JPH0577442B2 - - Google Patents
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- JPH0577442B2 JPH0577442B2 JP15646884A JP15646884A JPH0577442B2 JP H0577442 B2 JPH0577442 B2 JP H0577442B2 JP 15646884 A JP15646884 A JP 15646884A JP 15646884 A JP15646884 A JP 15646884A JP H0577442 B2 JPH0577442 B2 JP H0577442B2
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Description
本発明は、デイーゼル機関排気ガス系の一部と
して使用される粒状物過器に関する。 懸濁粒状物を含む流体−気体または（および）
液体−からの固体粒状物の除去は、通常過器を
用いて為される。全般に過器は、(1)過器の入
口表面から出口表面に流れる流体に対して透過性
であり、そして(2)粒状物の殆んどまたは全てが流
体と共に過器内を完全に通過するのを所望の如
くに拘束できるように、内部に伸びており、（相
互連絡されてもよく）そして小横断面寸法または
最小直径を持つ複数の気孔を有した製品または素
材の形の多孔性固体材料で作られる。かかる気孔
はいわゆる「オープン・ポロシテイ」または「ア
クセシブル・ポロシテイ」を構成する。拘束粒状
物は過器の入口表面または（および）気孔内に
捕集され、一方流体はこれらの捕集粒状物および
過器を通過し続ける。一部または全ての気孔の
各々の最小横断面寸法は一部または全ての粒状物
の寸法よりも大であり得る。しかしその寸法差
は、過器内を流れる流体の過中に有意量また
は所望量の粒状物が過器上または（および）
過器内に拘束または捕集されるような値に制限さ
れる。捕集粒状物の量が増すにつれて、通常過
器中の流体流速は望ましくない値まで下がる。こ
の時点で過器は使い捨て／交換可能要素として
廃棄され、または過器を再使用できるように
過器から捕集粒状物を適切に除去することにより
再生される。 有用な過器について全般に次の４点が主に考
慮される： (1) 過効率：流体が過器を通過する時に所定
容積の流体から除去される、該流体容積中の懸
濁粒状物の量（通常は過器通過前の所定流体
容積中に最初に含まれる全粒状物に対する重量
％として表わされる）； (2) 流速：過器および捕集粒状物を通過する単
位時間当りの流体容積、または閉連続供給系に
おいては、過器が無い場合の系内圧力と比較
した、過器および過器上の捕集粒状物の存
在によつて系内の過器より上流に生じる背圧
または増加圧力； (3) 連続運転時間：過効率または（および）流
速／背圧が不満足な値になつて過器交換また
は（および）再生が必要となる迄の過器連続
使用累積時間；および (4) 小型構造：最良の組合せの過効率、流速／
背圧および連続運転時間を達成するための省空
間最小容積および形状。 高められた温度での流体過については、過
器内の主要温度条件および過器と接触する流体
および懸濁粒状物の化学的反応性の下で適切な機
械的および化学的耐久性を持つ過器をも考慮し
なければならない。 前記の考慮事項、特に全般的な４主要点は、下
記に例示される先行技術過器または不完全な
過器示唆によると種々の度合に組込まれているが
しかし十分に満足できる工合に組込まれていると
は思われない。 米国特許第2884091号、第2952333号および第
3242649号にはひだ付の過器材料多孔薄板から
なる種類の過器を記しており、その層には、平
行な波またはひだがひだ付板の折り目に対して実
質的に垂直に延びている波形またはひだ付スペー
サが差込まれている。要するに流体はスペーサで
限定された完全な層または列を為すセルに入り、
過器板の各側だけを通過して（スペーサ内の隣
接セルを分離するスペーサの波またはひだセグメ
ント内を通過せずに）過される。更にこれらの
波は、実質的に30°よりも小さな内角度の「角」
を持つ正弦波状の幾何形状の為す横断面を有した
セル状通路を包含する。 英国特許出願第848129号は、波形スペーサを差
込む代りに、ひだ間の間隔を保つためのスペーサ
えくぼの付いた過器材料多孔薄板を用いた別の
形のひだ付過器を示している。 米国特許第3346121号には、各層内の（しかし
必ずしも層から層へではない）交互配列状の流路
または通路の端部を閉塞する対向鋸歯状の横方向
部分を持ち、各層内の流体が多孔壁を通過して
過されるように為した波形層構造の多孔薄壁ハネ
カム過器が開示されている。この波配列は、実
質的に30°より小さな内角度によつて形成された
多数の角を持つ横断面幾何形状を流路またはセル
が有した配列になつている。更に層状構造は、層
が互いに隣接して二重層および時には三重層また
は壁厚と等しくなつた多数の部分を含む。 米国特許第3533753号は、交差「細管」流路の
層状網状組織を持つ触媒体を記している。これら
の流路は燃焼排気ガス塵または沈降粒子用の過
器体として機能でき、それらは米国特許第
4054417号に記される如きデイーゼル機関排気煤
または粒状物であり得る。 米国特許第3637353号には、デイーゼル機関に
より生じる排気ガスから粒状物を別するための
流体流動細隙を有した粒状触媒の管状充填床が開
示されている。 米国特許第4054417号は又、米国特許第3533753
号の材料の代替として且つ類似した工合に（即ち
流体が全流路に流入し通過しそして流出する工合
に）、タービン機関用熱交換器または自動車用の
単体接触転化器に用いられる既知材料（例えば波
形構造として米国特許第3112184号に、および押
出構造として米国特許第3790654号に開示される
如きもの）の開示デイーゼル排気過器の製作を
示唆している。 米国エンビロメンタル・プロテクシヨン・エー
ジエンシーの研究報告EPA−600／２−77−056
は、波形および押出両方のハネカム外観の幾つか
の商業的に入手可能な多孔薄壁セラミツク単体が
デイーゼル排気粒状物用に可能な過器であるこ
とを示唆している。しかしこの研究報告に示され
る配列は、横断面に30°より小さな角度の内角を
有した交互層直交流設計の波形単体だけであり、
排気ガスはセルまたは通路の層間の薄壁だけを通
過するように為される。この報告はまたセラミツ
ク繊維の接着多孔素材がデイーゼル排気粒状物の
過器に適切であることを示唆している。しかし
ながら、この報告は背圧が問題となるデイーゼル
機関系内の排気ガスを取扱つたものではなく、ま
た対向するセル端が交互に封止されたセラミツク
ハネカム過器を開示するものでもない。 英国特許第1440184号は、耐火性金属酸化物繊
維の接着多孔板を、粒状物質含有高温廃ガスおよ
び鋳造前の溶融金属の過に用いるための波形ま
たは型押ハネカム構造物に形成できることを開示
している。前記の場合の如く、波形または型押構
造物の横断面は30°よりはるかに小さな多数の内
角度の角を含む。 米国特許第3893917号および第3962081号は、溶
融金属が発泡構造を通過する時に溶融金属から同
伴固体または包含粒状物を除去するためのセラミ
ツク発泡過器を記している。 米国特許第4041591号および第4041592号には、
各通路に入つた流体が流れ続けて、セル壁を通過
せずに通路の開放出口端から流出するように、全
てのセルまたは通路を平行に為した薄壁ハネカム
構造の多流体流動通路体が開示されている。交互
の選択されたセル列または層の末端は封止され
て、流体導管へ流れを別々に分配するのに得策な
ように為される、これらの物体について示される
任意的用途は過および浸透であり、この場合に
は最初の組のセルに流入する流体の一部が、最初
の組のセルと隣接する一つ置きの組のセルとの間
の多孔薄壁を通過して後者の組のセルに流入で
き、一方より一層高濃度の望ましくないまたは分
離可能な成分を含む残りの流体部分が最初の組の
セル内を流れ続けてその開放出口から流出できる
ように、ハネカム構造体を形成するために多孔材
料が用いられる。後者の用途例としては飲料水ま
たは浄水を製造するための塩水または不純水の逆
浸透過および限外過が挙げられ、この場合に
は最初の組のセルを限定する多孔壁表面に適切な
選択的透過膜が裏打ちされる。 今や特に前記の４つの主要考慮事項の全てに関
して優れた組合せの長所を持つと信じられる、流
体中の懸濁系から固体粒状物を除去するための新
規な過器体が考えられた。過されるべき流体
の高められた温度より高い初期融点を持つ無機
（特にセラミツク）材料で製作した場合には、優
れた組合せの長所として、かかる高温流体による
主要過条件下での適切な機械的および科学的耐
久性に関する点が挙げられる。 この新規な過器体は、セルまたは通路が相互
に平行で入口および出口端面間に長手方向に伸び
ている、多孔薄壁ハネカム構造物に基づく。これ
は、小角度の角を持つ形状によつてもたらされる
流体流動パターンおよび粒状物蓄積パターンに起
因して流体が過器に十分に効果的に接近するの
を妨げるような内角度（∠30°）の角がセルの横
断面幾何形状中に全く存在しないような工合に、
全てのセル壁全体が隣接入口おび出口セル間に直
接的に効果的な過器を構成する独特な特徴を有
する。過器の入口および出口端面の各々から見
ると、交番する群のセル末端が格子縞またはチエ
ツカー盤配列にて開放および閉鎖しており、出口
端面配列は入口端面配列と逆になつている。 特に本発明は、構造物の入口および出口端面間
に長手方向に相互に平行に伸びた複数のセルを限
定する多孔薄壁の母材を有するハネカム構造の
過器を有する、デイーゼル機関系内の排気ガス中
の懸濁系から固体粒状物を別するための装置を
提供する。全般に壁厚は約1.5mmより厚くない
（好ましくは最大約0.635mmである）。壁は、壁を
通して流体を完全に流れさせ、大部分または全て
の粒状物が完全に壁を通過するのを拘束するのに
十分な容積および寸法の実質的に均一なランダム
相互連絡されたオープンポロシテイを含む。全般
にオープンポロシテイは、少なくとも約25容量％
（好ましくは少なくとも約33容量％）であり、少
なくとも約1μm（好ましくは少なくとも約3.5μm）
の平均気孔直径（慣用的な水銀−貫入ポロシメト
リにて測定）を持つ気孔によつて形成される。セ
ルの横断面形状は、30°より小さい（好ましくは
45°より小さい）角度の内角の無い実質的に均一
に反復する幾何形状配列を形成する。入口群のセ
ルは、入口端面で開放し出口端面に隣接した所で
閉鎖される。出口群のセルは、入口端面に隣接し
た所で閉鎖され出口端面で開放される。入口群の
各セルは出口群のセルとだけセル壁を共有する。
出口群の各セルは入口群のセルとだけセル壁を共
有する。 構造物の複数の横方向セクター（例えば環状ま
たはパイ／楔形）の各々の内部または構造物全体
の壁が、かかるセクター各々の全体または構造物
全体における実質的に均一な過のために実質的
に均一な厚さを有して、連続運転時間を最大にす
るように為すのが共益である。 構造物内の横断面セル密度は、小型構造内の
過器表面積を最大にするために全般に少なくとも
