JP4255205B2

JP4255205B2 - 排気ガス浄化装置及び保持シール体

Info

Publication number: JP4255205B2
Application number: JP2000259470A
Authority: JP
Inventors: 孝裕古田; 一茂大野
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2020-08-29
Also published as: JP2002070529A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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排気ガス中のパティキュレート等を除去する排気ガス浄化装置、及び、該排気ガス浄化装置に用いられる保持シール体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
この排気ガスを多孔質セラミックを通過させ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガスを浄化することができるセラミックフィルタが種々提案されている。
【０００３】
ハニカムフィルタは、通常、図２に示したハニカムフィルタ１２のように、炭化珪素等からなる多孔質セラミック焼結体３０が複数個結束された構成をし、その周囲に保持シール体１３が形成されている。また、この多孔質セラミック焼結体３０は、図３に示したように、長手方向に多数の貫通孔３１が並設され、貫通孔３１同士を隔てる隔壁３３がフィルタとして機能するようになっている。
【０００４】
即ち、多孔質セラミック焼結体３０に形成された貫通孔３１は、図３（ｂ）に示したように、排気ガスの入り口側又は出口側の端部のいずれかが充填材３２により目封じされ、一の貫通孔３１に流入した排気ガスは、必ず貫通孔３１を隔てる隔壁３３を通過した後、他の貫通孔３１から流出されるようになっている。
【０００５】
排気ガス浄化装置では、このような構成のハニカムフィルタ１２が内燃機関の排気通路に設置され、内燃機関より排出された排気ガス中のパティキュレートは、このハニカムフィルタ１２を通過する際に隔壁３３により捕捉され、排気ガスが浄化される。
【０００６】
図１は、排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。
この排気ガス浄化装置１０では、内燃機関から排出された排気ガスが導入される導入管１６がケーシング１１の一端部に接続されるとともに、他端部には、ハニカムフィルタ１２を通過した排気ガスを外部に排出する排出管１７が設けられている。また、ケーシング１１の内部には、ハニカムフィルタ１２が保持シール体１３を介して設置されている。
さらに、ハニカムフィルタ１２に対して排気ガス導入側となる部分には、ハニカムフィルタ１２に蓄積したパティキュレートを燃焼させるための電気ヒータ１４が設置されるとともに、温度センサ１５がハニカムフィルタ１２に接するように設置されており、燃焼を行う際に、空気等を送り込むための配管１８が接続されている。
【０００７】
排気ガスは、導入管１６からケーシング１１の内部に入り、ハニカムフィルタ１２を通過し、これによりパティキュレートが隔壁３３に捕捉され、排出管１７から排出される。そして、パティキュレートの蓄積量が多くなり、ハニカムフィルタ１２の圧損等が大きくなると、再生処理が行われる。
【０００８】
この排気ガス浄化装置１０では、ハニカムフィルタ１２が保持シール体１３を介してケーシング１１に設置されている。この保持シール体１３は、断熱等の目的で設けられているものであるが、従来から用いられていた保持シール体１３は、主に、セラミックファイバーからなるものであり、その高温における熱伝導率が余り低くなく、断熱性能が充分ではなかった。
【０００９】
従って、寒冷地等において外気温の影響を受けやすく、ハニカムフィルタ１２の温度上昇が妨げられたり、再生に要する時間が長くかかった。また、再生時に周辺部分の温度が低くなり、この周辺部分では、燃え残りのパティキュレートが残留しやすく、圧損上昇が大きくなり、その結果、再生が必要となるまでの時間が短かった。
【００１０】
また、内部温度（６００℃）と外部温度とでは温度差が大きいため、保持シール体１３の断熱性能が充分でない従来の装置では、ハニカムフィルタ１２の中心部付近と外周部付近との間に生じる温度差に起因して熱応力が発生し、ハニカムフィルタ１２にクラックが生じやすく、耐久性に劣るという問題もあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、電気容量の限られた用途（車両）でも、短時間で効率よく再生することができ、パティキュレートの再生時の局部的な燃焼残りの残留を防止するとともに、排気ガス処理時にハニカムフィルタの周辺部分の温度が低下しないため、熱応力に起因するクラックの発生を防止することができる耐久性に優れる排気ガス浄化装置、及び、該排気ガス浄化装置に用いられる保持シール体を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気ガス浄化装置は、多数の貫通孔が長手方向に並設され、上記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄化用のハニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続されたケーシング内に設置され、上記ハニカムフィルタと上記ケーシングとの間に保持シール体が介装された排気ガス浄化装置であって、
