JPH08189338A - ディーゼル排気ガスフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目封止部からの煤の漏洩が無く、効率よく製
造でき、また各セルに充填される目封止材の量が不均一
とならないディーゼル排気ガスフィルタの製造方法を提
供することを目的とする。 【構成】 ２層セルハニカム構造成形体１を押出し成形
する成形工程と、２層セルのうちの目封止するセル上の
成形体の外周面３の端部に圧入孔２を穿設する穿設工程
と、圧入孔２より目封止材を圧入して目封止するセルを
封止する封止工程と、成形体の外周面３に２層セルハニ
カム構造成形体１と同質の材料をペースト化したものを
塗布して積層・圧着・焼成により所定数の２層セルハニ
カム構造成形体１を一体化する一体化工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン等
の燃焼機関から排出される排気ガス中に含まれる粒子状
物質（以下、「煤」という）を捕集するディーゼル排気
ガスフィルタの製造方法に関し、特に、フィルタ内のセ
ル壁を排気ガスが通過することにより煤を捕集し、この
捕集した煤を電気ヒータ、バーナ等の熱源によって燃焼
再生させてフィルタの再生化（クリーニング化）を図
り、大気へ排出される煤等の有害物質の濾過を行って地
球環境を守るディーゼル排気ガスフィルタの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される煤を
捕集するためのディーゼル排気ガスフィルタとしては次
に示すようなものが考案されている。

【０００３】すなわち、金属ワイヤーメッシュに酸化ア
ルミナ等の耐熱性セラミック材料をコートしてフィルタ
構造にしたもの、有機高分子材料で網目構造体にしたも
のをセラミック性のスラリー溶液中に含浸させてフィル
タ構造にしたセラミックフォームフィルタ、無機質繊維
をセラミック粉末と分散・凝集させてセラミックペーパ
のシートを作製した後にコルゲート成形法にて成形を行
って焼成した煤の捕集効率の高い繊維質ハニカムセラミ
ックフィルタ、コージェライト原料を押出し成形機によ
って成形し、焼成を行って多孔質構造としたハニカム形
状のセラミックハニカムフィルタなどである。

【０００４】これらのディーゼル排気ガスフィルタは、
耐熱性容器に実装されてディーゼルエンジンの排気マニ
ホールド部に設けられ、エンジンから排出される煤を捕
集し、一定時間後に電気ヒータ、バーナ等の熱源によっ
て燃焼再生してフィルタのクリーニング化を行った後
に、ディーゼル排気ガスの捕集・再生を繰り返し行い、
エンジンからの排気ガス中の汚染物質を大気に放出する
ことを防ぐものである。

【０００５】上述したようなディーゼル排気ガスフィル
タの目封止方法として、特公昭６３−２４７３１号公報
または特開平５−１８４８３３号公報に記載されたもの
がある。

【０００６】特公昭６３−２４７３１号公報には、多数
のセルからなるハニカム構造の特定のセルへの目封止方
法として、紙製もしくは合成樹脂製の封止用フィルムに
特定セルだけに目封止材を導入するように孔を設けたフ
ィルムを作製し、このフィルムをフィルタの目封止する
端面部に貼着して、このフィルムを介して目封止材をピ
ストン等によって加圧導入し、特定のセルに目封止材を
導入して封止する方法が記載されている。

【０００７】また、特開平５−１８４８３３号公報に
は、ハニカム構造体の封止される端面部を下向きにし
て、上端面に選択的に封止材が注入できるように開口孔
を有する封止材容器を載置し、その容器内に封止材を入
れ、封止材容器に振動を与え、この振動によって上記封
止材がハニカム構造体の貫通口を落下して下端面に緻密
層を形成させ、ハニカム構造体の任意のセルを封止する
方法が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のディーゼル排気ガスフィルタは、特に捕集時の課題
として、目封止材がセルに充分に充填されないため、排
気ガスをフィルタで捕集する際に煤を止めるための目封
止部からの煤の漏洩が発生し、せっかく排気ガス中の煤
を捕集したつもりが大気中に撒き散らされるという問題
点があった。