約1.5セル／cm2（好ましくは少なくとも約7.75セ
ル／cm2）であるべきである。 本発明によれば、壁中の相互連絡されるオープ
ンポロシテイの容積およびオープンポロシテイを
形成する気孔の平均気孔直径は、第８図の点１−
Ｇ−５−２−３−４を結ぶ（好ましくは同図の点
１−Ｇ−５−６−４を結ぶ）境界線により限定さ
れる帯域内に存する特徴がある。かかる気孔率お
よび気孔直径は慣用的な水銀−貫入ポロシメトリ
により決定される。 一定組成のセラミツク基剤に別の一定組成のコ
ーデイエライトシヤモツトを播種し、それに、焼
成時にセメントを発泡させて発泡セラミツク素材
を生じるのに有効な量の発泡剤を添加することに
よつて、焼結コーデイエライト発泡セラミツク素
材を形成できる発泡性粒状物セラミツクセメント
を製造できることが判つた。 このセメントは１−40重量％のコーデイエライ
トシヤモツト、99−60重量％のセラミツク基剤お
よび発泡剤からなる。基剤は、約1.7−2.4MO・
1.2−2.4Al2O3・4.5−5.4SiO2からなる分析モル組
成を有しMOがMOに対するモル％で表わして約
０−55％のMgOおよび少なくとも45％のMnOを
含む生セラミツク材料である。焼粉は、前もつて
焼成微粉砕されそして約1.7−2.4RO・1.9−
2.4Al2O3・4.5−5.2SiO2からなる分析モル組成を
有し、ROがROに対するモル％で表わして１％
から、MO即ちMnOのモル％よりも約20モル％
低いモル％値までの量のMnOを含み、残りが実
質的にMgOであるようなセラミツク材料である。
MOとROのいずれかまたは両方における少量の
MgOを、本明細書で参照した米国特許第3885977
号に記される如くNiO，CoO，FeOおよびTiO2
の如き等モル量の他の酸化物で置換えることがで
きる。発泡剤は、ほぼセメントの発泡温度、即ち
シヤモツトおよび基剤がガスによる発泡に適切な
軟化状態となる温度にて分解してガスを放出する
種々の物質から選択できる。かかる物質として
は、好ましくはシヤモツトまたは（および）基剤
中に存するカオチンの、炭化物、炭酸塩、硫酸塩
等の如き化合物がある。炭化珪素が好ましい発泡
剤であり、シヤモツトと基剤の合計に対して約５
重量％の実用量までの有効量のいずれにても（通
常は少なくとも0.25重量％）使用できる。これよ
り多い量を用いることもできるが付加的便益はな
く、しかし、この場合には発泡素材中のセラミツ
ク量が希釈される。全般に１−２重量％のSiC
（シヤモツトと基剤の合計に対する重量％）が好
ましい。 発泡セラミツク素材中でコーデイエライトを完
全に結晶化させるために、セメント中のシヤモツ
トが少なくとも５重量％であり相応じて基剤が95
重量％を越えないのが得策である。好ましい比率
はシヤモツト５−20重量％、基剤95−80重量％で
ある。 本発明は化学量論的コーデイエライト帯域と非
化学量論的共融コーデイエライト帯域の両方を包
含する前記のモル組成範囲内の基本組成物を広範
に利用できるが、約1.7−2.4MO・1.9−2.4Al2
O3・4.5−5.2SiO2からなる分析モル組成を有し
MOが前記の如くである、全般に化学量論型の基
本組成物を用いるのが好ましい。かかるモル組成
が約1.8−2.1MO・1.9−2.1Al2O3・4.9−5.2SiO2
でありMOが全てMnOであるのが最も好ましい。 MOとRO中のMnOの必要最小差が約20モル％
であることにより、基剤の融点よりも適切な程度
に高い融点をシヤモツトが持ち、斯くして発泡温
度でのシヤモツトによる適切なコーデイエライト
結晶化播種効果が確保される。かかる効果を高め
るには、基本組成物のMOが約15モル％以下の
MgOを含むのが好ましい。 約1.8−2.1RO・1.9−2.1Al2O3・4.9−5.2SiO2の
分析組成を有し、ROが８−12モル％のMnOを含
み残りがMgOであるようなシヤモツトが最も好
ましい。 所望ならば、シヤモツトと基剤の合計に対して
５重量％程度までの少量の慣用的融剤をセメント
中に任意的に含めることができる。かかる融剤
は、本明細書にて参照された米国特許第3189512
号および第3634111号に例示されている。 本発明者は、新規な焼結コーデイエライト発泡
セラミツク素材を具現するセラミツク構造物、お
よび構造物中にかかる素材を備える方法をも見出
した。この構造物は、小間隔を保つ少なくとも２
つのコーデイエライトセラミツク表面を広く含
み、これらの表面間の間隙中にそれらに結合した
素材を有する。またこの方法においては、セメン
トをかかる表面間に配置し、次にこの配置された
セメントを持つた構造物を約1160−1325℃の範囲
の発泡温度に焼成し、しかる後冷却してセメント
を発泡セラミツク素材に転化する。特に流体に対
して実質的に不透質の発泡セラミツク素材を得る
ために、1170−1250℃の範囲の発泡温度が好まし
い。これにより低い温度では、適切なセメント発
泡が生じない。また、少なくとも約100℃／時間
（好ましくは少なくとも約200℃／時間）の加熱速
度で発泡温度に焼成するのが望ましい。これによ
りはるかに低い加熱速度（例えば50℃／時間）で
は、セメントのセラミツク成分が発泡に十分な程
軟かくなる前に発泡剤ガスの損失を引起す悪影響
が生じる。 第１図の過器体１は、複数のセル３を限定す
る交差した均一な薄さの壁２の母材を有した気泡
またはハネカム構造（単体）を含む。セル３は入
口端面４と出口端面５との間の過器体１内で長
手方向に相互に平行に伸びている。普通はフイル
ター体１は周壁またはスキン６をも有する。入口
群の交番セル７は入口端面４で開放し、出口端面
５に隣接した所で閉鎖手段８により閉鎖、封止ま
たは閉塞される。手段８は、壁２に付着し面５か
ら手段８の端面９まで内側へ小距離だけ伸びたシ
ーラントまたはセメント素材であることができ
る。他の交番セル１０は出口群を形成し出口端面
５で開放し、閉鎖手段１１により入口端面４に隣
接する所で同様に閉鎖される。閉鎖手段１１も同
様に面４から手段１１の端面１２まで小距離だけ
内側へ伸びている。かように、端面４および５の
所で見ると、交番開放および閉鎖セルは格子縞ま
たはチエツカー盤配列をなす。 手段８および１１を含めた過器体１は、壁２
が必要な相互連絡したオープンポロシテイを持ち
手段８，１１が全般に流体不透過性であるような
適切な材料で作られ得る。かかる材料としては、
セラミツク（全般に結晶質）、ガラス−セラミツ
ク、ガラス、金属、サーメツト、樹脂または有機
重合体、紙または編織布（充填物含有または不含
有のもの）等およびそれらの組合せ物を挙げ得
る。壁２およびスキン６については、焼結を引起
こすために焼成せしめられた後に多孔質焼結材料
を生じる物質特にセラミツク、ガラス−セラミツ
ク、ガラス金属または（および）サーメツトの可
塑成形性および焼結性微粒子または（および）短
繊維から作るのが好ましい。所望ならば（成形性
粒子バツチまたは混合物用の揮発性可塑剤／結合
剤の他にも）、適切または慣用的な不安定または
可燃性（焼失）添加剤を成形性および焼結性混合
物中に分散して、壁２の焼結材料中に適切で十分
なオープンポロシテイを備えることができる。更
に米国特許第3950175号に記載の如くに原料を選
択することによつて壁２に必要なオープンポロシ
テイを設計することもできる。 過器体１はどの適切な技法によつても製作で
きる。過器体（栓８，１１を除く）を米国特許
第3790654号、第3919384号および第4008033号に
開示される方法で焼結性混合物の押出によつて作
るのが好ましい。かかる生の押出ハネカム体を次
に、米国特許第3899326号に開示される方法で焼
成して焼結状態にする。 次に焼結性または他の適切な混合物をセル３の
適切な端部に圧入して栓手段８，１１を焼結単体
１内に形成できる。例えばかかる混合物を加圧空
気作動式シーラントガンで圧入でき、ガンのノズ
ルは、混合物をセル端部に押出して閉塞するよう
に端面４，５の適正なセル開口部に位置決めされ
得る。効果的に製造するように各面４，５の複数
のまたは全ての交番セルに閉塞混合物を同時に圧
入するために、適切な組立または位置決めされた
かかるガン（または複数のガン）のシーラントノ
ズル列を使用できる。焼結性または他のヒートセ
ツト混合物で閉塞した後に過器体１を焼成する
と、壁２の隣接部分に密着した硬化閉鎖手段８，
１１が生じる。これらの栓８，１１は、過器体
１を通過すべき流体に対して実質的に不透過性で
ある。 所望ならば、シーラント混合物特にセラミツク
セメントをセル３の端部に圧入する前に単体１を
焼成または焼結するのは必ずしも必要でない。例
えば適切に選択されたセラミツクセメントの焼成
または発泡温度と実質的に等しいまたは非常に近
い焼成温度を持つセラミツク材料で単体１を作る
ことができる。この場合には、単体が未焼成また
は生の状態であるうちにセメントをセル端に圧入
できる。しかる後生セメント栓付きの生単体を、
適切な温度または単体およびセメント（発泡が特
徴である場合にはその発泡を含む）の焼結をもた
らすのに適切な範囲内の温度に焼成する。 第２図はセル３の縦列（第１図の面Ａ−Ａ）お
よびセル３の水平列（第１図の面Ｂ−Ｂ）の両方
における過器体１内の流体流動パターンを示
す。流体流動は矢印線１３で示される。かように
流体１３は入口端面４から入口セル７に入るが、
栓８の端面９の閉塞効果の故に流体はある圧力下
に、セル７の頂部、底部および両側にあるセル壁
２内の気孔またはオープンポロシテイを通過す
る。流体１３が全セル壁２全体を通過する一方、
セル壁の気孔率は粒状物を多孔蓄積物（これは
過器体１の交換前にセル７の全てを満たすことも
ある）として気孔内および細孔上に拘束するよう
に作用する。全セル壁２全体が独特な優れた過
能力を示す過器として作用することが判る。入
口端面４に隣接する栓１１の端面１２は流体が逆
方向に流れないようにするから、セル１０に流入
した気体１３は次に出口端面５でこれらのセルか
ら流出する。又、栓１１は、流体１３が最初にセ
ル７および壁２を通らずに直接セル１０に入るの
を防ぐ。 セル３の横断面形状を第１図の如き正方形にす
るのが好ましいが、他の適切な形状のいずれをも
用い得る。かかる他の形状の例を第３−６図に示
す。第３図のセル３ａは等辺三角形の横方向幾何
形状のものであるが、直角三角形の形であること
もできる。第４図のセル３ｂは偏菱形の横断面形
状を持つが、任意的には菱形であつてもよい。同
様に、正方形の代りに矩形で横方向セル形状を形
成できる。製造がさほど容易でない横方向セル形
状を第５図に示すが、これは反復配列した四辺形
のセル３ｃを構成する。これらの多角形の各々に
おいて、小角度の角での不均一な粒状物蓄積を避
けそして端面４，５に隣接した所での交番セルの
適正完全な閉塞を可能とするために、交差壁２が
60℃以上の夾角を形成するのが好ましい。又、ハ
ネカム過器体の機械的強度を高めるために、セ
ル壁２の形成材料と同じまたは類似した材料でセ
ル角に肉付けしまたはわずかに充填するのが望ま
しい場合もある。この後者の考えを拡張して、現
在のところほど望ましくはないが第６図の如き形
状にすることもでき、この場合にはセル３ｄは円
形の横方向形状を持つ。壁２は、最も薄い部分２