上記保持シール体は、アルミナ繊維、チタニア粒子及びシリカゲルを含んだものであり、かつ、上記保持シール体の８００℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の保持シール体は、多数の貫通孔が長手方向に並設され、前記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄化用のハニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続されたケーシング内に設置され、前記ハニカムフィルタと前記ケーシングとの間に保持シール体が介装された排気ガス浄化装置に用いられる上記保持シール体であって、
アルミナ繊維、チタニア粒子及びシリカゲルを含み、かつ、８００℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排気ガス浄化装置及び本発明の排気ガス浄化装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
初めに、本発明の排気ガス浄化装置について説明する。
なお、本発明の排気ガス浄化装置の構造は、上述した従来の排気ガス浄化装置ととほぼ同様であるので、以下の説明においても図１〜３を適宜参照しながら説明する。
【００１６】
本発明の排気ガス浄化装置は、多数の貫通孔が長手方向に並設され、上記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄化用のハニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続されたケーシング内に設置され、上記ハニカムフィルタと上記ケーシングとの間に保持シール体が介装された排気ガス浄化装置であって、上記保持シール体の８００℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とするものである。
【００１７】
上記多孔質セラミック焼結体、ハニカムフィルタ及び排気ガス浄化装置の構造については、上記従来の技術において、図１〜３を用いて説明した多孔質セラミック焼結体３０、ハニカムフィルタ１２及び排気ガス浄化装置１０とほぼ同様であるので、ここではその説明を省略する。
なお、これら部材のその他の具体的内容については、後述する。
【００１８】
上記保持シール体の８００℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。０．１Ｗ／ｍ・Ｋを超えると、再生処理等において、ハニカムフィルタ１２等に伝達された熱が、その外周部から上記保持シール体を通じてケーシング１１の外部に放出されやすく、ハニカムフィルタ１２の周辺部の温度が低下し、ハニカムフィルタ１２全体を均一な温度に加熱することができない。
【００１９】
ここで、８００℃における熱伝導率としているのは、ハニカムフィルタ１２の再生処理の際、ハニカムフィルタ１２の温度が８００℃近くまで昇温する場合があり、また、通常は、温度が低くなるほど熱伝導率が低下するため、８００℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋであれば、それよりも低温では、さらに熱伝導率が低下し、より保温性に優れることとなるからである。
【００２０】
上記保持シール体は、ハニカムフィルタ１２の側面の周囲に巻き付けられており、その厚さは、ハニカムフィルタ１２をケーシング１１内に設置した際、ハニカムフィルタ１２とケーシング１１の内壁とが形成する空間を完全に塞ぐことができるように調製される。具体的には２．０〜８．０ｍｍであることが好ましい。保持シール体の厚さが２．０ｍｍ未満であると、その厚さが薄すぎるため、保持シール体自体の熱伝導率が低く断熱性能に優れていたとしても、高温における熱伝導は輻射熱の影響が強く出るため、結果として熱伝導率が高くなり、ハニカムフィルタ１２の均熱性を確保することができない。一方、保持シール体の厚さが８．０ｍｍを超えても、最早、保持シール体の断熱性に改善は見られず経済性に劣るものとなる。
【００２１】
このような熱伝導率を有する保持シール体としては、例えば、アルミナ繊維を挙げることができる。このアルミナ繊維は、特に、耐高温・高熱特性に優れる。
