JPS638409Y2

JPS638409Y2 -

Info

Publication number: JPS638409Y2
Application number: JP18181382U
Authority: JP
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1988-03-14
Also published as: JPS5986223U

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は内燃機関の排出ガス浄化用フィルタに
係る。自動車の内燃機関からの排出ガスが大気中に安
全に放出されるように処理する事は環境保全上望
ましいことである。デイーゼルエンジンにおいて
は排出ガス気流中に含まれる微粒子が問題とな
る。この微粒子はカーボン、炭化水素、金属など
からなり、ある通常運転状態の下での炭化水素燃
料の不完全燃焼によつて発生する。従来より、排
出ガス中の微粒子を除去または最少にするための
種々の技術が提案されている。しかしながら、従
来の技術では、上記微粒子を適切な構成フイルタ
によつてある程度良好に除去することはできる
が、フイルタに過度の微粒子が蓄積するとフイル
タが飽和もしくは動作不能になる事が判明してお
り、その効果は完全に満足しうるものではない。
その対策として種々の触媒ならびに燃焼技術例え
ばヒーターなどを用いて微粒子を燃焼除去する方
法が提案されている。それによると微粒子の排出
はある程度良好に抑えられるが、微粒子の蓄積に
よつてフイルタが飽和もしくは動作不能になる事
が知られている。又、ある種の構成フイルタは二
次的に発生する有害成分すなわちサルフエートが
大幅に増加し、環境衛生上好ましくない。本考案は、以上の如き従来技術の現状に鑑み、
微粒子の排出を長期間安定的に抑制しかつサルフ
エートの放出を少なくする内燃機関の排出ガス浄
化用フイルタを提供することを目的とする。そして、上記目的を達成する本考案に依る内燃
機関の排出ガスフイルタは、粒状、線状、発泡
状、ハニカム状等のセラミツク質もしくは金属質
の担体に貴金属を担持せしめると共に、ナフテン
酸の金属塩を付着し、焼成して該金属もしくは該
金属含有化合物を担持せしめて成ることを特徴と
する。従来、内燃機関の排出ガス浄化用フイルタとし
て、粒状、発泡状、ハニカム状などのセラミツク
質（例えばアルミナ、コージエライト、スピネル
など）の担体、線状、発泡状などの金属担体、ま
たはそうした金属の表面に無機質層を形成した担
体等に、白金、コバルト、ニツケル、クロム、
鉄、銅、マンガン、亜鉛、鉛などの各金属やその
金属塩、酸化物などを触媒として担持したものは
知られており、二種以上の金属、例えば貴金属と
鉄を担持することも知られている。ただし、この
場合の鉄は硝酸鉄〔Fe（NO₃）₂やFe（NO₃）₃〕を
担体に付着し、焼成して担持されている。本考案
はこれと相違してナフテン酸の金属塩を担体に付
着し、焼成して鉄を担持させることによつて、従
来の触媒担体技術からは予期されない顕著な効果
を達成できるという事実の発見に基づいて為され
たものである。ナフテン酸の金属塩は焼成後に主
として金属酸化物に変化しており、例えばナフテ
ン酸鉄は酸化鉄（Fe₂O₃、Fe₃O₄、さらにはFeO）
に変化し、従来例の硝酸鉄から出発した場合と同
様であるが、これらを担持したフイルタの排気ガ
ス浄化性能試験の結果はこれらの間で明らかに相
違していた。その原因は必ずしも明らかではない
が、出発塩の相違に帰因して焼成後の酸化物の酸
化状態、粒径、担体中への浸透・拡散状態、ある
いは他の金属等との反応などの触媒性能を作用す
る構造因子に何らかの相違が生じているためであ
ろうと考えられる。こうして、本考案の排出ガス
浄化用フイルタを製造するのに用いるナフテン酸
の金属塩はナフテン酸鉄、ナフテン酸銅、ナフテ
ン酸ニツケル、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸
マグネシウム、など広く一般の金属塩に及ぶもの
である。また、本考案の排出ガス浄化用フイルタではナ
フテン酸金属塩に基づく触媒の他に貴金属を併せ
て使用することも特徴の一つである。貴金属例え
ば白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、
金、ルビジウム、オスミウムなどはそれ自体優れ
た触媒としての性能を有している。本考案ではそ
れらの優れた性能は失なわれることなく、むしろ
前述のナフテン酸金属塩に基づいて性能が累加さ
