JP2001342818A

JP2001342818A - 排ガス微粒子フィルター

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Publication number: JP2001342818A
Application number: JP2000207551A
Authority: JP
Inventors: Shuya Nagayama; 脩也永山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ウォールフロー型フィルターにおいて、濾過材
が捕集微粒子の燃焼熱に性よって高温に曝されることに
対し濾過材のクラック発生を防止して耐久の向上をはか
る。また、排ガス微粒子の堆積に対し濾過面の再生を計
る。【解決手段】セラミック繊維シートを使用してハニカム
構造体内部が高温に曝されることによって発生する熱膨
張を吸収するようにして濾過材のクラック発生を防止す
る。また、排ガス微粒子を自然酸化させるため濾過材の
一部に断熱スペースを設け、さらに、微粒子の酸化触媒
の併用を可能とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
等の排ガス中に含まれる微粒子が大気へ放出されること
を防止する。

【０００２】

【従来の技術】「請求項１」および「請求項２」に対す
る従来技術は次の通り。セラミックソリッド材を押出成
形したハニカムを使用した多孔質セラミックウォールフ
ロー型およびセラミックシートをハニカム構造に積層し
たセラミックシートウォールフロー型およびセラミック
繊維シートを円筒状にひだ折りして形成したセラミック
繊維シートひだ折り型が有る。

【０００３】以下、これらの概要及び問題点について記
載する。先ず、多孔質セラミックウォールフロー型微粒
子フィルターの例を図１６および図１７により説明す
る。

【０００４】通常、排ガス中の微粒子を捕捉し且つ排ガ
ス成分分子が自由に通過可能な無数の細孔を有する多孔
質セラミックハニカム構造体（２０）は、熱処理時の重
量減少率の高い易燃焼性のカーボン粉を造孔剤としてＳ
ｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３・ＭｇＯ等から成るセラミック化原
料粉末に添加・混合し、次いでこの原料をハニカム構造
体を形成させる金型を通して押出成型した後、製造段階
でのクラック発生防止のため入念に乾燥し焼成して外形
を整えると共に、造孔剤を燃焼させることによって無数
の細孔が得られる。

【０００５】次いで、ハニカム構造体のセル壁（２５）
に仕切られ排ガス流路方向に多数設けられた貫通穴（１
６）と、貫通穴（１６）の排ガス入口側と排ガス出口側
の端面部（１７）に交互に設けられた封止栓（１９）を
備えている。

【０００６】排ガス（１）は排ガス出口側が封止栓（１
９）によって閉じられた第１のセル（２６）の排ガス入
口より流入した後、造孔剤によって生成された無数の細
孔を有する多孔質セラミックからなるセル壁（２５）を
通過して隣接する排ガス入口側が封止栓（１９）によっ
て閉じられている第２のセル（２７）に移行して排ガス
出口より流出し、微粒子はハニカムセルを構成している
セル壁（２５）に有る無数の細孔により捕集除去され
て、浄化された排ガス（１）が排ガス出口へ導かれる。

【０００７】しかしながら、部分的または大量に捕集さ
れまたは堆積した排ガス中のすす及び燃料等の未燃物等
よりなる微粒子の自然酸化燃焼、あるいは別途設置され
るバーナー方式・ヒータ方式・燃焼触媒方式及びマイク
ロ波照射方式等によって前記微粒子を強制的に燃焼除去
してフィルターを再生するのためのフィルター再生手段
を併用する場合は、その燃焼再生時に短時間で高熱が生
じるため濾過材が急激且つ局部的に高温状態に曝され
る。

【０００８】ここで、セラミックソリッド材を押出成形
して成るハニカム構造体（２０）は、通常、製造時にお
ける押出成形・乾燥・焼成時に発生する局部応力が内部
に微妙に残留している。

【０００９】一方、完成した多孔質セラミックハニカム
構造体（２０）は熱伝導率が低い上に、前記微粒子の燃
焼時に生じる熱によるハニカム構造体（２０）各部の上
昇温度並びに温度上昇速度が必ずしも均一でなく、ま
た、セラミックソリッド材は極めて硬くて脆い性質を有
するためハニカム構造体（２０）内部に微小な熱膨張差
が生じることに伴って熱応力が生じる。

