JPH0729861B2 - 繊維セラミック多孔体及びそれを用いた排ガスフィルタ - Google Patents
繊維セラミック多孔体及びそれを用いた排ガスフィルタInfo
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- JPH0729861B2 JPH0729861B2 JP21404288A JP21404288A JPH0729861B2 JP H0729861 B2 JPH0729861 B2 JP H0729861B2 JP 21404288 A JP21404288 A JP 21404288A JP 21404288 A JP21404288 A JP 21404288A JP H0729861 B2 JPH0729861 B2 JP H0729861B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
- B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
- B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
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- B01D39/2086—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being filamentary or fibrous sintered or bonded by inorganic agents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は排ガスを浄化するフィルタ、特にディーゼル排
ガス中に含まれるパーティキュレート（スス）を除去
し、フィルタの再生を繰り返し安全に行い得るディーゼ
ル排ガスフィルタ用の繊維セラミックス多孔体とそれを
用いた排ガスフィルタに関する。
ガス中に含まれるパーティキュレート（スス）を除去
し、フィルタの再生を繰り返し安全に行い得るディーゼ
ル排ガスフィルタ用の繊維セラミックス多孔体とそれを
用いた排ガスフィルタに関する。
従来の技術 ディーゼルエンジンの排ガスフィルタとして、無機質繊
維であるアルミノシリケート繊維をセラミック原料粉末
で焼結させた繊維セラミックをハニカム形状のフィルタ
として用いるものが特公昭62−56771号公報で知られて
いる。この従来技術は、無機質繊維としてアルミノシリ
ケート繊維、セラミック原料粉末として木節粘土、ペタ
ライト粉末から抄紙法によって得られるシートをハニカ
ムフィルタ形状に成型して焼成することで無機質繊維と
セラミック原料粉末を焼結し、複合化しているものであ
る。
維であるアルミノシリケート繊維をセラミック原料粉末
で焼結させた繊維セラミックをハニカム形状のフィルタ
として用いるものが特公昭62−56771号公報で知られて
いる。この従来技術は、無機質繊維としてアルミノシリ
ケート繊維、セラミック原料粉末として木節粘土、ペタ
ライト粉末から抄紙法によって得られるシートをハニカ
ムフィルタ形状に成型して焼成することで無機質繊維と
セラミック原料粉末を焼結し、複合化しているものであ
る。
発明が解決しようとする課題 ディーゼルエンジンに含まれるパーティキュレートを一
定量濾過したフィルタは、フィルタ上でパーティキュレ
ートを焼却して再生（リジェネレーション）される。こ
のリジェネレーションには最近、バーナの燃焼ガスを用
いてフィルタ上のパーティキュレートを加熱し、焼却す
る方法が検討されている。この燃焼ガスでフィルタを加
熱した場合、フィルタの横断面内の、燃焼ガスが十分に
流れる部分はほぼ均一な温度を示すが、ガスの流れが少
ない部分、特に外周部分で急激に低くなる温度勾配が生
じる。また、フィルタを保持するクッション材が熱を奪
うためこの温度勾配をさらに大きなものとしている。そ
の結果、フィルタの最外周に大きな熱応力が発生してク
ラックを生じ、フィルタを破壊する場合があった。
定量濾過したフィルタは、フィルタ上でパーティキュレ
ートを焼却して再生（リジェネレーション）される。こ
のリジェネレーションには最近、バーナの燃焼ガスを用
いてフィルタ上のパーティキュレートを加熱し、焼却す
る方法が検討されている。この燃焼ガスでフィルタを加
熱した場合、フィルタの横断面内の、燃焼ガスが十分に
流れる部分はほぼ均一な温度を示すが、ガスの流れが少
ない部分、特に外周部分で急激に低くなる温度勾配が生
じる。また、フィルタを保持するクッション材が熱を奪
うためこの温度勾配をさらに大きなものとしている。そ
の結果、フィルタの最外周に大きな熱応力が発生してク
ラックを生じ、フィルタを破壊する場合があった。
