JP2003278525A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間繰り返し使用してもハニカムフィルタ
にクラックが発生することがなく、耐久性に優れる排気
ガス浄化装置を提供すること。 【解決手段】 多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に
並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の、上記
貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィル
タとして機能するように構成されたハニカムフィルタ
と、上記ハニカムフィルタの外方を覆う金属シェルと、
上記ハニカムフィルタと上記金属シェルとの間に配置さ
れ、上記ハニカムフィルタの周囲を被覆する保持シール
材とから構成される排気ガス浄化装置であって、上記ハ
ニカムフィルタの排気ガス流入側における上記保持シー
ル材非被覆領域が、上記ハニカムフィルタの全長の１／
１０以下であることを特徴とする排気ガス浄化装置。

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
ン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュ
レート等を除去する排気ガス浄化装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】バス、トラック等の車両や建設機械等の
内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティ
キュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題と
なっている。この排気ガスを多孔質セラミックを通過さ
せ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガ
スを浄化することができるセラミックフィルタが種々提
案されている。 【０００３】このようなセラミックフィルタを用いた排
気ガス浄化装置は、通常、図８に示した排気ガス浄化装
置５０のように、主に、多数の貫通孔３１が壁部（隔壁
３３及び接着層２７）を隔てて長手方向に並設された多
孔質セラミックからなる柱状のハニカムフィルタ２０
０、ハニカムフィルタ２００の外方を覆う金属シェル５
３、及び、ハニカムフィルタ２００と金属シェル５３と
の間に配置された保持シール材５２から構成されてい
る。そして、金属シェル５３の排気ガスが導入される側
の端部には、導入管５４が設けられており、この導入管
５４は、エンジン等の内燃機関に設けられた配管に接続
されている。また、金属シェル５３の他端部には、排気
ガスを排出する排出管５５が設けられている。なお、図
８中、矢印は排気ガスの流れを示している。 【０００４】ハニカムフィルタ２００は、通常、図３に
示したように、炭化珪素等からなる多孔質セラミック部
材３０が接着層２７を介して複数個結束されてセラミッ
クブロック２５を構成し、このセラミックブロック２５
の周囲にシール材２８が形成されている。また、この多
孔質セラミック部材３０は、図４に示したように、長手
方向に多数の貫通孔３１が並設され、貫通孔３１同士を
隔てる隔壁３３が粒子捕集用フィルタとして機能するよ
うになっている。 【０００５】即ち、多孔質セラミック部材３０に形成さ
れた貫通孔３１は、図４（ｂ）に示したように、排気ガ
スの入り口側又は出口側の端部のいずれかが充填材３２
により目封じされ、一の貫通孔３１に流入した排気ガス
は、必ず貫通孔３１を隔てる隔壁３３を通過した後、他
の貫通孔３１から流出されるようになっている。 【０００６】また、シール材２８は、ハニカムフィルタ
２００を内燃機関の排気通路に設置した際、セラミック
ブロック２５の外周部から排気ガスが漏れ出すことを防
止する目的で設けられているものである。 【０００７】従来の排気ガス浄化装置では、このような
構成のハニカムフィルタ２００が内燃機関の排気通路に
設置され、内燃機関より排出された排気ガス中のパティ
キュレートは、このハニカムフィルタ２００を通過する
