JPH05115723A - 排ガスフイルタとその製造方法 - Google Patents
排ガスフイルタとその製造方法Info
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- JPH05115723A JPH05115723A JP3281093A JP28109391A JPH05115723A JP H05115723 A JPH05115723 A JP H05115723A JP 3281093 A JP3281093 A JP 3281093A JP 28109391 A JP28109391 A JP 28109391A JP H05115723 A JPH05115723 A JP H05115723A
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- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ディーゼルエンジンなどのＮＯXや浮遊粒子
状物質を除去するための排ガスフィルタにおいて、燃焼
中の流路と未燃焼の流路とを隔てる隔壁において、膨脹
の差による隔壁のクラックの発生を防止することを目的
とする。 【構成】 Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラミッ
ク繊維を少なくともＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バイ
ンダで結合させたハニカム構造体とし、５７３℃以上の
温度に加熱しても石英の転移による体積膨脹が生じない
ようにした。 【効果】 排ガスフィルタ中の石英の相転移に起因する
異常膨脹をなくしクラックの発生を防止できる。
状物質を除去するための排ガスフィルタにおいて、燃焼
中の流路と未燃焼の流路とを隔てる隔壁において、膨脹
の差による隔壁のクラックの発生を防止することを目的
とする。 【構成】 Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラミッ
ク繊維を少なくともＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バイ
ンダで結合させたハニカム構造体とし、５７３℃以上の
温度に加熱しても石英の転移による体積膨脹が生じない
ようにした。 【効果】 排ガスフィルタ中の石英の相転移に起因する
異常膨脹をなくしクラックの発生を防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンなど
のＮＯXや浮遊粒子状物質（以下、微粒子という）を除
去するための排ガスフィルタとその製造方法に関する。
のＮＯXや浮遊粒子状物質（以下、微粒子という）を除
去するための排ガスフィルタとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大都市圏における微粒子による大
気汚染の悪化が進んでいる。このうち大気中に浮遊する
微粒子については、ディーゼル車から排出される黒煙が
粒子全体の２０〜３０％を占めると言われており、しか
もその中には多環芳香族炭化水素等の変異原性や発がん
性のある成分が含まれている。そこで、この黒煙対策の
うち最も効果が期待されるものとして、排気系中で微粒
子をトラップした後、自己再生を行う排ガス浄化装置が
ある。この排ガス浄化装置は、排気系中に設けられるも
ので、主に排ガス中の微粒子を捕獲するフィルタ（以
下、排ガスフィルタという）と、捕獲された微粒子を燃
焼させる再生装置からなっている。この再生装置には、
例えば電気ヒータ方式やバーナ方式等があるが、いずれ
の再生装置にも一長一短がある。
気汚染の悪化が進んでいる。このうち大気中に浮遊する
微粒子については、ディーゼル車から排出される黒煙が
粒子全体の２０〜３０％を占めると言われており、しか
もその中には多環芳香族炭化水素等の変異原性や発がん
性のある成分が含まれている。そこで、この黒煙対策の
うち最も効果が期待されるものとして、排気系中で微粒
子をトラップした後、自己再生を行う排ガス浄化装置が
ある。この排ガス浄化装置は、排気系中に設けられるも
ので、主に排ガス中の微粒子を捕獲するフィルタ（以
下、排ガスフィルタという）と、捕獲された微粒子を燃
焼させる再生装置からなっている。この再生装置には、
例えば電気ヒータ方式やバーナ方式等があるが、いずれ
の再生装置にも一長一短がある。
【０００３】従来の排ガスフィルタの主流となっていた
のは、米国特許第４３６４７６１号公報に開示されてい
るようなセラミックモノリシック壁流型微粒子物用フィ
ルタ（以下、セラミックモノリシック型フィルタとい
う）であった。
のは、米国特許第４３６４７６１号公報に開示されてい
るようなセラミックモノリシック壁流型微粒子物用フィ
ルタ（以下、セラミックモノリシック型フィルタとい
う）であった。
【０００４】以下セラミックモノリシック型フィルタの
タイプの排ガスフィルタについて説明する。図１および
図２に示すように、長さ方向に対し平行に並ぶセル１
ａ，１ｂを持つハニカム構造になっており、隣合う２つ
のセル１ａ，１ｂのうち、セル１ｂは入口側の端部が流
入側プラグ２で目詰めされ、セル１ａは出口側の端部が
流出側プラグ３で目詰めされている。したがって、微粒
子を含む排ガスは、矢印Ａで示した方向に流出側プラグ
３で目詰めされているセル１ａに流入し、多孔壁を通過
