JP2001327818A - セラミックフィルター及びフィルター装置 - Google Patents
セラミックフィルター及びフィルター装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィルターの燃焼等の高温処理によっても除
去されずに残留し蓄積する灰分が、フィルター構成材料
と反応して溶損に至らしめるのを抑止し、長期使用を可
能にしたセラミックフィルターを提供する。 【解決手段】 高温にて使用するセラミックフィルター
であって、当該セラミックフィルターで濾過される濾過
物質に含まれ、燃焼等の高温処理により除去されない灰
分と、前記セラミックフィルターの主要構成材料よりも
優先的に反応する物質を含む。
去されずに残留し蓄積する灰分が、フィルター構成材料
と反応して溶損に至らしめるのを抑止し、長期使用を可
能にしたセラミックフィルターを提供する。 【解決手段】 高温にて使用するセラミックフィルター
であって、当該セラミックフィルターで濾過される濾過
物質に含まれ、燃焼等の高温処理により除去されない灰
分と、前記セラミックフィルターの主要構成材料よりも
優先的に反応する物質を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ディーゼルパテ
ィキュレートフィルター（ＤＰＦ）に代表されるよう
な、高温で使用され、また、使用に伴って堆積した濾過
物質を除去するために燃焼等の高温処理が施されるセラ
ミックフィルターに関する。
ィキュレートフィルター（ＤＰＦ）に代表されるよう
な、高温で使用され、また、使用に伴って堆積した濾過
物質を除去するために燃焼等の高温処理が施されるセラ
ミックフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】 ディーゼル機関の排気ガス中には、カ
ーボンを主成分とする微粒子（パティキュレート）が多
量に含まれている。このパティキュレートが大気中に放
出されると環境汚染を引き起こすため、ディーゼル機関
の排気系にパティキュレートを捕集するためのフィルタ
ーを含むパティキュレートトラップ装置を配し、排気ガ
ス中のパティキュレートを大気に放出する以前に除去す
る技術が存在する。
ーボンを主成分とする微粒子（パティキュレート）が多
量に含まれている。このパティキュレートが大気中に放
出されると環境汚染を引き起こすため、ディーゼル機関
の排気系にパティキュレートを捕集するためのフィルタ
ーを含むパティキュレートトラップ装置を配し、排気ガ
ス中のパティキュレートを大気に放出する以前に除去す
る技術が存在する。
【０００３】 このパティキュレートトラップ装置は、
その使用に伴って、捕集されたパティキュレートが次第
にフィルター内に堆積して行くので、同装置の実用に際
しては、フィルター内のパティキュレート堆積量が増加
して排気抵抗が増大することによる機関性能の低下を防
ぐ目的で、パティキュレートがある程度堆積した時点
で、フィルターに逆洗、燃焼等の処理を施してパティキ
ュレートを除去することにより、フィルター機能を再生
させる。
その使用に伴って、捕集されたパティキュレートが次第
にフィルター内に堆積して行くので、同装置の実用に際
しては、フィルター内のパティキュレート堆積量が増加
して排気抵抗が増大することによる機関性能の低下を防
ぐ目的で、パティキュレートがある程度堆積した時点
で、フィルターに逆洗、燃焼等の処理を施してパティキ
ュレートを除去することにより、フィルター機能を再生
させる。
【０００４】 しかしながら、逆洗にてパティキュレー
トを除去する手法には、システム全体が複雑かつ大型に
なるという問題点がある。一方、燃焼にてパティキュレ
ートを除去する手法にも、パティキュレートの一部がフ
ィルターの燃焼再生後に灰分として残留し、幾度に及ぶ
燃焼再生処理によってフィルター内に蓄積され、その後
の使用時或いは燃焼再生処理時の高温下でフィルター構
成材料と反応することにより、フィルター構成材料の融
点未満の温度にて、フィルターを溶損に至らしめるとい
う問題点があった。
トを除去する手法には、システム全体が複雑かつ大型に
なるという問題点がある。一方、燃焼にてパティキュレ
ートを除去する手法にも、パティキュレートの一部がフ
ィルターの燃焼再生後に灰分として残留し、幾度に及ぶ
燃焼再生処理によってフィルター内に蓄積され、その後
の使用時或いは燃焼再生処理時の高温下でフィルター構
成材料と反応することにより、フィルター構成材料の融
点未満の温度にて、フィルターを溶損に至らしめるとい
う問題点があった。
【０００５】 具体的には、堆積パティキュレート中に
は燃料、エンジンオイル、配管部品等に由来するＰ、
Ｓ、Ｃａ、Ｎａ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等が含
まれ、これらを含む化合物及び／又は複合物が、パティ
キュレート燃焼後もフィルター内に灰分として残留し、
上記の如き溶損を引き起こすことが問題となっていた。
特に、酸化物系セラミックス材料で構成されているフィ
ルターは、前記灰分と反応し易く、問題が深刻である。
は燃料、エンジンオイル、配管部品等に由来するＰ、
Ｓ、Ｃａ、Ｎａ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等が含
まれ、これらを含む化合物及び／又は複合物が、パティ
キュレート燃焼後もフィルター内に灰分として残留し、
上記の如き溶損を引き起こすことが問題となっていた。
特に、酸化物系セラミックス材料で構成されているフィ
ルターは、前記灰分と反応し易く、問題が深刻である。
【０００６】 このような状況に鑑み、堆積灰分を除去
する方法として、例えば特開平１０−３３９２３号公報
には、フィルター表面に付着させたセラミック粒層上に
灰分を一旦付着させておき、後に、逆洗によってセラミ
ック粒子ごと灰分を吹き飛ばす技術が提案されている。
また、特開平１１−２１０４４０号公報には、ＤＰＦの
排出側目封じを網部材で構成することにより、灰分のみ
を選択的に排出する技術が提案されている。
する方法として、例えば特開平１０−３３９２３号公報
には、フィルター表面に付着させたセラミック粒層上に
灰分を一旦付着させておき、後に、逆洗によってセラミ
ック粒子ごと灰分を吹き飛ばす技術が提案されている。
また、特開平１１−２１０４４０号公報には、ＤＰＦの
排出側目封じを網部材で構成することにより、灰分のみ
を選択的に排出する技術が提案されている。
【０００７】 一方、これらとは別に、パティキュレー
トの燃焼を補助する目的にて、フィルターに触媒を担持
する技術も研究されている。例えば、特開平２−７５３
１４号公報には、シリカゾルと触媒溶液との混合溶液に
ＤＰＦを含浸する製造方法が提案されている。
トの燃焼を補助する目的にて、フィルターに触媒を担持
する技術も研究されている。例えば、特開平２−７５３
１４号公報には、シリカゾルと触媒溶液との混合溶液に
ＤＰＦを含浸する製造方法が提案されている。
【０００８】 また、特開昭５７−９１７２６号公報に
は、無機質担体にモリブデン酸塩、或いは酸化モリブデ
ンと金属酸化物との混合酸化物を含有せしめて内燃機関
の排出ガスフィルターを得る技術が、特公平２−６０３
７４号公報には、ガスフィルター機能を有する耐火性三
次元構造体上に担持せしめられた多孔性無機質基盤上に
タングステン酸塩と白金族元素を分散担持する技術が、
特開平１０−２７４０３０号公報には、触媒活性金属成
分を耐熱性無機酸化物からなる触媒担体を介して自己発
熱型高温耐熱性金属多孔性フィルターに担持する技術
が、各々開示されている。
は、無機質担体にモリブデン酸塩、或いは酸化モリブデ
ンと金属酸化物との混合酸化物を含有せしめて内燃機関
の排出ガスフィルターを得る技術が、特公平２−６０３
７４号公報には、ガスフィルター機能を有する耐火性三
次元構造体上に担持せしめられた多孔性無機質基盤上に
タングステン酸塩と白金族元素を分散担持する技術が、
特開平１０−２７４０３０号公報には、触媒活性金属成