際に隔壁３３により捕捉され、排気ガスが浄化される。 【０００８】また、保持シール材５２はハニカムフィル
タ２００の外周に被覆された無機繊維マット状物であ
り、この保持シール材５２は、ハニカムフィルタ２００
と金属シェル５３との間から排気ガスが洩れ出ることを
防止するとともに、ハニカムフィルタ２００が金属シェ
ル５３内でずれたり、金属シェル５３と接触して損傷す
ることを防止している。さらに、保持シール材５２は、
ハニカムフィルタ２００から金属シェル５３へ熱が拡散
し、ハニカムフィルタ２００の温度が低下することを防
止する断熱材としても機能するものであった。 【０００９】ところで、このような構成からなる従来の
排気ガス浄化装置において、保持シール材はハニカムフ
ィルタの端部にまで被覆されておらず、ハニカムフィル
タの両端部付近には比較的大きな保持シール材非被覆領
域が存在していた。上記ハニカムフィルタの保持シール
材非被覆領域の近傍は、保持シール材被覆領域の近傍に
比べて、排気ガス等によって加熱されやすく、ハニカム
フィルタが低温状態のときに高温の排気ガスが流入して
きた際（使用開始時）に、上記ハニカムフィルタの保持
シール材非被覆領域の近傍、特に排気ガス流入側の保持
シール材非被覆領域の近傍と、保持シール材被覆領域の
近傍との間で大きな温度差が生じていた。 【００１０】また、上記従来の排気ガス浄化装置におい
て、ハニカムフィルタにパティキュレートが蓄積して圧
損が大きくなると、当該ハニカムフィルタに対して排気
ガス流入側となる部分に設けられた電気ヒータ等の加熱
手段を用いて上記蓄積したパティキュレートを燃焼除去
する再生処理が施される。ところが、上記再生処理は、
上記ハニカムフィルタを蓄積したパティキュレートの燃
焼温度以上にまでいっきに加熱させる処理であったた
め、上記ハニカムフィルタが低温状態のときに高温の排
気ガスが流入してきた場合と同様に、上記ハニカムフィ
ルタの排気ガス流入側の保持シール材非被覆領域の近傍
と、保持シール材被覆領域の近傍との間で大きな温度差
が生じていた。 【００１１】また、従来から上記ハニカムフィルタは、
押出成形により製造しているのであるが、上記押出成形
により製造したハニカムフィルタの結晶には異方性が生
じており、この結晶の異方性に起因して、上記ハニカム
フィルタの熱膨張係数にも特有の異方性が生じていた。
即ち、上記ハニカムフィルタの排気ガスが流通する方向
に垂直な方向の熱膨張係数が、上記ハニカムフィルタの
排気ガスが流通する方向に平行な方向の熱膨張係数より
も大きくなっており、具体的には、上記ハニカムフィル
タがコージェライトからなる場合、その押し出し方向に
平行な方向の熱膨張係数は１．１×１０^−６／℃程度で
あり、上記押し出し方向に垂直な方向の熱膨張係数は
２．９×１０^−６／℃程度であった。従って、上記ハニ
カムフィルタは、加熱されると、排気ガスが流通する方
向よりも、該方向に垂直な方向に大きく膨張するもので
あった。 【００１２】このように、従来の排気ガス浄化装置のハ
ニカムフィルタは、排気ガス浄化装置の使用開始時や再
生処理時に、保持シール材非被覆領域の近傍、特に排気
ガス流入側の保持シール材非被覆領域の近傍と、保持シ
ール材被覆領域の近傍との間に大きな温度差が生じると
ともに、熱膨張係数の異方性により、排気ガスの流通す
る方向に垂直な方向に大きく膨張するものであったた
め、上記排気ガス浄化装置の使用開始時や再生処理時
に、上記ハニカムフィルタの排気ガス流入側の保持シー
ル材非被覆領域の近傍と、保持シール材被覆領域の近傍
との間に、大きな熱応力が発生するものであった。その
ため、上記排気ガス浄化装置を長期間繰り返し使用して
いると、上記ハニカムフィルタの排気ガス流入側の保持
シール材非被覆領域と、保持シール材被覆領域との境界
部分の近傍にクラック等が発生することがあった。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題を解決するためになされたもので、長期間繰り返し使
用してもハニカムフィルタにクラックが発生することが
なく、耐久性に優れる排気ガス浄化装置を提供すること
を目的とするものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設され
た、多孔質セラミックからなる柱状体の、上記貫通孔を
隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして
機能するように構成されたハニカムフィルタと、上記ハ
ニカムフィルタの外方を覆う金属シェルと、上記ハニカ
ムフィルタと上記金属シェルとの間に配置され、上記ハ
ニカムフィルタの周囲を被覆する保持シール材とから構
成される排気ガス浄化装置であって、上記ハニカムフィ
ルタの排気ガス流入側における上記保持シール材非被覆
領域が、上記ハニカムフィルタの全長の１／１０以下で
あることを特徴とするものである。なお、上記保持シー
ル材非被覆領域とは、保持シール材が被覆されていない
ハニカムフィルタの外周部分のことをいう。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、本発明の排気ガス浄化装置
の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 【００１６】図１は、本発明の排気ガス浄化装置の一例
を模式的に示した断面図であり、図２は、図1に示した
排気ガス浄化装置を構成するハニカムフィルタの一例を
模式的に示した斜視図である。図１に示したように、本
発明の排気ガス浄化装置１０の構造は、主に、多孔質セ
ラミックからなる柱状のハニカムフィルタ１００、ハニ
カムフィルタ１００の外方を覆う金属シェル１３０、及
び、ハニカムフィルタ１００と金属シェル１３０との間
に配置された保持シール材１２０から構成されており、
金属シェル１３０の排気ガスが導入される側の端部に
は、エンジン等の内燃機関に連結された導入管１４０が
接続されており、金属シェル１３０の他端部には、外部
に連結された排出管１５０が接続されている。なお、図
１中、矢印は排気ガスの流れを示している。 【００１７】ハニカムフィルタ１００は、多数の貫通孔
１１が壁部１３を隔てて長手方向に並設された多孔質セ
ラミックからなる柱状体であり、壁部１３の全部が粒子
捕集用フィルタとして機能するように構成されている。
即ち、ハニカムフィルタ１００に形成された貫通孔１１
は、排気ガスの入り口側又は出口側のいずれかが充填材
（図示せず）により目封じされ、一の貫通孔１１に流入
した排気ガスは、必ず貫通孔１１を隔てる壁部１３を通
過した後、他の貫通孔１１から流出されるようになって
いる。 【００１８】また、本発明の排気ガス浄化装置１０で
は、エンジン等の内燃機関から排出され導入管１４０を
通ってハニカムフィルタ１００の貫通孔１１内に流入さ
れた排気ガス中のパティキュレートは、このハニカムフ
ィルタ１００を通過する際に壁部１３により捕捉され排
気ガスが浄化された後、排出管１５を通って外部へ排出
されるようになっている。 【００１９】本発明の排気ガス浄化装置１０において
は、排気ガス流入側における保持シール材非被覆領域
は、ハニカムフィルタ１００の全長の１／１０以下であ
る。ハニカムフィルタ１００の排気ガス流入側における
保持シール材非被覆領域が、ハニカムフィルタ１００の
全長の１／１０を超えると、排気ガス浄化装置１０の使
用開始時や再生処理時に、排気ガス流入側における保持
シール材非被覆領域の近傍と、保持シール材被覆領域の
近傍との温度差が大きくなり、ハニカムフィルタ１００
が膨張することによって発生する熱応力が大きくなり、
ハニカムフィルタ１００にクラックが発生してしまう。 【００２０】なお、ハニカムフィルタ１００の排気ガス
流入側における保持シール材非被覆領域が、ハニカムフ
ィルタ１００の全長の１／１０を超えると、排気ガス浄
化装置１０の使用開始時や再生処理時に、排気ガス流入
側における保持シール材非被覆領域の近傍と、保持シー
ル材被覆領域の近傍との温度差が大きくなるのは、この
ような状態の排気ガス浄化装置１０に高温の排気ガスが
流入してきたり、電気ヒータ等の加熱手段により急激に
加熱したりすると、高温の排気ガスや、電気ヒータ等の
加熱手段からの熱がハニカムフィルタ１００の保持シー
ル材非被覆領域に回り込む量が多くなるため、ハニカム
フィルタ１００の保持シール材非被覆領域の近傍は、そ
の内部及び外部の両方から急速に加熱されるのに対し、
ハニカムフィルタ１００の保持シール材被覆領域の近傍
は、貫通孔１１を流通してくる高温の排気ガスや、貫通
孔１１又は壁部１３を伝わってくる電気ヒータ等の加熱