【００１０】前記残留応力に上記熱応力が加わることに
よって短時間に且つ容易にハニカム構造体（２０）にク
ラックが発生して、所期の機能を維持できなくなる欠点
がある。（本件に関する問題点並びに対応策については
特開平３−２５８３４７、同４−２９８６１９、同４−
３０１１２９、同５−１６８８３１公報に詳述されてい
る）

【００１１】また、隣接するセルを市松模様状に排ガス
入口側及び排ガス出口側を封止栓（１９）により交互に
確実に閉じる構造の製作、並びに多種多様な外形寸法及
び各種セル寸法のハニカム構造体（２０）への製作対応
は工業生産上容易でない。（本件に関する問題点並びに
対応策については特開平１０−９９６２５公報に詳述さ
れている）

【００１２】また、密度が大きいセラミックソリッド材
からなるハニカム構造体（２０）は重量が大きくなる欠
点がある。

【００１３】次に、セラミックシートウォールフロー型
微粒子フィルターの例を図１８及び図１９により説明す
る。

【００１４】本技術は，Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２繊維とア
ルミナシリカ系粘土もしくはＭｇＯの粉末を担持させた
ものを同時に抄造してシート状体を作成してから、その
シート状体を所定寸法に切断し平板状のシートを作成し
更に別の平板シートを矩形金型や波形金型でコルゲート
シートを作製してこれらを交互に積層してハニカム構造
体（２０）を形成している。

【００１５】このように抄造して得られたセラミックシ
ートは密度が高く脆い性質があって柔軟性が不充分であ
るため、得られたハニカム構造体（２０）には前記多孔
質セラミック型と同様の理由によって発生するクラック
防止策として応力緩和等の構造的手段を別途設ける必要
があり、製造上並びに応力緩和部分の隙間からの微粒子
のショートパス防止上問題がある。（特開平７−２６９
３２公報参照）

【００１６】次に、セラミック繊維シートひだ折り型微
粒子フィルターの例を図２０により説明する。

【００１７】排ガス（１）は排ガス入口より導入されて
セラミック繊維シートをひだ折り状に形成した濾過材
（３８）によって前記微粒子が捕集された後、浄化され
た排ガス（１）は排ガス出口へ導かれる。

【００１８】本型式の排ガス微粒子フィルターはその濾
過材（３８）であるセラミック繊維シートをひだ折り状
に形成する必要があるため、その幾何学形状における制
約並びにひだ折り状に形成のための製造上の制約から、
濾過材（３８）の単位体積当たりの濾過面積を大きくと
ることができない。

【００１９】言い換えれば、実用上、スペース上の制約
から充分なる濾過面積を確保できないことになるので、
ディーゼルエンジン等からの排ガスの濾過材通過抵抗に
より発生する圧力損失の許容値に対して微粒子の捕捉に
伴って増加する圧力損失が越えないようにするためには
濾過材の頻繁な取り替えが必要となる。

【００２０】従って、本型式のフィルターを採用する場
合は別途装置としてバーナー方式・ヒータ方式・燃焼触
媒方式及びマイクロ波照射方式等によって前記微粒子を
強制的に燃焼除去して濾過材（３８）の濾過面を常に再
生しておくためのフィルター再生手段の併用が実用上不
可欠である。

【００２１】また、通常、本型式フィルターの全体構成
上の制約から、排ガス（１）は排ガス入口より導入され
た後ひだ折り状の濾過材（３８）に流入するために、排
ガスの流線は一旦、方向変換（４４）が必要となり濾過
材（３８）の外周部にガス流れの方向変換用スペース
（４５）を設ける必要がある。

【００２２】即ち、上記理由によりフィルター全体の外
形寸法が大型化する欠点があり、特に設置スペース上の
制約が厳しい自動車用または船舶用等として使用する場
合に支障がある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記「従来の技術」に
記載の問題点を解決する。多孔質セラミックハニカム構
造体に形成された多孔質セラミックウォールフロー型微
粒子フィルターに対しては、排ガス中のすす及び燃料等
の未燃物等よりなる微粒子の燃焼時に短時間で高熱が生
じるため濾過材が高温に曝されることによる高温下での
濾過材の破損を防止して耐久性の向上をはかる。