ａからより一層厚い（最大肉付けされた）部分２
ｂへ実質的に均一に変化する工合に、全体にわた
つて実質的に均一な厚さを持つ。後者の考えの別
の代替法としては長円の横方向セル形状が考えら
れる。或目的のために望むならば、複数の横方向
セクター（例えば環状またはパイ／楔形−すなわ
ち扇形−のもの）を有した過器体を作り、１つ
または複数のセクターにおける横方向セル横断面
積がもう１つのまたは他の複数のセクターにおけ
るかかる面積よりも大であるようにし得る。異な
る横方向セクターに反復配列の異なる横方向セル
形状を採用することも考え得る。 横方向セル形状に関する過器体の全ての変形
において、入口端面で閉塞されたセルが出口端面
で開放されそしてその逆になされるような工合に
格子縞配列にて交番セルが各端面に隣接した所で
閉塞される。又、かかるセルの横断面積は、約２
−93セル／cm2の範囲の横方向セル密度を備える寸
法にするのが望ましい。相応して、約0.05−1.27
mmの範囲の厚さの薄壁を作るのが望ましい。 本発明によれば、個々に約５マイクロメートル
乃至0.05マイクロメートルの大きさであり得る炭
質粒状物による大気汚染を避けるために、デイー
ゼル機関排気ガスから炭質粒状物を除去する過
装置が提供される。第７図は典型的なかかる装置
を示し、これは容器または缶２０内に保持された
過器体１を含む。過器体１は第１図に示すも
のと同じであり、スキン６、入口端面４から伸び
て栓８で閉塞された入口セル７、および出口端面
５で開放した出口セル１０を有する。缶２０は内
燃機関の排気系に接触転化器ハネカム基体を取付
けるのに採用される慣用的な缶（米国特許第
3441381号参照）と同様のものである。缶２０は
各々過器保持部２３，２４で形成された２つの
部分２１，２２、導管接続具２５，２６、各々接
続具２５，２６を部分２３，２４に接続する円錐
部２７，２８、および合いフランジ２９，３０を
有する。合いフランジ２９，３０は（例えば図示
されないボルトおよびナツトにより）機械的に共
に締付けられて缶を適切に使用状態に組立てた状
態に保ち、過器体１の交換時に缶２０を開くた
めにはずされ得るようになされる。Ｌ形横断面の
内部環状取付部材３１，３２は、各々面４，５に
接触して過器体１を缶２０内の適正な固定軸方
向位置に保つように、各々部分２３，２４に締付
けられる。過器体１に対する機械的衝撃や振動
を緩和するために、メタルメツシユ、耐火繊維等
の包装材料またはマツト３３で過器体１を囲む
のが普通望ましく、マツト３３は過器体１と部
分２３，２４との間の環状空間を満たし得る。
過器体１からの熱損失および部分２３，２４の過
熱を最小とするためにガラスまたは鉱質綿マツト
の如き断熱材料３４の層をも過器体１の囲りに
巻くことができる。 接続具２５，２６はデイーゼル機関の排気ガス
導管に適切に（例えば溶接またはガスケツト付の
機械的継手により締付けられる。缶２０を機関排
気マニホルドから少し遠くの下流側の排気ガス導
管内に配置して導管の一部を形成するようにでき
るが、缶２０を排気マニホルド出口の近くまたは
出口部に配置するのが望ましい。後者の配置によ
ると、排気マニホルドから出た時のより一層高温
の排気ガスを利用して、ガス中の過剰量の空気を
用いて、過器体１中に拘束された炭質粒状物を
燃焼させて更にガス状燃焼生成物を形成すること
により、過器体１の再生を容易にできる。この
ガス状燃焼生成物は、次に過器体１を通過して
流出し、接続具２６を経て、接続具２６に締付け
られた尾筒（図示されず）に放出され得る。望ま
しいならば（特に缶２０を排気マニホルドから少
し遠くの排気導管に沿う下流側に配置する場合
に）、缶２０内に燃焼点火装置を配置でき、例え
ば予熱プラグを円錐部２７内にまたは電気ヒータ
ーを過器体１の中心軸内に（米国特許第
3468982号の装置と同様のもの）配置でき、過
器体１に上流地点で缶２０内に二次空気を注入し
て、缶２０から過器体１をはずさずに過器体
１を再生するのを補助できる。又、過器体１の
壁２上にまたは壁２内に（接触転化器ハネカム基
体と同様に）触媒物質を置いて、過器体１内の
燃焼再生を容易にできる。通常使用においては、
デイーゼル機関はしばしば高速回転（rpm）され
るが、これは過器体１の交換のために缶２０を
幾度も開く必要性を生じること無く過器体１の
反復再生燃焼を引起すのに十分な熱（例えば400
−500℃またはそれ以上）を発生させるのに寄与
できる。但し、取りはずした過器体１を空気で
逆フラツシングして粒状物の殆んどを過器体１
から収集袋に吹き流し、次に高温空気を過体に
通過せしめることによつて完全に再生し、缶２０
内に再取付けできる。 本発明の好ましい実施例においては、相互連絡
したオープンポロシテイの容積およびオープンポ
ロシテイ形成気孔の平均直径は、第８図の点１−
２−３−４を結ぶ境界線で限定される帯域内に存
する。 より好ましい具体例においては、壁の厚さを約
1.5mm以下とし、第８図の点１−５−６−４を結
ぶ境界線で限定される帯域内の、相互連絡したオ
ープンポロシテイの容積およびオープンポロシテ
イ形成気孔の平均直径を用い、少なくとも約1.5
セル／cm2の横断面セル密度の構造物とする。 別の得策な具体例では、壁厚を約0.3mm以上、
更に好ましくは約0.635mm以下にし、セル密度を
少なくとも約7.75セル／cm2にする。 例 米国特許第3885977号および第4001028号に開示
される種類のコーデイエライトセラミツク材料は
全般にデイーゼル粒状物トラツプフイルターに用
いるのに好ましい。何故ならば、内燃機関排気系
の触媒基体としての用途で以前に判つた如く、こ
れらの材料はデイーゼル機関の系を含めたかかる
系内で受ける熱的、科学的および物理的条件に耐
えそして耐久性を示し得る性質を持つからであ
る。表１に示すコーデイエライトバツチ組成物を
用いて、正方形横断面セルを持つ一連の過器ハ
ネカム試料を押出し形成した。これらの試料を次
に乾燥し、全般に下記の代表的焼成法に従つて焼
成した。
して使用される粒状物過器に関する。 懸濁粒状物を含む流体−気体または（および）
液体−からの固体粒状物の除去は、通常過器を
用いて為される。全般に過器は、(1)過器の入
口表面から出口表面に流れる流体に対して透過性
であり、そして(2)粒状物の殆んどまたは全てが流
体と共に過器内を完全に通過するのを所望の如
くに拘束できるように、内部に伸びており、（相
互連絡されてもよく）そして小横断面寸法または
最小直径を持つ複数の気孔を有した製品または素
材の形の多孔性固体材料で作られる。かかる気孔
はいわゆる「オープン・ポロシテイ」または「ア
クセシブル・ポロシテイ」を構成する。拘束粒状
物は過器の入口表面または（および）気孔内に
捕集され、一方流体はこれらの捕集粒状物および
過器を通過し続ける。一部または全ての気孔の
各々の最小横断面寸法は一部または全ての粒状物
の寸法よりも大であり得る。しかしその寸法差
は、過器内を流れる流体の過中に有意量また
は所望量の粒状物が過器上または（および）
過器内に拘束または捕集されるような値に制限さ
れる。捕集粒状物の量が増すにつれて、通常過
器中の流体流速は望ましくない値まで下がる。こ
の時点で過器は使い捨て／交換可能要素として
廃棄され、または過器を再使用できるように
過器から捕集粒状物を適切に除去することにより
再生される。 有用な過器について全般に次の４点が主に考
慮される： (1) 過効率：流体が過器を通過する時に所定
容積の流体から除去される、該流体容積中の懸
濁粒状物の量（通常は過器通過前の所定流体
容積中に最初に含まれる全粒状物に対する重量
％として表わされる）； (2) 流速：過器および捕集粒状物を通過する単
位時間当りの流体容積、または閉連続供給系に
おいては、過器が無い場合の系内圧力と比較
した、過器および過器上の捕集粒状物の存
在によつて系内の過器より上流に生じる背圧
または増加圧力； (3) 連続運転時間：過効率または（および）流
速／背圧が不満足な値になつて過器交換また
は（および）再生が必要となる迄の過器連続
使用累積時間；および (4) 小型構造：最良の組合せの過効率、流速／
背圧および連続運転時間を達成するための省空
間最小容積および形状。 高められた温度での流体過については、過
器内の主要温度条件および過器と接触する流体
および懸濁粒状物の化学的反応性の下で適切な機
械的および化学的耐久性を持つ過器をも考慮し
なければならない。 前記の考慮事項、特に全般的な４主要点は、下
記に例示される先行技術過器または不完全な
過器示唆によると種々の度合に組込まれているが
しかし十分に満足できる工合に組込まれていると
は思われない。 米国特許第2884091号、第2952333号および第
3242649号にはひだ付の過器材料多孔薄板から
なる種類の過器を記しており、その層には、平
行な波またはひだがひだ付板の折り目に対して実
質的に垂直に延びている波形またはひだ付スペー
サが差込まれている。要するに流体はスペーサで
限定された完全な層または列を為すセルに入り、
過器板の各側だけを通過して（スペーサ内の隣
接セルを分離するスペーサの波またはひだセグメ
ント内を通過せずに）過される。更にこれらの
波は、実質的に30°よりも小さな内角度の「角」
を持つ正弦波状の幾何形状の為す横断面を有した
セル状通路を包含する。 英国特許出願第848129号は、波形スペーサを差
込む代りに、ひだ間の間隔を保つためのスペーサ
えくぼの付いた過器材料多孔薄板を用いた別の
形のひだ付過器を示している。 米国特許第3346121号には、各層内の（しかし
必ずしも層から層へではない）交互配列状の流路
または通路の端部を閉塞する対向鋸歯状の横方向
部分を持ち、各層内の流体が多孔壁を通過して
過されるように為した波形層構造の多孔薄壁ハネ
カム過器が開示されている。この波配列は、実
質的に30°より小さな内角度によつて形成された
多数の角を持つ横断面幾何形状を流路またはセル
が有した配列になつている。更に層状構造は、層
が互いに隣接して二重層および時には三重層また
は壁厚と等しくなつた多数の部分を含む。 米国特許第3533753号は、交差「細管」流路の
層状網状組織を持つ触媒体を記している。これら
の流路は燃焼排気ガス塵または沈降粒子用の過
器体として機能でき、それらは米国特許第
4054417号に記される如きデイーゼル機関排気煤
または粒状物であり得る。 米国特許第3637353号には、デイーゼル機関に
より生じる排気ガスから粒状物を別するための
流体流動細隙を有した粒状触媒の管状充填床が開
示されている。 米国特許第4054417号は又、米国特許第3533753
号の材料の代替として且つ類似した工合に（即ち
流体が全流路に流入し通過しそして流出する工合
に）、タービン機関用熱交換器または自動車用の
単体接触転化器に用いられる既知材料（例えば波
形構造として米国特許第3112184号に、および押
出構造として米国特許第3790654号に開示される
如きもの）の開示デイーゼル排気過器の製作を
示唆している。 米国エンビロメンタル・プロテクシヨン・エー
ジエンシーの研究報告EPA−600／２−77−056
は、波形および押出両方のハネカム外観の幾つか
の商業的に入手可能な多孔薄壁セラミツク単体が
デイーゼル排気粒状物用に可能な過器であるこ