【０００９】また、上述したような封止用フィルムを貼
着してセルを封止する方法には、次のような問題点があ
った。すなわち、押出し成形されたハニカム構造体と通
過孔を設けた封止フィルムとをフィルタの端面部に貼着
する際には、フィルタの面を均一に平行にしなければな
らず、面が粗いと、封止材を導入する際に封止材が封止
すべきセル外に導入されたり、あるいは封止材を加圧導
入する際にフィルムが変形して他のセルまで封止材がつ
いてしまうという問題点があった。また、この封止フィ
ルムはフィルタに貼着したまま焼成・燃焼・焼失してし
まうために、封止フィルムの作製等において必要外のコ
ストがかかると共にフィルムをフィルタの端面に貼着す
る際に熟練と勘を必要としており、これら目封止材が他
セルについた部分の修正、フィルムの貼着等に多大な労
力、時間、コストを要し、ディーゼル排気ガスフィルタ
を効率よく製造することができないという問題点があっ
た。さらに、ハニカム構造体の上端面に封止材がはいっ
ている封止材容器を載置し振動を与えてハニカム構造体
の下端面に落下充填していく封止方法では、封止材容器
の中に入っている封止材が振動によって片寄って落下し
たり、あるいは目封止材がブリッヂ現象をおこして目詰
まり等の現象が発生し、各セルに充填される目封止材の
量が不均一になり、この不均一により各セルに溜まる排
気ガス中の煤量が変化し、燃焼が不均一になるという問
題点があった。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、目封止部からの煤の漏洩が無く、効率よく製造で
き、また各セルに充填される目封止材の量が不均一とな
らないディーゼル排気ガスフィルタの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１記載のディーゼル排気ガスフィルタ
の製造方法は、２層セルハニカム構造成形体を押出し成
形する成形工程と、２層セルのうちの目封止するセル上
の成形体外周面端部に圧入孔を穿孔する穿孔工程と、圧
入孔より目封止材を圧入して目封止するセルを封止する
封止工程と、成形体外周面に成形体と同質の材料をペー
スト化したものを塗布して積層・圧着・焼成により所定
数の２層セルハニカム構造成形体を一体化する一体化工
程とを有する構成を有している。

【００１２】請求項２記載のディーゼル排気ガスの製造
方法は、２層セルハニカム構造成形体を押出し成形する
成形工程と、２層セルのうちの目封止するセル上の成形
体外周面端部に切込みを形成する形成工程と、切込みに
目封止材を注入して目封止するセルを封止する封止工程
と、成形体外周面に成形体と同質の材料をペースト化し
たものを塗布して積層・圧着・焼成により所定数の２層
セルハニカム構造成形体を一体化する一体化工程とを有
する構成を有している。

【００１３】ここで、２層セルハニカム構造成形体は、
チタン酸アルミニウム質、シリカ質、コージェライト
質、またはムライト質等で形成される。これは耐熱性、
成形性に優れているためである。

【００１４】

【作用】上記構成によって、圧入孔または切込みを介し
て目封止が必要な各セルに確実に目封止材を圧入または
注入できるので、ディーゼルエンジン等から排出される
排気ガスを漏洩することなく確実に捕集することができ
る。これにより、有害な汚染物質を大気中に散布するこ
とがなくなる。

【００１５】また、上記構成で製造されたディーゼル排
気ガスフィルタは一体形になっており、実装時における
振動などにおいても煤の漏洩がなく、実用上問題のない
強度をもっているものである。

【００１６】さらに、一連の製造工程は、圧入孔の穿設
・切込みの形成、目封止材の圧入・注入、成形体へのペ
ースト塗布、積層・圧着・焼成の簡単な作業であるの
で、ロボット作業化でき、作業の効率化を図ることがで
きる。