【００２４】また、多孔質セラミックハニカム構造体
（２１）はセル壁厚さが厚く密度が大きいので重量が大
きくなる欠点がある。

【００２５】また、ハニカムセル端部を塞ぐための封止
材の取付作業を容易にして製造し易くする。

【００２６】次にセラミックシートをハニカム構造に積
層したセラミックシートウォールフロー型微粒子フィル
ターに対しては、特別の応力緩和策を用いなくてもクラ
ックが発生しないようにすると共にハニカム構造体の製
造を容易にする。

【００２７】セラミック繊維シートを円筒状にひだ折り
して形成したセラミック繊維シートひだ折り型微粒子フ
ィルターに対しては、濾過材の単位体積当たりの濾過面
積を大きくして通過排ガスの圧力損失を小さくし、更
に、フィルター全体の外形寸法を小型化する。

【００２８】上記の通り、濾過材の耐久性が高く濾過面
積が大きく濾過機能再生のための捕集微粒子除去手段を
備え、軽量・コンパクトで製造性に優れ大量生産に有利
な排ガス微粒子フィルターを提供することを目的とす
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】多孔質セラミックウォー
ルフロー型微粒子フィルター及びセラミックシートウォ
ールフロー型微粒子フィルターに対し、排ガス中のすす
及び燃料等の未燃物等よりなる微粒子が濾過材であるハ
ニカム構造体に全体的または局所的に捕捉され燃焼する
ことによってホットスポット及び急激燃焼の発生があっ
ても、燃焼熱の排ガス中への放散性がよくハニカム構造
体のクラック発生を防止するためポーラスでセラミック
繊維同士が良好に結合されて柔軟性の高いセラミック繊
維シートから形成されたセラミック構造体を使用する。

【００３０】同時に、セラミック繊維シートはセル壁厚
さを薄くでき、また、密度も小さい。従って、ハニカム
構造体の重量が１／２〜１／３に低減できるのでフィル
ター全体の重量を格段に小さくできる。

【００３１】また、セラミック繊維シートひだ折り型微
粒子フィルターに対しては、図２２に示す通り、単位体
積当たり濾過面積が格段に広いハニカム構造体からなる
濾過材が使用できるばかりでなくフィルター外形寸法を
外形寸法比に応じ格段に小さくできる。

【００３２】図２３はセラミック繊維シートを用いたひ
だ折り型フィルターとウォールフロー型フィルターの相
対寸法比較を示したものである。

【００３３】また、ハニカムセルを排ガス入口側と排ガ
ス出口側で封止材によって塞ぐ位置が、ハニカム段毎に
腹面及び背面に連続しているため、各ハニカム段を積層
して行うシート状ハニカム構造体の製法にとって好都合
であり、ハニカムセルの端部を封止材で塞ぐ作業が極め
て工業的に容易に実施できる。

【００３４】一方、捕捉された微粒子は徐々にフィルタ
ー内部に捕集堆積し、そのままではやがて濾過材の目詰
まりが進行してディーゼルエンジン等の排ガスの排出が
著しく妨げられて運転継続ができなくなるので、堆積し
た微粒子を除去して濾過材を再生するためハニカム構造
体内部に断熱スペースを設ける。

【００３５】また、前記自然酸化を促進されて濾過材再
生に更に寄与するため、排ガス中に含まれるすす及び燃
料等の可燃物の酸化を促進させることで広く知られてい
る酸化触媒を前記断熱スペースに含浸または塗布または
充填する。

【００３６】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。本発明にかかるセラミック
構造体は、セラミック繊維７０重量％以上、有機繊維１
５重量％以下および有機結合剤１５重量％以下の混合物
よりセラミック繊維シートを先ず抄造し、得られたセラ
ミック繊維シートからなる以下に記載する特徴を有する
成型物に、コロイダルシリカまたはエチルシリケートを
適量含浸させた後このケイ素化合物をケイ酸ゲルに変換
し、次いで上記処理後の成型物を焼成してシートの中の
有機繊維および有機結合剤を燃焼させる方法によって製
造される。

【００３７】上記の方法によって製造されたセラミック
構造体のシート壁内部の顕微鏡写真の模写図を図８に示
す。

【００３８】図８よりセラミック繊維同士がその接合点
部分でケイ酸ゲルによって確実に結合され結合点間はセ
ラミック繊維が単独で存在している状況がわかる。

【００３９】ここで、セラミック繊維自体は柔軟性を有
しているため、図９に示すようにセラミック繊維シート
に強制的変位が或る程度加わっても弾性変形内でその変
位を吸収できる。

