層されてなり、断面がハニカム構造を有するディーゼル排ガス 浄化用フィルターであって、前記金属フオイルと前記フィルターシートとにより形成さ れる流路が、排ガスの流通方向に対して屈曲する屈曲部を少なくとも 1つ有するディ 一ゼル排ガス浄化用フィルターである。
[0011] また、円筒形状のフィルタ一として本発明は、断面波形に成形され、且つ、表面に ヘリンボーン形状が付与された金属フォイルと、金属又はセラミックからなる不織布又 は発泡金属からなるフィルターシートとを積層し、これらを卷回することにより形成され る、断面がハニカム構造を有するディーゼル排ガス浄化用フィルターであって、前記 金属フォイルと前記フィルターシートとにより形成される流路力 排ガスの流通方向に 対して屈曲する屈曲部を少なくとも 1つ有するディーゼル排ガス浄化用フィルターで ある。
[0012] 本発明において、粒子状物質の捕集を行なうフィルターシートは、金属又はセラミツ クの不織布又は発泡金属からなる。これらの材料は、ガス透過性を有しつつ粒子捕 集率の高いものである。このフィルターシートは、気孔率が 60〜98%の不織布又は 発泡金属が好ましい。また、その厚さは、 0.：!〜 2. Omm、好ましくは 0.：!〜 1. Omm のものが好ましい。また、フィルターシートが金属又はセラミックからなるのは、粒子状 物質を燃焼させる際の加熱を考慮すれば耐熱性が必要だからである。
[0013] 本発明においては、上記した本発明者等による従来のフィルターと同様、流路に屈 曲部が設けられており、通過する排ガスに壁面方向（フィルターの断面方向）への乱 流が生じ、一部の排ガスが流路壁面へ衝突するようになっている。そして、かかる排 ガスの挙動と、フィルターシートに不織布等を適用したことにより、本発明では粒子捕 集効率が向上する。尚、流路の屈曲部の角度（図 1において、排ガスが直進する流 通方向に対する流路の傾斜角度 Θ )は、 5〜30° とするのが好ましい。 5° 未満では 捕集率が低下し、 30° を超えると排ガスの圧力損失が増大する傾向にあるからであ る。
[0014] 流路を形成する断面波形の金属フォイルの構成材料は、フィルターシートと同様、 耐熱性を有する金属が好ましぐステンレス、ニッケル基合金等が好ましい。金属フォ ィルの厚さは、 10〜200 μ ΐηとするのが好ましい。
[0015] そして、本発明に係るフィルタ一は、流路を形成する金属フォイル及びフィルターシ ートのうち、少なくともフィルターシートに触媒が担持されているものが好ましい。これ により、フィルターシートに捕集された粒子状浮遊物を燃焼させることができ、排ガス フィルターを継続的に稼動させることができる。触媒としては、粒子状浮遊物を燃焼さ せることができるものであれば、特に限定されるものではなレ、が、例えば、銀、金、白 金、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、ロジウムといった貴金属を含む貴金属触媒 又は貴金属合金触媒の他、カリウム等のアルカリ金属を触媒金属として担持したもの が知られている。特に、本発明者等によれば、粒子状物質の燃焼触媒としては、イリ ジゥム、ルテニウムを含む触媒が有効であることが近年確認されてレ、る。
[0016] 尚、上記した触媒の担持の際には、触媒となる貴金属粒子を分散させるため、貴金 属をアルミナ、シリカ、セリア、ジルコユア等の酸化物を少なくとも 1つ含む多孔質酸 化物に担持させた触媒粉末をフィルターに担持させることが好ましい。また、予めフィ ルターにこれら多孔質酸化物を下地層（ゥォッシュコートと称されることが多レ、）として 塗布し、その後貴金属を担持しても良い。
[0017] 触媒は、フィルターシートのみならず、金属フォイルにも担持されていても良レ、。こ の場合、金属フォイルとフィルターシートの双方に同じ触媒が担持されても良いし、金 属フオイルに触媒 Αを担持し、フィルターシートに触媒 Aと異なる触媒 Bを担持しても 良い。