分を耐熱性無機酸化物からなる触媒担体を介して自己発
熱型高温耐熱性金属多孔性フィルターに担持する技術
が、各々開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、特開
平１０−３３９２３号公報で提案された技術には、灰分
の付着したセラミック粒子を強制剥離させるために、前
述した逆洗再生方式同様、システム全体が複雑かつ大型
になるという問題があり、また、特開平１１−２１０４
４０号公報で提案された技術には、排出側網部材によっ
て、互いに粒度分布を有するパティキュレートと灰分か
ら、灰分のみを選択的に通過させることは困難であり、
結果的に、パティキュレートの捕集効率若しくは灰分の
排出効率の何れかを犠牲にせざるを得ないという問題が
ある。
平１０−３３９２３号公報で提案された技術には、灰分
の付着したセラミック粒子を強制剥離させるために、前
述した逆洗再生方式同様、システム全体が複雑かつ大型
になるという問題があり、また、特開平１１−２１０４
４０号公報で提案された技術には、排出側網部材によっ
て、互いに粒度分布を有するパティキュレートと灰分か
ら、灰分のみを選択的に通過させることは困難であり、
結果的に、パティキュレートの捕集効率若しくは灰分の
排出効率の何れかを犠牲にせざるを得ないという問題が
ある。
【００１０】 更に、特開平２−７５３１４号公報、特
開昭５７−９１７２６号公報、特公平２−６０３７４号
公報及び特開平１０−２７４０３０号公報で提案された
技術については、前述のように、より低温にて堆積パテ
ィキュレートを完全燃焼させるための触媒設計が研究さ
れているものの、堆積灰分によるフィルター溶損を抑制
する観点からの工夫や検討は全くなされておらず、担持
した触媒と堆積灰分との反応性、相互作用も何ら検討さ
れていない。
開昭５７−９１７２６号公報、特公平２−６０３７４号
公報及び特開平１０−２７４０３０号公報で提案された
技術については、前述のように、より低温にて堆積パテ
ィキュレートを完全燃焼させるための触媒設計が研究さ
れているものの、堆積灰分によるフィルター溶損を抑制
する観点からの工夫や検討は全くなされておらず、担持
した触媒と堆積灰分との反応性、相互作用も何ら検討さ
れていない。
【００１１】 すなわち、「コージェライトのような酸
化物系セラミックスやＳｉＣのような炭化物及び／又は
Ｓｉ3Ｎ4のような窒化物系セラミックスに代表される材
料から構成される高温用セラミックフィルターを用い、
濾過物質がある程度堆積した時点で、あるいは連続的
に、燃焼等の処理にて濾過物質を除去することにより、
フィルターとしての機能を再生するシステムにおいて、
燃焼再生後に灰分として残留した濾過物質の一部が、幾
度に及ぶ燃焼再生処理あるいは長時間に及ぶ連続再生に
よってフィルター内に蓄積され、その後の使用時或いは
燃焼再生処理時の高温下でフィルター構成材料と反応す
ることにより、フィルター構成材料の融点未満の温度に
て、フィルターを溶損に至らしめる」、という問題点
を、満足に解決できる技術は未だ見出されていなかっ
た。
化物系セラミックスやＳｉＣのような炭化物及び／又は
Ｓｉ3Ｎ4のような窒化物系セラミックスに代表される材
料から構成される高温用セラミックフィルターを用い、
濾過物質がある程度堆積した時点で、あるいは連続的
に、燃焼等の処理にて濾過物質を除去することにより、
フィルターとしての機能を再生するシステムにおいて、
燃焼再生後に灰分として残留した濾過物質の一部が、幾
度に及ぶ燃焼再生処理あるいは長時間に及ぶ連続再生に
よってフィルター内に蓄積され、その後の使用時或いは
燃焼再生処理時の高温下でフィルター構成材料と反応す
ることにより、フィルター構成材料の融点未満の温度に
て、フィルターを溶損に至らしめる」、という問題点
を、満足に解決できる技術は未だ見出されていなかっ
た。
【００１２】 本発明は、このような従来の事情に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、セラ
ミックフィルターで濾過される濾過物質に含まれ、フィ
ルターの燃焼等の高温処理によっても除去されずに残留
し蓄積する灰分が、フィルター構成材料と反応してフィ
ルター構成材料の融点未満の温度にてフィルターを溶損
に至らしめるのを抑止し、長期使用を可能にしたセラミ
ックフィルター及びフィルター装置を提供することにあ
る。
てなされたものであり、その目的とするところは、セラ
ミックフィルターで濾過される濾過物質に含まれ、フィ
ルターの燃焼等の高温処理によっても除去されずに残留
し蓄積する灰分が、フィルター構成材料と反応してフィ
ルター構成材料の融点未満の温度にてフィルターを溶損
に至らしめるのを抑止し、長期使用を可能にしたセラミ
ックフィルター及びフィルター装置を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、高温
にて使用するセラミックフィルターであって、当該セラ
ミックフィルターで濾過される濾過物質に含まれ、燃焼
等の高温処理により除去されない灰分と、前記セラミッ
クフィルターの主要構成材料よりも優先的に反応する物
質を含むことを特徴とするセラミックフィルター、が提
供される。
にて使用するセラミックフィルターであって、当該セラ
ミックフィルターで濾過される濾過物質に含まれ、燃焼
等の高温処理により除去されない灰分と、前記セラミッ
クフィルターの主要構成材料よりも優先的に反応する物
質を含むことを特徴とするセラミックフィルター、が提
供される。
【００１４】 また、本発明によれば、（１）前記のセ
ラミックフィルターと、（２）当該セラミックフィルタ
ーの上流側に配された触媒体とを備えたことを特徴とす
るフィルター装置（第一のフィルター装置）、が提供さ
れる。
ラミックフィルターと、（２）当該セラミックフィルタ
ーの上流側に配された触媒体とを備えたことを特徴とす
るフィルター装置（第一のフィルター装置）、が提供さ
れる。
【００１５】 更に、本発明によれば、少なくとも、
（１）高温にて使用するセラミックフィルターと、
（２）前記セラミックフィルターの上流側に配された、
前記セラミックフィルターにて濾過された濾過物質に含
まれ、燃焼等の高温処理により除去されない灰分と、前
記セラミックフィルターの主要構成材料よりも優先的に
反応する物質を含むプレフィルターとを備えたことを特
徴とするフィルター装置（第二のフィルター装置）、が
提供される。
（１）高温にて使用するセラミックフィルターと、
（２）前記セラミックフィルターの上流側に配された、
前記セラミックフィルターにて濾過された濾過物質に含
まれ、燃焼等の高温処理により除去されない灰分と、前
記セラミックフィルターの主要構成材料よりも優先的に
反応する物質を含むプレフィルターとを備えたことを特
徴とするフィルター装置（第二のフィルター装置）、が
提供される。
【００１６】 なお、本発明で言う「濾過物質」とは、
フィルターによって濾過され、フィルター上に残留した
物質を指す。また、本発明で言う「反応」とは、純粋に
「化学反応」の意味に限定されず、一方の作用により他
方に何らかの影響を与える、或いは双方が相互作用し合
う状態を含む。
フィルターによって濾過され、フィルター上に残留した
物質を指す。また、本発明で言う「反応」とは、純粋に
「化学反応」の意味に限定されず、一方の作用により他
方に何らかの影響を与える、或いは双方が相互作用し合
う状態を含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】 本発明のセラミックフィルター
おいては、濾過物質に含まれ、燃焼等の高温処理により
除去されない灰分と反応し易く、前記セラミックフィル
ターの主要構成材料よりも優先的に反応する物質（以
下、このような物質を「アンカー物質」と呼ぶ。）を、
フィルターに予め含有させておく。このようにしておく
ことにより、フィルターが使用中或いは再生中に高温に
晒されても、蓄積灰分は優先的にアンカー物質と反応
し、フィルター構成材料との反応が抑えられるため、結