【００４０】従って、セラミック繊維シートからなるハ
ニカム構造体においても、図１０に示すようにハニカム
構造体内部に発生する熱膨張による若干の一時的変形が
あっても弾性変形でそれを吸収してクラックを生じるこ
とはない。

【００４１】「表１」はハニカム段幅１５０ｍｍハニカ
ム積層高さ１５０ｍｍガス流れ方向５００ｍｍの上記製
法によって製造したセラミック繊維シートよりなるハニ
カム構造体をなすウォールフロー型濾過材の１０サンプ
ルにつき電気炉で６００℃に加熱直後に大気中に曝露し
て急冷を行ったテストの結果を示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】本テスト結果より、その後クラック発生状
況等の破損状況確認のため通風テストを実施し通風抵抗
の変化がなく且つ外観上のクラックも全くなく良好な結
果であることを確認した。

【００４４】尚、セル壁内部の熱伝導および拡散の遅れ
によって生じる内部応力ができるだけ生じないようにク
ラック防止の観点からはセル壁厚さできるだけ薄い方が
望ましい。

【００４５】因みに、セル壁の厚さについて、押出し製
法による多孔質セラミックハニカム構造体では通常１ｍ
ｍ程度で、本発明に適用するセラミック繊維シートは
０．４ｍｍ程度である。

【００４６】また、「従来の技術」に記載のセラミック
シートはセラミック繊維とアルミナシリカ系粘土を同時
に抄造して製造されるのでセラミック繊維は骨材の働き
を担っているのに対して、本発明によるセラミック繊維
シートはセラミック繊維同士が重なり合う接合点部分に
確実にシリカゾルが固着しながら繊維自身の柔軟性を維
持できる組織構造となっている。

【００４７】次に、ウォールフロー型ハニカム構造体の
構成について記載する。図２に示すように、このセラミ
ック繊維シートからなる連続したコルゲートシート（３
４）と平面シート（３５）とを重ねてコルゲートシート
の山頂部または谷底部と平面シートとを交互に接着剤
（４７）で接着して成巻することによって、図１に示す
ようにハニカムセル（２２）が渦巻き状に連続し、且つ
図６に示すように各々のハニカムセル（２２）が各々の
シート壁とコルゲートシートの山頂部または谷底部と平
面シートとを接合している接着材による接合部（４６）
によって隔離されて独立したハニカムセル（２２）を形
成し、図２に示す通り封止材（１８）によって平面シー
ト（３５）とコルゲートシート（３４）の背面（３６）
よりなるハニカムセル端部の一方を塞ぐと共に平面シー
ト（３５）とコルゲートシート（３４）の腹面（３７）
よりなるハニカムセル端部の他方を塞いで、排ガス流路
の排ガス入口側のハニカムセル端部と排ガス出口側のハ
ニカムセル端部がシートの成巻方向（３９）に隣接する
ハニカムセル毎に交互に図５のように塞いでいる。

【００４８】同様に、図４に示すようにこのセラミック
繊維シートからなるコルゲートシート（３４）と平面シ
ート（３５）とを交互に重ね合わせてコルゲートシート
の山頂部または谷底部と平面シートとを交互に接着剤
（４７）で接着して積層することによって、図３に示す
ようにハニカムセル（２２）が平面状に連続し、且つ、
図６に示すように各々のハニカムセル（２２）が各々の
シート壁とコルゲートシートの山頂部または谷底部と平
面シートとを接合している接着材による接合部（４６）
によって隔離されて独立したハニカムセル（２２）を形
成し、図４に示す通り封止材（１８）によって平面シー
ト（３５）とコルゲートシート（３４）の背面（３６）
よりなるハニカムセル端部の一方を塞ぐと共に平面シー
ト（３５）とコルゲートシート（３４）の腹面（３７）
よりなるハニカムセル端部の他方を塞いで、排ガス流路
の排ガス入口側のハニカムセル端部と排ガス出口側のハ
ニカムセル端部がシートの左右方向（４０）に隣接する
ハニカムセル毎に交互に図５のように塞いでいる。