上記アルミナ繊維以外の保持シール体の材料としては、例えば、セラミック繊維、ロックウール等の高温断熱材を挙げることができるが、当然に、このような高温断熱材も上記熱伝導率の条件を充足する必要がある。通常、保温性能に優れるアルミナ繊維が好ましい。
【００２２】
また、上記アルミナ繊維は、シリカゲル、チタニア粒子等とともにアルミナ繊維を混合した後、成形することにより作製したものが好ましい。上記シリカゲルが空気の対流を抑制することで熱伝導率の低下を実現し、また、上記チタニア粒子が輻射熱を反射することで、輻射熱の影響による熱伝導率の上昇を防ぐことができる。
【００２３】
また、上記アルミナ繊維の嵩密度はハニカムフィルタ１２に巻き付けた状態で、０．２０〜０．５０ｇ／ｃｍ³ であることが好ましい。嵩密度が０．２ｇ／ｃｍ³ 未満であると、一般には、断熱性能に優れたものとなるが、高温における熱伝導は輻射熱の影響を強く受けるため、結果として熱伝導率が高くなり、８００℃における熱伝導率を０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下にすることができない。一方、嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ³ を超えると、高温による輻射熱の影響で熱伝導率が高くなることはないが、逆に大きすぎる嵩密度に起因して熱伝導率が高くなり、８００℃における熱伝導率を０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下にすることが困難となる。
【００２４】
上記アルミナ繊維は、３５０〜７００℃で５〜７０％程度の熱膨張率を有することが好ましい。上記保持シール体（アルミナ繊維）が、このような熱膨張率を有していると、実際に排気ガス浄化装置として使用した際、上記保持シール体が加熱され、膨張し、ハニカムフィルタ１２とケーシング１１との間の隙間を完全に塞ぐことができる。
【００２５】
また、上記アルミナ繊維を用いた保持シール体は、形態安定性にも優れたものであるため、連続して吹き付けられる高温の排気ガスによって、容易に変形、変質することはない。即ち、耐風蝕性に優れたものである。
【００２６】
ハニカムフィルタ１２は、図２に示した通り、複数の多孔質セラミック焼結体３０を結束することにより構成されている。また、その形状は特に限定されず、円柱形状でも角柱形状でも構わないが、通常、図２に示したように円柱形状のものがよく用いられている。
【００２７】
多孔質セラミック焼結体３０の材質は特に限定されず、種々のセラミックを挙げることができるが、これらのなかでは、耐熱性が大きく、機械的特性に優れ、かつ、熱伝導率も大きい炭化珪素が好ましい。
【００２８】
これらのセラミックの粒径も特に限定されるものではないが、後の焼成工程で収縮が少ないものが好ましく、例えば、０．３〜５０μｍ程度の平均粒径を有する粉末１００重量部と０．１〜１．０μｍ程度の平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合わせたものが好ましい。
【００２９】
ケーシング１１の材質としては特に限定されず、例えば、ステンレス等を挙げることができる。
また、その形状は、特に限定されず、図５（ａ）に示したような筒状であってもよく、（ｂ）に示したような筒をその軸方向に２分割した２分割シェル状であってもよい。
【００３０】
ケーシング１１の大きさは、ハニカムフィルタ１２を内部に設置することができるように適宜調製される。そして、図示はしないが、このケーシングの一端面には、排気ガスを流入させる導入管が接続され、他端面には、排気ガスを排出させる排出管が接続されるようになっている。なお、図１に示した空気を流入させる配管があってもよいが、他の方法をとることもできるため、必須の部材ではない。
【００３１】
また、図示はしないが、このケーシングの内部には、ハニカムフィルタ１２が設置されるとともに、必要に応じてハニカムフィルタ１２の上記導入管側に温度センサや電気ヒータ等を設置してもよく、これら温度センサや電気ヒータ等が外部の電源等と導通可能なように配線を施すことができるようになっていてもよい。
【００３２】
本発明の排気ガス浄化装置は、上記のように構成されており、ハニカムフィルタとケーシングとの間に介装された保持シール体は耐風蝕性に優れ、また、その優れた断熱性により、寒冷地等においても余り外気温の影響を受けず、走行時の水のはね上げ等によっても、ハニカムフィルタの温度は殆ど変化せず、ハニカムフィルタを高温に安定的に保つことができ、これによりフィルタの破損を防止することができる。即ち、このような特性を有する保持シール体を介装することにより、この排気ガス浄化装置は、耐久性に優れるとともに、圧損が発生しにくくなるのである。
【００３３】
また、再生処理においても、熱効率が良く、再生時間の短縮が図れ、再生率も向上し、圧損等が増大するまでの時間（再生が必要となるまでの時間）を延長することができる。即ち、再生後のパティキュレート捕集量が増大する。
【００３４】