【００１７】さらに、目封止材が確実に圧入または注入
されたことを目視あるいは映像で判断できるので、各セ
ルに充填される目封止材の量が不均一とならないように
調整することができ、各セルにおける燃焼を均一化する
ことができる。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について図を用いて
説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施例に係るディーゼル
排気ガスフィルタを示す斜視図、図２は図１のＡ部拡大
図である。図１、図２において、１は２層セルハニカム
構造成形体、２は目封止材を圧入する圧入孔、３は２層
セルハニカム構造成形体１の外周面、４は排気ガス入口
側、５は排気ガス出口側である。

【００２０】まず、２層セルハニカム構造成形体１の成
形法について述べる。原料である平均粒子径５μｍの合
成チタン酸アルミニウム１００重量％（原稿は１００部
となっていますが、後に続く各成分の記載が重量％とな
っていますので重量％としました）に対して、結合材と
してのメチルセルローズ２０重量％と、潤滑剤としての
グリセリン４重量％と、離形剤としてのステアリン酸エ
マルジョン１０重量％と、燃焼可燃物５０重量％と、水
３０重量％とを混合機にて混合し、その後、真空混練機
で内部の空気溜りをなくすために充分に混練を行った。
その後、この混練物を一日熟成させて混練物の水分の均
一化を図り、真空押出し成形機にて所定の形状に押出し
成形して、図１の２層セルハニカム構造成形体１を得た
（この時点ではまだ圧入孔２は形成されていない）。２
層セルハニカム構造成形体１は、幅１２５ｍｍ×厚み
６．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍの形状で、セル数は１００
セル／ｉｎｃｈ² の２層セル形状である。

【００２１】次に、自動孔開け機によって、押出し成形
された２層セルハニカム構造成形体１の特定のセルへ目
封止材を圧入するための圧入孔２を、排気ガス入口側
４、出口側５において交互になるように（同一セルの入
口側が開口している場合には出口側を目封止し、同一セ
ルの入口側が目封止されている場合には出口側を開口す
るように）、また上下のセルも交互になるように、穿孔
した。押出し成形と同質の材料をバインダと水と増粘剤
とでペースト状にした粘度２０〜５０ポイズの目封止材
を圧入孔２に一定量圧入した後、目封止材の乾燥を行っ
た。

【００２２】次に、上記圧入を行った面の裏面側も同様
に圧入孔２を介して目封止材を圧入し、特定セルの目封
止を行った。その後、２層セルハニカム構造成形体１と
同質の材料をペースト状にしたものをローラ転写法によ
って２層セルハニカム構造成形体１の外周面３に塗布し
た。上記ローラ転写法によってペーストが塗布された外
周面３に、同様にして得られた２層セルハニカム構造成
形体１を積層・圧着して接合した。図３は、図１のディ
ーゼル排気ガスフィルタの積層体を示す斜視図である。
図３において、１は２層セルハニカム構造成形体、２は
圧入孔、３は外周面、４は排気ガス入口側、５は排気ガ
ス出口側であり、これらは図１と同様なものなので、同
一符号を付して説明は省略する。

【００２３】上記圧着は、０．０２ｋｇ／ｃｍ² 〜０．
０６ｋｇ／ｃｍ² の圧力をかけて行った。圧着の圧力が
０．０１ｋｇ／ｃｍ² 以下になると、焼成後に積層体が
剥離するという不具合が発生した。また、圧着の圧力が
０．１ｋｇ／ｃｍ² 以上になると、２層セルハニカム構
造成形体１のセル部が変形するという不具合を生じた。

【００２４】次に、上述したように所定の形状に積層・
圧着された図３の積層体に対して、焼成温度１４５０
℃、４時間の条件にて焼成を行って、チタン酸アルミニ
ウム質のディーゼル排気ガスフィルタを得た。