果的にフィルター本体の溶損が抑止される。
おいては、濾過物質に含まれ、燃焼等の高温処理により
除去されない灰分と反応し易く、前記セラミックフィル
ターの主要構成材料よりも優先的に反応する物質（以
下、このような物質を「アンカー物質」と呼ぶ。）を、
フィルターに予め含有させておく。このようにしておく
ことにより、フィルターが使用中或いは再生中に高温に
晒されても、蓄積灰分は優先的にアンカー物質と反応
し、フィルター構成材料との反応が抑えられるため、結
果的にフィルター本体の溶損が抑止される。
【００１８】 また、本発明の第一のフィルター装置
は、前記のような灰分と反応し易いアンカー物質を含有
させたセラミックフィルターの上流側に、触媒体を配し
たものである。上流側の触媒体は、主に排ガス中に含ま
れる有害成分を浄化する目的で設けられる。このような
構成のフィルター装置では、下流側のセラミックフィル
ターが、排熱と併せて上流側の触媒体で発生した触媒反
応熱にも晒されるため溶損しやすい状況にあるが、前記
のようなアンカー物質を含有させたセラミックフィルタ
ーを用いることにより、溶損が効果的に抑止される。
は、前記のような灰分と反応し易いアンカー物質を含有
させたセラミックフィルターの上流側に、触媒体を配し
たものである。上流側の触媒体は、主に排ガス中に含ま
れる有害成分を浄化する目的で設けられる。このような
構成のフィルター装置では、下流側のセラミックフィル
ターが、排熱と併せて上流側の触媒体で発生した触媒反
応熱にも晒されるため溶損しやすい状況にあるが、前記
のようなアンカー物質を含有させたセラミックフィルタ
ーを用いることにより、溶損が効果的に抑止される。
【００１９】 また、本発明の第二のフィルター装置に
おいては、前記のような灰分と反応し易いアンカー物質
を含有させたプレフィルターを、セラミックフィルター
の上流側に配置しておく。このようにしておくことによ
り、全パティキュレートの一部を占める灰分源を含有し
たパティキュレートは前記上流側のプレフィルターで選
択的に除去され、残りの大部分を占める灰分源を含有し
ないパティキュレートが堆積した下流側のセラミックフ
ィルターは、使用中或いは再生中の高温被爆に際し、溶
損のリスクが大幅に低減する。
おいては、前記のような灰分と反応し易いアンカー物質
を含有させたプレフィルターを、セラミックフィルター
の上流側に配置しておく。このようにしておくことによ
り、全パティキュレートの一部を占める灰分源を含有し
たパティキュレートは前記上流側のプレフィルターで選
択的に除去され、残りの大部分を占める灰分源を含有し
ないパティキュレートが堆積した下流側のセラミックフ
ィルターは、使用中或いは再生中の高温被爆に際し、溶
損のリスクが大幅に低減する。
【００２０】 この場合、アンカー物質を含有させたプ
レフィルターは、セラミックフィルターの上流側に別個
に設けることが好ましいが、スペースや圧力損失の都合
で別個に設けることが不可能な場合には、再生時の燃焼
熱が通常セラミックフィルターの排出側近傍に集中する
ことを利用し、セラミックフィルターの流入側近傍にア
ンカー物質を含有させることによっても比較的良好な溶
損抑止効果が得られる。更に、より大きい効果を得るた
めに、アンカー物質を含有させたセラミックフィルター
の上流側に、同種の及び／又は異種のアンカー物質を含
有させたプレフィルターを組み合わせて用いることも可
能である。
レフィルターは、セラミックフィルターの上流側に別個
に設けることが好ましいが、スペースや圧力損失の都合
で別個に設けることが不可能な場合には、再生時の燃焼
熱が通常セラミックフィルターの排出側近傍に集中する
ことを利用し、セラミックフィルターの流入側近傍にア
ンカー物質を含有させることによっても比較的良好な溶
損抑止効果が得られる。更に、より大きい効果を得るた
めに、アンカー物質を含有させたセラミックフィルター
の上流側に、同種の及び／又は異種のアンカー物質を含
有させたプレフィルターを組み合わせて用いることも可
能である。
【００２１】 灰分として蓄積される成分の中でも、ア
ルカリ金属やアルカリ土類金属が特にフィルター材（以
下、特に区別無く単に「フィルター」と記する場合は、
「セラミックフィルター」と「プレフィルター」の両者
を指すものとする。）を劣化させるので、これらが蓄積
し得る場合には、これらと優先的に反応する物質をアン
カー物質として使用するのが好ましい。また、前述のよ
うに、コージェライトのような酸化物系セラミックス材
料で構成されたフィルターは、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｎａ、Ｚ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等との反応により溶損を引
き起こしやすので、灰分がこれらの物質を含む場合に
は、これらと優先的に反応するアンカー物質を使用する
のが好ましい。具体的なアンカー物質としては、フィル
ターの材質にもよるが、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃ
ｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、
Ｂｒ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｉ、Ｗ、Ｃｅ、Ｌａ等
が挙げられる。
ルカリ金属やアルカリ土類金属が特にフィルター材（以
下、特に区別無く単に「フィルター」と記する場合は、
「セラミックフィルター」と「プレフィルター」の両者
を指すものとする。）を劣化させるので、これらが蓄積
し得る場合には、これらと優先的に反応する物質をアン
カー物質として使用するのが好ましい。また、前述のよ
うに、コージェライトのような酸化物系セラミックス材
料で構成されたフィルターは、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｎａ、Ｚ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等との反応により溶損を引
き起こしやすので、灰分がこれらの物質を含む場合に
は、これらと優先的に反応するアンカー物質を使用する
のが好ましい。具体的なアンカー物質としては、フィル
ターの材質にもよるが、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃ
ｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、
Ｂｒ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｉ、Ｗ、Ｃｅ、Ｌａ等
が挙げられる。
【００２２】 これらの内、非毒性及び汎用性の観点か
らは、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂ
ｒ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｉ及びＷが好ましく、更に、ア
ルカリ金属やアルカリ土類金属との反応性の観点から
は、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷが好ましい。更
に、耐熱性の観点からは、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、及びＷが好
ましい。中でも安価なＳｉ、Ｐは、工業的にはより好適
なアンカー物質である。これらアンカー物質は、フィル
ターに単独で添加してもよく、複数種を組み合わせて添
加してもよい。
らは、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂ
ｒ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｉ及びＷが好ましく、更に、ア
ルカリ金属やアルカリ土類金属との反応性の観点から