し隣接する流入側プラグ２で目詰めされているセル１ｂ
に押しやられる。このとき、微粒子は多孔壁を通過でき
ないため、排気ガスは多孔壁を通過する際に濾過され、
微粒子はフィルタ中に捕捉される。
タイプの排ガスフィルタについて説明する。図１および
図２に示すように、長さ方向に対し平行に並ぶセル１
ａ，１ｂを持つハニカム構造になっており、隣合う２つ
のセル１ａ，１ｂのうち、セル１ｂは入口側の端部が流
入側プラグ２で目詰めされ、セル１ａは出口側の端部が
流出側プラグ３で目詰めされている。したがって、微粒
子を含む排ガスは、矢印Ａで示した方向に流出側プラグ
３で目詰めされているセル１ａに流入し、多孔壁を通過
し隣接する流入側プラグ２で目詰めされているセル１ｂ
に押しやられる。このとき、微粒子は多孔壁を通過でき
ないため、排気ガスは多孔壁を通過する際に濾過され、
微粒子はフィルタ中に捕捉される。
【０００５】捕捉された微粒子の量が多くなると、多孔
壁が微粒子によって詰まり、ディーゼルエンジン排気装
置の背圧が増加する。このため、捕捉された微粒子量が
一定量を越えた時に微粒子を除去することによって、背
圧増加によるエンジンの負荷増加を抑える必要があっ
た。
壁が微粒子によって詰まり、ディーゼルエンジン排気装
置の背圧が増加する。このため、捕捉された微粒子量が
一定量を越えた時に微粒子を除去することによって、背
圧増加によるエンジンの負荷増加を抑える必要があっ
た。
【０００６】この微粒子は、固定炭素成分と有機溶剤
（通常ジクロロメタンがよく用いられる）に溶解可能な
可溶性有機成分（ＳＯＦ）からなり、どちらも可燃性
で、エンジンの種類や負荷条件によって若干の温度差は
あるが、約６００℃以上の温度に加熱すれば燃焼してし
まう。
（通常ジクロロメタンがよく用いられる）に溶解可能な
可溶性有機成分（ＳＯＦ）からなり、どちらも可燃性
で、エンジンの種類や負荷条件によって若干の温度差は
あるが、約６００℃以上の温度に加熱すれば燃焼してし
まう。
【０００７】そこで、従来は電気ヒータやバーナ等の加
熱手段を用いてこれらの微粒子を再燃焼させることによ
って、フィルタを再生する方法が試みられている。
熱手段を用いてこれらの微粒子を再燃焼させることによ
って、フィルタを再生する方法が試みられている。
【０００８】従来の排ガスフィルタは、この再生時に発
生する温度勾配に耐えられるように、代表的な低熱膨脹
セラミックであるコージェライトを用いていた。しか
し、コージェライトセラミックは、多孔度が低いために
ディーゼルエンジン排気装置の背圧が大きくなり、その
結果エンジンの負荷が大きくなってしまうという欠点が
あった。また、加熱再生時に温度が上がりすぎると溶融
してしまうという欠点もあった。これらの欠点の対策と
して、排ガスフィルタにシリカーアルミナ系繊維をセリ
サイト粘土で結合焼結させた板状体を用いることによ
り、背圧増加および溶融を防止する試みがなされたもの
であった。すなわち、溶融防止のためには融点の高いセ
リサイト粘土を用い、１,２５０℃の温度で焼成し焼結
させていた（たとえば、特開平２−４３０２２号公報参
照）。
生する温度勾配に耐えられるように、代表的な低熱膨脹
セラミックであるコージェライトを用いていた。しか
し、コージェライトセラミックは、多孔度が低いために
ディーゼルエンジン排気装置の背圧が大きくなり、その
結果エンジンの負荷が大きくなってしまうという欠点が
あった。また、加熱再生時に温度が上がりすぎると溶融
してしまうという欠点もあった。これらの欠点の対策と
して、排ガスフィルタにシリカーアルミナ系繊維をセリ
サイト粘土で結合焼結させた板状体を用いることによ
り、背圧増加および溶融を防止する試みがなされたもの
であった。すなわち、溶融防止のためには融点の高いセ
リサイト粘土を用い、１,２５０℃の温度で焼成し焼結
させていた（たとえば、特開平２−４３０２２号公報参
照）。
【０００９】この製造法による排ガスフィルタの熱機械
分析を行ったところ、５７３℃付近に異常な体積膨脹が
確認された。これは排ガスフィルタ中の粘土を構成する
成分の一つである石英が低温型結晶から高温型結晶へ転
移する際に発生する体積膨脹によるものである。一方、
上述のように排ガスフィルタ中に堆積された微粒子は約
６００℃で燃焼する。
分析を行ったところ、５７３℃付近に異常な体積膨脹が
確認された。これは排ガスフィルタ中の粘土を構成する
成分の一つである石英が低温型結晶から高温型結晶へ転
移する際に発生する体積膨脹によるものである。一方、
上述のように排ガスフィルタ中に堆積された微粒子は約
６００℃で燃焼する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成で
は、排ガスフィルタの加熱再生時に堆積された微粒子が
部分的に燃焼した場合、燃焼している流路面は少なくと
も６００℃以上、燃焼していない流路面は、５５０℃以
下の温度になっているため、燃焼中の流路と未燃焼の流
路とを隔てる隔壁において、燃焼中の流路面が石英の相
転移により異常に膨脹するため隔壁にクラックが入って
しまうという問題点を有していた。
は、排ガスフィルタの加熱再生時に堆積された微粒子が
部分的に燃焼した場合、燃焼している流路面は少なくと
も６００℃以上、燃焼していない流路面は、５５０℃以
下の温度になっているため、燃焼中の流路と未燃焼の流
路とを隔てる隔壁において、燃焼中の流路面が石英の相
転移により異常に膨脹するため隔壁にクラックが入って