本発明の排気ガス浄化装置が、上記のように、パティキュレートを燃焼させるための電気ヒータを備えている場合には、ハニカムフィルタに入る排気ガスの温度を効率よく、短時間で上昇させることができ、排気ガスの温度を充分に高くすることができるので、短時間で再生処理を行うことが可能である。
【００３５】
また、本発明の排気ガス浄化装置は、電気ヒータを備えていなくてもよい。この場合には、排気ガスの温度を高める方式の再生操作を行うことができる。
本発明の排気ガス浄化装置は、ハニカムフィルタの保温性に優れるため、上記再生処理方法を採用した場合にも、ハニカムフィルタを通過する排気ガスの温度を充分に高くすることができ、高温にした排気ガスにより、パティキュレートを燃焼させ、再生させることができる。
【００３６】
本発明の排気ガス浄化装置においては、ハニカムフィルタの圧力損失を測定するための背圧センサ等を備えるとともに、背圧が所定の値より上昇した際に、再生処理を行う必要があることを表示する装置等を備えていてもよい。
【００３７】
また、車両に本発明の排気ガス浄化装置を配設する場合、本発明の排気ガス浄化装置が２台以上並設されたものであってもよい。この場合には、排気ガスの配管に２つの排気ガス浄化装置を接続し、切替え弁等を用いて、どちらか一方を使用し、その間に他の一方を再生する。
【００３８】
さらに、本発明の排気ガス浄化装置中にＮｏｘやＳｏｘ等の有害ガスを除去するための触媒層を付設し、有害ガスの除去とパティキュレートの除去の両方を行うことができるようにしてもよい。
また、本発明では、再生時に、排気ガスを助燃用気体とすることができる。また、別に、ポンプを用いて再生処理を行う場合には、上記ポンプを用いて空気をフィルタ内に送り込むことにより、再生処理を行うことができる。
【００３９】
次に、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法について説明する。
本発明の排気ガス浄化装置の製造方法は、多数の貫通孔が長手方向に並設され、上記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄化用のハニカムフィルタの側面の周囲に、本発明の排気ガス浄化装置の上記保持シール体を巻き付けた後、上記保持シール体が巻き付けられた上記ハニカムフィルタを内燃機関の排気通路に接続するためのケーシング内に設置する排気ガス浄化装置の製造方法であって、上記保持シール体の一端部に凸部を形成するとともに、上記保持シール体の他端部に上記凸部と嵌合可能な形状の凹部を形成し、上記ハニカムフィルタの周囲に上記保持シール体を巻き付けることを特徴とするものである。
【００４０】
本発明の排気ガス浄化装置の製造方法では、初めに、多孔質セラミック焼結体及びハニカムフィルタを製造する。
まず、上述した炭化珪素等のセラミック粒子とバインダーと分散媒液とを含む混合組成物を調製した後、この混合組成物を用いて押出成形法等により、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体を作製する。
【００４１】
上記バインダーとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
上記バインダーの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が好ましい。
【００４２】
上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、ベンゼン等の有機溶媒；メタノール等のアルコール、水等を挙げることができる。
上記分散媒液は、上記混合組成物の粘度が一定範囲内となるように、適量配合する。
【００４３】
これらセラミック粉末とバインダーと分散媒液等とは、アトライター等で混合した後、ニーダー等で充分に混練する。
【００４４】
次に、上記セラミック成形体を乾燥させ、上記貫通孔の所定箇所に充填材を充填し、酸素含有雰囲気下で４００〜６５０℃に加熱することで、上記バインダー等を揮散するとともに、分解、消失し、ほぼセラミック粉末のみが残留する脱脂工程を行う。
【００４５】
その後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、例えば、炭化珪素成形体に対しては、２０００〜２２００℃に加熱することによりセラミック粉末を焼結させる焼成工程を行い、多孔質セラミック焼結体を製造する。
【００４６】
上記製造した多孔質セラミック焼結体を接着層を介して複数個結束して所定の大きさのセラミックブロックを作製し、乾燥後、例えば、ダイアモンドカッター等でその外周部を所定の形状に切削することでハニカムフィルタを作製する。
【００４７】
次に、上記作製したハニカムフィルタの側面の周囲に保持シール体を巻き付ける工程を行う。
【００４８】
本発明の排気ガス浄化装置の製造方法に用いる保持シール体の材料は、上記本発明の排気ガス浄化装置で説明した保持シール体と同様のものを用いる。即ち、この保持シール体の８００℃における熱伝導率は０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【００４９】