手段からの熱によって徐々に加熱される。特に排気ガス
浄化装置１０の使用開始時は、ハニカムフィルタ１００
が低温状態であるため、ハニカムフィルタ１００の保持
シール材非被覆領域の近傍と、保持シール材被覆領域の
近傍との温度差が大きくなるものと考えられる。 【００２１】また、ハニカムフィルタ１００の排気ガス
排出側（上記排気ガス流入側に対向する側）における保
持シール材非被覆領域は、必ずしもハニカムフィルタ１
００の全長の１／１０以下である必要はないが、このハ
ニカムフィルタ１００の排気ガス流出側における保持シ
ール材非被覆領域は、ハニカムフィルタ１００の全長の
１／１０以下であることが望ましく、ハニカムフィルタ
１００の全長の１／２０以下であることがより望まし
く、上記排気ガス流入側における保持シール材非被覆領
域と同じであることが最も望ましい。ハニカムフィルタ
１００の保持安定性に優れるからである。なお、ハニカ
ムフィルタ１００の排気ガス排出側の保持シール材非被
覆領域が、必ずしもハニカムフィルタ１００の全長の１
／１０以下である必要はないのは、ハニカムフィルタ１
００の排気ガス排出側の保持シール材非被覆領域の近傍
は、ハニカムフィルタ１００内の貫通孔１１を流通して
きた排気ガスや、貫通孔１１又は壁部１３を伝わってき
た電気ヒータ等の加熱手段からの熱によって加熱される
ため、保持シール材被覆領域の近傍と温度差が生じにく
いからである。 【００２２】本発明の排気ガス浄化装置１０において、
ハニカムフィルタ１００は多孔質セラミックからなるも
のである。上記セラミックとしては特に限定されず、例
えば、コージェライト、アルミナ、シリカ、ムライト等
の酸化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、
炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化
物セラミック、及び、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、
窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミックを挙げる
ことができるが、通常、コージェライト等の酸化物セラ
ミックが使用される。安価に製造することができるとと
もに、比較的熱膨張係数が小さく、使用中に酸化される
ことがないからである。 【００２３】また、図１及び図２に示したように、ハニ
カムフィルタ１００には、排気ガスを流通させるための
多数の貫通孔１１が壁部１３を隔てて長手方向に並設さ
れており、この貫通孔１１の入り口側又は出口側のいず
れかが充填材（図示せず）により目封じされている。 【００２４】また、図１及び図２に示したハニカムフィ
ルタ１００は、その内部に多数の貫通孔１１が壁部１３
を隔てて並設され、その全体が一の焼結体から構成され
ており、このようなハニカムフィルタ１００は、壁部１
３の全体が粒子捕集用フィルタとして機能する。また、
本発明の排気ガス浄化装置におけるハニカムフィルタ
は、例えば、上記従来の技術において図３を用いて説明
したハニカムフィルタ２００のような構造であってもよ
い。この場合、多数の貫通孔３１を隔てる壁部は、隔壁
３３と接着層２７とから構成されており、その一部、即
ち、接着層２７と接していない隔壁３３部分が粒子捕集
用フィルタとして機能する。なお、ハニカムフィルタ２
００の構造等については、上記従来の技術において説明
した通りであるので、ここではその説明を省略する。 【００２５】ハニカムフィルタ１００の大きさとしては
特に限定されず、目的とする排気ガス浄化装置１０の大
きさ等に合わせて適宜決定される。また、その形状とし
ては、柱状であれば特に限定されず、例えば、円柱状、
楕円柱状、角柱状等任意の形状を挙げることができる
が、通常、図２及び図３に示したように円柱状のものが
よく用いられる。 【００２６】保持シール材１２０を構成する材料として
は特に限定されず、例えば、結晶質アルミナ繊維、アル
ミナ−シリカ繊維、シリカ繊維等の無機繊維や、これら
の無機繊維を一種以上含む繊維等を挙げることができ
る。また、保持シール材１２０には、アルミナ及び／又
はシリカが含有されていることが望ましい。保持シール
材１２０の耐熱性及び耐久性が優れたものとなるからで