しまうという問題点を有していた。
【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で排ガスフィルタ中の石英の相転移に起因する異常膨脹
によるクラックの発生を防止し、信頼性を向上させた排
ガスフィルタとその製造方法を提供することを目的とす
る。
で排ガスフィルタ中の石英の相転移に起因する異常膨脹
によるクラックの発生を防止し、信頼性を向上させた排
ガスフィルタとその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の排ガスフィルタとその製造方法は、Ａｌ2Ｏ3
とＳｉＯ2を主成分としたセラミック繊維を少なくとも
Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バインダで結合させたハ
ニカム構造体とし、５７３℃以上の温度に加熱しても石
英の転移による体積膨脹が生じないようにした構成とし
たものである。
に本発明の排ガスフィルタとその製造方法は、Ａｌ2Ｏ3
とＳｉＯ2を主成分としたセラミック繊維を少なくとも
Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バインダで結合させたハ
ニカム構造体とし、５７３℃以上の温度に加熱しても石
英の転移による体積膨脹が生じないようにした構成とし
たものである。
【００１３】
【作用】この構成により、粘土中の主結晶成分の加熱分
解により生じたガラス相中に、粘土中の石英結晶が完全
に溶け込む温度にて焼成してセラミック繊維を結合させ
ているガラス中に遊離石英が存在しなくなる。
解により生じたガラス相中に、粘土中の石英結晶が完全
に溶け込む温度にて焼成してセラミック繊維を結合させ
ているガラス中に遊離石英が存在しなくなる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１５】本発明の一実施例の排ガスフィルタの構造
は、図１および図２で説明した従来例と同一であるので
説明は省略する。
は、図１および図２で説明した従来例と同一であるので
説明は省略する。
【００１６】本発明の一実施例のハニカム構造体は、Ａ
ｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラミック繊維を少く
ともＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バインダで結合さ
せ、段ボール形状の成形体とし、焼成体を５７３℃以上
の温度に加熱しても石英の転移による体積膨脹が生じな
いように所定温度で焼結したものである。
ｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラミック繊維を少く
ともＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バインダで結合さ
せ、段ボール形状の成形体とし、焼成体を５７３℃以上
の温度に加熱しても石英の転移による体積膨脹が生じな
いように所定温度で焼結したものである。
【００１７】まず、実施例のセラミック繊維について述
べる。本実施例の排ガスフィルタは、微粒子を加熱焼却
するためにその構成材料には高耐熱性が要求される。代
表的な高耐熱性のセラミック繊維には、アルミナ繊維，
アルミノシリケート繊維，アルミノボロシリケート繊
維，ムライト繊維などがある。アルミナ繊維は、アルミ
ナ自体の熱膨脹率が大きいので耐熱衝撃性（急激な温度
勾配に対する強度）に劣り、またムライト繊維は多結晶
体で強度が弱いため排ガスフィルタの構成材料としては
不向きである。したがって本発明者らはアルミノシリケ
ート繊維またはアルミノボロシリケート繊維をセラミッ
ク繊維の材料として選択した。例えばアルミノシリケー
ト繊維としてＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2をともに約５０ｗｔ％
の組成をもつものが耐熱性１,２６０℃のものとして市
販されている。
べる。本実施例の排ガスフィルタは、微粒子を加熱焼却
するためにその構成材料には高耐熱性が要求される。代
表的な高耐熱性のセラミック繊維には、アルミナ繊維，
アルミノシリケート繊維，アルミノボロシリケート繊
維，ムライト繊維などがある。アルミナ繊維は、アルミ
ナ自体の熱膨脹率が大きいので耐熱衝撃性（急激な温度
勾配に対する強度）に劣り、またムライト繊維は多結晶
体で強度が弱いため排ガスフィルタの構成材料としては
不向きである。したがって本発明者らはアルミノシリケ
ート繊維またはアルミノボロシリケート繊維をセラミッ
ク繊維の材料として選択した。例えばアルミノシリケー
ト繊維としてＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2をともに約５０ｗｔ％
の組成をもつものが耐熱性１,２６０℃のものとして市
販されている。
【００１８】この耐熱性１,２６０℃のアルミノシリケ
ート繊維の示差熱分析によると、９８０℃前後に大きな
発熱ピークをもつ。この発熱ピークはムライト（３Ａｌ
2Ｏ3・２ＳｉＯ2）結晶の結晶化ピークにあたる。した
がって、アルミノシリケート繊維を加熱した場合、常温
ではアモルファス状態にあるが、９８０℃以上の温度に
上昇させると、ＳｉＯ2リッチのアルミノシリケートガ
ラス中に針状のムライト結晶が分散している状態とな