とを示唆している。しかしこの研究報告に示され
る配列は、横断面に30°より小さな角度の内角を
有した交互層直交流設計の波形単体だけであり、
排気ガスはセルまたは通路の層間の薄壁だけを通
過するように為される。この報告はまたセラミツ
ク繊維の接着多孔素材がデイーゼル排気粒状物の
過器に適切であることを示唆している。しかし
ながら、この報告は背圧が問題となるデイーゼル
機関系内の排気ガスを取扱つたものではなく、ま
た対向するセル端が交互に封止されたセラミツク
ハネカム過器を開示するものでもない。 英国特許第1440184号は、耐火性金属酸化物繊
維の接着多孔板を、粒状物質含有高温廃ガスおよ
び鋳造前の溶融金属の過に用いるための波形ま
たは型押ハネカム構造物に形成できることを開示
している。前記の場合の如く、波形または型押構
造物の横断面は30°よりはるかに小さな多数の内
角度の角を含む。 米国特許第3893917号および第3962081号は、溶
融金属が発泡構造を通過する時に溶融金属から同
伴固体または包含粒状物を除去するためのセラミ
ツク発泡過器を記している。 米国特許第4041591号および第4041592号には、
各通路に入つた流体が流れ続けて、セル壁を通過
せずに通路の開放出口端から流出するように、全
てのセルまたは通路を平行に為した薄壁ハネカム
構造の多流体流動通路体が開示されている。交互
の選択されたセル列または層の末端は封止され
て、流体導管へ流れを別々に分配するのに得策な
ように為される、これらの物体について示される
任意的用途は過および浸透であり、この場合に
は最初の組のセルに流入する流体の一部が、最初
の組のセルと隣接する一つ置きの組のセルとの間
の多孔薄壁を通過して後者の組のセルに流入で
き、一方より一層高濃度の望ましくないまたは分
離可能な成分を含む残りの流体部分が最初の組の
セル内を流れ続けてその開放出口から流出できる
ように、ハネカム構造体を形成するために多孔材
料が用いられる。後者の用途例としては飲料水ま
たは浄水を製造するための塩水または不純水の逆
浸透過および限外過が挙げられ、この場合に
は最初の組のセルを限定する多孔壁表面に適切な
選択的透過膜が裏打ちされる。 今や特に前記の４つの主要考慮事項の全てに関
して優れた組合せの長所を持つと信じられる、流
体中の懸濁系から固体粒状物を除去するための新
規な過器体が考えられた。過されるべき流体
の高められた温度より高い初期融点を持つ無機
（特にセラミツク）材料で製作した場合には、優
れた組合せの長所として、かかる高温流体による
主要過条件下での適切な機械的および科学的耐
久性に関する点が挙げられる。 この新規な過器体は、セルまたは通路が相互
に平行で入口および出口端面間に長手方向に伸び
ている、多孔薄壁ハネカム構造物に基づく。これ
は、小角度の角を持つ形状によつてもたらされる
流体流動パターンおよび粒状物蓄積パターンに起
因して流体が過器に十分に効果的に接近するの
を妨げるような内角度（∠30°）の角がセルの横
断面幾何形状中に全く存在しないような工合に、
全てのセル壁全体が隣接入口おび出口セル間に直
接的に効果的な過器を構成する独特な特徴を有
する。過器の入口および出口端面の各々から見
ると、交番する群のセル末端が格子縞またはチエ
ツカー盤配列にて開放および閉鎖しており、出口
端面配列は入口端面配列と逆になつている。 特に本発明は、構造物の入口および出口端面間
に長手方向に相互に平行に伸びた複数のセルを限
定する多孔薄壁の母材を有するハネカム構造の
過器を有する、デイーゼル機関系内の排気ガス中
の懸濁系から固体粒状物を別するための装置を
提供する。全般に壁厚は約1.5mmより厚くない
（好ましくは最大約0.635mmである）。壁は、壁を
通して流体を完全に流れさせ、大部分または全て
の粒状物が完全に壁を通過するのを拘束するのに
十分な容積および寸法の実質的に均一なランダム
相互連絡されたオープンポロシテイを含む。全般
にオープンポロシテイは、少なくとも約25容量％
（好ましくは少なくとも約33容量％）であり、少
なくとも約1μm（好ましくは少なくとも約3.5μm）
の平均気孔直径（慣用的な水銀−貫入ポロシメト
リにて測定）を持つ気孔によつて形成される。セ
ルの横断面形状は、30°より小さい（好ましくは
45°より小さい）角度の内角の無い実質的に均一
に反復する幾何形状配列を形成する。入口群のセ
ルは、入口端面で開放し出口端面に隣接した所で
閉鎖される。出口群のセルは、入口端面に隣接し
た所で閉鎖され出口端面で開放される。入口群の
各セルは出口群のセルとだけセル壁を共有する。
出口群の各セルは入口群のセルとだけセル壁を共
有する。 構造物の複数の横方向セクター（例えば環状ま
たはパイ／楔形）の各々の内部または構造物全体
の壁が、かかるセクター各々の全体または構造物
全体における実質的に均一な過のために実質的
に均一な厚さを有して、連続運転時間を最大にす
るように為すのが共益である。 構造物内の横断面セル密度は、小型構造内の
過器表面積を最大にするために全般に少なくとも
約1.5セル／cm2（好ましくは少なくとも約7.75セ
ル／cm2）であるべきである。 本発明によれば、壁中の相互連絡されるオープ
ンポロシテイの容積およびオープンポロシテイを
形成する気孔の平均気孔直径は、第８図の点１−
Ｇ−５−２−３−４を結ぶ（好ましくは同図の点
１−Ｇ−５−６−４を結ぶ）境界線により限定さ
れる帯域内に存する特徴がある。かかる気孔率お
よび気孔直径は慣用的な水銀−貫入ポロシメトリ
により決定される。 一定組成のセラミツク基剤に別の一定組成のコ
ーデイエライトシヤモツトを播種し、それに、焼
成時にセメントを発泡させて発泡セラミツク素材
を生じるのに有効な量の発泡剤を添加することに
よつて、焼結コーデイエライト発泡セラミツク素
材を形成できる発泡性粒状物セラミツクセメント
を製造できることが判つた。 このセメントは１−40重量％のコーデイエライ
トシヤモツト、99−60重量％のセラミツク基剤お
よび発泡剤からなる。基剤は、約1.7−2.4MO・
1.2−2.4Al2O3・4.5−5.4SiO2からなる分析モル組
成を有しMOがMOに対するモル％で表わして約
０−55％のMgOおよび少なくとも45％のMnOを
含む生セラミツク材料である。焼粉は、前もつて
焼成微粉砕されそして約1.7−2.4RO・1.9−
2.4Al2O3・4.5−5.2SiO2からなる分析モル組成を
有し、ROがROに対するモル％で表わして１％
から、MO即ちMnOのモル％よりも約20モル％
低いモル％値までの量のMnOを含み、残りが実
質的にMgOであるようなセラミツク材料である。
MOとROのいずれかまたは両方における少量の
MgOを、本明細書で参照した米国特許第3885977
号に記される如くNiO，CoO，FeOおよびTiO2
の如き等モル量の他の酸化物で置換えることがで
きる。発泡剤は、ほぼセメントの発泡温度、即ち
シヤモツトおよび基剤がガスによる発泡に適切な
軟化状態となる温度にて分解してガスを放出する
種々の物質から選択できる。かかる物質として
は、好ましくはシヤモツトまたは（および）基剤
中に存するカオチンの、炭化物、炭酸塩、硫酸塩
等の如き化合物がある。炭化珪素が好ましい発泡
剤であり、シヤモツトと基剤の合計に対して約５
重量％の実用量までの有効量のいずれにても（通
常は少なくとも0.25重量％）使用できる。これよ
り多い量を用いることもできるが付加的便益はな
く、しかし、この場合には発泡素材中のセラミツ
ク量が希釈される。全般に１−２重量％のSiC
（シヤモツトと基剤の合計に対する重量％）が好
ましい。 発泡セラミツク素材中でコーデイエライトを完
全に結晶化させるために、セメント中のシヤモツ
トが少なくとも５重量％であり相応じて基剤が95
重量％を越えないのが得策である。好ましい比率
はシヤモツト５−20重量％、基剤95−80重量％で
ある。 本発明は化学量論的コーデイエライト帯域と非
化学量論的共融コーデイエライト帯域の両方を包
含する前記のモル組成範囲内の基本組成物を広範
に利用できるが、約1.7−2.4MO・1.9−2.4Al2
O3・4.5−5.2SiO2からなる分析モル組成を有し
MOが前記の如くである、全般に化学量論型の基
本組成物を用いるのが好ましい。かかるモル組成
が約1.8−2.1MO・1.9−2.1Al2O3・4.9−5.2SiO2
でありMOが全てMnOであるのが最も好ましい。 MOとRO中のMnOの必要最小差が約20モル％
であることにより、基剤の融点よりも適切な程度
に高い融点をシヤモツトが持ち、斯くして発泡温
度でのシヤモツトによる適切なコーデイエライト
結晶化播種効果が確保される。かかる効果を高め
るには、基本組成物のMOが約15モル％以下の
MgOを含むのが好ましい。 約1.8−2.1RO・1.9−2.1Al2O3・4.9−5.2SiO2の
分析組成を有し、ROが８−12モル％のMnOを含
み残りがMgOであるようなシヤモツトが最も好
ましい。 所望ならば、シヤモツトと基剤の合計に対して
５重量％程度までの少量の慣用的融剤をセメント
中に任意的に含めることができる。かかる融剤
は、本明細書にて参照された米国特許第3189512
号および第3634111号に例示されている。 本発明者は、新規な焼結コーデイエライト発泡
セラミツク素材を具現するセラミツク構造物、お
よび構造物中にかかる素材を備える方法をも見出
した。この構造物は、小間隔を保つ少なくとも２
つのコーデイエライトセラミツク表面を広く含
み、これらの表面間の間隙中にそれらに結合した
素材を有する。またこの方法においては、セメン
トをかかる表面間に配置し、次にこの配置された
セメントを持つた構造物を約1160−1325℃の範囲
の発泡温度に焼成し、しかる後冷却してセメント
を発泡セラミツク素材に転化する。特に流体に対
して実質的に不透質の発泡セラミツク素材を得る
ために、1170−1250℃の範囲の発泡温度が好まし
い。これにより低い温度では、適切なセメント発
泡が生じない。また、少なくとも約100℃／時間
（好ましくは少なくとも約200℃／時間）の加熱速
度で発泡温度に焼成するのが望ましい。これによ
りはるかに低い加熱速度（例えば50℃／時間）で
は、セメントのセラミツク成分が発泡に十分な程
軟かくなる前に発泡剤ガスの損失を引起す悪影響
が生じる。 第１図の過器体１は、複数のセル３を限定す
る交差した均一な薄さの壁２の母材を有した気泡
またはハネカム構造（単体）を含む。セル３は入
口端面４と出口端面５との間の過器体１内で長
手方向に相互に平行に伸びている。普通はフイル
ター体１は周壁またはスキン６をも有する。入口
群の交番セル７は入口端面４で開放し、出口端面
５に隣接した所で閉鎖手段８により閉鎖、封止ま
たは閉塞される。手段８は、壁２に付着し面５か
ら手段８の端面９まで内側へ小距離だけ伸びたシ
ーラントまたはセメント素材であることができ
る。他の交番セル１０は出口群を形成し出口端面
５で開放し、閉鎖手段１１により入口端面４に隣
接する所で同様に閉鎖される。閉鎖手段１１も同
様に面４から手段１１の端面１２まで小距離だけ
内側へ伸びている。かように、端面４および５の
所で見ると、交番開放および閉鎖セルは格子縞ま