れている。尚、本考案のフイルタに担持される
「貴金属」は常用的なそれと同じく、必ずしも元
素状の金属のみならず、それらの塩、酸化物等の
原子またはイオンの形でも存在し得るものであ
る。ナフテン酸の金属塩に基づく金属および貴金属
の量（ここではこれらの金属または貴金属の原子
またはイオンに基づく量を意味する。）はフイル
タ１当り合計25ｇ以下でありかつそれぞれが20
ｇおよび５ｇであることが好ましい。以下、本発明を実施例にもとづいて詳述する。実施例１コージエライト製発泡状担体（密度0.3ｇ／cm³、
平均細孔径0.5mm、容積0.4）を活性アルミナ
500重量部、アルミナゾル（PH5、比重1.1、
Al₂O₃10％、その他は水と安定剤としての有機酸
である）350重量部、水135重量部からなるスラリ
ーに浸漬後、取り出して余分なスラリーを吹き払
い、120℃で３時間乾燥し、それから、電気炉で
800℃にて１時間焼成し、活性アルミナコート層
を形成した。コート量は担体100重量％に対し20
重量％である。次にそれを蒸留水に浸漬して十分
に吸水させた後塩化ロジウム0.5ｇ／水溶液２
に浸漬して活性アルミナ層にロジウムを吸着さ
せ、取り出して余分な水分を吹き払い、乾燥後
500℃で１時間焼成した。ロジウムの担持量は担
体１当り１ｇである。次にこれをさらにナフテ
ン酸鉄（鉄50wt％）溶液１に浸漬させ、取り
出して120℃で３時間乾燥後500℃で１時間焼成
し、鉄担持量が20ｇ／であるフイルタ材１（第
１図参照）を得た。比較例 1A 実施例１と同様にして発泡状フイルタ材にパラ
ジウムを担持させた後、ナフテン酸鉄ではなく硝
酸第二鉄（１モル／）水溶液１に浸漬し、取
り出して120℃で３時間乾燥後500℃で１時間焼成
し、鉄担持量が20ｇ／であるフイルタ材２（第
１図）を得た。比較例 1B 実施例１と同様にして発泡状フイルタ材を作成
した。但し、今回はロジウムを担持したのみにと
どまり、鉄は担持しなかつた。実施例２シリカ（SiO₂）51重量％、アルミナ（Al₂O₃）
35重量％、マグネシア（MgO）14重量％の化学
組成になるように選択した滑石、水酸化アルミニ
ウム又はアルミナ、及び粘土からなる粉末配合物
を可塑化し、ハニカム状円柱体（100セル／イン
チ²、セル壁厚0.4mm、嵩密度0.4ｇ／cm³、容積１
；第２図の左図２参照）に成形し、次に第２図
右図に示したようにその円柱体の端部に、セルの
一つおきに、かつ両端のうちそれぞれ一方のみが
閉鎖されるように上記と同じ材料を充填し、乾燥
後1400℃で３時間焼成し、次に蒸留水に浸漬して
十分に吸水させた後、それを塩化パラジウム１
ｇ／水溶液１に浸漬し、パラジウムを吸着さ
せ、取り出して余分な水を吹き払い、乾燥後500
℃で１時間焼成した。パラジウム担持量はフイル
タ材１当り１ｇである。次にこれをさらにナフ
テン酸鉄（50wt％）水溶液１に浸漬した後、
取り出して120℃で３時間乾燥後500℃で１時間焼
成し、鉄担持量が20ｇ／であるフイルタ材（第
２図）を得た。比較例 2A 実施例２と同様にしてハニカム状フイルタ材に
パラジウムを担持した後、ナフテン酸鉄ではなく
硝酸第二鉄（１モル／）水溶液１に浸漬し、
取り出して120℃で３時間乾燥後500℃で１時間焼
成し、鉄担持量が20ｇ／であるフイルタ材を得
た。比較例 2B 実施例２と同様にしてパラジウムを担持し、但
し、今回は鉄を担持することなく、ハニカム状フ
イルタ材を得た。実施例３実施例１と同様に発泡状フイルタ材に活性アル
ミナ層を形成後、実施例２と同様にパラジウムを
担持し、それから実施例１と同様な方法でロジウ
ムを担持した。それをナフテン酸鉄に浸漬した後
取り出して120℃で３時間乾燥後500℃で焼成し、
鉄担持量が20ｇ／であるフイルタ材を得た。比較例 3A 実施例３と同様にして発泡状フイルタ材にパラ
ジウムおよびロジウムを担持した後、ナフテン酸
鉄ではなく硝酸第二鉄に浸漬し、取り出して120
℃で３時間乾燥後500℃で１時間焼成し、鉄担持
量が20ｇ／であるフイルタ材を得た。比較例 3B 実施例３と同様にしてパラジウムおよびロジウ
ムを担持し、但し今回は鉄を担持することなく、
発泡状フイルタ材を得た。試験及び結果１実施例１および比較例1A，1Bの各フイルタ材
を実際のデイーゼルエンジンに取り付けて試験し
た。第３図に示すようなフイルタ容器１０の内部
にこれらのフイルタ１１を収納し、それを排気量
2.2のデイーゼルエンジンに装着し、エンジン
を定常運転して（2000rpm、６Kg重ｍ）、20時間
後の背圧上昇、微粒子捕集率、サルフエート排出
量を測定した。その結果を第１表に示す。