り、１,４００℃で２時間熱処理してもクリストバライ
トを晶出することはない。
ート繊維の示差熱分析によると、９８０℃前後に大きな
発熱ピークをもつ。この発熱ピークはムライト（３Ａｌ
2Ｏ3・２ＳｉＯ2）結晶の結晶化ピークにあたる。した
がって、アルミノシリケート繊維を加熱した場合、常温
ではアモルファス状態にあるが、９８０℃以上の温度に
上昇させると、ＳｉＯ2リッチのアルミノシリケートガ
ラス中に針状のムライト結晶が分散している状態とな
り、１,４００℃で２時間熱処理してもクリストバライ
トを晶出することはない。
【００１９】次に、本実施例の無機バインダについて説
明する。本実施例のようにアルミノシリケート繊維を排
ガスフィルタの構成材料とした場合、繊維単独では充分
な強度を得られないので無機バインダを添加する必要が
ある。無機バインダに要求される特性としては、高耐熱
性、セラミック繊維単独の熱膨脹率に近い熱膨脹率、セ
ラミック繊維との親和性が要求される。したがって、Ａ
ｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2を含むガラスあるいはセラミックが無
機バインダとして適確である。しかも、セラミック繊維
の形状を崩さずに高強度の接着を得るためには、融点
（あるいは軟化点）がセラミック繊維の融点（あるいは
軟化点）よりも低いものを用いる必要がある。そのため
には、少量のアルカリ金属酸化物（Ｋ，Ｎａなど）やア
ルカリ土類金属酸化物（Ｃａ）を含んでいるものが望ま
しい。そこで、アルカリ金属酸化物（アルカリ土類金属
酸化物）−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系のガラスや、カリ長
石，斜長石などの長石類鉱物や、セリサイト，イライト
などの粘土鉱物を主結晶成分とするセラミック原料粉末
またはこれらの混合物が望ましいこととなる。なお、不
純物として少量のカオリナイト，パイロフィライト，モ
ンモリロナイト等の粘土鉱物や石英を含んでいても差し
支えない。特に、石英の含有量が多ければ、軟化点が高
くなるとともに熱膨脹率が小さくなるので望ましい。特
に、本実施例のように水溶液中でセラミック繊維とセラ
ミック原料粉末とを凝集させる工程を含む場合、無機バ
インダに水和性を要求されるので、粘土鉱物を用いるの
が望ましい。特に、セリサイト粘土と呼ばれるものは、
主結晶成分がセリサイトで不純物として石英，カオリナ
イト，パイロフィライト等を含み、１,３５０℃以上の
高温で焼成してもクリストバライトの晶出がみられず、
ガラスとムライトの２相に完全分離するため、低い焼成
温度で高強度を得ることができる。
明する。本実施例のようにアルミノシリケート繊維を排
ガスフィルタの構成材料とした場合、繊維単独では充分
な強度を得られないので無機バインダを添加する必要が
ある。無機バインダに要求される特性としては、高耐熱
性、セラミック繊維単独の熱膨脹率に近い熱膨脹率、セ
ラミック繊維との親和性が要求される。したがって、Ａ
ｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2を含むガラスあるいはセラミックが無
機バインダとして適確である。しかも、セラミック繊維
の形状を崩さずに高強度の接着を得るためには、融点
（あるいは軟化点）がセラミック繊維の融点（あるいは
軟化点）よりも低いものを用いる必要がある。そのため
には、少量のアルカリ金属酸化物（Ｋ，Ｎａなど）やア
ルカリ土類金属酸化物（Ｃａ）を含んでいるものが望ま
しい。そこで、アルカリ金属酸化物（アルカリ土類金属
酸化物）−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系のガラスや、カリ長
石，斜長石などの長石類鉱物や、セリサイト，イライト
などの粘土鉱物を主結晶成分とするセラミック原料粉末
またはこれらの混合物が望ましいこととなる。なお、不
純物として少量のカオリナイト，パイロフィライト，モ
ンモリロナイト等の粘土鉱物や石英を含んでいても差し
支えない。特に、石英の含有量が多ければ、軟化点が高
くなるとともに熱膨脹率が小さくなるので望ましい。特
に、本実施例のように水溶液中でセラミック繊維とセラ
ミック原料粉末とを凝集させる工程を含む場合、無機バ
インダに水和性を要求されるので、粘土鉱物を用いるの
が望ましい。特に、セリサイト粘土と呼ばれるものは、
主結晶成分がセリサイトで不純物として石英，カオリナ
イト，パイロフィライト等を含み、１,３５０℃以上の
高温で焼成してもクリストバライトの晶出がみられず、
ガラスとムライトの２相に完全分離するため、低い焼成
温度で高強度を得ることができる。
【００２０】長石類鉱物や粘土鉱物を主結晶成分とする
セラミック原料粉末またはこれらの混合物を無機バイン
ダとして用いる場合、主結晶成分よりガラス相が形成さ
れる温度以上の温度で熱処理を行えば、機械的強度の充
分高い複合セラミックを得ることができる。しかし、上
述の温度で熱処理を行った複合セラミックは、不純物中
の石英が低温型から高温型に相転移する際に体積膨脹が
起こるため、熱膨脹率が大きくなる。しかし、さらに高
温で熱処理を行うことにより、石英結晶はガラス相中に
とけ込み、ある温度以上では完全にムライト相とガラス
相の２相に分離するため、熱膨脹率は小さくなる。例え
ば、セリサイト粘土のうち村上粘土（市販品）は、完全
にガラス化する事によって、熱膨脹率を従来の４.５×