図４（ａ）は、上記保持シール体の一例を模式的に示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した保持シール体をハニカムフィルタに巻き付けた様子を模式的に示した斜視図である。
【００５０】
図４に示した通り、保持シール体４１の一端部には、凸部４２が形成されており、他端部には、ハニカムフィルタに保持シール体４１を巻き付けた際、凸部４２と嵌合可能な形状の凹部４３が形成されている。
【００５１】
保持シール体４１をこのような形状とし、ハニカムフィルタに保持シール体４１を巻き付ける際、凸部４２を凹部４３に嵌合させることにより、保持シール体４１をハニカムフィルタの外周部に正確に巻き付けることができ、作業が容易になり、短時間で巻き付けることができる。
また、保持シール体４１をハニカムフィルタの外周部へ巻き付けた際、凸部４２と凹部４３とがしっかりとかみ合うように嵌合することで、凸部４２を有する端部と凹部４３を有する端部とが左右にずれることがなく、形態安定性に優れたものとなる。
【００５２】
従来の保持シール体１３は、ほぼ矩形状であったため、ハニカムフィルタに巻き付けた際、保持シール体１３の両端部に直線状の隙間が形成されることがあった。このように、保持シール体中に直線状の隙間が存在すると、この隙間を排気ガスが流通してしまい、排気ガスを完全に浄化することができない。
【００５３】
しかしながら、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法で使用する保持シール体は、凸部４２と凹部４３とが嵌合した状態でハニカムフィルタに巻き付けられているため、凸部４２以外の部分で隙間が生じたとしても、凸部４２と凹部４３とが嵌合した部分では隙間は生じない。
従って、上記隙間に流入した排気ガスは上記嵌合部で堰き止められ、そのまま抜けしまうことはなく、全排気ガスは、ハニカムフィルタを通過し、浄化される。
【００５４】
凸部４２のサイズは、ハニカムフィルタや保持シール体４１のサイズに合わせて適宜調製されるが、例えば、縦幅ｌは４０〜７０ｍｍ程度が好ましく、横幅ｍは２０〜４０ｍｍ程度が好ましい。また、凹部４３のサイズは、凸部４２と同サイズであるか、若干大きくなるように調製される。
【００５５】
また、凸部４２及び凹部４３の形状は、ほぼ矩形であるが、その形状はこれらに限定されず、例えば、三角形や半円形状であってもよい。また、その個数も特に１個には限定されず、２個以上であってもよい。
【００５６】
保持シール体４１を上記ハニカムフィルタに巻き付け、固定する手段としては特に限定されず、例えば、接着剤で貼着したり、紐状体で縛る手段等を挙げることができる。また、特別な手段で固定をせず、ハニカムフィルタに巻き付けただけの状態で、次の工程に移行しても差し支えない。なお、上記紐状体は、熱で分解する材料であってもよい。ケーシング内に上記ハニカムフィルタを設置した後であれば、紐状体が熱により分解してもハニカムフィルタはケーシング内に設置されているので、保持シール体４１が剥がれてしまうことはないからである。
【００５７】
次に、上記工程を経たハニカムフィルタを、ケーシング内に設置する。
なお、上記ケーシングの材料、形状及び構成等については、上述した通りであるのでここでは、その説明を省略する。
【００５８】
上記ハニカムフィルタを、ケーシング内に設置する方法としては、上記ケーシングが筒状のケーシング２１である場合（図５（ａ））、例えば、上記保持シール体が巻き付けられたハニカムフィルタをその一端面から押し込み、所定の位置に設置した後、導入管、配管及び排出管等と接続するための端面を、ケーシング２１の両端部に形成する方法を挙げることができる。なお、ケーシング２１は有底の筒状であってもよい。
この際、固定したハニカムフィルタが容易に移動しないように、かなりの力を加えた状態で、ようやく押し込むことができる程度に、保持シール体の厚さ、ハニカムフィルタの大きさ、ケーシングの大きさ等を調整する必要がある。
【００５９】
また、図５（ｂ）に示したように、上記ケーシングの形状が２分割シェル状のケーシング２２である場合には、例えば、上記ハニカムフィルタを半筒状の下部シェル２２ｂ内の所定箇所に設置した後、上部固定部２３に形成した貫通孔２３ａと、下部固定部２４に形成した貫通孔２４ａとが丁度重なるように、半筒状の上部シェル２２ａを下部シェル２２ｂの上に載置する。そして、ボルト２５を貫通孔２３ａ、２４ａに挿通しナット等で固定することで、上部シェル２２ａと下部シェル２２ｂとを固定する。そして、導入管、配管及び排出管等と接続するための開口を有する端面を、ケーシング２２の両端部に形成する方法を挙げることができる。この場合にも、固定したハニカムフィルタが移動しないように、保持シール体の厚さ、ハニカムフィルタの大きさ、ケーシングの大きさ等を調整する必要がある。
【００６０】
この２分割シェル状のケーシング２２は、内部に設置したハニカムフィルタの取替えが、筒状のケーシング２１よりも容易である。