即ち、リジェネレーション時にフィルタの外周付近に発
生する温度勾配によって発生する熱応力が、外周壁で最
大となり、外周壁の強度を上まわるためクラックを生じ
ているのである。
生する温度勾配によって発生する熱応力が、外周壁で最
大となり、外周壁の強度を上まわるためクラックを生じ
ているのである。
アルミノシリケート繊維は、初期のアモルファス状態を
保っているときには100kg/mm2を超える引っ張り強度を
有しているが、1000℃以上の加熱によってムライト結晶
を晶出するにともなって強度は低下する。このアルミノ
シリケート繊維と、セラミック原料粉末を焼結させて得
られる繊維セラミックも同様の挙動を示す。この強度の
低下によって、フィルタはリジェネレーション時の熱応
力に耐えられずにクラックを発生していた。
保っているときには100kg/mm2を超える引っ張り強度を
有しているが、1000℃以上の加熱によってムライト結晶
を晶出するにともなって強度は低下する。このアルミノ
シリケート繊維と、セラミック原料粉末を焼結させて得
られる繊維セラミックも同様の挙動を示す。この強度の
低下によって、フィルタはリジェネレーション時の熱応
力に耐えられずにクラックを発生していた。
本発明はこの問題点を、加熱によって強度の変化しない
セラミック繊維を複合させることで、材料の強度向上を
図って解決することを目的とする。
セラミック繊維を複合させることで、材料の強度向上を
図って解決することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、焼成によって強度の変化しにくいセラミック
繊維としてカリウムチタネート繊維を用い、アルミノシ
リケート繊維とセラミック原料粉末を互いに焼結させる
とともにカリウムチタネート繊維を複合化して繊維セラ
ミック多孔体としたものである。
繊維としてカリウムチタネート繊維を用い、アルミノシ
リケート繊維とセラミック原料粉末を互いに焼結させる
とともにカリウムチタネート繊維を複合化して繊維セラ
ミック多孔体としたものである。
作用 本発明はアルミノシリケート繊維に加えて加熱後も強度
の変化しないカリウムチタネート繊維を用いて無機質繊
維の複合化を図ったので、多孔性を保ちつつ強度を向上
させることができる。これを用いることによって、例え
ば排ガスフィルタにおいては、リジェネレーション時に
フィルタ内に発生する温度勾配で生じる熱応力に十分耐
え、クラックの発生を防止することができる。
の変化しないカリウムチタネート繊維を用いて無機質繊
維の複合化を図ったので、多孔性を保ちつつ強度を向上
させることができる。これを用いることによって、例え
ば排ガスフィルタにおいては、リジェネレーション時に
フィルタ内に発生する温度勾配で生じる熱応力に十分耐
え、クラックの発生を防止することができる。
実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
実施例１ 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繊維と、繊維径約1.5μｍで長
さ10〜50μmmのカリウム６−チタネート繊維を用いた。
このアルミノシリケート繊維14重量部、カリウムチタネ
ート繊維２重量部を水1000重量部に、十分に分散させて
懸濁させた。
したアルミノシリケート繊維と、繊維径約1.5μｍで長
さ10〜50μmmのカリウム６−チタネート繊維を用いた。
このアルミノシリケート繊維14重量部、カリウムチタネ
ート繊維２重量部を水1000重量部に、十分に分散させて
懸濁させた。
一方、セラミック原料粉末としてセリサイト粘土10重量
部を水50重量部に懸濁させた。この繊維懸濁液とペタラ
イト粘土懸濁液を攪拌しつつ混合した。次に有機質結合
剤として酢酸ビニルーアクリル共重合エマルジョン溶液
を１重量部加えて十分に攪拌混合させたのち、塩化アル
ミニウム溶液を添加して水酸化ナトリウム溶液で中和し
て水酸化アルミニウムコロイドを生成させた。このコロ
イドでアルミノシリケート繊維、カリウムチタネート繊
維、粘土、有機質結合剤を互いに凝集させた。次に、高
分子凝集剤を添加して凝集を完結させた。こうして得ら
れた凝集懸濁液を水で3000重量部に希釈したのち、通常
の抄紙機で抄造してシートを作成した。
部を水50重量部に懸濁させた。この繊維懸濁液とペタラ
イト粘土懸濁液を攪拌しつつ混合した。次に有機質結合
剤として酢酸ビニルーアクリル共重合エマルジョン溶液
を１重量部加えて十分に攪拌混合させたのち、塩化アル
ミニウム溶液を添加して水酸化ナトリウム溶液で中和し
て水酸化アルミニウムコロイドを生成させた。このコロ
イドでアルミノシリケート繊維、カリウムチタネート繊
維、粘土、有機質結合剤を互いに凝集させた。次に、高
分子凝集剤を添加して凝集を完結させた。こうして得ら