たはチエツカー盤配列をなす。 手段８および１１を含めた過器体１は、壁２
が必要な相互連絡したオープンポロシテイを持ち
手段８，１１が全般に流体不透過性であるような
適切な材料で作られ得る。かかる材料としては、
セラミツク（全般に結晶質）、ガラス−セラミツ
ク、ガラス、金属、サーメツト、樹脂または有機
重合体、紙または編織布（充填物含有または不含
有のもの）等およびそれらの組合せ物を挙げ得
る。壁２およびスキン６については、焼結を引起
こすために焼成せしめられた後に多孔質焼結材料
を生じる物質特にセラミツク、ガラス−セラミツ
ク、ガラス金属または（および）サーメツトの可
塑成形性および焼結性微粒子または（および）短
繊維から作るのが好ましい。所望ならば（成形性
粒子バツチまたは混合物用の揮発性可塑剤／結合
剤の他にも）、適切または慣用的な不安定または
可燃性（焼失）添加剤を成形性および焼結性混合
物中に分散して、壁２の焼結材料中に適切で十分
なオープンポロシテイを備えることができる。更
に米国特許第3950175号に記載の如くに原料を選
択することによつて壁２に必要なオープンポロシ
テイを設計することもできる。 過器体１はどの適切な技法によつても製作で
きる。過器体（栓８，１１を除く）を米国特許
第3790654号、第3919384号および第4008033号に
開示される方法で焼結性混合物の押出によつて作
るのが好ましい。かかる生の押出ハネカム体を次
に、米国特許第3899326号に開示される方法で焼
成して焼結状態にする。 次に焼結性または他の適切な混合物をセル３の
適切な端部に圧入して栓手段８，１１を焼結単体
１内に形成できる。例えばかかる混合物を加圧空
気作動式シーラントガンで圧入でき、ガンのノズ
ルは、混合物をセル端部に押出して閉塞するよう
に端面４，５の適正なセル開口部に位置決めされ
得る。効果的に製造するように各面４，５の複数
のまたは全ての交番セルに閉塞混合物を同時に圧
入するために、適切な組立または位置決めされた
かかるガン（または複数のガン）のシーラントノ
ズル列を使用できる。焼結性または他のヒートセ
ツト混合物で閉塞した後に過器体１を焼成する
と、壁２の隣接部分に密着した硬化閉鎖手段８，
１１が生じる。これらの栓８，１１は、過器体
１を通過すべき流体に対して実質的に不透過性で
ある。 所望ならば、シーラント混合物特にセラミツク
セメントをセル３の端部に圧入する前に単体１を
焼成または焼結するのは必ずしも必要でない。例
えば適切に選択されたセラミツクセメントの焼成
または発泡温度と実質的に等しいまたは非常に近
い焼成温度を持つセラミツク材料で単体１を作る
ことができる。この場合には、単体が未焼成また
は生の状態であるうちにセメントをセル端に圧入
できる。しかる後生セメント栓付きの生単体を、
適切な温度または単体およびセメント（発泡が特
徴である場合にはその発泡を含む）の焼結をもた
らすのに適切な範囲内の温度に焼成する。 第２図はセル３の縦列（第１図の面Ａ−Ａ）お
よびセル３の水平列（第１図の面Ｂ−Ｂ）の両方
における過器体１内の流体流動パターンを示
す。流体流動は矢印線１３で示される。かように
流体１３は入口端面４から入口セル７に入るが、
栓８の端面９の閉塞効果の故に流体はある圧力下
に、セル７の頂部、底部および両側にあるセル壁
２内の気孔またはオープンポロシテイを通過す
る。流体１３が全セル壁２全体を通過する一方、
セル壁の気孔率は粒状物を多孔蓄積物（これは
過器体１の交換前にセル７の全てを満たすことも
ある）として気孔内および細孔上に拘束するよう
に作用する。全セル壁２全体が独特な優れた過
能力を示す過器として作用することが判る。入
口端面４に隣接する栓１１の端面１２は流体が逆
方向に流れないようにするから、セル１０に流入
した気体１３は次に出口端面５でこれらのセルか
ら流出する。又、栓１１は、流体１３が最初にセ
ル７および壁２を通らずに直接セル１０に入るの
を防ぐ。 セル３の横断面形状を第１図の如き正方形にす
るのが好ましいが、他の適切な形状のいずれをも
用い得る。かかる他の形状の例を第３−６図に示
す。第３図のセル３ａは等辺三角形の横方向幾何
形状のものであるが、直角三角形の形であること
もできる。第４図のセル３ｂは偏菱形の横断面形
状を持つが、任意的には菱形であつてもよい。同
様に、正方形の代りに矩形で横方向セル形状を形
成できる。製造がさほど容易でない横方向セル形
状を第５図に示すが、これは反復配列した四辺形
のセル３ｃを構成する。これらの多角形の各々に
おいて、小角度の角での不均一な粒状物蓄積を避
けそして端面４，５に隣接した所での交番セルの
適正完全な閉塞を可能とするために、交差壁２が
60℃以上の夾角を形成するのが好ましい。又、ハ
ネカム過器体の機械的強度を高めるために、セ
ル壁２の形成材料と同じまたは類似した材料でセ
ル角に肉付けしまたはわずかに充填するのが望ま
しい場合もある。この後者の考えを拡張して、現
在のところほど望ましくはないが第６図の如き形
状にすることもでき、この場合にはセル３ｄは円
形の横方向形状を持つ。壁２は、最も薄い部分２
ａからより一層厚い（最大肉付けされた）部分２
ｂへ実質的に均一に変化する工合に、全体にわた
つて実質的に均一な厚さを持つ。後者の考えの別
の代替法としては長円の横方向セル形状が考えら
れる。或目的のために望むならば、複数の横方向
セクター（例えば環状またはパイ／楔形−すなわ
ち扇形−のもの）を有した過器体を作り、１つ
または複数のセクターにおける横方向セル横断面
積がもう１つのまたは他の複数のセクターにおけ
るかかる面積よりも大であるようにし得る。異な
る横方向セクターに反復配列の異なる横方向セル
形状を採用することも考え得る。 横方向セル形状に関する過器体の全ての変形
において、入口端面で閉塞されたセルが出口端面
で開放されそしてその逆になされるような工合に
格子縞配列にて交番セルが各端面に隣接した所で
閉塞される。又、かかるセルの横断面積は、約２
−93セル／cm2の範囲の横方向セル密度を備える寸
法にするのが望ましい。相応して、約0.05−1.27
mmの範囲の厚さの薄壁を作るのが望ましい。 本発明によれば、個々に約５マイクロメートル
乃至0.05マイクロメートルの大きさであり得る炭
質粒状物による大気汚染を避けるために、デイー
ゼル機関排気ガスから炭質粒状物を除去する過
装置が提供される。第７図は典型的なかかる装置
を示し、これは容器または缶２０内に保持された
過器体１を含む。過器体１は第１図に示すも
のと同じであり、スキン６、入口端面４から伸び
て栓８で閉塞された入口セル７、および出口端面
５で開放した出口セル１０を有する。缶２０は内
燃機関の排気系に接触転化器ハネカム基体を取付
けるのに採用される慣用的な缶（米国特許第
3441381号参照）と同様のものである。缶２０は
各々過器保持部２３，２４で形成された２つの
部分２１，２２、導管接続具２５，２６、各々接
続具２５，２６を部分２３，２４に接続する円錐
部２７，２８、および合いフランジ２９，３０を
有する。合いフランジ２９，３０は（例えば図示
されないボルトおよびナツトにより）機械的に共
に締付けられて缶を適切に使用状態に組立てた状
態に保ち、過器体１の交換時に缶２０を開くた
めにはずされ得るようになされる。Ｌ形横断面の
内部環状取付部材３１，３２は、各々面４，５に
接触して過器体１を缶２０内の適正な固定軸方
向位置に保つように、各々部分２３，２４に締付
けられる。過器体１に対する機械的衝撃や振動
を緩和するために、メタルメツシユ、耐火繊維等
の包装材料またはマツト３３で過器体１を囲む
のが普通望ましく、マツト３３は過器体１と部
分２３，２４との間の環状空間を満たし得る。
過器体１からの熱損失および部分２３，２４の過
熱を最小とするためにガラスまたは鉱質綿マツト
の如き断熱材料３４の層をも過器体１の囲りに
巻くことができる。 接続具２５，２６はデイーゼル機関の排気ガス
導管に適切に（例えば溶接またはガスケツト付の
機械的継手により締付けられる。缶２０を機関排
気マニホルドから少し遠くの下流側の排気ガス導
管内に配置して導管の一部を形成するようにでき
るが、缶２０を排気マニホルド出口の近くまたは
出口部に配置するのが望ましい。後者の配置によ
ると、排気マニホルドから出た時のより一層高温
の排気ガスを利用して、ガス中の過剰量の空気を
用いて、過器体１中に拘束された炭質粒状物を
燃焼させて更にガス状燃焼生成物を形成すること
により、過器体１の再生を容易にできる。この
ガス状燃焼生成物は、次に過器体１を通過して
流出し、接続具２６を経て、接続具２６に締付け
られた尾筒（図示されず）に放出され得る。望ま
しいならば（特に缶２０を排気マニホルドから少
し遠くの排気導管に沿う下流側に配置する場合
に）、缶２０内に燃焼点火装置を配置でき、例え
ば予熱プラグを円錐部２７内にまたは電気ヒータ
ーを過器体１の中心軸内に（米国特許第
3468982号の装置と同様のもの）配置でき、過
器体１に上流地点で缶２０内に二次空気を注入し
て、缶２０から過器体１をはずさずに過器体
１を再生するのを補助できる。又、過器体１の
壁２上にまたは壁２内に（接触転化器ハネカム基
体と同様に）触媒物質を置いて、過器体１内の
燃焼再生を容易にできる。通常使用においては、
デイーゼル機関はしばしば高速回転（rpm）され
るが、これは過器体１の交換のために缶２０を
幾度も開く必要性を生じること無く過器体１の
反復再生燃焼を引起すのに十分な熱（例えば400
−500℃またはそれ以上）を発生させるのに寄与
できる。但し、取りはずした過器体１を空気で
逆フラツシングして粒状物の殆んどを過器体１
から収集袋に吹き流し、次に高温空気を過体に
通過せしめることによつて完全に再生し、缶２０
内に再取付けできる。 本発明の好ましい実施例においては、相互連絡
したオープンポロシテイの容積およびオープンポ
ロシテイ形成気孔の平均直径は、第８図の点１−
２−３−４を結ぶ境界線で限定される帯域内に存
する。 より好ましい具体例においては、壁の厚さを約
1.5mm以下とし、第８図の点１−５−６−４を結
ぶ境界線で限定される帯域内の、相互連絡したオ
ープンポロシテイの容積およびオープンポロシテ
イ形成気孔の平均直径を用い、少なくとも約1.5
セル／cm2の横断面セル密度の構造物とする。 別の得策な具体例では、壁厚を約0.3mm以上、
更に好ましくは約0.635mm以下にし、セル密度を
少なくとも約7.75セル／cm2にする。 例 米国特許第3885977号および第4001028号に開示
される種類のコーデイエライトセラミツク材料は
全般にデイーゼル粒状物トラツプフイルターに用
いるのに好ましい。何故ならば、内燃機関排気系
の触媒基体としての用途で以前に判つた如く、こ
れらの材料はデイーゼル機関の系を含めたかかる
系内で受ける熱的、科学的および物理的条件に耐
えそして耐久性を示し得る性質を持つからであ
る。表１に示すコーデイエライトバツチ組成物を
用いて、正方形横断面セルを持つ一連の過器ハ
ネカム試料を押出し形成した。これらの試料を次
に乾燥し、全般に下記の代表的焼成法に従つて焼
成した。
【表】
約60時間以内に80℃から1425℃に昇温する。
1425℃に約10時間保つ。
約24時間以内に1425℃から室温に冷却する。
焼成したままの試料の壁は、表２に示す代表的
