(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンなどの排ガスを浄化するための、排ガス浄化フィルタの製造方法において、触媒担体やフィルタ基材を侵すことなく、また共存する有効成分の効果を阻害することなく、また乾燥によって触媒組成が不均一にならない排ガス浄化フィルタの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】有機物２によって保持された触媒成分３を含むカプセル１をフィルタ４に担持し、焼成することにより、触媒成分３がフィルタ４や有効な共存成分５に浸透せず、これらの表面に担持することができる。また、触媒成分３がカプセル１ごとに分割されているので、触媒成分３に含まれる成分の乾燥にともなう移動を抑制できる。したがって、フィルタ４を侵すことなく、また共存成分５の効果を阻害することなく、また乾燥によって触媒組成が不均一にならない排ガス浄化フィルタの製造方法を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物によって保持された触媒成分を含むカプセルをフィルタに担持し、焼成することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項２】
カプセルが、触媒成分を内包した有機物であることを特徴とする、請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項３】
カプセルが、触媒成分を担持した有機物多孔体であることを特徴とする、請求項１または２に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項４】
複数の異なる触媒成分を、それぞれの触媒成分ごとに含むカプセルをフィルタに担持し、焼成することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項５】
複数の異なる触媒成分を、それぞれの触媒成分ごとに含むカプセルを、触媒成分の種類ごとにフィルタに逐次担持し、焼成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項６】
カプセルをフィルタに担持する際、カプセルを分散させた分散液にフィルタを含浸することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項７】
カプセルをフィルタに担持した後、触媒成分を保持する有機物が融解または燃焼しない温度で乾燥することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項８】
カプセルをフィルタに担持した後、触媒成分を保持する有機物が燃焼除去される温度で焼成することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項９】
排ガス浄化フィルタに担持された触媒が、銅とバナジウムの複合金属酸化物と、アルカリ金属の硫酸塩および／またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを、含むことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１０】
硫酸塩が、硫酸セシウムであることを特徴とする、請求項９に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１１】
触媒成分が、硫酸銅と、酸化硫酸バナジウムと、硫酸セシウムとを含むことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１２】
触媒成分が、硫酸銅と、酸化硫酸バナジウムと、硫酸セシウムとを溶解させた水溶液であることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１３】
フィルタが、コージェライトフィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１４】
フィルタが、炭化珪素フィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１５】
フィルタが、金属フィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の製造方法により製造された排ガス浄化フィルタ。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の製造方法により製造された排ガス浄化フィルタを、ディーゼルエンジンの排ガス流路に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの排ガスを浄化するための、排ガス浄化フィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどから排出される一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物、ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）などは、環境汚染の一因として近年注目されている。このうち、ＰＭは粒子径がほぼ１μｍ以下で、大気中に浮遊しやすく、呼吸により体内に取り込まれやすい。これによる人体への悪影響が懸念されるため、ディーゼルエンジンからのＰＭの排出には厳しい規制が実施されている。
【０００３】
ＰＭの浄化には、耐熱性の多孔質材料などからなる排ガス浄化フィルタでＰＭを捕集し、フィルタ上に担持した排ガス浄化触媒の触媒作用によって、ＰＭを燃焼除去する方法がある。
【０００４】
排ガス浄化触媒としては、銅やバナジウムなどの金属酸化物を用いたものが、高い活性を持つことが知られている。例えば、特許文献１には、銅やバナジウムを含む金属酸化物の触媒が開示されている。また、特許文献２には銅、アルカリ金属、モリブデンの化合物を含む触媒が開示されている。
【０００５】
これらの排ガス浄化触媒を触媒担体やフィルタに担持する際は、例えば、触媒成分として金属塩が溶解した水溶液に担体やフィルタを含浸した後、乾燥および焼成する、などの方法がある。