れた凝集懸濁液を水で3000重量部に希釈したのち、通常
の抄紙機で抄造してシートを作成した。
このシートを所定の形状に成形して、電気炉中1250℃で
焼成してフィルタ材料が得られる。
焼成してフィルタ材料が得られる。
また、別に準備した鋳込み成形型に、上記の凝集懸濁液
を注入して得られる成形品を同様に1250℃で焼成する方
法でも、任意のフィルタ材料が得られる。
を注入して得られる成形品を同様に1250℃で焼成する方
法でも、任意のフィルタ材料が得られる。
このフィルタ材料の引っ張り強度は、アルミノシリケー
ト繊維のみを用いた場合の約９倍を有していた。また、
気孔率は約３％低下したが、空気の通過抵抗にはほとん
ど影響が見られなかった。
ト繊維のみを用いた場合の約９倍を有していた。また、
気孔率は約３％低下したが、空気の通過抵抗にはほとん
ど影響が見られなかった。
実施例２ 実施例１で得られたシートを二分し、一方を歯車形状の
二本のロールをもつコルゲートマシンを用い、コルゲー
ト状に成形するとともに、粉砕したアルミノシリケート
繊維と、カリウムチタネート繊維と、セリサイト粘土を
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
コルゲートの一端に注入しつつ、粉砕したアルミノシリ
ケート繊維と、カリウムチタネート繊維と、セリサイト
粘土を澱粉糊とポリビニルアルコールで混練して得られ
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
トを貼付ける。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
げてハニカム形状の成形体を得た。この成形体はハニカ
ムセルの一端がプラグ原料で封止され他端で開放し、隣
接するセルでは他端が同じくプラグ原料で封止された構
造を持つ。これを電気炉中1250℃に昇温して２時間加熱
焼成すると有機物は焼失し、アルミノシリケート繊維、
セリサイト粘土は互いに焼結してセラミック化し、カリ
ウムチタネート繊維が複合化された繊維セラミックハニ
カム構造のフィルタが得られた。
二本のロールをもつコルゲートマシンを用い、コルゲー
ト状に成形するとともに、粉砕したアルミノシリケート
繊維と、カリウムチタネート繊維と、セリサイト粘土を
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
コルゲートの一端に注入しつつ、粉砕したアルミノシリ
ケート繊維と、カリウムチタネート繊維と、セリサイト
粘土を澱粉糊とポリビニルアルコールで混練して得られ
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
トを貼付ける。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
げてハニカム形状の成形体を得た。この成形体はハニカ
ムセルの一端がプラグ原料で封止され他端で開放し、隣
接するセルでは他端が同じくプラグ原料で封止された構
造を持つ。これを電気炉中1250℃に昇温して２時間加熱
焼成すると有機物は焼失し、アルミノシリケート繊維、
セリサイト粘土は互いに焼結してセラミック化し、カリ
ウムチタネート繊維が複合化された繊維セラミックハニ
カム構造のフィルタが得られた。
本実施例で得られたフィルタ１を第１図に示す。２は出
口側がプラグ３で封止されたセルで、４は入口側がプラ
グ３で封止され出口側に開口したセルである。
口側がプラグ３で封止されたセルで、４は入口側がプラ
グ３で封止され出口側に開口したセルである。
得られたフィルタ１をディーゼルエンジンの排気系に第
２図に示すような構成で配設した。エンジン側の排気管
５に三方バルブ６を設け、バルブ６の出口を一方はフィ
ルタ１に、他方はフィルタ１を迂回してフィルタ１後方
の排気管７に接続されたバイパス８に連通させている。
また、フィルタ１は外周を断熱性に優れたクッション材
９で覆ってケース10に収納されている。ケース10のフィ
ルタ１前方には燃焼室11を有するバーナ12が取り付けら
れている。まず、排気管５がフィルタ１に連通するよう
にバルブ６をセットしディーゼルエンジンを運転してフ
ィルタ１にパーティキュレートを一定量堆積させた。次
にバルブ６を切り替えて排ガスをバイパス８に流し、バ
ーナ12に点火して得られる高温度のガスを過剰の空気と
ともに燃焼ガスとしてフィルタ１に送ってフィルタ１を
加熱してパーティキュレートを酸化焼却した。この時の
フィルタ１内部の温度分布を測定した結果を第３図に示
す。この図で明らかなように、フィルタ外周で温度が急
激に低下し、温度勾配が著しく大きいことが判かる。こ
の著しい温度勾配のためにフィルタ内部には熱応力が発
生し、フィルタ外周で最大となって外周部にクラックを