なオープンポロシテイおよび平均気孔直径を持
ち、これらの値はバツチ組成に用いた黒鉛（焼き
尽した材料として）および滑石の変化と特別な関
係を持つて試料によつて異なつた。
なオープンポロシテイおよび平均気孔直径を持
ち、これらの値はバツチ組成に用いた黒鉛（焼き
尽した材料として）および滑石の変化と特別な関
係を持つて試料によつて異なつた。
【表】
【表】
空気作動式シーラントガンを用いて交番セル端
に可塑成形性セラミツクセメントを圧入すること
により、前記の如くに焼結試料の交番セル末部に
栓を形成した。シーラントガンへ適用された操作
空気圧の時間を測ることによつて、閉塞セメント
のセル端圧入量を制御した。この手段により、セ
ル端面からセル内への深さまたは長さが約9.5−
13mmの範囲のセメント栓を全般的に作つた。 前記の試料について採用された好ましい閉塞セ
メントは、マンガン−マグネシウムコーデイエラ
イト発泡タイプのものであつた。特に、前記の試
料に用いられた好ましい発泡セメントは、下記表
10の試料６に従うバツチ組成を持つものであつ
た。圧入セメント栓付の前もつて焼成された試料
を次に全般的に下記に従つて焼成した。セメント
バツチ中のMn−Mgコーデイエライトシヤモツ
トは、マンガン含有の密なコーデイエライトであ
つた。特に、シヤモツトは次のバツチ組成（セラ
ミツク原料合計に対する重量％）で作られた。 試料Ａシヤモツト（−200メツシユ） 84.48 ジヨージアーカオリン・カオペーク10粘土 （ASP10） 10.00 ベーカーMnCO3粉 4.15 ペンシルバニア・ガラス・サンド・ ミヌシル・シリカ（APS5） 0.78 フイツツアーMP96−28滑石 （APS20） 0.59 メチルセルロース結合剤／可塑剤 4.0 ステアリン酸アルカリ押出助剤 0.5 蒸留水可塑剤 26.0 このMn−Mgコーデイエライトシヤモツトを
全般的に試料Ａと同じ焼成法に従つて焼成し、但
し最大温度を1425℃ではなく1405℃とした。 前記の圧入セメント栓付の前もつて焼成された
試料を、全般的に下記の代表的焼成法に従つて焼
成した。 約６時間以内に室温から1210℃に昇温する。 1210℃に約30分保つ。 約18時間以内に1210℃から室温に冷却する。 セメントは焼成中に発泡してセル壁への良好な
封止状態を出現し、且つ全般に流体不透質栓を生
じた。発泡作用により、非発泡性セラミツクセメ
ントが示すような通常の乾燥焼成収縮が妨げられ
た。 前記の発泡セメントは栓形成に好ましいが、他
の適切な発泡性および非発泡性セラミツクをも使
用できる。排気系の熱条件および化学的および物
理的弊害の下で耐久性があるものであれば、非セ
ラミツクセメントまたはシーラントをも使用でき
る。 前記の如くして作つた種々のセル密度、壁厚お
よび外部寸法（直径および長さ）の過器試料
を、一定の速度および負荷条件で水ブレーキ動力
計で運転される1980オールズモービル350CID（立
方インチ排気容量）デイーゼルＶ−８機関の排気
系内で試験した。1000rpmの駆動軸速度を用いた
が、この値は40mph（64Km／時間）の車両路上速
度に等しい。用いた負荷は100ft−1bs（約136ジユ
ール）トルクであり、この値は水平な平坦路面上
の一定な40mph（64Km／時間）速度での、基本車
両道路負荷より高い負荷に等しい。この基本道路
負荷より高い負荷は、加速変動および路面平坦状
態の変化のために実際のまたは通常見られる道路
負荷が通常基本道路負荷よりも高いことから考え
て、より一層実際的な単位時間当り排気粒状物容
積を与える。過器試料の試験を始める前に機関
が乗用運転温度に達するまで暖機運転した。 過器缶を機関排気マニホルドから約2.1ｍ下
流側に配置した。缶内の各過器内の排気ガス流
速（４つの気筒からの排気ガス）は約1.0−1.1立
方メートル／分の範囲でほぼ一定であつた。過
器試料に起因する背圧（または試料両端間の圧力
降下）を液圧計で測定し、試験中にその値が初期
レベルから水柱140cmに上がるまで監視した。水
柱140cmより高い背圧は適正な機関運転のために
良くないことが機関製造者により明らかにされて
いたので、背圧が水柱140cmに達した時点で試験
を止めた。かように、過器両端間の圧力降下が
水柱140cmに達した時に、過器は前記の系内で
単一運転におけるその最大有効過能力を示し
た。試験開始（過器内の排気ガス通過開始）か
ら過背圧が水柱140cmになるまでの合計時間を
過器の運転時間と呼ぶことにする。 過器缶の下流側で排気ガス試料を採取した。
缶内に過器が無い時の未過排気ガス全量中の
粒状物量（１マイル当りのグラム、即ちｇ／mi.）
を、未過ガス試料中の粒状物量測定値から計算
した。この粒状物量（粒状物基準量と呼ぶことに
する）の変化は、系に及ぼされた水柱、140cmま
での背圧範囲にわたつて無視できる程度であるこ
とが判つた。種々の試験において粒状物基準量は
0.17ｇ／mi.乃至0.42ｇ／mi.であつた。缶内に
過器かある時の過排気ガス全量中の粒状物残量
（ｇ／mi.）を、過ガス試料中の粒状物量測定値
から計算した。粒状物基準量と粒状物残量との差
を粒状物基準量に対する百分率で表わし、これを
過効率計算値と称する。これに付随して、試験
中の過器重量増加（即ち初期未試験過器重量
に対する増加）を粒状物基準量に対する百分率で
表わした過効率は、同一試験については前記の
過効率計算値とほぼ一致した。 表３に、15.5セル／cm2の正方形セル密度、直径
約9.3cmの外部寸法、30.5cmの長さおよび表中に
示した壁厚を有した一連の試験過器試料に関す
る初期圧力降下、運転時間および過効率を示
す。所定壁厚の殆んどの場合に、同一試料ハネカ
ム体の２つの過器を試験した。
に可塑成形性セラミツクセメントを圧入すること
により、前記の如くに焼結試料の交番セル末部に
栓を形成した。シーラントガンへ適用された操作
空気圧の時間を測ることによつて、閉塞セメント
のセル端圧入量を制御した。この手段により、セ
ル端面からセル内への深さまたは長さが約9.5−
13mmの範囲のセメント栓を全般的に作つた。 前記の試料について採用された好ましい閉塞セ
メントは、マンガン−マグネシウムコーデイエラ
イト発泡タイプのものであつた。特に、前記の試
料に用いられた好ましい発泡セメントは、下記表
10の試料６に従うバツチ組成を持つものであつ
た。圧入セメント栓付の前もつて焼成された試料
を次に全般的に下記に従つて焼成した。セメント
バツチ中のMn−Mgコーデイエライトシヤモツ
トは、マンガン含有の密なコーデイエライトであ
つた。特に、シヤモツトは次のバツチ組成（セラ
ミツク原料合計に対する重量％）で作られた。 試料Ａシヤモツト（−200メツシユ） 84.48 ジヨージアーカオリン・カオペーク10粘土 （ASP10） 10.00 ベーカーMnCO3粉 4.15 ペンシルバニア・ガラス・サンド・ ミヌシル・シリカ（APS5） 0.78 フイツツアーMP96−28滑石 （APS20） 0.59 メチルセルロース結合剤／可塑剤 4.0 ステアリン酸アルカリ押出助剤 0.5 蒸留水可塑剤 26.0 このMn−Mgコーデイエライトシヤモツトを
全般的に試料Ａと同じ焼成法に従つて焼成し、但
し最大温度を1425℃ではなく1405℃とした。 前記の圧入セメント栓付の前もつて焼成された
試料を、全般的に下記の代表的焼成法に従つて焼
成した。 約６時間以内に室温から1210℃に昇温する。 1210℃に約30分保つ。 約18時間以内に1210℃から室温に冷却する。 セメントは焼成中に発泡してセル壁への良好な
封止状態を出現し、且つ全般に流体不透質栓を生
じた。発泡作用により、非発泡性セラミツクセメ
ントが示すような通常の乾燥焼成収縮が妨げられ
た。 前記の発泡セメントは栓形成に好ましいが、他
の適切な発泡性および非発泡性セラミツクをも使
用できる。排気系の熱条件および化学的および物
理的弊害の下で耐久性があるものであれば、非セ
ラミツクセメントまたはシーラントをも使用でき
る。 前記の如くして作つた種々のセル密度、壁厚お
よび外部寸法（直径および長さ）の過器試料
を、一定の速度および負荷条件で水ブレーキ動力
計で運転される1980オールズモービル350CID（立
方インチ排気容量）デイーゼルＶ−８機関の排気
系内で試験した。1000rpmの駆動軸速度を用いた
が、この値は40mph（64Km／時間）の車両路上速
度に等しい。用いた負荷は100ft−1bs（約136ジユ
ール）トルクであり、この値は水平な平坦路面上
の一定な40mph（64Km／時間）速度での、基本車
両道路負荷より高い負荷に等しい。この基本道路
負荷より高い負荷は、加速変動および路面平坦状
態の変化のために実際のまたは通常見られる道路
負荷が通常基本道路負荷よりも高いことから考え
て、より一層実際的な単位時間当り排気粒状物容
積を与える。過器試料の試験を始める前に機関
が乗用運転温度に達するまで暖機運転した。 過器缶を機関排気マニホルドから約2.1ｍ下
流側に配置した。缶内の各過器内の排気ガス流
速（４つの気筒からの排気ガス）は約1.0−1.1立
方メートル／分の範囲でほぼ一定であつた。過
器試料に起因する背圧（または試料両端間の圧力
降下）を液圧計で測定し、試験中にその値が初期
レベルから水柱140cmに上がるまで監視した。水
柱140cmより高い背圧は適正な機関運転のために
良くないことが機関製造者により明らかにされて
いたので、背圧が水柱140cmに達した時点で試験
を止めた。かように、過器両端間の圧力降下が
水柱140cmに達した時に、過器は前記の系内で
単一運転におけるその最大有効過能力を示し
た。試験開始（過器内の排気ガス通過開始）か
ら過背圧が水柱140cmになるまでの合計時間を
過器の運転時間と呼ぶことにする。 過器缶の下流側で排気ガス試料を採取した。
缶内に過器が無い時の未過排気ガス全量中の
粒状物量（１マイル当りのグラム、即ちｇ／mi.）
を、未過ガス試料中の粒状物量測定値から計算
した。この粒状物量（粒状物基準量と呼ぶことに
する）の変化は、系に及ぼされた水柱、140cmま
での背圧範囲にわたつて無視できる程度であるこ
とが判つた。種々の試験において粒状物基準量は
0.17ｇ／mi.乃至0.42ｇ／mi.であつた。缶内に
過器かある時の過排気ガス全量中の粒状物残量
（ｇ／mi.）を、過ガス試料中の粒状物量測定値
から計算した。粒状物基準量と粒状物残量との差
を粒状物基準量に対する百分率で表わし、これを
過効率計算値と称する。これに付随して、試験
中の過器重量増加（即ち初期未試験過器重量
に対する増加）を粒状物基準量に対する百分率で
表わした過効率は、同一試験については前記の
過効率計算値とほぼ一致した。 表３に、15.5セル／cm2の正方形セル密度、直径
約9.3cmの外部寸法、30.5cmの長さおよび表中に
示した壁厚を有した一連の試験過器試料に関す
る初期圧力降下、運転時間および過効率を示
す。所定壁厚の殆んどの場合に、同一試料ハネカ
ム体の２つの過器を試験した。
【表】
【表】
【表】
前記の試験に基づいて、最も実用的な過器と
して好ましいのは、少なくとも75％の平均過効
率および３時間の最小平均運転時間を示すもので
ある。表３のデータにおいて試料Ｄ，ＨおよびＮ