１０-6から３.６×１０-6に低減できる。また、ガラス
相がシリカリッチとなるため、ガラス転移点、屈伏点も
上昇し、例えば村上粘土の場合、屈伏点は９５０℃から
１,０００℃に上昇する。これは、そのまま複合セラミ
ックの耐熱性向上につながるものである。
セラミック原料粉末またはこれらの混合物を無機バイン
ダとして用いる場合、主結晶成分よりガラス相が形成さ
れる温度以上の温度で熱処理を行えば、機械的強度の充
分高い複合セラミックを得ることができる。しかし、上
述の温度で熱処理を行った複合セラミックは、不純物中
の石英が低温型から高温型に相転移する際に体積膨脹が
起こるため、熱膨脹率が大きくなる。しかし、さらに高
温で熱処理を行うことにより、石英結晶はガラス相中に
とけ込み、ある温度以上では完全にムライト相とガラス
相の２相に分離するため、熱膨脹率は小さくなる。例え
ば、セリサイト粘土のうち村上粘土（市販品）は、完全
にガラス化する事によって、熱膨脹率を従来の４.５×
１０-6から３.６×１０-6に低減できる。また、ガラス
相がシリカリッチとなるため、ガラス転移点、屈伏点も
上昇し、例えば村上粘土の場合、屈伏点は９５０℃から
１,０００℃に上昇する。これは、そのまま複合セラミ
ックの耐熱性向上につながるものである。
【００２１】この石英結晶がガラス相中にとけ込む温度
は、セラミック原料粉末の組成、特にアルカリ金属成分
の含有量によって決定されるものである。特にセリサイ
ト粘土を用いた場合、セリサイトの結晶中にはＫ（カリ
ウム）が含まれるので、Ｋの含有量が熱処理温度を決め
るための大きなファクタとなる。例えば、村上粘土は、
定量分析によればＫ2Ｏを約５％含むが、この粘土の場
合１,３５０℃以上で熱処理を行えば完全にムライト相
とガラス相の２相に分離する。一般に、アルカリ金属成
分の含有量が多いほど、ガラス化温度が低くなるので、
熱処理温度は低くなり、アルカリ金属成分の含有量が少
ないほど熱処理温度は高くなるものであって、熱処理温
度は１,３５０℃に限ったものではない。また、セリサ
イト粘土が充分にガラス化する温度以上で熱処理するこ
とにより、アルミノシリケート繊維中に発生したムライ
ト結晶をガラス化した無機バインダが封着し、ムライト
粉末の剥離防止効果を持たせることが可能となる。
は、セラミック原料粉末の組成、特にアルカリ金属成分
の含有量によって決定されるものである。特にセリサイ
ト粘土を用いた場合、セリサイトの結晶中にはＫ（カリ
ウム）が含まれるので、Ｋの含有量が熱処理温度を決め
るための大きなファクタとなる。例えば、村上粘土は、
定量分析によればＫ2Ｏを約５％含むが、この粘土の場
合１,３５０℃以上で熱処理を行えば完全にムライト相
とガラス相の２相に分離する。一般に、アルカリ金属成
分の含有量が多いほど、ガラス化温度が低くなるので、
熱処理温度は低くなり、アルカリ金属成分の含有量が少
ないほど熱処理温度は高くなるものであって、熱処理温
度は１,３５０℃に限ったものではない。また、セリサ
イト粘土が充分にガラス化する温度以上で熱処理するこ
とにより、アルミノシリケート繊維中に発生したムライ
ト結晶をガラス化した無機バインダが封着し、ムライト
粉末の剥離防止効果を持たせることが可能となる。
【００２２】以下に本発明の一実施例の排ガスフィルタ
の製造方法について説明する。平均繊維径が約３μｍで
０.１〜１０mmの長さにチョップしたアルミノシリケー
ト系繊維の２０重量部を水の１,０００重量部に充分に
分散させて懸濁させる。このアルミノシリケート繊維
は、シリカ４０〜６０ｗｔ％、アルミナ４０〜６０ｗｔ
％の範囲が望ましく、これ以上シリカが多くアルミナが
少ないとフィルタの耐熱温度が下がり、アルミナが多く
シリカが少ないと熱膨脹率が大きくなり、フィルタの加
熱再生時に熱破壊を起こす原因となる。一方、セラミッ
ク原料粉末としてセリサイト粘土の１５重量部を水の５
０重量部に懸濁させる。この繊維懸濁液とセラミック原
料粉末の懸濁液を撹拌しつつ混合した。この混合物に有
機質結合剤として酢酸ビニル−アクリル共重合エマルジ
ョン溶液を１重量部加えて充分に撹拌混合させた後、適
量の高分子凝集剤を添加してアルミノシリケート繊維、
セリサイト粘土、有機質結合剤を互いに凝集させフロッ
ク状の懸濁液とする。こうして得られた凝集懸濁液を水
で３,０００重量部に希釈させた後、通常の長網式抄紙
機で抄造してシートを作成する。
の製造方法について説明する。平均繊維径が約３μｍで
０.１〜１０mmの長さにチョップしたアルミノシリケー
ト系繊維の２０重量部を水の１,０００重量部に充分に
分散させて懸濁させる。このアルミノシリケート繊維
は、シリカ４０〜６０ｗｔ％、アルミナ４０〜６０ｗｔ
％の範囲が望ましく、これ以上シリカが多くアルミナが
少ないとフィルタの耐熱温度が下がり、アルミナが多く
シリカが少ないと熱膨脹率が大きくなり、フィルタの加
熱再生時に熱破壊を起こす原因となる。一方、セラミッ
ク原料粉末としてセリサイト粘土の１５重量部を水の５
０重量部に懸濁させる。この繊維懸濁液とセラミック原
料粉末の懸濁液を撹拌しつつ混合した。この混合物に有
機質結合剤として酢酸ビニル−アクリル共重合エマルジ
ョン溶液を１重量部加えて充分に撹拌混合させた後、適
量の高分子凝集剤を添加してアルミノシリケート繊維、
セリサイト粘土、有機質結合剤を互いに凝集させフロッ
ク状の懸濁液とする。こうして得られた凝集懸濁液を水
で３,０００重量部に希釈させた後、通常の長網式抄紙
機で抄造してシートを作成する。