【００４９】一方、限られたスペース内での濾過面積の
効率的確保並びにハニカム流路内の排ガスの流れ抵抗を
小さくするため、ハニカムセル断面形状の選定も実用上
極めて重要である。

【００５０】そのため、図６に示すシート壁（１３）に
よって構成されるハニカムセル形状に関しシート壁（１
３）の厚さを含むハニカムセル断面（２４）に対するハ
ニカムセル（２２）の開口率が７５％以上とする必要が
ある。

【００５１】また、１ハニカムセルの断面を囲むシート
壁内面の周囲長さに対するシート壁同士が重なり合わな
い一重壁内面の総長さの割合が７５％以上とする必要が
ある。

【００５２】多重壁部分は、通常、接着材を使用してい
るので排ガス流れを更に阻害して微粒子の濾過に関して
完全に無効となる。

【００５３】従って、例えば図７に示す矩形状のコルゲ
ートシートのように多重壁部分が長いハニカムセル形状
を使用した場合は、一重壁の総長さの割合が少なく相対
的に有効濾過面積が小さくなって好ましくない。

【００５４】一方、図６に示すように三角状のコルゲー
トシートを使用したハニカムセル形状にすれば一重壁の
総延長の割合を７５％以上とすることができて、ハニカ
ム構造体の単位体積に対する濾過面積が広くとれるので
排ガス微粒子フィルター全体の大きさをコンパクトにす
ることが可能となる。

【００５５】次に、排ガス中のすす及び燃料等の未燃物
等よりなるハニカム構造体の濾過材に付着堆積した微粒
子は、通常、５０〜９５％程度の可燃物を含むため燃焼
によってガス化して相当量を消失除去できる。

【００５６】図１５はディーゼルエンジンの排ガス中か
ら採取された排ガス微粒子（５２）を断熱性を有する磁
製容器（５５）内に納めて排ガス温度３２０℃の一定条
件下で自然酸化状況観察に用いた試験装置で、図１４は
本試験で得られた放置時間に対する微粒子の自然酸化に
よる温度変化データを示す。

【００５７】本データから、初期に排ガス温度が前記微
粒子の燃焼温度より低くてあっても前記微粒子の温度が
時間の経過に伴う自然酸化によって徐々に上昇し１００
分間以内で前記微粒子の発火温度である約５３０℃に達
していくので前記微粒子の殆どの量を緩やかな温度上昇
の中で酸化燃焼して消失できることがわかる。

【００５８】このことから、図１１において、排ガス入
口側端部を閉じられた第２のセル（２７）から排ガス出
口へ流出する排ガスによって、第１のセル（２６）の排
ガス出口側に捕捉堆積して徐々に自然酸化し昇温中のす
す等の燃料等の未燃物よりなる捕集微粒子の自然酸化熱
が奪われることによって捕集微粒子の自然酸化が阻害さ
れないように、排ガス出口側が塞がれている第１のセル
の排ガス出口側端部のセル周囲のセル壁（２５）を、排
ガス出口側端部から排ガス入口側方向へハニカムセル全
長に対し排ガスが自由に通過できる有効濾過部分の長さ
を確保したうえで任意の長さだけ排ガス流通孔を有しな
いセル壁部分（１４）を設けた断熱スペース（４１）を
設け捕集微粒子の自然酸化を促進して濾過材の再生を行
う。

【００５９】そして、ディーゼルエンジン等から排出さ
れる前記微粒子の微粒子フィルターへの飛来量に対し
て、微粒子をガス化して焼失除去できる能力を高くとる
ようにバランスよく断熱スペースの寸法を設計すれば、
バーナー方式・ヒータ方式・燃焼触媒方式及びマイクロ
波照射方式等によって前記微粒子を強制的に燃焼除去し
てフィルターを再生するのための再生手段を必ずしも別
途設ける必要がない。

【００６０】上記によって、第１のセル（２６）のシー
ト壁内面全域で、順次、捕捉された排ガス微粒子（５
２）は排ガス流れの勢いによって第１のセル（２６）の
排ガス出口側端部に自然に吹き溜まって集積されるのに
伴って、集積された排ガス微粒子（５２）の自然酸化が
進行して、断熱スペースに集められ微粒子が緩慢な自然
酸化現象による燃焼によって緩やかに逐次消失除去され
る。