がこの好ましい部類に適合し、この部類は一層全
般的には第８図の帯域1234により、最も好ましく
は帯域1564（これらの番号の点を結ぶ境界線で示
される帯域、その座標値は下記の如くである）に
より限定される。
して好ましいのは、少なくとも75％の平均過効
率および３時間の最小平均運転時間を示すもので
ある。表３のデータにおいて試料Ｄ，ＨおよびＮ
がこの好ましい部類に適合し、この部類は一層全
般的には第８図の帯域1234により、最も好ましく
は帯域1564（これらの番号の点を結ぶ境界線で示
される帯域、その座標値は下記の如くである）に
より限定される。
【表】
かように、デイーゼル排気系に好ましい部類の
過器は、最適な釣合のオープンポロシテイおよ
び平均気孔直径を持つ。 前記の試験データは又、所定外部寸法およびセ
ル密度の過器の過効率を最大にすると運転時
間が短くなる傾向があることを示す。しかし、運
転時間は過器表面積に正比例することが判つ
た。過効率への影響を避けるために、セル密度
または（および）外部寸法を増すことによつて運
転時間を増すことができる。 表４の試験データ（前記の同じ試験から引出し
たもの）は、壁厚0.305mmおよび直径約9.3cmの
過器の運転時間に対するセル密度および外部寸法
の増加の効果を示す。正方形セル密度が31および
46.5セル／cm2である過器の代表的初期背圧は
各々水柱14.1／10.5および15.7cmであつた。試料
Ｄと同様に、試料ＥおよびＦも又第８図により示
される過器の好ましい部類に入る。１m2より大
きい過器表面積を持つ試料Ｆの過器に関する
実際の試験データは得られなかつたが、かかる大
型の試料Ｆ過器が３時間を越える運転時間を示
すことはこれらのデータから明白である。
過器は、最適な釣合のオープンポロシテイおよ
び平均気孔直径を持つ。 前記の試験データは又、所定外部寸法およびセ
ル密度の過器の過効率を最大にすると運転時
間が短くなる傾向があることを示す。しかし、運
転時間は過器表面積に正比例することが判つ
た。過効率への影響を避けるために、セル密度
または（および）外部寸法を増すことによつて運
転時間を増すことができる。 表４の試験データ（前記の同じ試験から引出し
たもの）は、壁厚0.305mmおよび直径約9.3cmの
過器の運転時間に対するセル密度および外部寸法
の増加の効果を示す。正方形セル密度が31および
46.5セル／cm2である過器の代表的初期背圧は
各々水柱14.1／10.5および15.7cmであつた。試料
Ｄと同様に、試料ＥおよびＦも又第８図により示
される過器の好ましい部類に入る。１m2より大
きい過器表面積を持つ試料Ｆの過器に関する
実際の試験データは得られなかつたが、かかる大
型の試料Ｆ過器が３時間を越える運転時間を示
すことはこれらのデータから明白である。
【表】
過器の表面積がより一層大きいとより一層長
い運転時間が得られることは、15.5セル／cm2の正
方形セル密度、約14.4cmの直径、約30.5cmの長さ
および約0.432mmの壁厚を持つ試料Ｄ過器の試
験結果によつても示される。その過器表面積は
3.03m2であつた。この過器の初期背圧は水柱
3.0cmであり、79％の過効率および23.1時間の
運転時間を示した。 供試過器試料における蓄積粒状物状態を検査
した。全般に蓄積粒状物は完全にかかる過器を
満たしていた。過器内の種々の半径方向および
軸方向位置に関して粒状物量における有意差は見
られなかつた。これらの結果は大部分、これらの
過器試料内の横方向正方形幾何形状のセル中に
小角度の角が無いことに起因すると考えられる。
更に、蓄積、粒状物の充填密度は過試料全体に
わたつて比較的一定であると推定され、直径約
9.3cmおよび長さ30.5cmの試料では0.05−0.06ｇ／
cm3、直径約14.4cmおよび長さ30.5cmの試料では約
0.09ｇ／cm3であつた。 更に、過器試料中の粒状物蓄積は過器圧力
降下に対して３段階の効果を持つことが観察され
た。第１段階はかなり実質的な着実な圧力降下の
増加を包含した。その後の第２段階では圧力降下
はそれよりはるかに低い速度で増加した。最後に
第３段階（見たところ蓄積粒状物中の流体流路が
完全に閉塞された時）では、圧力降下の増加は再
びはるかに一層高い速度に加速した。これらの３
段階は全て、直径14.4cmおよび長さ30.5cmの大型
試料に通常見られ得る。しかし、小型試料はしば
しば第１および第２段階を示すかまたは第１段階
を示し、その後圧力降下は水柱140cmに達する。 約7.75セル／cm2の正方形セル密度および約
0.635mmの壁厚を持つ過器試料Ｇにより、より
一層低いセル密度の効果が示された。それらの大
略外部寸法および試験結果を表５に示す。これら
の結果は、より一層小さな過器表面積の故に、
低セル密度により運転時間が減る傾向があるがし
かしかかる傾向はより一層大きな外部寸法を採用
することによつて相殺され得ることを示す。第８
図に示す如く、試料Ｇも過器の好ましい部類に
入る。 表 ５ 直 径 長 さ 過効率 運転時間 （cm） （cm） （％） （時間） 9.3 30.5 95.0 1.35 9.3 30.5 96.4 1.73 14.4 29.8 93.3 14.7 セル密度約7.75セル／cm2、壁厚約0.635mm、直
径約14.9cmおよび長さ約17.8cmの試料Ａ過器を
も作つた。これは、短か過ぎる運転時間の指標と
なるかなり高い初期圧力降下を示した。しかし、
セル密度または（および）外部寸法を増すことに
より試料Ａ過器における運転時間を改善でき
る。 表６に示すバツチ材料を十分に混合して試料ペ
ーストを形成することにより、一連の発泡性粒状
物セラミツクセメント試料を調製した。 試料１−４および６に関する粘土、シリカおよ
びMnOの組合せ基剤の分析モル組成は
1.84MnO・2.04Al2O3・5.11SiO2であつた。試料
５のかかる組成は2.36MnO・1.29Al2O3・
5.35SiO2であつた。
い運転時間が得られることは、15.5セル／cm2の正
方形セル密度、約14.4cmの直径、約30.5cmの長さ
および約0.432mmの壁厚を持つ試料Ｄ過器の試
験結果によつても示される。その過器表面積は
3.03m2であつた。この過器の初期背圧は水柱
3.0cmであり、79％の過効率および23.1時間の
運転時間を示した。 供試過器試料における蓄積粒状物状態を検査
した。全般に蓄積粒状物は完全にかかる過器を
満たしていた。過器内の種々の半径方向および
軸方向位置に関して粒状物量における有意差は見
られなかつた。これらの結果は大部分、これらの
過器試料内の横方向正方形幾何形状のセル中に
小角度の角が無いことに起因すると考えられる。
更に、蓄積、粒状物の充填密度は過試料全体に
わたつて比較的一定であると推定され、直径約
9.3cmおよび長さ30.5cmの試料では0.05−0.06ｇ／
cm3、直径約14.4cmおよび長さ30.5cmの試料では約
0.09ｇ／cm3であつた。 更に、過器試料中の粒状物蓄積は過器圧力
降下に対して３段階の効果を持つことが観察され
た。第１段階はかなり実質的な着実な圧力降下の
増加を包含した。その後の第２段階では圧力降下
はそれよりはるかに低い速度で増加した。最後に
第３段階（見たところ蓄積粒状物中の流体流路が
完全に閉塞された時）では、圧力降下の増加は再
びはるかに一層高い速度に加速した。これらの３
段階は全て、直径14.4cmおよび長さ30.5cmの大型
試料に通常見られ得る。しかし、小型試料はしば
しば第１および第２段階を示すかまたは第１段階
を示し、その後圧力降下は水柱140cmに達する。 約7.75セル／cm2の正方形セル密度および約
0.635mmの壁厚を持つ過器試料Ｇにより、より
一層低いセル密度の効果が示された。それらの大
略外部寸法および試験結果を表５に示す。これら
の結果は、より一層小さな過器表面積の故に、
低セル密度により運転時間が減る傾向があるがし
かしかかる傾向はより一層大きな外部寸法を採用
することによつて相殺され得ることを示す。第８
図に示す如く、試料Ｇも過器の好ましい部類に
入る。 表 ５ 直 径 長 さ 過効率 運転時間 （cm） （cm） （％） （時間） 9.3 30.5 95.0 1.35 9.3 30.5 96.4 1.73 14.4 29.8 93.3 14.7 セル密度約7.75セル／cm2、壁厚約0.635mm、直
径約14.9cmおよび長さ約17.8cmの試料Ａ過器を
も作つた。これは、短か過ぎる運転時間の指標と
なるかなり高い初期圧力降下を示した。しかし、
セル密度または（および）外部寸法を増すことに
より試料Ａ過器における運転時間を改善でき
る。 表６に示すバツチ材料を十分に混合して試料ペ
ーストを形成することにより、一連の発泡性粒状
物セラミツクセメント試料を調製した。 試料１−４および６に関する粘土、シリカおよ
びMnOの組合せ基剤の分析モル組成は
1.84MnO・2.04Al2O3・5.11SiO2であつた。試料
５のかかる組成は2.36MnO・1.29Al2O3・
5.35SiO2であつた。
【表】
表６のセメントバツチ中のMn−Mgコーデイ
エライトシヤモツトは、マンガン含有の密なコー
デイエライトであつた。特に、シヤモツトは下記
のバツチ組成（セラミツクバツチ材料合計に対す
る重量％）から調製された； Mgコーデイエライトシヤモツト （95％−200メツシユ） 84.48 ジヨージアーカオリン・カオペーク 10粘土（APS 10） 10.00 ベーカー試薬MnCO3粉末 4.15 ペンシルバニア・ガラス・サンド・ ミヌシル・シリカ（APS ５） 0.78 フイツツアーMP96−28滑石 （APS 20） 0.59 メチルセルロース結合剤／可塑剤 4.0 ステアリン酸アルカリ押出助剤 0.5 蒸留水可塑剤 26.0 このMn−Mgコーデイエライトシヤモツトを
全般に下記の焼成法によつて焼成した： 約60時間以内に80℃から1405℃に昇温する。 1405℃に約10時間保つ。 約24時間以内に1405℃から室温に冷却する。 Mgコーデイエライトシヤモツト（Mn−Mgコ
ーデイエライトシヤモツト用のバツチ中のもの）
は下記のバツチ組成（セラミツクバツチ材料合計
に対する重量％）から調製された： ジヨージアーカオリン・ハイドライト MP粘土（APS 9.7） 25.15 ジヨージアーカオリン・グロマツクス LL粘土（APS 1.9） 21.17 フイツツアーMP96−28滑石 （APS 20） 40.21 アルコアＡ−２アルミナ （APS 5.8） 13.47 メチルセルロース結合剤／可塑剤 4.0 ステアリン酸アルカリ押出助剤 0.5 蒸留水可塑剤 32.5 このMgコーデイエライトシヤモツトを全般に
Mn−Mgコーデイエライトシヤモツトの場合と
同じ焼成法によつて焼成し、但し最高温度は1425
℃であつた。 Mn−Mgコーデイエライトシヤモツトの分析
モル組成は2.03RO・20.4Al2O3・4.92SiO2であり
ROは9.7モル％のMnOおよび90.3モル％のMgO
から成つた。 Mn−Mgコーデイエライトシヤモツトについ
て記したのと同じバツチ組成から米国特許第
3790654号および第3919384号に従つて幾つかのセ
ラミツクハネカム単体片を押出した。しかる後に