は、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷが好ましい。更
に、耐熱性の観点からは、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、及びＷが好
ましい。中でも安価なＳｉ、Ｐは、工業的にはより好適
なアンカー物質である。これらアンカー物質は、フィル
ターに単独で添加してもよく、複数種を組み合わせて添
加してもよい。
【００２３】 アンカー物質を添加する時の形態は特に
限られず、単体で取り扱うことができる物もあるが、通
常は、他元素との化合物を使用する。具体的には、添加
手法との関係により、例えば、固体（粉末）として添加
する場合には酸化物等、液体（溶液）として添加する場
合には硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、塩化物、アンモニウ
ム塩、有機酸塩等の各種溶液が適宜用いられ、中でも、
焼成等の処理により、目的とするアンカー物質と酸素以
外はフィルター内に残留しないような形態の物が好適に
用いられる。Ｓｉを固体（粉末）として添加する場合に
は、ゼオライトを用いるのも好適な例である。更に、２
種以上のアンカー物質の複合物も好適に用いることがで
きる。
限られず、単体で取り扱うことができる物もあるが、通
常は、他元素との化合物を使用する。具体的には、添加
手法との関係により、例えば、固体（粉末）として添加
する場合には酸化物等、液体（溶液）として添加する場
合には硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、塩化物、アンモニウ
ム塩、有機酸塩等の各種溶液が適宜用いられ、中でも、
焼成等の処理により、目的とするアンカー物質と酸素以
外はフィルター内に残留しないような形態の物が好適に
用いられる。Ｓｉを固体（粉末）として添加する場合に
は、ゼオライトを用いるのも好適な例である。更に、２
種以上のアンカー物質の複合物も好適に用いることがで
きる。
【００２４】 前述の様に、アルカリ金属やアルカリ土
類金属はフィルター材を激しく劣化させるので、アンカ
ー物質に由来する不純物としての存在も、例えば０．１
％以下等できる限り低く抑えることが好ましい。アンカ
ー物質の存在位置は特に限定されず、フィルターの内部
に存在していても表面に存在していてもよい。アンカー
物質をフィルターに配置する方法としては、以下のよう
な方法が挙げられる。
類金属はフィルター材を激しく劣化させるので、アンカ
ー物質に由来する不純物としての存在も、例えば０．１
％以下等できる限り低く抑えることが好ましい。アンカ
ー物質の存在位置は特に限定されず、フィルターの内部
に存在していても表面に存在していてもよい。アンカー
物質をフィルターに配置する方法としては、以下のよう
な方法が挙げられる。
【００２５】［アンカー物質をフィルター内部に配置す
る方法］：フィルターは一般に多孔質であるため、その
気孔中にアンカー物質を配置する方法が好適に用いられ
る。具体的な手法としては、一種類以上のアンカー物質
を含む、比較的粘性の低い溶液にフィルターを浸漬する
ことにより、同溶液をフィルター材内部へ浸透させ、フ
ィルター内部にアンカー物質を配置する。また、フィル
ターを作製する段階で、予めフィルター材にアンカー物
質を添加しておくという手法も好ましい。その場合、ア
ンカー物質は、溶液の形で添加しても、酸化物をはじめ
とする固体（粉末）の形で添加してもよい。この方法に
は、流体の圧力損失上昇を微小に留め得るというメリッ
トがある。
る方法］：フィルターは一般に多孔質であるため、その
気孔中にアンカー物質を配置する方法が好適に用いられ
る。具体的な手法としては、一種類以上のアンカー物質
を含む、比較的粘性の低い溶液にフィルターを浸漬する
ことにより、同溶液をフィルター材内部へ浸透させ、フ
ィルター内部にアンカー物質を配置する。また、フィル
ターを作製する段階で、予めフィルター材にアンカー物
質を添加しておくという手法も好ましい。その場合、ア
ンカー物質は、溶液の形で添加しても、酸化物をはじめ
とする固体（粉末）の形で添加してもよい。この方法に
は、流体の圧力損失上昇を微小に留め得るというメリッ
トがある。
【００２６】［アンカー物質をフィルター表面に配置す
る方法］：様々な手法によってフィルター表面にアンカ
ー物質を膜状に配置することが可能であり、一部を以下
に列挙するが、それらの手法に限定されるものではな
い。何れの手法においても、前記の［アンカー物質をフ
ィルター内に配置する方法］に比較すると、圧力損失が
高くなる傾向にある。
る方法］：様々な手法によってフィルター表面にアンカ
ー物質を膜状に配置することが可能であり、一部を以下
に列挙するが、それらの手法に限定されるものではな
い。何れの手法においても、前記の［アンカー物質をフ
ィルター内に配置する方法］に比較すると、圧力損失が
高くなる傾向にある。
【００２７】（１）ゾルなどを利用して、アンカー物質
を含む比較的粘性の高い溶液を調製し、同溶液にフィル
ターを浸漬することによって、フィルターの表面にアン
カー物質を配置する手法。
を含む比較的粘性の高い溶液を調製し、同溶液にフィル
ターを浸漬することによって、フィルターの表面にアン
カー物質を配置する手法。
【００２８】（２）耐熱性無機酸化物等とアンカー物質
とを含む層をフィルター表面に形成する手法。この場
合、耐熱性無機酸化物はアンカー物質を高分散担持する
ための担体として用いられ、予めアンカー物質を含ませ
た耐熱性無機酸化物のスラリーをフィルターにコーティ
ングしてもよく、また、予め耐熱性無機酸化物のスラリ
ーをコーティングしたフィルターをアンカー物質を含む
溶液に浸漬してもよい。耐熱性無機酸化物としては、Ａ
ｌ2Ｏ3の他、例えば、自動車排ガス浄化用触媒によく用
いられるＣｅＯ2、ＺｒＯ2、Ｌａ2Ｏ3やそれらの複合酸
化物でもよく、また、それらとＡｌ2Ｏ3との複合酸化物
でもよい。
とを含む層をフィルター表面に形成する手法。この場
合、耐熱性無機酸化物はアンカー物質を高分散担持する
ための担体として用いられ、予めアンカー物質を含ませ
た耐熱性無機酸化物のスラリーをフィルターにコーティ
ングしてもよく、また、予め耐熱性無機酸化物のスラリ
ーをコーティングしたフィルターをアンカー物質を含む
溶液に浸漬してもよい。耐熱性無機酸化物としては、Ａ
ｌ2Ｏ3の他、例えば、自動車排ガス浄化用触媒によく用
いられるＣｅＯ2、ＺｒＯ2、Ｌａ2Ｏ3やそれらの複合酸
化物でもよく、また、それらとＡｌ2Ｏ3との複合酸化物
でもよい。
【００２９】 当然、より高い溶損抑止効果を得る目的
で、ひとつのフィルターに対し、アンカー物質のフィル
ター内部配置とフィルター表面配置との両方を施しても
よい。また、何れの方法の場合にも、溶液への浸漬やス
ラリーコーティングの後には、その都度、固定化の目的
で、乾燥及び／又は焼成工程を設けることが好ましい。
で、ひとつのフィルターに対し、アンカー物質のフィル
ター内部配置とフィルター表面配置との両方を施しても
よい。また、何れの方法の場合にも、溶液への浸漬やス
ラリーコーティングの後には、その都度、固定化の目的
で、乾燥及び／又は焼成工程を設けることが好ましい。
【００３０】 濾過物質の高温処理（燃焼等）の促進
や、排ガス中に含まれる有害成分の浄化などの目的で、
フィルターに触媒層を設ける場合には、その触媒層とア
ンカー物質を併用することができる。好適な併用手法と
しては、例えば、アンカー物質をフィルター内部に配置
した後に触媒層を設ける方法、触媒層内にアンカー物質
を共存させる方法、アンカー物質を含む層と触媒層を重
ねて設ける方法等がある。
や、排ガス中に含まれる有害成分の浄化などの目的で、
フィルターに触媒層を設ける場合には、その触媒層とア
ンカー物質を併用することができる。好適な併用手法と
しては、例えば、アンカー物質をフィルター内部に配置
した後に触媒層を設ける方法、触媒層内にアンカー物質
を共存させる方法、アンカー物質を含む層と触媒層を重
ねて設ける方法等がある。