【表】同様にして、実施例２および比較例2A，2Bに
ついて、並びに実施例３および比較例3A，3Bに
ついて試験した結果をそれぞれ第２表および第３
表に示す。

【表】

【表】実施例４〜６実施例１〜３と同様にして、但し、ナフテン酸
鉄の代りにそれぞれナフテン酸銅を用いて実施例
４〜６をなすフイルタ材を作成した。実施例４〜
６は順に実施例１〜３にそれぞれ対応する。試験および結果２実施例４〜６の各フイルタ材について前述の実
施例１についての試験１と同様の試験を行なつ
た。その結果を第４表に示す。

【表】

【表】表から明らかなように、貴金のみ、あるいは貴
金属と共に硝酸塩に基づく金属を組み合わせて担
持した比較例のフイルタ材では、背圧上昇は少な
くて良好であるが、微粒子捕集率は低く、またサ
ルフエート排出量が異常に多い。これに対し、貴
金属と共にナフテン酸塩に基づく金属を担持した
本考案の実施例のフイルタ材では、背圧上昇、サ
ルフエート排出量がいずれも低く、しかも微粒子
捕集率が高くて良好である。本考案による排出ガス浄化用フイルタを内燃機
関に用いれば、排出ガス中に含まれる微粒子の可
燃生成分を低温でしかも高能率で燃焼することが
できるので、40km／hr走行のような通常の運転
状態における排出ガスの熱エネルギーによつて前
記微粒子を燃焼し、無害化することが可能とな
り、しかも二次的に発出するサルフエート量も少
なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発泡状セラミツクに触媒を担持したフ
イルタ材の透視図、第２図はハニカム状セラミツ
クに触媒を担持したフイルタ材の透視図、第３図
はフイルタ材を内燃機関の排気系へ装着するため
の金属製容器の透視図及び縦断面図である。１……発泡状フイルタ材、２……ハニカム状フ
イルタ材、１０……フイルタ容器、１１……フイ
ルタ材。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

粒状、線状、発泡状、ハニカム状等のセラミツ
ク質もしくは金属質の担体に貴金属を担持せしめ
ると共に、ナフテン酸の金属塩を付着し、焼成し
て該金属もしくは該金属含有化合物を担持せしめ
て成ることを特徴とする内燃機関の排出ガス浄化
用フイルタ。