【００６１】
この後、上記ハニカムフィルタを内部に設置したケーシングを内燃機関の排気通路に接続することで、本発明の排気ガス浄化装置の製造を終了する。
【００６２】
以上説明した本発明の排気ガス浄化装置の製造方法を行うことにより、ハニカムフィルタの側面の外周部に、断熱性に優れた保持シール体を容易に、かつ、確実に巻き付けることができる。
【００６３】
また、排気ガス浄化装置の使用中に保持シール体が左右にずれることがなく、形態安定性に優れる排気ガス浄化装置を製造することができるとともに、上記保持シール体の端部間に隙間が存在していても、排気ガスがこの隙間を流通することがなく、排気ガスを良好に浄化することができる排気ガス浄化装置を製造することができる。
【００６４】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００６５】
実施例１
炭化珪素粉末に有機バインダー、水等を加えて混練した後、押し出し成形を行い、ハニカム形状の生成形体を作製し、続いて、乾燥、脱脂、焼成を行うことにより、図３に示すような平均気孔径が５〜２０μｍで、セル数が３１個／ｃｍ² で、隔壁の厚さが０．３ｍｍの炭化珪素焼結体からなる多孔質セラミック部材３０を作製した。
【００６６】
次に、この多孔質セラミック部材３０を、セラミックファイバー等の無機繊維や炭化珪素等の無機粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、図２に示したような直径が１６５ｍｍでその長さが１５０ｍｍのハニカムフィルタ１２を作製した。
【００６７】
そして、ハニカムフィルタ１２の側面の外周部に、保持シール体を巻き付けた。上記保持シール体は、アルミナ繊維からなり（アルミナ８０ｗｔ％、シリカ２０ｗｔ％）、８００℃における熱伝導率は０．０９Ｗ／ｍ・Ｋ、８００℃における熱膨張率は６０％、嵩密度は０．３５ｇ／ｃｍ³ 、厚さは８．５ｍｍであった。また、上記保持シール体の形状は、図４（ａ）に示した通りであり、凸部の縦幅は５０ｍｍ、横幅は３０ｍｍであり、凹部のサイズは凸部と同様とした。なお、ハニカムフィルタ１２への巻き付けは、上記凸部と上記凹部とが嵌合するようにした。
【００６８】
上記方法により保持シール体を巻き付けたハニカムフィルタ１２を、図５（ｂ）に示したような２分割シェル状のケーシング内に設置し、このケーシングを用いて図１に示したような排気ガス浄化装置を作製し、フォークリフトに取り付けた。なお、この排気ガス浄化装置には、温度センサと背圧センサとを設けた。
次に、このフォークリフトを無負荷状態で、エンジンを最高の回転数にして８時間運転し、背圧センサにより背圧を測定したところ、４０ｋＰａの値を示した。このとき、ハニカムフィルタ１２には、パティキュレートが６５ｇ堆積していた。
【００６９】
そこで、電気ヒータに通電し、エアーポンプを駆動させ、再生処理を行うことにより、パティキュレートの燃焼操作を行ったところ、４０分間でスス等のパティキュレートを１００％完全に燃焼させることができ、背圧も初期の値である５ｋＰａに戻っていた。なお、温度センサにより、再生時のハニカムフィルタ１２の温度を測定したところ、約８００℃であった。
また、ハニカムフィルタ１２を点検したところ、クラックや破損等は全く観察されなかった。
【００７０】
また、耐風蝕試験として、上記保持シール体と同成分からなる板状体（１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ）を作製し、７００℃に加熱した空気を０．３ＭＰａの風圧にて吹き付け、その風蝕距離を測定したところ、１２ｍｍであった。
【００７１】
比較例１
実施例１と同様にして、ハニカムフィルタを作製した。次に、作製したハニカムフィルタの外周部にセラミックファイバー（アルミナ５０ｗｔ％、シリカ５０ｗｔ％にバーミキュライト粉末を添加）からなる保持シール体を形成したほかは、実施例１と同様にして排気ガス浄化装置を製造した。この保持シール体の熱伝導率は０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ、８００℃における熱膨張率は６０％、嵩密度は０．８ｇ／ｃｍ³ 、厚さは５．７ｍｍであった。
そして、この排気ガス浄化装置をフォークリフトに取り付け、さらに、定量ポンプ等を取り付けることにより、このフォークリフトに再生システムを設けた。
【００７２】
次に、このフォークリフトを無負荷状態で、エンジンを最高の回転数にして８時間運転し、背圧センサにより背圧を測定したところ、４０ｋＰａの値を示した。このとき、ハニカムフィルタには、パティキュレートが６５ｇ堆積していた。
【００７３】
そこで、電気ヒータに電圧を印加して、電気ヒータの温度を８００℃に設定し、定量ポンプを用いて４０リットル／分の流量で４５分間エアーを流すことにより、スス等のパティキュレートを燃焼させたが、わずかに燃え残りがあり、パティキュレートの燃焼率は、９０％であった。