【００３１】 本発明のフィルターの形状は、特に限定
されず、モノリスハニカム、パイプ、フォーム、ファイ
バー等、何れの形状のフィルターを用いた場合にも前述
のような溶損抑止効果が得られるが、中でも、薄い隔壁
で仕切られた多数の貫通孔（セル）で構成されるハニカ
ム構造のフィルターや極細のファイバーで構成されるフ
ィルターを用いた場合に、効果が大きい。その流入側端
面と排出側端面とで互い違いになるように、市松模様状
にセルを目封じしたハニカム構造のフィルターは、濾過
効率に優れ、これに本発明を施すことは、非常に好まし
い実施態様である。このような構造のフィルターは、デ
ィーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として
特に好適に使用される。
されず、モノリスハニカム、パイプ、フォーム、ファイ
バー等、何れの形状のフィルターを用いた場合にも前述
のような溶損抑止効果が得られるが、中でも、薄い隔壁
で仕切られた多数の貫通孔（セル）で構成されるハニカ
ム構造のフィルターや極細のファイバーで構成されるフ
ィルターを用いた場合に、効果が大きい。その流入側端
面と排出側端面とで互い違いになるように、市松模様状
にセルを目封じしたハニカム構造のフィルターは、濾過
効率に優れ、これに本発明を施すことは、非常に好まし
い実施態様である。このような構造のフィルターは、デ
ィーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として
特に好適に使用される。
【００３２】 ハニカム構造のフィルターを用いる場
合、その貫通孔形状（セル形状）は、円形、多角形、コ
ルゲート型等の任意の形状でよく、図１（ａ）、（ｂ）
に例示するように、セル２を仕切る隔壁３を断面方向に
波打つように変形させた波壁とすることも、乱流が発生
すると共に、ＧＳＡ（幾何学的表面積、この場合はフィ
ルター面積に相当する）も大きくなるために、ガスと隔
壁の接触効率が向上するという点で好ましい。また、ハ
ニカム構造のフィルターの外形は、円筒形でもよく、設
置する排気系の内形状に適した所定形状に形成されたも
のでもよい。
合、その貫通孔形状（セル形状）は、円形、多角形、コ
ルゲート型等の任意の形状でよく、図１（ａ）、（ｂ）
に例示するように、セル２を仕切る隔壁３を断面方向に
波打つように変形させた波壁とすることも、乱流が発生
すると共に、ＧＳＡ（幾何学的表面積、この場合はフィ
ルター面積に相当する）も大きくなるために、ガスと隔
壁の接触効率が向上するという点で好ましい。また、ハ
ニカム構造のフィルターの外形は、円筒形でもよく、設
置する排気系の内形状に適した所定形状に形成されたも
のでもよい。
【００３３】 ハニカム構造のフィルターのセル密度も
特に限定されないが、６〜１５００セル／平方インチ
（０．９〜２３３セル／ｃｍ2）の範囲のセル密度であ
ることが、フィルターとして好ましく、５０〜４００セ
ル／平方インチ（７．８〜６２セル／ｃｍ2）の範囲が
更に好ましい。セル密度が６セル／平方インチ（０．９
セル／ｃｍ2）未満になると、ハニカム構造体としての
強度及び有効ＧＳＡが不足し、１５００セル／平方イン
チ（２３３セル／ｃｍ2）を超えると、ガスが流れる場
合の圧力損失が大きくなる。
特に限定されないが、６〜１５００セル／平方インチ
（０．９〜２３３セル／ｃｍ2）の範囲のセル密度であ
ることが、フィルターとして好ましく、５０〜４００セ
ル／平方インチ（７．８〜６２セル／ｃｍ2）の範囲が
更に好ましい。セル密度が６セル／平方インチ（０．９
セル／ｃｍ2）未満になると、ハニカム構造体としての
強度及び有効ＧＳＡが不足し、１５００セル／平方イン
チ（２３３セル／ｃｍ2）を超えると、ガスが流れる場
合の圧力損失が大きくなる。
【００３４】 特にプレフィルターの場合は、６００セ
ル／平方インチ（９３セル／ｃｍ2）以上の高セル密度
ハニカム構造体を適用すれば、目封じを施さない単純な
ハニカム構造体であっても十分な効果が得られ、更に、
前述した波壁ハニカム構造等、乱流発生及び／又はＧＳ
Ａ向上効果を有する工夫により、一層大きな効果が期待
できる。
ル／平方インチ（９３セル／ｃｍ2）以上の高セル密度
ハニカム構造体を適用すれば、目封じを施さない単純な
ハニカム構造体であっても十分な効果が得られ、更に、
前述した波壁ハニカム構造等、乱流発生及び／又はＧＳ
Ａ向上効果を有する工夫により、一層大きな効果が期待
できる。
【００３５】 ハニカム構造を有するフィルターの隔壁
の厚さは、５０〜２０００μｍの範囲が好ましく、２０
０〜８００μｍが更に好ましい。隔壁の厚さが５０μｍ
未満になると、ハニカム構造体としての強度が不足し、
２０００μｍを超えると、有効ＧＳＡが低下するととも
に、ガスが流れる場合の圧力損失が大きくなる。５０〜
２００μｍの薄壁の場合、溶融により隔壁が変形したり
穴が開いたりして溶損し易いので、本発明の必要性が高
く、溶損抑止効果も大きい。
の厚さは、５０〜２０００μｍの範囲が好ましく、２０
０〜８００μｍが更に好ましい。隔壁の厚さが５０μｍ
未満になると、ハニカム構造体としての強度が不足し、
２０００μｍを超えると、有効ＧＳＡが低下するととも
に、ガスが流れる場合の圧力損失が大きくなる。５０〜
２００μｍの薄壁の場合、溶融により隔壁が変形したり
穴が開いたりして溶損し易いので、本発明の必要性が高
く、溶損抑止効果も大きい。
【００３６】 フィルターの材質としては、コージェラ
イト、ムライト、アルミナ、リン酸ジルコニル等の酸化
物系のもの、ＳｉＣ等の炭化物系のもの、Ｓｉ3Ｎ4等の
窒化物系のもの等が好適に適用できるが、中でもアルカ
リ金属やアルカリ土類金属と反応しやすいコージェライ
トからなるフィルターを用いた場合に、最も劣化抑止効
果が大きい。
イト、ムライト、アルミナ、リン酸ジルコニル等の酸化
物系のもの、ＳｉＣ等の炭化物系のもの、Ｓｉ3Ｎ4等の
窒化物系のもの等が好適に適用できるが、中でもアルカ
リ金属やアルカリ土類金属と反応しやすいコージェライ
トからなるフィルターを用いた場合に、最も劣化抑止効
果が大きい。
【００３７】 次に、本発明の第二のフィルター装置の
ように、プレフィルターを設置する場合の、プレフィル
ターとセラミックフィルターとの好ましい関係について
述べる。プレフィルターを用いる場合、灰分源を含有す
るパティキュレートは、プレフィルターのアンカー物質
により選択的に除去されるが、通常、灰分源を含有する
パティキュレートは灰分源を含有しないパティキュレー
トに比較して粒径が大きいことを利用し、一層選択性を
向上させることが可能である。
ように、プレフィルターを設置する場合の、プレフィル
ターとセラミックフィルターとの好ましい関係について
述べる。プレフィルターを用いる場合、灰分源を含有す
るパティキュレートは、プレフィルターのアンカー物質
により選択的に除去されるが、通常、灰分源を含有する
パティキュレートは灰分源を含有しないパティキュレー
トに比較して粒径が大きいことを利用し、一層選択性を
向上させることが可能である。
【００３８】 例えば、プレフィルターとセラミックフ
ィルターとをハニカム構造とする場合において、プレフ
ィルターの隔壁の厚さをセラミックフィルターの隔壁の
厚さより薄くすること、プレフィルターの平均気孔径を
セラミックフィルターの平均気孔径より大きくするこ
と、プレフィルターの気孔率をセラミックフィルターの
気孔率より大きくすること等により、プレフィルターで
より粒径の大きいパティキュレート、セラミックフィル
ターでより粒径の小さいパティキュレートを選択率高く
分離濾過することができる。
ィルターとをハニカム構造とする場合において、プレフ
ィルターの隔壁の厚さをセラミックフィルターの隔壁の
厚さより薄くすること、プレフィルターの平均気孔径を
セラミックフィルターの平均気孔径より大きくするこ
と、プレフィルターの気孔率をセラミックフィルターの
気孔率より大きくすること等により、プレフィルターで
より粒径の大きいパティキュレート、セラミックフィル
ターでより粒径の小さいパティキュレートを選択率高く