【００２５】このようにして得られたディーゼル排気ガ
スフィルタを３４００ｃｃのディーゼルエンジンの排気
管に取り付け、捕集した煤が燃焼再生できるように着火
用電気ヒータをケースに組み込んだ燃焼器を取り付け
て、エンジン回転数１２００ｒｐｍ、トルク２０ｋｇ・
ｍの条件でエンジンを運転し、ディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中の煤等の微粒子成分の捕集を行っ
た。

【００２６】捕集の評価のため、エンジンから排出され
る煤のスモーク値の評価、フィルタで濾過後のスモーク
値の評価、および目視によるセル部分の漏洩（リーク）
痕跡のチェックを行った。この結果を（表１）に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】その後、付着している煤等の微粒子を電気
ヒータにて燃焼再生して上記と同様の評価をおこなった
ところ、同様の結果が得られた。

【００２９】（表１）から明きらかなように、本実施例
によれば、目封止したセルからの煤等の微粒子成分の漏
洩がなく、安定して煤を捕集できるディーゼル排気ガス
フィルタを得ることができる。また、本実施例では明記
してないが、シリカ質、コージェライト質、ムライト質
等のセラミックについても同様の製造方法を適用してデ
ィーゼル排気ガスフィルタを得たが、（表１）と同様の
結果を得ることができた。

【００３０】以上のように本実施例によれば、圧入孔２
を介して目封止が必要な各セルに確実に目封止材を圧入
できるので、ディーゼルエンジン等から排出される排気
ガスを漏洩することなく確実に捕集することができる。
また、本実施例で製造されたディーゼル排気ガスフィル
タは一体形になっており、実装時における振動などにお
いても煤の漏洩がなく、実用上問題のない強度をもって
いるものである。さらに、一連の製造工程は、圧入孔２
の穿設、目封止材の圧入、２層セルハニカム構造成形体
１へのペースト塗布、積層・圧着・焼成の簡単な作業で
あるので、ロボット作業化でき、作業の効率化を図るこ
とができる。さらに、目封止材が確実に圧入されたこと
を目視あるいは映像で判断できるので、各セルに充填さ
れる目封止材の量が不均一とならないように調整するこ
とができる。

【００３１】（実施例２）図４は本発明の他の実施例に
係るディーゼル排気ガスフィルタを示す斜視図、図５は
図４のＢ部拡大図である。図４、図５において、６は２
層セルハニカム構造成形体、７は目封止材を注入する切
込み、８は２層セルハニカム構造成形体６の外周面、９
は排気ガス入口側、１０は排気ガス出口側である。

【００３２】まず、２層セルハニカム構造成形体６の成
形法について述べる。アルミニウム成分が１０重量％、
シリカ成分が８５重量％、チタン酸カリウム成分が５重
量％からなる原料をそれぞれ秤量して、ボールミルにて
４８時間湿式混合を行った後、乾燥機にて乾燥を行っ
た。その後、この混合原料をニーダにて粉砕し、この混
合物１００重量％に対して、結合材としてのメチルセル
ローズ２０重量％と、潤滑剤としてのグリセリン５重量
％と、離形剤としてのステアリン酸エマルジョン１２重
量％と、燃焼可燃物６５重量％と、水３５重量％とを混
合機にて充分に混合した。その後、真空混練機で内部の
空気溜りをなくすために混練を行った。その後、この混
練物を一日熟成させて混練物の水分の均一化を図り、真
空押出し成形機にて所定の形状に押出し成形して、図４
の２層セルハニカム構造成形体６を得た（この時点では
まだ切込み７は形成されていない）。２層セルハニカム
構造成形体６は、幅１２５ｍｍ×厚み６．８ｍｍ×長さ
１５０ｍｍの形状で、セル数は１００セル／ｉｎｃｈ²
の２層セル形状である。

【００３３】次に、回転カッタ機によって、押出し成形
された２層セルハニカム構造成形体６の特定のセルへ目
封止材を注入するための切込み７を、排気ガス入口側
９、出口側１０において交互になるように（同一セルの
入口側が開口している場合には出口側を目封止し、同一
セルの入口側が目封止されている場合には出口側を開口
するように）、また上下のセルも交互になるように、形
成した。押出し成形と同質の材料をバインダと水と増粘
剤とでペースト状にした粘度２０〜５０ポイズの目封止
材を切込み７に一定量注入した後、目封止材の乾燥を行
った。