発生する場合があった。
２図に示すような構成で配設した。エンジン側の排気管
５に三方バルブ６を設け、バルブ６の出口を一方はフィ
ルタ１に、他方はフィルタ１を迂回してフィルタ１後方
の排気管７に接続されたバイパス８に連通させている。
また、フィルタ１は外周を断熱性に優れたクッション材
９で覆ってケース10に収納されている。ケース10のフィ
ルタ１前方には燃焼室11を有するバーナ12が取り付けら
れている。まず、排気管５がフィルタ１に連通するよう
にバルブ６をセットしディーゼルエンジンを運転してフ
ィルタ１にパーティキュレートを一定量堆積させた。次
にバルブ６を切り替えて排ガスをバイパス８に流し、バ
ーナ12に点火して得られる高温度のガスを過剰の空気と
ともに燃焼ガスとしてフィルタ１に送ってフィルタ１を
加熱してパーティキュレートを酸化焼却した。この時の
フィルタ１内部の温度分布を測定した結果を第３図に示
す。この図で明らかなように、フィルタ外周で温度が急
激に低下し、温度勾配が著しく大きいことが判かる。こ
の著しい温度勾配のためにフィルタ内部には熱応力が発
生し、フィルタ外周で最大となって外周部にクラックを
発生する場合があった。
しかるに、本発明のカリウムチタネート繊維を複合した
フィルタを用いた場合、リジェネレーションの繰り返
し、また、第３図に示したより大きな温度勾配を実験と
して加えてもクラックはまったく観察されなかった。こ
れは、カリウムチタネート繊維を複合したことによって
本フィルタ材料の引っ張り強度が、外周にかかる熱応力
に十分に耐え得るものとなったためである。即ち、加熱
により強度の低下することのないカリウムチタネート繊
維はアルミノシリケート繊維とセラミック原料粉末の焼
結箇所に取り込まれたり、あるいは焼結箇所間を接合し
てアルミノシリケート繊維同志の結合を補強する形で複
合化されているためである。
フィルタを用いた場合、リジェネレーションの繰り返
し、また、第３図に示したより大きな温度勾配を実験と
して加えてもクラックはまったく観察されなかった。こ
れは、カリウムチタネート繊維を複合したことによって
本フィルタ材料の引っ張り強度が、外周にかかる熱応力
に十分に耐え得るものとなったためである。即ち、加熱
により強度の低下することのないカリウムチタネート繊
維はアルミノシリケート繊維とセラミック原料粉末の焼
結箇所に取り込まれたり、あるいは焼結箇所間を接合し
てアルミノシリケート繊維同志の結合を補強する形で複
合化されているためである。
一方、従来のアルミノシリケート繊維のみからなるフィ
ルタにもクラックを発生しないものがあることから、ア
ルミノシリケート繊維からなる材料の強度と発生する熱
応力がほぼ等しい状態にあることがわかる。従って、カ
リウムチタネート繊維を複合した本発明の材料を用いて
構成したフィルタは、引っ張り強度が９倍になっている
ことから、クラックを生じさせる熱応力に対して９倍の
安全率を有していることがわかる。
ルタにもクラックを発生しないものがあることから、ア
ルミノシリケート繊維からなる材料の強度と発生する熱
応力がほぼ等しい状態にあることがわかる。従って、カ
リウムチタネート繊維を複合した本発明の材料を用いて
構成したフィルタは、引っ張り強度が９倍になっている
ことから、クラックを生じさせる熱応力に対して９倍の
安全率を有していることがわかる。
さらに、カリウムチタネート繊維を複合化したフィルタ
は、堆積したパーティキュレートの酸化開始温度が従来
のアルミノシリケート繊維のみの場合に比べて約15℃低
い温度であった。これは、複合化したカリウムチタネー
ト繊維のカリウムがパーティキュレートを構成するスス
や炭化水素の酸化触媒として作用しているためとみられ
る。従って、バーナによる加熱ガスの温度を低く設定す
ることが可能で、これにより、フィルタの内部に発生す
る温度勾配も小さくでき、よりクラックの発生しにくい
フィルタが得られる。
は、堆積したパーティキュレートの酸化開始温度が従来
のアルミノシリケート繊維のみの場合に比べて約15℃低
い温度であった。これは、複合化したカリウムチタネー
ト繊維のカリウムがパーティキュレートを構成するスス
や炭化水素の酸化触媒として作用しているためとみられ
る。従って、バーナによる加熱ガスの温度を低く設定す
ることが可能で、これにより、フィルタの内部に発生す
る温度勾配も小さくでき、よりクラックの発生しにくい
フィルタが得られる。
発明の効果 本発明によれば、アルミノシリケート繊維と、セラミッ
ク原料粉末を焼結結合させるとともにカリウムチタネー
ト繊維を複合化することで、高強度とすることができ、
排ガスフィルタとして用いたときに発生する温度勾配に
よる熱応力に抗することができ、その結果、クラックに
よるフィルタの破壊を未然に防ぐ効果を有する。
ク原料粉末を焼結結合させるとともにカリウムチタネー