分離濾過することができる。
【００３９】 フィルター内に存在させるアンカー物質
の量は、フィルターの材質や気孔率、アンカー物質種等
にもよるが、フィルター本体の重量を基準として、その
０．５〜５０％の範囲とすることが好ましく、更に１〜
３倍の範囲とすると一層好ましい。０．５％未満ではフ
ィルター溶損抑止効果が無く、５０％を超えると圧力損
失が問題になる。また、１倍未満では溶損抑止効果が小
さく、３倍を超えると効果が頭打ちとなる。
の量は、フィルターの材質や気孔率、アンカー物質種等
にもよるが、フィルター本体の重量を基準として、その
０．５〜５０％の範囲とすることが好ましく、更に１〜
３倍の範囲とすると一層好ましい。０．５％未満ではフ
ィルター溶損抑止効果が無く、５０％を超えると圧力損
失が問題になる。また、１倍未満では溶損抑止効果が小
さく、３倍を超えると効果が頭打ちとなる。
【００４０】 本発明のフィルターは、アンカー物質以
外に、濾過物質の高温処理（燃焼等）を促進したり、排
ガス中に含まれる有害成分を浄化する目的で、白金族に
代表される触媒成分を含んでもよいが、アンカー物質と
の相互作用による互いの性能低下が懸念されるため、触
媒成分を含ませる場合には、両者の接触が抑えられる配
置、添加方法を選択するとよい。
外に、濾過物質の高温処理（燃焼等）を促進したり、排
ガス中に含まれる有害成分を浄化する目的で、白金族に
代表される触媒成分を含んでもよいが、アンカー物質と
の相互作用による互いの性能低下が懸念されるため、触
媒成分を含ませる場合には、両者の接触が抑えられる配
置、添加方法を選択するとよい。
【００４１】 例えば、フィルター内部にアンカー物質
と触媒成分を配置する場合には、両者の混合溶液に浸漬
するよりは、各々の溶液に順を追って浸漬し、各浸漬の
後に乾燥及び／又は焼成工程を設けて固定化することが
好ましい。また、フィルター表面に両者を配置する場合
には、両者を混合してコーティングするより、層状に重
ねてコーティングすることが好ましい。更に好ましく
は、アンカー物質をフィルター内部、触媒成分をフィル
ター表面に分けて配置したり、逆に、触媒成分をフィル
ター内部、アンカー物質をフィルター表面に配置すると
よい。
と触媒成分を配置する場合には、両者の混合溶液に浸漬
するよりは、各々の溶液に順を追って浸漬し、各浸漬の
後に乾燥及び／又は焼成工程を設けて固定化することが
好ましい。また、フィルター表面に両者を配置する場合
には、両者を混合してコーティングするより、層状に重
ねてコーティングすることが好ましい。更に好ましく
は、アンカー物質をフィルター内部、触媒成分をフィル
ター表面に分けて配置したり、逆に、触媒成分をフィル
ター内部、アンカー物質をフィルター表面に配置すると
よい。
【００４２】 その他、ガス流れ方向で配置分けするこ
とも好ましく、流入側近傍にアンカー物質、排出側近傍
に触媒成分を配置すること、或いはその逆の配置も、好
適な実施態様である。これら各種配置方法の組み合わせ
は任意である。同様に、複数種のアンカー物質をフィル
ターに共存させる場合にも、相互作用回避の観点から、
配置分けを検討することが好ましい。
とも好ましく、流入側近傍にアンカー物質、排出側近傍
に触媒成分を配置すること、或いはその逆の配置も、好
適な実施態様である。これら各種配置方法の組み合わせ
は任意である。同様に、複数種のアンカー物質をフィル
ターに共存させる場合にも、相互作用回避の観点から、
配置分けを検討することが好ましい。
【００４３】 本発明のセラミックフィルターは、通
常、堆積した濾過物質の大部分を高温処理（燃焼）によ
り除去するため、ヒーター及び／又は触媒と共に使用さ
れる。このヒーターは、フィルターに内蔵されていても
よく、別個体としてフィルターの上流側に設けられても
よいが、前者の場合によりフィルター溶損のリスクが高
く、したがって本発明の効果も高い。
常、堆積した濾過物質の大部分を高温処理（燃焼）によ
り除去するため、ヒーター及び／又は触媒と共に使用さ
れる。このヒーターは、フィルターに内蔵されていても
よく、別個体としてフィルターの上流側に設けられても
よいが、前者の場合によりフィルター溶損のリスクが高
く、したがって本発明の効果も高い。
【００４４】 なお、濾過物質の高温処理方法として
は、排熱のみによる場合もあり、排熱と前述の触媒成分
のみによる場合もあり、同じく排熱と前述のヒーターの
みによる場合もあり、それ等を組み合わせて用いられる
場合もあるが、本発明は、その何れにも好適に適用でき
る。
は、排熱のみによる場合もあり、排熱と前述の触媒成分
のみによる場合もあり、同じく排熱と前述のヒーターの
みによる場合もあり、それ等を組み合わせて用いられる
場合もあるが、本発明は、その何れにも好適に適用でき
る。
【００４５】 プレフィルターについても、同様に高温
処理にて再生することが可能であるが、プレフィルター
には灰分及び／又は灰分源を含有するパティキュレート
が多く堆積しているため、一層溶損のリスクが高い。ま
た、プレフィルターの上流側に別個に触媒体を配してフ
ィルター装置を構成することもできるが、この場合、プ
レフィルターは排熱とともに触媒体の反応熱も併せて被
曝するため、同様に溶損のリスクが高くなる。このた
め、プレフィルターの構成材料に非セラミック材を適用
する、及び／又は、プレフィルターを交換可能な状態で
設けて定期的に或いは寿命に至った時点で交換すること
が好ましい実施態様である。プレフィルターを交換可能
とすることにより、セラミックフィルター、延いてはフ
ィルター装置全体の寿命を長期化させることができる。
処理にて再生することが可能であるが、プレフィルター
には灰分及び／又は灰分源を含有するパティキュレート
が多く堆積しているため、一層溶損のリスクが高い。ま
た、プレフィルターの上流側に別個に触媒体を配してフ
ィルター装置を構成することもできるが、この場合、プ
レフィルターは排熱とともに触媒体の反応熱も併せて被
曝するため、同様に溶損のリスクが高くなる。このた
め、プレフィルターの構成材料に非セラミック材を適用
する、及び／又は、プレフィルターを交換可能な状態で
設けて定期的に或いは寿命に至った時点で交換すること
が好ましい実施態様である。プレフィルターを交換可能
とすることにより、セラミックフィルター、延いてはフ
ィルター装置全体の寿命を長期化させることができる。
【００４６】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
【００４７】（実施例１：アンカー物質のセラミックフ
ィルター内部配置）コージェライト製ＤＰＦの中央部分
（外周及び両端面近傍を除く意）より、ハニカム小片を
切り出して、Ｈ3ＰＯ4に浸漬し、余分なＨ3ＰＯ4をエア
ーにて吹き払った後、熱風乾燥し、更に電気炉にて７０
０℃で１時間焼成して、Ｐがハニカム小片の隔壁内に配
置されたハニカム試料（「Ｐ含浸ハニカム試料」と呼
ぶ。）を得た。得られた試料のＰ含有量は、Ｐ2Ｏ5換算
で、０．０５ｇ／ｃｃ（ハニカム体積）であった。
ィルター内部配置）コージェライト製ＤＰＦの中央部分
（外周及び両端面近傍を除く意）より、ハニカム小片を
切り出して、Ｈ3ＰＯ4に浸漬し、余分なＨ3ＰＯ4をエア
ーにて吹き払った後、熱風乾燥し、更に電気炉にて７０
０℃で１時間焼成して、Ｐがハニカム小片の隔壁内に配
置されたハニカム試料（「Ｐ含浸ハニカム試料」と呼
ぶ。）を得た。得られた試料のＰ含有量は、Ｐ2Ｏ5換算
で、０．０５ｇ／ｃｃ（ハニカム体積）であった。
【００４８】（実施例２：アンカー物質のセラミックフ
ィルター表面配置）市販のγＡｌ2Ｏ3粉末（比表面積：
２００ｍ2／ｇ）を、Ｈ3ＰＯ4に浸漬し、ポットミルに
て２時間攪拌した後、水分を蒸発乾固させ、乾式解砕し
て電気炉にて７００℃で３時間焼成した。こうして得ら
れたＰ成分付γＡｌ2Ｏ3粉末に、Ａｌ2Ｏ3ゾルと水分を
添加し、再びポットミルにて湿式粉砕することにより、
ウォッシュコート用スラリーを調製した。次に、このス
ラリーを、前記実施例１で用いたのと同じハニカム小片
にウォッシュコートして乾燥した。その後、電気炉にて