この工程の後，本比較例１に係るハニカムフィルタを点検したところ、その外周部付近にわずかにクラックが観察された。
【００７４】
また、実施例１と同様に本比較例１に係る保持シール体の板状体を作製し、実施例１と同条件で風蝕試験を行ったところ、その風蝕距離は８０ｍｍであった。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の排気ガス浄化装置は、上述の通りであるので、保持シール体の耐風蝕性に優れ、ハニカムフィルタの再生時間を短くすることができ、再生率も高くすることができる。また、排気ガス処理時にハニカムフィルタの温度の低下を防止し、ハニカムフィルタの一部に局部的に再生時のパティキュレートの燃焼残りが残留するのを防止することができるとともにクラックの発生も防止することができる。また、その再生処理までの時間を延長することができる。
【００７６】
また、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法は、上述の通りであるので、ハニカムフィルタの側面の外周部に、断熱性に優れた保持シール体を容易に、かつ、確実に巻き付けることができ、また、排気ガス浄化装置の使用中に上記保持シール体が左右にずれることがなく、形態安定性に優れる排気ガス浄化装置を製造することができるとともに、上記保持シール体の端部同士が隙間を形成していても、排気ガスがこの隙間を流通することがなく、排気ガスを良好に浄化することができる排気ガス浄化装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置に用いるハニカムフィルタの一例を模式的に示した斜視図である。
【図３】（ａ）は、図２に示したハニカムフィルタに用いる多孔質セラミック部材を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、その縦断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法に用いる保持シール体の一例を模式的に示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した保持シール体をハニカムフィルタに巻き付けた様子を示した斜視図である。
【図５】（ａ）は、本発明の排気ガス浄化装置に用いるケーシングの一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、別の一例を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
１０排気ガス浄化装置
１１、２１、２２ケーシング
１２、４０ハニカムフィルタ
１３、４１保持シール体
１４電気ヒータ
１５温度センサ
１６導入管
１７排出管
１８配管
２２ａ上部シェル
２２ｂ下部シェル
２３上部固定部
２３ａ、２４ａ貫通孔
２４下部固定部
２５ボルト
３０多孔質セラミック焼結体
３１貫通孔
３２充填材
３３隔壁
４２凸部
４３凹部

Claims

多数の貫通孔が長手方向に並設され、前記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄化用のハニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続されたケーシング内に設置され、前記ハニカムフィルタと前記ケーシングとの間に保持シール体が介装された排気ガス浄化装置であって、
前記保持シール体は、アルミナ繊維、チタニア粒子及びシリカゲルを含んだものであり、かつ、前記保持シール体の８００℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
前記保持シール体の嵩密度は、０．２０〜０．５０ｇ／ｃｍ ^３である請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
前記保持シール体は、一端部に凸部が形成されるとともに、他端部に前記凸部に嵌合可能な凹部が形成されている請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
多数の貫通孔が長手方向に並設され、前記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄化用のハニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続されたケーシング内に設置され、前記ハニカムフィルタと前記ケーシングとの間に保持シール体が介装された排気ガス浄化装置に用いられる前記保持シール体であって、
アルミナ繊維、チタニア粒子及びシリカゲルを含み、かつ、８００℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする保持シール体。
嵩密度は、０．２０〜０．５０ｇ／ｃｍ ^３である請求項４に記載の保持シール体。
一端部に凸部が形成されるとともに、他端部に前記凸部に嵌合可能な凹部が形成されている請求項４又は５に記載の保持シール体。