【特許文献１】特開昭５８−１４３８４０号公報
【特許文献２】特開平１０−２７２３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の排ガス浄化フィルタの製造方法には、以下の課題があった。
【０００７】
含浸法などによって、排ガス浄化触媒を触媒担体やフィルタに担持する際、触媒成分が担体やフィルタ基材の内部に浸透し、これらと反応して意図としない化合物が生成されるおそれがあった。また、触媒担体やフィルタ上に別の有効成分が担持されている場合、これが触媒成分に覆われるなどしてその効果が阻害されたり、互いに反応して意図としない化合物が生成したりするおそれがあった。また、触媒成分の含浸などに続く乾燥や焼成の工程において、触媒担体やフィルタ上の触媒成分が移動し、触媒組成が不均一となって、触媒性能を低下させるおそれがあった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決して、触媒担体やフィルタ基材を侵すことなく、また共存する有効成分の効果を阻害することなく、また乾燥によって触媒組成が不均一にならない排ガス浄化フィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、有機物によって保持された触媒成分を含むカプセルをフィルタに担持し、焼成することを特徴としている。
【００１０】
これにより、触媒担体やフィルタ基材を侵すことなく、また共存する有効成分の効果を阻害することなく、また乾燥によって触媒組成が不均一にならない排ガス浄化フィルタの製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、有機物によって保持された触媒成分を含むカプセルをフィルタに担持し、焼成することによって、触媒担体やフィルタ基材を侵すことなく、また共存する有効成分の効果を阻害することなく、また乾燥によって触媒組成が不均一にならない排ガス浄化フィルタの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、有機物によって保持された触媒成分を含むカプセルをフィルタに担持し、焼成することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００１３】
触媒成分が有機物で保持されてカプセル状となっているので、例えば触媒成分が液体であっても、触媒担体やフィルタ基材の内部、または共存する別の有効成分に浸透せず、これらの表面に担持することができる。したがって、触媒担体やフィルタ基材を侵すことなく、また共存する有効成分の効果を阻害することなく、排ガス浄化フィルタを製造することができる。また、触媒成分がカプセルごとに分割されているので、乾燥にともなう触媒成分の移動を抑制でき、触媒組成が不均一となって触媒性能が低下するのを抑制することができ、カプセル１内の触媒組成をそのまま担持することができる。触媒組成の均一な担持が可能となる。また、触媒成分の保持に有機物を用いることで、酸や熱によって容易にこれを除去することができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、カプセルが、触媒成分を内包した有機物であることを特徴とする、請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００１５】
触媒成分をカプセルに内包することにより、カプセルを水などに分散させた際、触媒成分が溶出するのを防ぐことができる。また、例えば、触媒成分が溶解した溶液を、液体のままカプセルにすることができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、カプセルが、触媒成分を担持した有機物多孔体であることを特徴とする、請求項１または２に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００１７】
触媒成分を有機物多孔体に吸着、担持することで、水溶液などのカプセル化加工が困難な物質も、カプセルにすることができる。また、触媒成分を担持した有機物多孔体を、さらに膜材でコーティングすることで、担持成分の溶出を防ぐことができる。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の発明は、複数の異なる触媒成分を、それぞれの触媒成分ごとに含むカプセルをフィルタに担持し、焼成することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００１９】
これにより、機能の異なる複数の触媒成分や、互いに反応して意図としない化合物に変化してしまう成分を、それぞれの成分が互いに阻害することなく容易に担持することができる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、複数の異なる触媒成分を、それぞれの触媒成分ごとに含むカプセルを、触媒成分の種類ごとにフィルタに逐次担持し、焼成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００２１】
これにより、機能の異なる複数の触媒成分や、互いに反応して意図としない化合物に変化してしまう成分を、フィルタ上において層状に担持することができる。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の発明は、カプセルをフィルタに担持する際、カプセルを分散させた分散液にフィルタを含浸することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００２３】
これにより、容易に、また均一にカプセルをフィルタに担持することができる。分散媒としては、コストや廃液の観点から、水が好ましい。また、カプセルを均一に分散させるために、高分子界面活性剤などの分散剤を用いてもよい。
【００２４】
本発明の請求項７に記載の発明は、カプセルをフィルタに担持した後、触媒成分を保持する有機物が融解または燃焼しない温度で乾燥することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００２５】