【００６１】尚、濾過材の濾過面を適時にエアーブロー
等による逆洗を行えば前記断熱スペースへの微粒子の集
積はより効果的に行うことが可能である。更に図１２に
ついて説明する。

【００６２】前記断熱スペース（４１）を囲むセル壁部
分（１４）と封止材（１８）、またはそのいずれかにす
す等の燃料等の未燃物よりなる微粒子の酸化を促進させ
ることで知られる酸化触媒Ａ（４２）を含浸または塗布
するか、または断熱スペース（４１）の封止材（１８）
に隣接して酸化触媒Ｂ（４３）を充填する。

【００６３】更に図１３について説明する。図１２と同
じ理由により、図１３に示す第１のセル（２６）の排ガ
ス出口側端部寄りのセル壁（２５）に排ガス出口側端部
から排ガス入口方向へ任意の長さだけ設けたセル壁の酸
化触媒付加部分（１５）と排ガス出口側端部の封止材
（１８）、またはそのいずれかに酸化触媒Ａ（４２）を
含浸または塗布するか、第１のセル（２６）の排ガス出
口側端部の封止材（１８）に隣接して酸化触媒Ｂ（４
３）を充填する。

【００６４】

【実施例】実施例は上記「発明の実施」の形態で述べた
通りである。

【００６５】尚、上記の実施例において、ハニカム構造
体の外形を渦巻き状の円筒型及び積層状の角形としたが
渦巻き状の楕円々筒型であってもよい。

【００６６】また、ハニカムセルの断面形状は図６に示
す三角形としたが図２４に示す波形または図２５に示す
台形または図２６に示す六角形であってもよい。

【００６７】また、図２１に示す本発明のフィルターの
配置は排ガスが水平方向となっているが、図２７に示す
垂直方向とし排ガス流れ方向を上から下方向でもよく更
に下から上方向ないしは斜め方向としてもよい。

【００６８】

【発明の効果】上記の通り、排ガス微粒子の燃焼に伴う
発熱に対する濾過材の耐久性が高く、軽量・コンパクト
で、製造性に優れ大量生産に有利で、且つ、捕捉された
前記微粒子を燃焼により除去することによって濾過材を
再生する機能を容易に付加できるので、フィルター装置
全体のシステム構成並びに取り扱いが簡単で廉価な排ガ
ス微粒子フィルターを提供できる。

【図面の簡単な説明】

図１〜図６及び図１１〜図１３及び図２１及び図２４〜
図２７は本発明による実施例を、図１６〜図２０は従来
技術を示す。また、図７〜図１０及び図１４〜図１５及
び図２２〜図２３は本発明に関わる説明図を示す。

【図１】本発明によるハニカム段を渦巻き状に巻いてな
る円筒形をなしたハニカム構造体の外観図。

【図２】本発明を実施するにあたり封止材の取り付けに
関する一例として、排ガス入口側と排ガス出口側端部に
隣接するセルの交互に封止材の設定を連続して施して図
１を構成する製法の工程説明図。

【図３】本発明によるハニカム段を複数段積層してなる
角形をなしたハニカム構造体の外観図。

【図４】本発明を実施するにあたり封止材の取り付けに
関する一例として、排ガス入口側と排ガス出口側端部に
隣接するセルの交互に封止材の設定を連続して施して図
３を構成する製法の工程説明図。