【００２３】一方、粉砕したアルミノシリケート繊維の
２０重量部とセリサイト粘土の１５重量部をポリビニル
アルコールでペースト状にしたプラグ原料を作成する。
２０重量部とセリサイト粘土の１５重量部をポリビニル
アルコールでペースト状にしたプラグ原料を作成する。
【００２４】上記で得られたシートを二分し、一方を歯
車形状の２本のロールを持つコルゲートマシンでコルゲ
ート状に成形するとともに、プラグ原料を一端に注入し
つつ、粉砕したアルミノシリケート繊維とセリサイト粘
土を有機質糊剤で混練して得られる接着剤をコルゲート
頂部に塗布して他方の平板状シートを貼り付ける。この
時注入したプラグ原料が、焼成後流入側プラグ２とな
る。ここで得られた段ボール形状の成形体のコルゲート
頂部に塗布して他方の平板状シートを貼り付ける。ここ
で得られた段ホール形状の成形体のコルゲート頂部に上
記接着剤を塗布するとともに、上記プラグ原料をもう一
方の端部に注入して円筒状に巻き上げてハニカム構造の
成形体を得る。この時注入したプラグ原料が、焼成後流
出側プラグ３となる。ここで、巻き上げの際、芯棒に巻
き上げて行くので、巻き上げ機からはずすと成形体の中
心部は空洞になっている。この空洞の流入側にあたる方
にプラグ原料を注入する。このプラグ原料が焼成後芯４
を形成する。この成形体を電気炉にて１,３５０℃で２
時間焼成すると、有機物は消失し、アルミノシリケート
繊維は酸化カリウム−二酸化珪素−酸化アルミニウム系
のガラスとなったセリサイト粘土によって融着され、繊
維セラミックハニカム構造の排ガスフィルタが得られ
る。
車形状の２本のロールを持つコルゲートマシンでコルゲ
ート状に成形するとともに、プラグ原料を一端に注入し
つつ、粉砕したアルミノシリケート繊維とセリサイト粘
土を有機質糊剤で混練して得られる接着剤をコルゲート
頂部に塗布して他方の平板状シートを貼り付ける。この
時注入したプラグ原料が、焼成後流入側プラグ２とな
る。ここで得られた段ボール形状の成形体のコルゲート
頂部に塗布して他方の平板状シートを貼り付ける。ここ
で得られた段ホール形状の成形体のコルゲート頂部に上
記接着剤を塗布するとともに、上記プラグ原料をもう一
方の端部に注入して円筒状に巻き上げてハニカム構造の
成形体を得る。この時注入したプラグ原料が、焼成後流
出側プラグ３となる。ここで、巻き上げの際、芯棒に巻
き上げて行くので、巻き上げ機からはずすと成形体の中
心部は空洞になっている。この空洞の流入側にあたる方
にプラグ原料を注入する。このプラグ原料が焼成後芯４
を形成する。この成形体を電気炉にて１,３５０℃で２
時間焼成すると、有機物は消失し、アルミノシリケート
繊維は酸化カリウム−二酸化珪素−酸化アルミニウム系
のガラスとなったセリサイト粘土によって融着され、繊
維セラミックハニカム構造の排ガスフィルタが得られ
る。
【００２５】次に、本実施例の排ガスフィルタを用いた
排ガス浄化装置について説明する。図３に示すように、
排ガスフィルタ５を熱膨脹性セラミック繊維からなる断
熱クッション材６で固定しながらケース１３に収納す
る。微粒子の補集中は、バルブ１０を排ガスフィルタ５
側に切り換えることにより、エンジン８から排出された
排ガスは排ガス導入管９を通り排ガスフィルタ５へと送
られる。矢印Ａで示した方向に流入した排ガスは排ガス
フィルタ５で、排ガス中の微粒子が除去され、微粒子を
含まない排ガスが排ガス排出管１４を通り、車外もしく
はターボチャージャーへと送られる。堆積した微粒子の
量が一定値を越えるとバルブ１０をバイパス１２側に切
り替え、排ガスフィルタ５の再生を行う。ヒータ７に通
電し排ガスフィルタ５を加熱すると、排ガスフィルタ５
中の流入口近くの微粒子が点火される。微粒子に点火し
たら、ヒータ７の通電を止め、エアポンプ１１より空気
を送り込み、火炎を流出口方向に伝播させ、微粒子の燃
焼を促進させる。微粒子の燃焼が終了したら、バルブ１
０を排ガスフィルタ５側に切り換え、再び微粒子の補集
を開始する。
排ガス浄化装置について説明する。図３に示すように、
排ガスフィルタ５を熱膨脹性セラミック繊維からなる断
熱クッション材６で固定しながらケース１３に収納す
る。微粒子の補集中は、バルブ１０を排ガスフィルタ５
側に切り換えることにより、エンジン８から排出された
排ガスは排ガス導入管９を通り排ガスフィルタ５へと送
られる。矢印Ａで示した方向に流入した排ガスは排ガス
フィルタ５で、排ガス中の微粒子が除去され、微粒子を
含まない排ガスが排ガス排出管１４を通り、車外もしく
はターボチャージャーへと送られる。堆積した微粒子の
量が一定値を越えるとバルブ１０をバイパス１２側に切
り替え、排ガスフィルタ５の再生を行う。ヒータ７に通
電し排ガスフィルタ５を加熱すると、排ガスフィルタ５
中の流入口近くの微粒子が点火される。微粒子に点火し
たら、ヒータ７の通電を止め、エアポンプ１１より空気
を送り込み、火炎を流出口方向に伝播させ、微粒子の燃
焼を促進させる。微粒子の燃焼が終了したら、バルブ１
０を排ガスフィルタ５側に切り換え、再び微粒子の補集
を開始する。
【００２６】本実施例の排ガス浄化装置において、エン
ジン８を２時間運転させて微粒子を堆積させた時の背圧
の増加を測定した結果、増加量は６０mmＨgと従来品と
全く変わらなかった。
ジン８を２時間運転させて微粒子を堆積させた時の背圧
の増加を測定した結果、増加量は６０mmＨgと従来品と
全く変わらなかった。
【００２７】また、微粒子の堆積後にヒータ７で加熱再