７００℃で１時間焼成し、Ｐ（アンカー物質）がハニカ
ム小片の隔壁表面に配置されたハニカム試料（「Ｐコー
トハニカム試料」と呼ぶ。）を得た。ウォッシュコート
量の調整により、得られた試料のＰ含有量は、前記実施
例１と同様に、Ｐ2Ｏ5換算で、０．０５ｇ／ｃｃ（ハニ
カム体積）とした。
ィルター表面配置）市販のγＡｌ2Ｏ3粉末（比表面積：
２００ｍ2／ｇ）を、Ｈ3ＰＯ4に浸漬し、ポットミルに
て２時間攪拌した後、水分を蒸発乾固させ、乾式解砕し
て電気炉にて７００℃で３時間焼成した。こうして得ら
れたＰ成分付γＡｌ2Ｏ3粉末に、Ａｌ2Ｏ3ゾルと水分を
添加し、再びポットミルにて湿式粉砕することにより、
ウォッシュコート用スラリーを調製した。次に、このス
ラリーを、前記実施例１で用いたのと同じハニカム小片
にウォッシュコートして乾燥した。その後、電気炉にて
７００℃で１時間焼成し、Ｐ（アンカー物質）がハニカ
ム小片の隔壁表面に配置されたハニカム試料（「Ｐコー
トハニカム試料」と呼ぶ。）を得た。ウォッシュコート
量の調整により、得られた試料のＰ含有量は、前記実施
例１と同様に、Ｐ2Ｏ5換算で、０．０５ｇ／ｃｃ（ハニ
カム体積）とした。
【００４９】（耐久試験）前記実施例１にて得られたＰ
含浸ハニカム試料と、実施例２にて得られたＰコートハ
ニカム試料とに加え、コージェライト製ＤＰＦの中央部
分から切り出したのみでＰを含ませていないハニカム試
料を用意し、これら３種類のハニカム試料を横置きし
て、各々の上面の隔壁上に、後に述べるフィルター再生
試験によって採取した灰分を付着させ、電気炉にて、１
３００℃で１０時間エージングした。
含浸ハニカム試料と、実施例２にて得られたＰコートハ
ニカム試料とに加え、コージェライト製ＤＰＦの中央部
分から切り出したのみでＰを含ませていないハニカム試
料を用意し、これら３種類のハニカム試料を横置きし
て、各々の上面の隔壁上に、後に述べるフィルター再生
試験によって採取した灰分を付着させ、電気炉にて、１
３００℃で１０時間エージングした。
【００５０】（溶損抑止効果の評価）前述のエージング
の結果、アンカー物質としてＰを含ませていないハニカ
ム試料には、隔壁に溶損が認められた。コージェライト
の融点は１４５０℃であるため、付着させた灰分により
溶損が促進されることが実証された。一方、Ｐを含ませ
たＰ含浸ハニカム試料及びＰコートハニカム試料は、ハ
ニカム構造及び隔壁の細孔構造が概ね維持された。
の結果、アンカー物質としてＰを含ませていないハニカ
ム試料には、隔壁に溶損が認められた。コージェライト
の融点は１４５０℃であるため、付着させた灰分により
溶損が促進されることが実証された。一方、Ｐを含ませ
たＰ含浸ハニカム試料及びＰコートハニカム試料は、ハ
ニカム構造及び隔壁の細孔構造が概ね維持された。
【００５１】（実施例３：プレフィルターを含むフィル
ター装置）外形１４４ｍｍφ×７０ｍｍＬ、隔壁厚さ１
５２μｍ、セル密度６２セル／ｃｍ2のコージェライト
製ハニカムに、前記実施例１と同様の手法でＰを含ま
せ、プレフィルターを得た。また、外形１４４ｍｍφ×
１５０ｍｍＬ、隔壁厚さ３０５μｍ、セル密度３１セル
／ｃｍ2のコージェライト製ハニカムに、その流入側端
面と排出側端面とで互い違いになるように、市松模様状
にセルを目封じしたセラミックフィルターを用意し、前
記プレフィルターと組み合わせて適当な形状の缶体にケ
ーシングし、プレフィルターとセラミックフィルターと
から成るフィルター装置を得た。
ター装置）外形１４４ｍｍφ×７０ｍｍＬ、隔壁厚さ１
５２μｍ、セル密度６２セル／ｃｍ2のコージェライト
製ハニカムに、前記実施例１と同様の手法でＰを含ま
せ、プレフィルターを得た。また、外形１４４ｍｍφ×
１５０ｍｍＬ、隔壁厚さ３０５μｍ、セル密度３１セル
／ｃｍ2のコージェライト製ハニカムに、その流入側端
面と排出側端面とで互い違いになるように、市松模様状
にセルを目封じしたセラミックフィルターを用意し、前
記プレフィルターと組み合わせて適当な形状の缶体にケ
ーシングし、プレフィルターとセラミックフィルターと
から成るフィルター装置を得た。
【００５２】（比較例：プレフィルターを含まないフィ
ルター装置）前記実施例３で用いたセラミックフィルタ
ーと同一のセラミックフィルターを、単独で適当な形状
の缶体にケーシングして、プレフィルターが無くセラミ
ックフィルターのみから成るフィルター装置を得た。
ルター装置）前記実施例３で用いたセラミックフィルタ
ーと同一のセラミックフィルターを、単独で適当な形状
の缶体にケーシングして、プレフィルターが無くセラミ
ックフィルターのみから成るフィルター装置を得た。
【００５３】（フィルター再生試験）前記実施例３及び
比較例にて得られた各々のフィルター装置を、ガス流れ
抵抗の小さい通電式ヒーターを介して台上ディーゼルエ
ンジンの排気管に取り付け（プレフィルターを含む装置
の場合には、同プレフィルターが上流側）、ディーゼル
エンジンを連続運転した。フィルター装置内の堆積パテ
ィキュレート重量が２５ｇに到達する毎にヒーターを作
動させて、堆積パティキュレートを燃焼除去した。これ
を１０回繰り返した後に、両フィルター装置内のセラミ
ックフィルターを取り出し、堆積灰分を採取して秤量し
た結果、プレフィルターと組み合わせた方のセラミック
フィルターからの灰分は０．３ｇ、単独で使用した方の
セラミックフィルターからの灰分は１．６ｇであった。
比較例にて得られた各々のフィルター装置を、ガス流れ
抵抗の小さい通電式ヒーターを介して台上ディーゼルエ
ンジンの排気管に取り付け（プレフィルターを含む装置
の場合には、同プレフィルターが上流側）、ディーゼル
エンジンを連続運転した。フィルター装置内の堆積パテ
ィキュレート重量が２５ｇに到達する毎にヒーターを作
動させて、堆積パティキュレートを燃焼除去した。これ
を１０回繰り返した後に、両フィルター装置内のセラミ
ックフィルターを取り出し、堆積灰分を採取して秤量し
た結果、プレフィルターと組み合わせた方のセラミック
フィルターからの灰分は０．３ｇ、単独で使用した方の
セラミックフィルターからの灰分は１．６ｇであった。
【００５４】 この試験結果より、プレフィルターを含
む装置の場合には、プレフィルターにより大部分の灰分
源含有パティキュレートが除去され、結果的に、セラミ
ックフィルターに蓄積される灰分を低減することができ
たと推定される。このように蓄積灰分の少ないセラミッ
クフィルターは、溶損のリスクが小さく長期間にわたっ
て使用することが可能である。
む装置の場合には、プレフィルターにより大部分の灰分
源含有パティキュレートが除去され、結果的に、セラミ
ックフィルターに蓄積される灰分を低減することができ
たと推定される。このように蓄積灰分の少ないセラミッ
クフィルターは、溶損のリスクが小さく長期間にわたっ
て使用することが可能である。
【００５５】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明のセラミ
ックフィルター及びフィルター装置によれば、フィルタ
ーの燃焼等の高温処理によっても除去されずに残留し蓄
積する灰分が、フィルター構成材料と反応してフィルタ
ーを溶損に至らしめるのを抑止することができ、その結
果、長期使用が可能となる。
ックフィルター及びフィルター装置によれば、フィルタ
ーの燃焼等の高温処理によっても除去されずに残留し蓄
積する灰分が、フィルター構成材料と反応してフィルタ
ーを溶損に至らしめるのを抑止することができ、その結
果、長期使用が可能となる。
【図１】 フィルターをハニカム構造とした場合の実施
形態を示す部分拡大断面図である。
形態を示す部分拡大断面図である。