【図５】図１及び図３のＡ−Ａ断面で示す繊維シートよ
りなるハニカム構造体断面図。

【図６】本発明によるハニカム構造体のハニカム断面形
状図。

【図７】図６と対比して本発明を特徴づけるために使用
する従来技術のハニカム断面形状図。

【図８】本発明におけるセラミック繊維シート壁の内部
組織の模写図。

【図９】本発明におけるセラミック繊維の弾性変形状態
を示す模式図。

【図１０】本発明におけるセラミック繊維シート壁の弾
性変形状態図。

【図１１】本発明による第１のセル（２６）の排ガス出
口側端部に断熱スペースを設けたハニカム構造体断面
図。

【図１２】図１１の断熱スペースの封止材寄りに酸化触
媒を充填またはセル壁及び封止材に酸化触媒を含浸また
は塗布したハニカム構造体断面図。

【図１３】排ガス出口側端部の封止材寄りに酸化触媒を
充填またはセル壁及び封止材に酸化触媒を含浸または塗
布したハニカム構造体断面図。

【図１４】断熱状態にてディーゼル排ガス微粒子の自然
酸化状況を観察した試験結果を示すグラフ。

【図１５】図１４の試験を実施した試験装置図。

【図１６】従来技術における多孔質セラミックウォール
フロー型ハニカム構造体の外観図。

【図１７】図１６のＢ−Ｂ断面で示すハニカム構造体断
面図。

【図１８】従来技術におけるセラミックシートを用いた
ウォールフロー型ハニカム構造体の外観図。

【図１９】図１８における応力緩和部分を含むＣ部詳細
図。

【図２０】従来技術におけるセラミック繊維シートひだ
折り型排ガス微粒子フィルターの断面図。

【図２１】本発明による排ガス微粒子フィルターの断面
図。

【図２２】本発明によるセラミック繊維シートウォール
フロー型と従来技術によるセラミック繊維シートひだ折
り型の濾過面積比較及び排ガス微粒子フィルターの外径
寸法比較を示すグラフ。

【図２３】図２２に示す排ガス微粒子フィルターの外径
寸法比較に基づく本発明によるセラミック繊維シートウ
ォールフロー型と従来技術によるセラミック繊維シート
ひだ折り型の排ガス微粒子フィルターの外形寸法の相対
比較図。

【図２４】本発明の他の実施例を示すハニカム断面形状
図。

【図２５】本発明の他の実施例を示すハニカム断面形状
図。

【図２６】本発明の他の実施例を示すハニカム断面形状
図。

【図２７】本発明の他の実施例を示す排ガス微粒子フィ
ルターの配置図。

【符号の説明】

１排ガス２排ガス微粒子フィルター３ウォールフロー型微粒子フィルター４多孔質セラミックウォールフロー型濾過材５セラミックシートウォールフロー型濾過材６セラミック繊維シートひだ折り型濾過材７セラミック繊維シートウォールフロー型濾過材８セラミック繊維シートひだ折り型フィルター９セラミック繊維シートウォールフロー型フィルター１０セラミックシート１１セラミック繊維シート１２多孔質セラミック壁１３シート壁１４排ガス流通孔を有しないセル壁部分１５セル壁の酸化触媒付加部分１６貫通穴１７端面部１８封止材１９封止栓２０ハニカム構造体２１多孔質セラミックハニカム構造体２２ハニカムセル２３セル形状２４ハニカムセル断面２５セル壁２６第１のセル２７第２のセル２８第１ハニカム段２９第２ハニカム段３０一重壁３１多重壁３２セラミック繊維シート３３ひだ折り状セラミック繊維シート３４コルゲートシート３５平面シート３６背面３７腹面３８濾過材３９成巻方向４０左右方向４１断熱スペース４２酸化触媒Ａ４３酸化触媒Ｂ４４方向変換４５方向変換用スペース４６接合部４７接着材４８応力緩和部分４９セラミック繊維５０ケイ酸ゲル５１弾性変形５２排ガス微粒子５３熱電対温度計５４電気炉５５磁製容器５６捕集微粒子