[0018] 金属フォイル、フィルターシートにそれぞれ異なる触媒を担持する場合においては 、金属フオイルに担持される触媒 Aに排ガス中のハイド口カーボン、一酸化炭素等を 浄化するのに好適な酸化触媒を、フィルターシートに担持される触媒 Bに粒子状浮 遊物の燃焼に好適な燃焼触媒を担持するのが好ましい。このようにすることで、排ガ ス中のハイド口カーボン等を燃焼しつつ、粒子状浮遊物の燃焼を同時に行なうことが でき、効果的な排ガス浄化ができる。この点、一般的なディーゼル排ガスの浄化プロ セスにおいては、粒子状浮遊物質のフィルター前段に酸化触媒を設けているが、本 発明の 2種の触媒が担持されたフィルターを利用することで、酸化触媒を小能力化又 は不要とすることができる。ここで、ノ、イド口カーボン等の燃焼させる酸化触媒となる 触媒 Aとしては、白金を含む触媒が好ましい。また、粒子状浮遊物の燃焼触媒となる 触媒としては、イリジウム、ルテニウムを含む触媒が好ましぐまた、イリジウム一白金 触媒も好ましい。また、下地層（ゥォッシュコート）となる多孔質酸化物の種類について も触媒に合わせて変化させることができ、例えば、多孔質酸化物としてアルミナを用 レ、、触媒 Aとして白金触媒を組合わせつつ、多孔質酸化物としてセリア又はセリア一 ジルコユアを用い、触媒 Bとしてイリジウム触媒、ルテニウム触媒、又は、イリジウム— 白金触媒を組合わせて担持させることができる。
[0019] 尚、以上説明したように触媒を担持させるとき、使用する触媒の貴金属担持量は、 多孔質酸化物の重量に対して 0. 1〜： 10%とするのが好ましぐ 0. 1〜3%とするのが より好ましい。また、触媒の担持量は、フィルターの容量を基準として触媒全体の重 量 (異なる触媒を使用する場合にはその合計重量）が、 5〜200g/Lとするのが好ま しく、 50〜： 150g/Lとするのカより好ましレヽ。
[0020] 本発明に係る排ガス浄化用フィルタ一は、金属フォイルを断面波形に加工し、これ とフィルターシートとを順次積層することで製造できる。このとき、各層を固定するため 、所定の型を用意しこれに金属フォイル、フィルターシートをはめ込みつつ積層する 、また、積層させた金属フォイル、フィルターシートの接触部分を溶接すると良い。円 柱状のフィルターを製造する際には、加工した金属フォイルとフィルターシートと重ね たものを卷回し、その終端部を接合すると良レ、。ここで、本発明においては、フィルタ 一内の流路が屈曲していることを特徴とする力 この流路は金属フォイルの加工にお いて、断面を波形にした際の加工線が屈曲するように表面にヘリンボーン形状を付 与して加工すると好適な流路を有するフィルターを製造できる。
[0021] そして、触媒が担持されたフィルターに触媒を担持させる場合、多孔質酸化物を貴 金属の金属塩溶液に浸漬し、乾燥、焼成することで触媒粉末を予め製造し、これをス ラリー化したものにフィルターを浸漬させることで触媒が担持される。また、成形したフ ィルターを、多孔質酸化物のゾルに浸漬又は塗布し、更に、触媒金属を含む金属塩 溶液に浸漬後、乾燥、焼成することでも触媒を担持させることができる。
[0022] また、フィルターシートのみに触媒を担持する場合や、金属フオイル、フィルターシ ートそれぞれに異なる触媒を担持する場合にぉレ、ては、フィルターを製造する前の 金属フォイル、フィルターシートのそれぞれに予め触媒を担持し、それから各部材を 組合わせてフィルターを製造することで、所望の構成とすることができる。
[0023] 尚、以上のように形成されたフィルタ一は、筒状のケースにフィルターを挿入し、通 電加熱 ·温度管理のための電極 'センサー等を必要に応じて装着することで排ガス浄 化に供することができる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]本発明に係るフィルターの流路を示す図。
[図 2]フィルターを構成する金属フォイルの加工状態を説明する図。
[図 3]フィルターの製造工程及び完成したフィルターを示す図。
[図 4]比較例 1に係るフィルターを示す図。
[図 5]比較例 2に係るフィルターを示す図。
[図 6]実施例、比較例について行った浄化試験の粒子捕集率の測定結果を示す図。