【００３４】次に、上記注入を行った面の裏面側も同様
に切込み７を介して目封止材を注入し、特定セルの目封
止を行った。その後、２層セルハニカム構造成形体６と
同質の材料をペースト状にしたものをローラ転写法によ
って２層セルハニカム構造成形体６の外周面８に塗布し
た。上記ローラ転写法によってペーストが塗布された外
周面８に、同様にして得られた２層セルハニカム構造成
形体６を所定数だけ積層・圧着して接合した。図６は、
図４のディーゼル排気ガスフィルタの積層体を示す斜視
図である。図６において、６は２層セルハニカム構造成
形体、７は切込み、８は外周面、９は排気ガス入口側、
１０は排気ガス出口側であり、これらは図４と同様なも
のなので、同一符号を付して説明は省略する。

【００３５】上記圧着は、０．０２ｋｇ／ｃｍ² 〜０．
０６ｋｇ／ｃｍ² の圧力をかけて行った。圧着の圧力が
０．０１ｋｇ／ｃｍ² 以下になると、焼成後に積層体が
剥離するという不具合が発生した。また、圧着の圧力が
０．１ｋｇ／ｃｍ² 以上になると、２層セルハニカム構
造成形体６のセル部が変形するという不具合を生じた。
なお、排気マニホールド部の耐熱性容器に２層セルハニ
カム構造成形体６の積層体を配置する関係上、積層した
最上部、最下部の切込み７においては、全域を目封止す
るか、あるいは、目封止材と同質のシート一枚に上記接
合に用いたペーストを塗布し、２層セルハニカム構造成
形体６の積層体に接合して、切込み７が開いている部分
からのガス抜けを防止した。

【００３６】次に、上述したように所定の形状に積層・
圧着された図６の積層体に対して、焼成温度１２５０
℃、２時間の条件にて焼成を行って、シリカ質のディー
ゼル排気ガスフィルタを得た。

【００３７】このようにして得られたディーゼル排気ガ
スフィルタを３４００ｃｃのディーゼルエンジンの排気
管に取り付け、捕集した煤が燃焼再生できるように着火
用電気ヒータをケースに組み込んだ燃焼器を取り付け
て、エンジン回転数１２００ｒｐｍ、トルク２０ｋｇ・
ｍの条件でエンジンを運転し、ディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中の煤等の微粒子成分の捕集を行っ
た。

【００３８】捕集の評価のため、エンジンから排出され
る煤のスモーク値の評価、フィルタで濾過後のスモーク
値の評価、および目視によるセル部分の漏洩（リーク）
痕跡のチェックを行った。この結果を（表１）に示す。

【００３９】その後、付着している煤等の微粒子を電気
ヒータにて燃焼再生して上記と同様の評価をおこなった
ところ、同様の結果が得られた。

【００４０】（表１）から明きらかなように、本実施例
によれば、目封止したセルからの煤等の微粒子成分の漏
洩がなく、安定して煤を捕集できるディーゼル排気ガス
フィルタを得ることができる。また、本実施例では明記
してないが、チタン酸アルミニウム質、コージェライト
質、ムライト質等のセラミックについても同様の製造方
法を適用してディーゼル排気ガスフィルタを得たが、
（表１）と同様の結果を得ることができた。