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）Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ 53/94 Ｂ０１Ｊ 35/04 ３０１ＰＢ０１Ｊ 35/04 ３０１３０１Ｅ３０１Ｋ３０１Ｃ３０１Ｈ３２１Ａ３２１ 37/02 ３０１Ｍ 37/02 ３０１Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４ＢＦターム(参考） 3G090 AA01 AA02 AA03 CA04 4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 BD01 CA01 CB06 4D048 AA14 AB01 BB02 BB12 BB14 CC38 CD05 4D058 JA34 JA35 JB06 KA11 SA08 TA06 4G069 AA01 AA03 AA08 AA09 BA02A BA02B BA02C BA13A BA13B BA21C BA22C BD05C BE06C CA02 CA03 CA07 CA18 EA21 EA24 EA25 EA27 EA28 EB12X EB12Y ED03 FA01 FA03 FB14 FB20 FB23 FB36 FB69 FB71 FC02 FC03 FC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハニカム構造体の隣接するハニカムセルの
流路を交互に閉じてハニカムセル壁を濾過面とするウォ
ールフロー型フィルターであって、セラミック繊維７０
重量％以上、有機繊維１５重量％以下および有機結合剤
１５重量％以下の混合物よりセラミック繊維シートを抄
造し、得られたセラミック繊維シートからなる連続した
コルゲートシートと平面シートとを重ね合わせて接着材
で相互の接合部を接着し成巻することによってハニカム
セルが渦巻き状に連続すると共に各々のハニカムセルが
各々のシート壁とコルゲートシートの山頂部または谷底
部と平面シートとを接合している接着材によって隔離さ
れて独立したハニカムセルを形成し、封止材によって平
面シートとコルゲートシートの背面よりなるハニカムセ
ル端部の一方を塞ぐと共に平面シートとコルゲートシー
トの腹面よりなるハニカムセル端部の他方を塞いで排ガ
ス入口側のハニカムセル端部と排ガス出口側のハニカム
セル端部がシートの成巻方向に隣接する前記独立したハ
ニカムセル毎に交互に塞いであって、前記シートによっ
て構成されるハニカムセル断面形状に関しハニカムセル
断面のセル開孔率が７０％以上で且つ１ハニカムセルの
断面を囲むシート壁内面の周囲長さに対するシート壁同
士が重なり合わない一重壁内面の総周囲長さの割合が７
５％以上となる成型物に、コロイダルシリカまたはエチ
ルシリケートを適量含浸させた後このケイ素化合物をケ
イ酸ゲルに変換し、次いで前記処理後の成型物を焼成し
てシートの中の有機繊維および有機結合剤を燃焼させる
方法によって製造することを特徴とする排ガス微粒子フ
ィルター。
【請求項２】セラミック繊維シートからなるコルゲート
シートと平面シートとを交互に重ね合わせて接着材で相
互の接合部を接着し積層することによってハニカムセル
が平面状に連続すると共に各々のハニカムセルが各々の
シート壁とコルゲートシートの山頂部または谷底部と平
面シートとを接合している接着材によって隔離されて独
立したハニカムセルを形成し、封止材によって平面シー
トとコルゲートシートの背面よりなるハニカムセル端部
の一方を塞ぐと共に平面シートとコルゲートシートの腹
面よりなるハニカムセル端部の他方を塞いで排ガス入口
側のハニカムセル端部と排ガス出口側のハニカムセル端
部がシートの平面方向に隣接する前記独立したハニカム
セル毎に交互に塞いであることを特徴とする「請求項
１」に記載の排ガス微粒子フィルター。
【請求項３】ハニカム構造体の隣接するハニカムセルの
流路を交互に閉じてハニカムセル壁を濾過面とするウォ
ールフロー型フィルターであって、ハニカムセル構造体
において第１のセルの排ガス出口側端部から排ガス入口
方向へ任意の長さだけ排ガス流通孔を有しないセル壁部
分を設けて一方が封止材で閉じられ他方が開口してなる
断熱スペースを設けることを特徴とする排ガス微粒子フ
ィルター。
【請求項４】断熱スペースを包むセル壁部分と封止材、
またはそのいずれかにすす等の燃料等の未燃物よりなる
排ガス微粒子の酸化を促進させることで知られる酸化触
媒を含浸または塗布することを特徴とする「請求項３」
に記載の排ガス微粒子フィルター。
【請求項５】断熱スペースの一部に封止材に隣接して、
前記酸化触媒を充填することを特徴とする「請求項３」
に記載の排ガス微粒子フィルター。
【請求項６】ハニカム構造体の隣接するハニカムセルの
流路を交互に閉じてハニカムセル壁を濾過面とするウォ
ールフロー型フィルターであって、ハニカムセル構造体
において第１のセルの排ガス出口側端部の封止材と排ガ
ス出口側端部から排ガス入口方向へ任意の長さのセル壁
部分、またはそのいずれかに前記酸化触媒を含浸または
塗布することを特徴とする排ガス微粒子フィルター。
【請求項７】ハニカム構造体の隣接するハニカムセルの
流路を交互に閉じてハニカムセル壁を濾過面とするウォ
ールフロー型フィルターであって、ハニカムセル構造体
において第１のセルの排ガス出口側端部の封止材に隣接
して前記酸化触媒を充填することを特徴とする排ガス微
粒子フィルター。