ト繊維を複合化することで、高強度とすることができ、
排ガスフィルタとして用いたときに発生する温度勾配に
よる熱応力に抗することができ、その結果、クラックに
よるフィルタの破壊を未然に防ぐ効果を有する。
さらに、カリウムによる、パーティキュレートの酸化触
媒としての効果も期待できる。
媒としての効果も期待できる。
第１図は本発明のフィルタ材料を用いて構成した排ガス
フィルタの一実施例を示す斜視図、第２図は第１図の排
ガスフィルタをディーゼルエンジンの排ガス系に設置し
た装置の概略構成図、第３図は第２図に示した装置でリ
ジェネレーションを行ったときのフィルタ内部の温度分
布を示した図である。 １……フィルタ、2,4……セル。
フィルタの一実施例を示す斜視図、第２図は第１図の排
ガスフィルタをディーゼルエンジンの排ガス系に設置し
た装置の概略構成図、第３図は第２図に示した装置でリ
ジェネレーションを行ったときのフィルタ内部の温度分
布を示した図である。 １……フィルタ、2,4……セル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−226450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−223420（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−180772（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】アルミノシリケート繊維と、セラミック原
料粉末を互いに焼結させて構成される繊維セラミック多
孔体にカリウムチタネート繊維を複合化した繊維セラミ
ック多孔体。 - 【請求項２】アルミノシリケート繊維と、セラミック原
料粉末を互いに焼結させて構成される繊維セラミック多
孔体にカリウムチタネート繊維を複合化した繊維セラミ
ック多孔体からなり、ハニカム形状であって、セル端部
を交互に閉塞してなる排ガスフィルタ。 - 【請求項３】少なくともフィルタの外周をカリウムチタ
ネート繊維を複合化した繊維セラミック多孔体で構成し
た特許請求の範囲第２項記載の排ガスフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21404288A JPH0729861B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 繊維セラミック多孔体及びそれを用いた排ガスフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21404288A JPH0729861B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 繊維セラミック多孔体及びそれを用いた排ガスフィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264073A JPH0264073A (ja) | 1990-03-05 |
| JPH0729861B2 true JPH0729861B2 (ja) | 1995-04-05 |
Family
ID=16649313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21404288A Expired - Lifetime JPH0729861B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 繊維セラミック多孔体及びそれを用いた排ガスフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729861B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3139905B2 (ja) * | 1993-12-29 | 2001-03-05 | ニチアス株式会社 | オイル塗布ローラのオイル保持筒 |
| US5876640A (en) * | 1995-07-04 | 1999-03-02 | Nichias Corporation | Process for producing a coating fluid holding member |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21404288A patent/JPH0729861B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0264073A (ja) | 1990-03-05 |
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