生する際に、排ガスフィルタ５は外周部から熱が逃げる
ために微粒子が燃焼する部分と燃焼しない部分が生じ、
その間に生じる３００℃近い温度差が生じてしまう。従
来の排ガスフィルタでは、２００℃までの温度差にしか
耐えることができなかったが、本発明の一実施例による
排ガスフィルタ５は、機械的強度が２倍となり、熱膨脹
率も２０％以上小さくなったため、５００℃の温度差ま
で耐えられるようになり、排ガスフィルタ８の温度勾配
による破壊を防止することが可能となった。
生する際に、排ガスフィルタ５は外周部から熱が逃げる
ために微粒子が燃焼する部分と燃焼しない部分が生じ、
その間に生じる３００℃近い温度差が生じてしまう。従
来の排ガスフィルタでは、２００℃までの温度差にしか
耐えることができなかったが、本発明の一実施例による
排ガスフィルタ５は、機械的強度が２倍となり、熱膨脹
率も２０％以上小さくなったため、５００℃の温度差ま
で耐えられるようになり、排ガスフィルタ８の温度勾配
による破壊を防止することが可能となった。
【００２８】以上のように本実施例によれば、排ガスフ
ィルタの機械的強度を大幅に増大させることが可能とな
り、その結果加熱再生の繰り返しに対する耐熱衝撃性を
向上させ、排ガスフィルタの長寿命化ができる。
ィルタの機械的強度を大幅に増大させることが可能とな
り、その結果加熱再生の繰り返しに対する耐熱衝撃性を
向上させ、排ガスフィルタの長寿命化ができる。
【００２９】なお、本実施例においてはアルミノシリケ
ート系繊維を用いたが、アルミノボロシリケート系の繊
維を用いても同様の効果を得ることができる。
ート系繊維を用いたが、アルミノボロシリケート系の繊
維を用いても同様の効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明は、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラミ
ック繊維を少なくともＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バ
インダで結合させたハニカム構造体とし、５７３℃以上
の温度に加熱しても石英の転移による堆積膨脹が生じな
いようにした構成により、排ガスフィルタ中の石英の相
転移に起因する異常膨脹によるクラックの発生を防止
し、信頼性を向上させた優れた排ガスフィルタとその製
造方法を実現できるものである。
に本発明は、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラミ
ック繊維を少なくともＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機バ
インダで結合させたハニカム構造体とし、５７３℃以上
の温度に加熱しても石英の転移による堆積膨脹が生じな
いようにした構成により、排ガスフィルタ中の石英の相
転移に起因する異常膨脹によるクラックの発生を防止
し、信頼性を向上させた優れた排ガスフィルタとその製
造方法を実現できるものである。
【図１】本発明の一実施例および従来の排ガスフィルタ
の構造を示す要部断面図
の構造を示す要部断面図
【図２】同排ガスフィルタの斜視図
【図３】本発明の一実施例の排ガスフィルタを用いた排
ガス浄化装置の概念を示す断面略図
ガス浄化装置の概念を示す断面略図
１ａ，１ｂ セル ２ 流入側プラグ ３ 流出側プラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/18 Ｚ 8924−4Ｇ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｃ 7910−3Ｇ 3/08 Ｚ 7910−3Ｇ
Claims (7)
- 【請求項１】 Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラ
ミック繊維を少なくともＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を含む無機
バインダで結合させたハニカム構造体とし、５７３℃以
上の温度に加熱しても石英の低温型結晶から高温型結晶
への転移による体積膨脹が生じないようにした排ガスフ
ィルタ。 - 【請求項２】 無機バインダは、アルカリ金属酸化物と
アルカリ土類金属酸化物の少なくとも一つ以上とＳｉＯ
2とＡｌ2Ｏ3とからなるガラスが主成分である請求項１
記載の排ガスフィルタ。 - 【請求項３】 無機バインダは、アルカリ金属酸化物と
アルカリ土類金属酸化物の少なくとも一つ以上とＳｉＯ
2とＡｌ2Ｏ3からなり主結晶相としてムライト相を含む
結晶化ガラスが主成分である請求項１記載の排ガスフィ
ルタ。 - 【請求項４】 セラミック繊維は、アルミノシリケート
系もしくはアルミノボロシリケート系である請求項１記
載の排ガスフィルタ。 - 【請求項５】 Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2を主成分としたセラ
ミック繊維を、アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属
酸化物の少なくとも一つ以上とＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とを
主成分とする粘土鉱物あるいは長石質鉱物を主結晶成分
とする原料粉末を有機バインダで結合させたハニカム構