[図 7]実施例、比較例について行った浄化試験の圧力損失の測定結果を示す図。 発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明の好適な実施形態を比較例と共に説明する。
[0026] 第 1実施形熊： 50mm幅、厚さ 50 μ mのステンレス箔をギア付ロールにより、図 2のよ うに、表面にヘリンボーン形状を有し、断面波形の金属フォイルに成型した。成型後 の屈曲部の角度は 15° であり、また、ガス流路の各屈曲部間の長さは、 15mmとし ている。更に、加工後の金属フォイル 10は、流路の断面積が 0. 96mm2となるように 成型されている。
[0027] そして、フィルターシートとして幅 50mm、厚さ 0· 45mmの SUS430製不織布（気 孔率 90%) 20を加工後の金属フォイル 10に重ね、これらを共に卷回してハニカム構 造を有する円柱状の排ガス浄化用フィルター 100を形成した（図 3)。
[0028] 次に、セリア—ジノレコニァ粉末に塩ィ匕イリジウムを浸漬し、乾燥、焼成して 1%イリジ ゥム触媒を調整した後、これをスラリー化して排ガス浄化用フィルター 100に担持させ た（担持量 100g/L)。
[0029] 第 2実施形熊：ここでは、金属フォイル、フィルターシートに異なる触媒を担持させた フィルターを製造した。まず、第 1実施形態と同様にしてステンレス箔を成形加工した 。そして、アルミナ粉末にジニトロジァミン白金溶液に浸漬し、乾燥、焼成して 1%白 金触媒を調整し、これをスラリー化して加工したステンレス箔に担持させた（担持量 5 Og/L)。
[0030] 次に、セリア—ジノレコニァ粉末に塩ィ匕イリジウムを浸漬し、乾燥、焼成して 1%イリジ ゥム触媒を調整した後、これをスラリー化して第 1実施形態と同様の不織布からなるフ ィルターシートに触媒を担持させた（担持量 50g/L)。
[0031] 以上のようにして、異なる触媒を担持させた金属フォイルとフィルターシートとを重ね て卷回してハニカム構造を有する円柱状の排ガス浄化用フィルターを形成した。
[0032] ^ l:市販のコージヱライト製のハニカム構造体（寸法：直径 188 X 200mm、セ ノレ密度 500cpsi)に、図 4のように全流路の半分の流路についてその端部を閉塞し、 これに 1 %イリジウム触媒を担持して排ガス浄化用フィルター 200を製造した（担持量 100g/L)。
[0033] 比較例 2 :ここでは、上記した本発明者等による従来のフィルターを製造した。 40メッ シュ（孔径 0. 28mm)の SUS製の金属網シート（寸法： 50mm幅、厚さ 0. 48mm)を ギア付ロールにより、第 1実施形態と同様のへリンボーン形状を有する波型シート 10 'に成型した。そして、図 5のように、成型後の波型シート 10に 40メッシュの SUS製金 属網シート 20'、及び、厚さ 30 μ ΐηの SUS製平板 30 'を重ね、これらを共に卷回して ハニカム構造体の排ガス浄化用フィルター 300を形成した。これに、 1%イリジウム触 媒を担持してフィルタ一とした (担持量 100g/L)。
[0034] 以上製造した、各排ガス浄化用フィルターについて燃焼試験を行い、ディーゼルェ ンジン力 の排ガス中の粒子状物質の浄化性能を比較検討した。この燃焼試験は、 製造した浄化用フィルターを排気量 2771ccのディーゼルエンジンを備えるトラックに 取り付け、エンジン回転数 2000rpm、トルク lOON 'mの状態に維持して連続運転を 行い、粒子状浮遊物の捕集率及び圧力損失の経時変化を測定した。粒子状浮遊物 の捕集率は、スモークメーターを使用して測定し、圧力損失は、フィルター前後に取 り付けた差圧計により測定した。図 6、図 7は、その結果を示す。
[0035] 図 6、図 7から、比較例 1のフィルタ一は、粒子状浮遊物の捕集率は高いものの、圧 力損失は時間と共に上昇する傾向にある。そして、試験開始後 100分程度で圧力損 失が限界となり、 3時間後にはエンジンがストップした。これは、フィルター材質に微細 孔を有するセラミックを用レ、、且つ、一部の端部を目封止したことにより捕集率が極め て高くなるが、その分フィルターの目詰まりが生じ易くなつていることによる。また、比 較例 2は、圧力損失は比較的低ぐエンジンのストップはないものの、粒子捕集率が 低い。