これらの押出された生ハネカム体を米国特許第
3899326号に開示される如くに、そしてMn−Mg
コーデイエライトシヤモツトについて記したのと
同じ焼成法により焼成した。表10に記した試料ペ
ーストを、結合すべきこれらのハネカム片のコー
デイエライト表面に適用し、しかる後にこれらの
ペースト塗布された表面を一緒に押圧することに
よつて、一連のハネカム片対を一緒に接合した。
これらの組合せ接合片対を少なくとも22−75℃の
空中で乾燥し、しかる後に約300℃／時間の速度
で表１に示す発泡温度に加熱し、発泡温度に約１
時間保ち、炉速度にて少なくとも200℃に冷却し、
この時点で発泡接合片を炉から取出して外囲空気
雰囲気中で更に冷却した。発泡セメント試料の熱
膨脹率（CTE）を表10に示すが、これらの値は
試料５のCTEを除いて片についての18×10-7／
℃（25−1000℃）の代表的CTEに非常に近かつ
た。 これらの焼結発泡セメント試料は全て、実質的
に完全にコーデイエライトの結晶構造を有した。 ３分で250℃から800℃に加熱しその後３分で
250℃に冷却する50サイクルの循環熱衝撃試験に
発泡接合片を供すると、セメント試料１−４およ
び６での発泡接合片は良好な耐熱衝撃性を示し、
セメント試料５での発泡接合片は中程度の耐熱衝
撃性を示した。しかし、セメント試料５は、発泡
試料５のCTEにより一層近いCTEを持つ片につ
いて良好に作用し、良好な耐熱衝撃性を示すと考
えられる。 同一および類似組成物から作られ前記Mgコー
デイエライトシヤモツトと同様に焼成された押出
セラミツクハネカム体中のセルの端部を閉塞する
のに、発泡性セメント試料６をも用いた。これら
の場合にはMn−Mgコーデイエライトシヤモツ
トは95重量％−325メツシユであり、2.0重量％の
メチルセルロースおよび70.0重量％の水でセメン
トバツチを形成してペーストを生じた。このペー
ストを、適切な形のノズルを持つ空圧作動式シー
ラントまたはコーキングガンで対向セル壁表面間
のセル端に圧入した。しかる後にこれらの生栓付
の物体を全般に下記の代表的焼成法により焼成し
た： 約６時間内に室温から1210℃に昇温する。 1210℃に約30分保つ。 約18時間内に1210℃から室温に冷却する。 セメントは焼成中に発泡して、セル壁に良好に
封止され全般に流体不透質の焼結コーデイエライ
ト素材を生じた。 セメント中のコーデイエライトシヤモツトおよ
びSiCまたは他の発泡剤の粒度は所望に応じて変
えることができた。例えばシヤモツトは−20メツ
シユ程度の粗大なものでもよかつた。本明細書中
のメツシユ寸法は全て米国標準篩シリーズによ
る。
エライトシヤモツトは、マンガン含有の密なコー
デイエライトであつた。特に、シヤモツトは下記
のバツチ組成（セラミツクバツチ材料合計に対す
る重量％）から調製された； Mgコーデイエライトシヤモツト （95％−200メツシユ） 84.48 ジヨージアーカオリン・カオペーク 10粘土（APS 10） 10.00 ベーカー試薬MnCO3粉末 4.15 ペンシルバニア・ガラス・サンド・ ミヌシル・シリカ（APS ５） 0.78 フイツツアーMP96−28滑石 （APS 20） 0.59 メチルセルロース結合剤／可塑剤 4.0 ステアリン酸アルカリ押出助剤 0.5 蒸留水可塑剤 26.0 このMn−Mgコーデイエライトシヤモツトを
全般に下記の焼成法によつて焼成した： 約60時間以内に80℃から1405℃に昇温する。 1405℃に約10時間保つ。 約24時間以内に1405℃から室温に冷却する。 Mgコーデイエライトシヤモツト（Mn−Mgコ
ーデイエライトシヤモツト用のバツチ中のもの）
は下記のバツチ組成（セラミツクバツチ材料合計
に対する重量％）から調製された： ジヨージアーカオリン・ハイドライト MP粘土（APS 9.7） 25.15 ジヨージアーカオリン・グロマツクス LL粘土（APS 1.9） 21.17 フイツツアーMP96−28滑石 （APS 20） 40.21 アルコアＡ−２アルミナ （APS 5.8） 13.47 メチルセルロース結合剤／可塑剤 4.0 ステアリン酸アルカリ押出助剤 0.5 蒸留水可塑剤 32.5 このMgコーデイエライトシヤモツトを全般に
Mn−Mgコーデイエライトシヤモツトの場合と
同じ焼成法によつて焼成し、但し最高温度は1425
℃であつた。 Mn−Mgコーデイエライトシヤモツトの分析
モル組成は2.03RO・20.4Al2O3・4.92SiO2であり
ROは9.7モル％のMnOおよび90.3モル％のMgO
から成つた。 Mn−Mgコーデイエライトシヤモツトについ
て記したのと同じバツチ組成から米国特許第
3790654号および第3919384号に従つて幾つかのセ
ラミツクハネカム単体片を押出した。しかる後に
これらの押出された生ハネカム体を米国特許第
3899326号に開示される如くに、そしてMn−Mg
コーデイエライトシヤモツトについて記したのと
同じ焼成法により焼成した。表10に記した試料ペ
ーストを、結合すべきこれらのハネカム片のコー
デイエライト表面に適用し、しかる後にこれらの
ペースト塗布された表面を一緒に押圧することに
よつて、一連のハネカム片対を一緒に接合した。
これらの組合せ接合片対を少なくとも22−75℃の
空中で乾燥し、しかる後に約300℃／時間の速度
で表１に示す発泡温度に加熱し、発泡温度に約１
時間保ち、炉速度にて少なくとも200℃に冷却し、
この時点で発泡接合片を炉から取出して外囲空気
雰囲気中で更に冷却した。発泡セメント試料の熱
膨脹率（CTE）を表10に示すが、これらの値は
試料５のCTEを除いて片についての18×10-7／
℃（25−1000℃）の代表的CTEに非常に近かつ
た。 これらの焼結発泡セメント試料は全て、実質的
に完全にコーデイエライトの結晶構造を有した。 ３分で250℃から800℃に加熱しその後３分で
250℃に冷却する50サイクルの循環熱衝撃試験に
発泡接合片を供すると、セメント試料１−４およ
び６での発泡接合片は良好な耐熱衝撃性を示し、
セメント試料５での発泡接合片は中程度の耐熱衝
撃性を示した。しかし、セメント試料５は、発泡
試料５のCTEにより一層近いCTEを持つ片につ
いて良好に作用し、良好な耐熱衝撃性を示すと考
えられる。 同一および類似組成物から作られ前記Mgコー
デイエライトシヤモツトと同様に焼成された押出
セラミツクハネカム体中のセルの端部を閉塞する
のに、発泡性セメント試料６をも用いた。これら
の場合にはMn−Mgコーデイエライトシヤモツ
トは95重量％−325メツシユであり、2.0重量％の
メチルセルロースおよび70.0重量％の水でセメン
トバツチを形成してペーストを生じた。このペー
ストを、適切な形のノズルを持つ空圧作動式シー
ラントまたはコーキングガンで対向セル壁表面間
のセル端に圧入した。しかる後にこれらの生栓付
の物体を全般に下記の代表的焼成法により焼成し
た： 約６時間内に室温から1210℃に昇温する。 1210℃に約30分保つ。 約18時間内に1210℃から室温に冷却する。 セメントは焼成中に発泡して、セル壁に良好に
封止され全般に流体不透質の焼結コーデイエライ
ト素材を生じた。 セメント中のコーデイエライトシヤモツトおよ
びSiCまたは他の発泡剤の粒度は所望に応じて変
えることができた。例えばシヤモツトは−20メツ
シユ程度の粗大なものでもよかつた。本明細書中
のメツシユ寸法は全て米国標準篩シリーズによ
る。
第１図は本発明に用いられる過器体の好まし
い具体例の一部切欠斜視図、第２図は第１図の線
および矢印Ａ−Ａおよび線および矢印Ｂ−Ｂの
各々により示される各面についての断面図、第３
図−第６図は種々の横断面セル形状を持つ本発明
に用いられる過器体の４つの代替具体例の端面
の図、第７図はデイーゼル機関排気ガスから粒状
物を別するための本発明の過装置の縦断面
図、第８図は本発明に用いられる過器の組合せ
オープンポロシテイおよび平均気孔寸法のグラフ
図（デイーゼル機関排気導管または系内の過器
に関して本発明を実施する最良モードとして、か
かる過器の帯域1234内の独特なオープンポロシ
テイと平均気孔寸法の組合せをも示す）である。 １……過器体、２……壁、３……セル、４…
…入口端面、５……出口端面、６……スキン、７
……入口群の交番セル、８，１１……閉鎖手段、
９……手段８の端面、１０……出口群の交番セ
ル、１２……手段１１の端面、１３……流体、２
０……缶、２３，２４……過器保持部、２５，
２６……導管接続具、２７，２８……円錐部、２
９，３０……合いフランジ。
い具体例の一部切欠斜視図、第２図は第１図の線
および矢印Ａ−Ａおよび線および矢印Ｂ−Ｂの
各々により示される各面についての断面図、第３
図−第６図は種々の横断面セル形状を持つ本発明
に用いられる過器体の４つの代替具体例の端面
の図、第７図はデイーゼル機関排気ガスから粒状
物を別するための本発明の過装置の縦断面
図、第８図は本発明に用いられる過器の組合せ
オープンポロシテイおよび平均気孔寸法のグラフ
図（デイーゼル機関排気導管または系内の過器
に関して本発明を実施する最良モードとして、か
かる過器の帯域1234内の独特なオープンポロシ
テイと平均気孔寸法の組合せをも示す）である。 １……過器体、２……壁、３……セル、４…
…入口端面、５……出口端面、６……スキン、７
……入口群の交番セル、８，１１……閉鎖手段、
９……手段８の端面、１０……出口群の交番セ
ル、１２……手段１１の端面、１３……流体、２
０……缶、２３，２４……過器保持部、２５，
２６……導管接続具、２７，２８……円錐部、２
９，３０……合いフランジ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 流体流中の懸濁系から固体粒状物を別する
ためのハネカム構造の過器であつて、構造物の
入口端面と出口端面との間で長手方向に相互に平
行に伸びた複数のセルを限定する多孔質薄壁の母
材を有し、これらの壁はほぼ均一な厚さを有し、
該壁は、流体が完全に壁を通して流れるのを可能
としそして粒状物の殆んどまたは全てが壁内を完
全に通過するのを防止するのに十分な容積および
寸法の実質的に均一な相互連絡したオープンポロ
シテイを含み、これらのセルの横断面形状は各頂
点の内角がいずれも30°以上である実質的に均一
な反復配列の幾何学形状を形成し、入口群のセル
が入口端面で開放し、出口端面に隣接する所で閉
鎖され、出口群のセルが入口端面に隣接する所で
閉鎖され出口端面で開放しており、入口群の各セ
ルが出口群のセルとだけセル壁を共有し、出口群
の各セルが入口群のセルとだけ壁を共有してお
り、前記過器の入口面がガス流路の上流側に面
した状態で排気ガス通路を横切つて挿入されデイ
ーゼル機関排気ガス系の一部として用いられるデ
イーゼル機関排気ガス系用粒状物過器におい
て、 オープンポロシテイの容積およびオープンポロ
シテイを形成する気孔の平均直径が、座標上にお
いて点１−Ｇ−５−２−３−４（ただし、各点は
以下の座標値 【表】 を有する）を結ぶ境界線によつて限定される帯域
内にあることを特徴とするデイーゼル機関排気ガ
ス系用粒状物過器。
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