造体を、前記原料粉末中に含まれる石英結晶あるいは前
記主結晶成分の加熱分解により生じた石英結晶が、前記
主結晶成分の加熱分解により生じるガラス相中に完全に
溶け込む温度以上で焼成する排ガスフィルタの製造方
法。 - 【請求項６】 主結晶成分はセリサイトである請求項５
記載の排ガスフィルタの製造方法。 - 【請求項７】 セラミック繊維はアルミノシリケート系
もしくはアルミノボロシリケート系である請求項５記載
の排ガスフィルタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3281093A JP2674386B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 排ガスフィルタとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3281093A JP2674386B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 排ガスフィルタとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115723A true JPH05115723A (ja) | 1993-05-14 |
| JP2674386B2 JP2674386B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=17634245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3281093A Expired - Lifetime JP2674386B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 排ガスフィルタとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674386B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004271199A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Horiba Ltd | ガス測定用フィルタ及びその製造方法 |
| JP2005516877A (ja) * | 2001-07-06 | 2005-06-09 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 排気系用無機繊維サブストレートおよびその製造方法 |
| JP2008178858A (ja) * | 2006-05-01 | 2008-08-07 | Ibiden Co Ltd | ハニカム構造体、ハニカム構造体の製造方法、ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法 |
| CN108794046A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-13 | 航天材料及工艺研究所 | 一种氧化铝陶瓷基复合材料蜂窝及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05115721A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排ガスフイルタおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP3281093A patent/JP2674386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05115721A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排ガスフイルタおよびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005516877A (ja) * | 2001-07-06 | 2005-06-09 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 排気系用無機繊維サブストレートおよびその製造方法 |
| JP2004271199A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Horiba Ltd | ガス測定用フィルタ及びその製造方法 |
| JP2008178858A (ja) * | 2006-05-01 | 2008-08-07 | Ibiden Co Ltd | ハニカム構造体、ハニカム構造体の製造方法、ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法 |
| CN108794046A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-13 | 航天材料及工艺研究所 | 一种氧化铝陶瓷基复合材料蜂窝及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2674386B2 (ja) | 1997-11-12 |
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