[0036] これらの比較例に対して、第 1、第 2実施形態に係るフィルタ一は、 50%以上の適 度な粒子捕集率を維持している。そして、圧力損失も低ぐ時間経過とともに安定し た圧力損失を示している。このような結果は、流路の目封止を行わずに流路を屈曲さ せたことで適度な排ガスの流れが生じていたことに加え、この試験条件における排ガ ス温度で捕集した粒子状浮遊物が触媒により燃焼し、粒子状浮遊物の捕集と燃焼と 力 Sバランスよく生じていることによるものと考えられる。尚、比較例 2は、実施形態よりも 捕集率が低いにもかかわらず、圧力損失が大きくなつている。比較例 2は、その構成 において SUS製平板を使用しているため開口率が低下しているためであり、そのた め粒子が溜まり易くなつてレ、るためである（特にフィルタ一入口部分)。
[0037] 次に、第 1、第 2実施形態に係るフィルターについて、ハイド口カーボン等のガス浄 化性能を検討した。この検討は、上記の燃焼試験において、捕集率が安定化した状 態におけるフィルター前後のガス組成を分析し、一酸化炭素、ハイド口カーボン、 NO Xの浄化率を求めることにより行なった。この検討結果を表 1に示す。
[0038] [表 1]
Figure imgf000010_0001
表 1から、両実施形態に係るフィルタ一は、ハイド口カーボン等の浄化性能も有する ことが確認されたが、その効果は実施形態 2において特に高いことがわかる。このよう な差異は、第 2実施形態では、粒子状物質を捕集する部分 (フィルターシート）には その燃焼に有効な触媒を担持し、流路を形成する部分 (金属フォイル）にはハイド口 カーボン等の燃焼に有効な触媒を担持し、 2種の触媒を適宜に使い分けたことによる ものといえる。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば、ディーゼルエンジン排ガス中の粒子状浮遊物 を効率的に除去することができる。本発明に係るフィルタ一は、排ガスの圧力損失を 増大させることなく浄化が可能であり、エンジンへのダメージ或いはフィルター自体の 破損を防止することができる。本発明に係るフィルタ一は、従来の流路を部分的に目 封止したものに対し、適正な粒子捕集率を有しつつ圧力損失が低減されており、両 者のバランスに優れると共に大容量ィヒも可能となっている。

Claims

請求の範囲
[1] 断面波形に成形され、且つ、表面にヘリンボーン形状が付与された金属フォイルと、 金属又はセラミックからなる不織布又は発泡金属からなるフィルターシートとが交互に 積層されてなり、断面がハニカム構造を有するディーゼル排ガス浄化用フィルターで あって、
前記金属フォイルと前記フィルターシートとにより形成される流路が、排ガスの流通 方向に対して屈曲する屈曲部を少なくとも 1つ有するディーゼル排ガス浄化用フィノレ ター。
[2] 断面波形に成形され、且つ、表面にヘリンボーン形状が付与された金属フォイルと、 金属又はセラミックからなる不織布又は発泡金属からなるフィルターシートとを積層し 、これらを卷回することにより形成される、断面がハニカム構造を有するディーゼル排 ガス浄化用フィルターであって、
前記金属フオイルと前記フィルターシートとにより形成される流路カ 排ガスの流通 方向に対して屈曲する屈曲部を少なくとも 1つ有するディーゼル排ガス浄化用フィノレ ター。
[3] 少なくともフィルターシートに触媒が担持されてなる請求項 1又は請求項 2記載のディ 一ゼル排ガス浄化用フィルター。
[4] 金属フオイルには触媒 Aが担持され、フィルターシートには触媒 Aとは異なる触媒 B が担持されてなる請求項 3記載のディーゼノレ排ガス浄化用フィルター。
[5] 触媒 Aは、白金を含む触媒である請求項 4記載のディーゼル排ガス浄化用フィルタ
[6] 触媒 Bは、イリジウム又はルテニウムを含む触媒である請求項 4又は請求項 5記載の ディーゼル排ガス浄化用フィルター。
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