【００４１】以上のように本実施例によれば、切込み７
を介して目封止が必要な各セルに確実に目封止剤を注入
できるので、ディーゼルエンジン等から排出される排気
ガスを漏洩することなく確実に捕集することができる。
また、本実施例で製造されたディーゼル排気ガスフィル
タは一体形になっており、実装時における振動などにお
いても煤の漏洩がなく、実用上問題のない強度をもって
いるものである。さらに、一連の製造工程は、切込み７
の形成、目封止材の注入、２層セルハニカム構造成形体
６へのペースト塗布、積層・圧着・焼成の簡単な作業で
あるので、ロボット作業化でき、作業の効率化を図るこ
とができる。さらに、目封止材が確実に注入されたこと
を目視あるいは映像で判断できるので、各セルに充填さ
れる目封止材の量が不均一とならないように調整するこ
とができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明は、２層セルハニカ
ム構造成形体を押出し成形する成形工程と、２層セルの
うちの目封止するセル上の成形体外周面端部に圧入孔を
穿孔または切込みを形成する穿孔工程または形成工程
と、圧入孔または切込みより目封止材を圧入または注入
して目封止するセルを封止する封止工程と、成形体外周
面に成形体と同質の材料をペースト化したものを塗布し
て積層・圧着・焼成により所定数の２層セルハニカム構
造成形体を一体化する一体化工程とを有することによ
り、圧入孔または切込みを介して目封止が必要な各セル
に確実に目封止剤を圧入または注入できるので、ディー
ゼルエンジン等から排出される排気ガスを漏洩すること
なく確実に捕集することができるディーゼル排気ガスフ
ィルタの製造方法を実現することができる。

【００４３】また、ディーゼル排気ガスフィルタは一体
形に形成されるので、実装時における振動などにおいて
も煤の漏洩がなく、実用上問題のない強度をもつディー
ゼル排気ガスフィルタの製造方法を実現することができ
る。

【００４４】さらに、一連の製造工程は、圧入孔の穿孔
または切込みの形成、目封止材の圧入または注入、２層
セルハニカム構造成形体へのペースト塗布、積層・圧着
・焼成の簡単な作業であるので、ロボット作業化でき、
作業の効率化を図ることができるディーゼル排気ガスフ
ィルタの製造方法を実現することができる。

【００４５】さらに、目封止材が確実に圧入または注入
されたことを目視あるいは映像で判断できるので、各セ
ルに充填される目封止材の量が不均一とならないように
調整することができ、従って燃焼が不均一となることの
ないディーゼル排気ガスフィルタの製造方法を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るディーゼル排気ガスフ
ィルタを示す斜視図

【図２】図１のＡ部拡大図

【図３】図１のディーゼル排気ガスフィルタの積層体を
示す斜視図

【図４】本発明の他の実施例に係るディーゼル排気ガス
フィルタを示す斜視図

【図５】図４のＢ部拡大図

【図６】図４のディーゼル排気ガスフィルタの積層体を
示す斜視図

【符号の説明】

１、６ ２層セルハニカム構造成形体 ２ 圧入孔 ３、８ 外周面 ４、９ 排気ガス入口側 ５、１０ 排気ガス出口側 ７ 切込み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 信二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松枝 聖 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 池田 幸則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２層セルハニカム構造成形体を押出し成形
   する成形工程と、前記２層セルのうちの目封止するセル
   上の前記成形体外周面端部に圧入孔を穿孔する穿孔工程
   と、前記圧入孔より目封止材を圧入して前記目封止する
   セルを封止する封止工程と、前記成形体外周面に前記成
   形体と同質の材料をペースト化したものを塗布して積層
   ・圧着・焼成により所定数の前記２層セルハニカム構造
   成形体を一体化する一体化工程とを有することを特徴と
   するディーゼル排気ガスフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】２層セルハニカム構造成形体を押出し成形
   する成形工程と、前記２層セルのうちの目封止するセル
   上の前記成形体外周面端部に切込みを形成する形成工程
   と、前記切込みに目封止材を注入して前記目封止するセ
   ルを封止する封止工程と、前記成形体外周面に前記成形
   体と同質の材料をペースト化したものを塗布して積層・
   圧着・焼成により所定数の前記２層セルハニカム構造成
   形体を一体化する一体化工程とを有することを特徴とす
   るディーゼル排気ガスフィルタの製造方法。