これによって、触媒成分が十分乾燥する前に、これを保持する有機物が破壊されるのを防ぐことができる。したがって、触媒成分が触媒担体やフィルタ基材に浸透したり、触媒組成が不均一になったりするのを効果的に抑制することができる。乾燥方法としては、常温で通風乾燥する、などの方法がある。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、カプセルをフィルタに担持した後、触媒成分を保持する有機物が燃焼除去される温度で焼成することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００２７】
これにより、触媒成分を保持する有機物を容易に除去することができる。
【００２８】
本発明の請求項９に記載の発明は、排ガス浄化フィルタに担持された触媒が、銅とバナジウムの複合金属酸化物と、アルカリ金属の硫酸塩および／またはアルカリ土類金属の硫酸塩とを、含むことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００２９】
銅とバナジウムの複合金属酸化物を用いることで、ＰＭに対して高い燃焼活性を発揮できる。また、アルカリ金属の硫酸塩および／またはアルカリ土類金属の硫酸塩が共存することで、複合金属酸化物の触媒活性を高めることができる。
【００３０】
本発明の請求項１０に記載の発明は、硫酸塩が、硫酸セシウムであることを特徴とする、請求項９に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００３１】
硫酸セシウムを用いることで、他の硫酸塩に比べて、複合金属酸化物に特に高い触媒活性を付与することができる。
【００３２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、触媒成分が、硫酸銅と、酸化硫酸バナジウムと、硫酸セシウムとを含むことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００３３】
これらの成分を含むカプセルをフィルタに担持後、焼成することで、銅とバナジウムの複合金属酸化物と、硫酸セシウムとを含む触媒を担持した排ガス浄化フィルタを製造することができる。
【００３４】
本発明の請求項１２に記載の発明は、触媒成分が、硫酸銅と、酸化硫酸バナジウムと、硫酸セシウムとを溶解させた水溶液であることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００３５】
触媒成分に、硫酸銅と、酸化硫酸バナジウムと、硫酸セシウムとを溶解させた水溶液を用いることで、焼成後の触媒組成をより均一することができる。
【００３６】
本発明の請求項１３に記載の発明は、フィルタが、コージェライトフィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００３７】
コージェライト製ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）は、ディーゼル排ガス浄化フィルタとして優れた捕集率を有している。これを用いることにより、触媒担持排ガス浄化フィルタが容易に得られる。
【００３８】
本発明の請求項１４に記載の発明は、フィルタが、炭化珪素フィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００３９】
炭化珪素製ＤＰＦは、ディーゼル排ガス浄化フィルタとして優れた捕集率と耐熱性を有している。これを用いることにより、触媒担持排ガス浄化フィルタが容易に得られる。
【００４０】
本発明の請求項１５に記載の発明は、フィルタが、金属フィルタであることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化フィルタの製造方法である。
【００４１】
金属製ＤＰＦは、ディーゼル排ガス浄化フィルタとして優れた強度と耐熱性を有している。これを用いることにより、触媒担持排ガス浄化フィルタが容易に得られる。
【００４２】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の製造方法により製造された排ガス浄化フィルタである。
【００４３】
本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の製造方法により製造された排ガス浄化フィルタを、ディーゼルエンジンの排ガス流路に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００４４】
これにより、優れた浄化能力を有する排ガス浄化フィルタおよび排ガス浄化装置が得られる。
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、有機物によって保持された触媒成分を含むカプセルを、フィルタに担持した際の模式的断面図であり、カプセル１として有機物２に内包された触媒成分３が、フィルタ４上に担持されている。フィルタ４上には予め共存成分５がコーティングされている。また図２は、カプセル１をフィルタ４に担持した後、乾燥および焼成した際の模式的断面図である。
【００４７】
図１において、触媒成分３が有機物２に内包されたカプセル構造であり、例えば触媒成分３が液体であっても有機物２によってフィルタ４や共存成分５と隔てられているため、これらに浸透せず、表面に担持することができる。したがって、触媒成分３とフィルタ４または共存成分５が反応して、意図としない化合物が生成するのを抑制することができる。また、触媒成分３が共存成分５を完全に覆って、その効果を阻害するのを抑制することができる。また、触媒成分３がカプセル１ごとに分割されているので、触媒成分３に含まれる各成分の乾燥にともなう移動を抑制でき、焼成後に触媒組成が不均一となって触媒性能が低下するのを抑制し、カプセル１内の触媒組成をそのまま担持することができる。触媒組成の均一な担持が可能となる。また、触媒成分３の保持に有機物２を用いることで、酸や熱によって容易に有機物２を除去することができる。
【００４８】