２…セル、３…隔壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 38/00 ３０３ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｂ ４Ｇ０６９ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ ３０１Ｃ ３２１Ａ ３２１ ３４１Ｊ ３４１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ Ｆターム(参考） 3G090 AA03 AA04 BA04 4D019 AA01 BA05 BB06 BB07 BC07 BC20 CA01 CB10 4D048 AA14 AB01 BA03X BA10X BA41X BA44X BB02 BB14 CC31 CC38 CC43 CD05 4D058 JA32 JB06 KB12 MA42 MA44 SA08 4G019 FA12 4G069 AA03 BA01A BA01B BA13A BA13B BB14A BB14B BC51A BC51B BD03A CA03 CA07 CA18 EA18 EA27 EB12Y
Claims (31)
- 【請求項１】 高温にて使用するセラミックフィルター
であって、当該セラミックフィルターで濾過される濾過
物質に含まれ、燃焼等の高温処理により除去されない灰
分と、前記セラミックフィルターの主要構成材料よりも
優先的に反応する物質を含むことを特徴とするセラミッ
クフィルター。 - 【請求項２】 前記灰分が、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｎａ、Ｚ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｕよりなる群から選ばれた
少なくとも一種の物質を含むことを特徴とする請求項１
記載のセラミックフィルター。 - 【請求項３】 前記灰分と、前記セラミックフィルター
の主要構成材料よりも優先的に反応する物質が、Ｂ、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｇ
ａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、Ｉ、Ｗ、Ｃｅ及びＬａよりなる群から選ばれた少な
くとも一種の物質である請求項１記載のセラミックフィ
ルター。 - 【請求項４】 前記灰分と、前記セラミックフィルター
の主要構成材料よりも優先的に反応する物質を、前記セ
ラミックフィルターの内部に存在させた請求項１記載の
セラミックフィルター。 - 【請求項５】 前記灰分と、前記セラミックフィルター
の主要構成材料よりも優先的に反応する物質を、前記セ
ラミックフィルターの表面に存在させた請求項１記載の
セラミックフィルター。 - 【請求項６】 ハニカム構造を有する請求項１記載のセ
ラミックフィルター。 - 【請求項７】 ハニカム構造を有するセラミックフィル
ターが、その流入側端面と排出側端面とで互い違いにな
るように、市松模様状にセルを目封じしたものである請
求項６記載のセラミックフィルター。 - 【請求項８】 ディーゼルパティキュレートフィルター
として使用される請求項１記載のセラミックフィルタ
ー。 - 【請求項９】 前記主要構成材料がコージェライト及び
／又はリン酸ジルコニルである請求項１記載のセラミッ
クフィルター。 - 【請求項１０】 燃焼等の高温処理により濾過物質の大
部分を除去するためのヒーターを内蔵する請求項１記載
のセラミックフィルター。 - 【請求項１１】 前記濾過物質の高温処理を促進するた
めの触媒成分を含む請求項１記載のセラミックフィルタ
ー。 - 【請求項１２】 （１）請求項１記載のセラミックフィ
ルターと、（２）当該セラミックフィルターの上流側に
配された触媒体とを備えたことを特徴とするフィルター
装置。 - 【請求項１３】 少なくとも、（１）高温にて使用する
セラミックフィルターと、（２）前記セラミックフィル
ターの上流側に配された、前記セラミックフィルターに
て濾過された濾過物質に含まれ、燃焼等の高温処理によ
り除去されない灰分と、前記セラミックフィルターの主
要構成材料よりも優先的に反応する物質を含むプレフィ
ルターとを備えたことを特徴とするフィルター装置。 - 【請求項１４】 前記灰分が、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｎａ、Ｚ
ｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｕよりなる群から選ばれた
少なくとも一種の物質を含む請求項１３記載のフィルタ
ー装置。 - 【請求項１５】 前記灰分と、前記セラミックフィルタ
ーの主要構成材料よりも優先的に反応する物質が、Ｂ、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｇ
ａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、Ｉ、Ｗ、Ｃｅ及びＬａよりなる群から選ばれた少な
くとも一種の物質である請求項１３記載のフィルター装
置。 - 【請求項１６】 前記灰分と、前記セラミックフィルタ
ーの主要構成材料よりも優先的に反応する物質を、前記
プレフィルターの内部に存在させた請求項１３記載のフ
ィルター装置。 - 【請求項１７】 前記灰分と、前記セラミックフィルタ
ーの主要構成材料よりも優先的に反応する物質を、前記
プレフィルターの表面に存在させた請求項１３記載のフ
ィルター装置。 - 【請求項１８】 前記セラミックフィルターがハニカム
構造を有する請求項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項１９】 ハニカム構造を有するセラミックフィ
ルターが、その流入側端面と排出側端面とで互い違いに
なるように、市松模様状にセルを目封じしたものである
請求項１８記載のフィルター装置。 - 【請求項２０】 前記セラミックフィルターがディーゼ
ルパティキュレートフィルターである請求項１３記載の
フィルター装置。 - 【請求項２１】 前記セラミックフィルターの主要構成
材料がコージェライト及び／又はリン酸ジルコニルであ
る請求項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項２２】 前記セラミックフィルターが、燃焼等
の高温処理により濾過物質の大部分を除去するためのヒ
ーターを内蔵する請求項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項２３】 前記セラミックフィルターが、前記濾
過物質の高温処理を促進するための触媒成分を含む請求
項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項２４】 前記プレフィルターがハニカム構造を
有する請求項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項２５】 ハニカム構造を有するプレフィルター
が、その流入側端面と排出側端面とで互い違いになるよ
うに、市松模様状にセルを目封じしたものである請求項
２４記載のフィルター装置。 - 【請求項２６】 前記プレフィルターがディーゼルパテ
ィキュレートフィルターである請求項１３記載のフィル
ター装置。 - 【請求項２７】 前記プレフィルターの主要構成材料が
コージェライト及び／又はリン酸ジルコニルである請求
項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項２８】 前記プレフィルターが、燃焼等の高温
処理により濾過物質の大部分を除去するためのヒーター
を内蔵する請求項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項２９】 前記プレフィルターが、前記濾過物質
の高温処理を促進するための触媒成分を含む請求項１３
記載のフィルター装置。 - 【請求項３０】 前記プレフィルターの上流側に、触媒
体を配した請求項１３記載のフィルター装置。 - 【請求項３１】 前記プレフィルターが交換可能である
請求項１３記載のフィルター装置。
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