有機物２には、ゼラチン、寒天、でんぷん、その他各種高分子化合物を用いることができる。また、触媒成分３を有機物２に内包するのではなく、触媒成分３を有機物２で構成される有機物多孔体に吸着、担持してもよい。これにより、水溶液などのカプセル化加工が困難な物質も、カプセルにすることができる。また、触媒成分３を担持した有機物多孔体を、さらに膜材でコーティングすることで、担持成分の溶出を防ぐことができる。
【００４９】
触媒成分３には、各種排ガス浄化触媒またはその前駆体を用いることができるが、特にＰＭに対して高い燃焼活性を持つ触媒として、銅とバナジウムの複合金属酸化物と、硫酸セシウムとから構成される触媒がある。この触媒は、銅とバナジウムの複合金属酸化物を用いることで、ＰＭに対して高い燃焼活性を発揮でき、また硫酸セシウムが共存することで複合金属酸化物の触媒活性を高めることができる。このとき、触媒成分３としては、銅とバナジウムの複合金属酸化物粉末と、硫酸セシウム粉末との混合粉末や、この触媒の前駆体として硫酸銅粉末と、酸化硫酸バナジウム粉末と、硫酸セシウム粉末との混合粉末を用いることができる。また触媒成分３として、硫酸銅と、酸化硫酸バナジウムと、硫酸セシウムとを水に溶解させた水溶液を用いてもよい。水溶液を用いることで、焼成後の触媒組成をより均一することができると考えられる。
【００５０】
フィルタ４としては、コージェライト製ＤＰＦ、炭化珪素製ＤＰＦ、金属製ＤＰＦなどを用いることができる。これらはディーゼル排ガス浄化フィルタとして優れた性能を有しており、これらを用いることで、触媒担持排ガス浄化フィルタが容易に得られる。
【００５１】
カプセル１をフィルタ４に担持する方法としては、水などにカプセル１を分散させた分散液にフィルタ４を含浸する方法がある。この方法により、容易に、また均一にカプセル１をフィルタ４上に担持することができる。分散媒としては、コストや廃液の観点から、水が好ましい。また、カプセルを均一に分散させるために、高分子界面活性剤などの分散剤を用いてもよい。
【００５２】
乾燥は焼成と兼ねてもよいが、例えば常温で通風乾燥するなど、まず有機物２が融解または燃焼などにより破壊されない温度で十分に乾燥し、その後焼成するのが好ましい。これによって、触媒成分３が十分乾燥する前に、これを保持する有機物２が破壊されるのを防ぐことができる。したがって、触媒成分３がフィルタ４や共存成分５に浸透したり、焼成後に触媒組成が不均一になったりするのを効果的に抑制することができる。
【００５３】
焼成は、酸化雰囲気下で有機物２が燃焼除去される温度以上で行うことが好ましい。有機物２を燃焼除去し、かつ触媒成分３に含まれる金属塩などを酸化させるためには、例えば６００〜７００℃程度で焼成するのがよい。
【００５４】
（実施の形態２）
図３は、複数の異なる触媒成分を、それぞれの触媒成分ごとに含むカプセルを、触媒成分の種類ごとにフィルタに逐次担持した際の模式的断面図である。カプセル１として有機物２に内包された触媒成分３を担持し、次に第２カプセル６として有機物２に内包された第二触媒成分７を逐次担持して、カプセル１と第２カプセル６がフィルタ４上に層状に担持されている。また図４は、カプセル１と第２カプセル６を逐次担持した後、乾燥および焼成した際の模式的断面図である。
【００５５】
図３において、触媒成分３と第二触媒成分７が有機物２によって隔てられているので、触媒成分３と第二触媒成分７が互いに反応して意図としない化合物に変化したり、互いに阻害しあったりすることを抑制することができる。また、カプセル１を担持し、次に第２カプセル６を逐次担持することで、フィルタ４上において触媒成分３と第二触媒成分７を層状に担持することができる。カプセル１および第２カプセル６をフィルタ４に担持する際、逐次担持せず、同時に担持すると、触媒成分３と第二触媒成分７はフィルタ４上において層状にはならないが、それ以外は同様の効果が得られる。
【００５６】
有機物２、触媒成分３、第二触媒成分７、フィルタ４としては、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００５７】
（実施の形態３）
図５は、本発明の請求項１乃至１５のいずれかに記載の製造方法により製造された排ガス浄化フィルタを、ディーゼルエンジンの排ガス流路に備えた排ガス浄化装置を表した模式図である。ディーゼルエンジン８からの排ガス流路９に排ガス浄化フィルタ１０を備えている。また、排ガス浄化フィルタ１０から見て排ガス流路９の上流側に第二フィルタ１１を備えている。第二フィルタ１１としては、排ガス浄化フィルタ１０と同じものや、酸化触媒担持ハニカムなどを用いることができる。
【００５８】
これにより、優れた浄化能力を有する排ガス浄化装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の排ガス浄化フィルタの製造方法は、有機物によって保持された触媒成分を含むカプセルをフィルタに担持し、焼成することによって、触媒担体やフィルタ基材を侵すことなく、また共存する有効成分の効果を阻害することなく、また乾燥によって触媒組成が不均一にならない製造方法であるため、有用である。排ガス浄化の対象は、自動車だけでなく、建設機械、発電機、フォークリフト、耕運機、船舶など幅広く存在し、適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１の、フィルタに担持されたカプセルを示す模式的断面図
【図２】本発明の実施の形態１の、焼成後のフィルタを示す模式的断面図
【図３】本発明の実施の形態２の、フィルタに層状に担持されたカプセルを示す模式的断面図
【図４】本発明の実施の形態２の、焼成後のフィルタを示す模式的断面図
【図５】本発明の実施の形態３の、排ガス浄化装置を示す模式図
【符号の説明】
【００６１】
１    カプセル
２    有機物
３    触媒成分
４    フィルタ
５    共存成分
６    第二カプセル
７    第二触媒成分
８    ディーゼルエンジン
９    排ガス流路
１０  排ガス浄化フィルタ
１１  第二フィルタ
１２  排ガスの流れ
【図１】
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【図２】
2008086927.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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