ある。特に、保持シール材１２０は、５０重量％以上の
アルミナが含有されていることが望ましい。９００〜９
５０℃程度の高温下であっても、弾性力が高くなり、ハ
ニカムフィルタ１００を保持する力が高まるからであ
る。 【００２７】また、保持シール材１２０には、ニードル
パンチ処理が施されていることが望ましい。保持シール
材１２０を構成する繊維同士が絡み合い、弾性力が高く
なり、ハニカムフィルタ１００を保持する力が向上する
からである。 【００２８】このような保持シール材１２０は、ハニカ
ムフィルタ１００の外周に被覆されており、特に、排気
ガス流入側における保持シール材非被覆領域が、ハニカ
ムフィルタ１００の全長の１／１０以下となるように被
覆されている。 【００２９】保持シール材１２０の形状としては、ハニ
カムフィルタ１００の外周に被覆することができる形状
であれば特に限定されず、任意の形状を挙げることがで
きるが、図５に示したような形状であることが望まし
い。図５は、保持シール材の一例を模式的に示した平面
図である。図５に示したように、保持シール材１２０
は、平面視長方形の基材部１２１と、基材部１２１の一
方の短辺に形成された凸部１２２と、基材部１２１の他
の短辺に形成された凹部１２３とから構成されている。 【００３０】保持シール材１２０の大きさとしては特に
限定されず、上記ハニカムフィルタの大きさに合わせて
適宜調整されるが、基材部１２１の長辺の長さは、上記
ハニカムフィルタの外周の長さと同じであることが望ま
しい。ハニカムフィルタの外周に被覆された状態で保持
シール材に隙間が形成されないようにするためである。
また、基材部１２１の短辺の長さは、上記ハニカムフィ
ルタの全長と略同様であることが望ましい。保持シール
材１２０がハニカムフィルタの外周に被覆された状態
で、ハニカムフィルタの両端部付近における保持シール
材非被覆領域を、ハニカムフィルタの全長の１／１０以
下にすることができ、ハニカムフィルタの保持安定性が
優れたものとなるからである。 【００３１】また、凸部１２２と凹部１２３とは、保持
シール材１２０をハニカムフィルタの外周に被覆された
状態で、丁度嵌合される大きさ及び位置に形成されてい
る。保持シール材１２０をこのような形状とすること
で、ハニカムフィルタの外径公差や、保持シール材１２
０の巻き方による差を調整することができるとともに、
ハニカムフィルタの外周で保持シール材１２０にズレが
発生することを防止することができる。 【００３２】なお、本発明の排気ガス浄化装置における
保持シール材の形状は、図５に示した保持シール材１２
０のような形状に限定されることはなく、例えば、平面
視板状や、平面視長方形の基材部の両端に、複数の凸部
及び複数の凹部が形成された形状等任意の形状を挙げる
ことができる。 【００３３】また、保持シール材１２０の嵩密度は、後
述する金属シェル１３０の内部に配設される前の状態
で、０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ^３であることが望まし
い。嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３未満であると、保持シ
ール材１２０によりハニカムフィルタ１００を被覆する
ことが困難となる場合があり、嵩密度が０．２ｇ／ｃｍ
^３を超えると、金属シェル１３０に組付ける際の圧縮力
が充分に得られない場合がある。 【００３４】また、保持シール材１２０を、後述する金
属シェル１３０の内部に配置した後の充填密度は、０．
２〜０．６ｇ／ｃｍ^３であることが望ましい。充填密度
が０．２ｇ／ｃｍ^３であると、ハニカムフィルタ１００
の保持力が低下する場合があり、充填密度が０．６ｇ／
ｃｍ^３を超えると、繊維が折れ反発力が低下し、ハニカ
ムフィルタ１００を保持する力が低下する場合がある。 【００３５】また、金属シェル１３０の内部に配設する
前の保持シール材１２０の厚さに対する、金属シェル１
３０の内部に配設した後の保持シール材１２０の厚さの
比は、１／１０〜１／２であることが望ましい。ハニカ
ムフィルタ１００を保持するのに適切な力を確保するこ
とができるからである。 【００３６】金属シェル１３０の材質としては特に限定
されず、例えば、ステンレス等を挙げることができる。
また、その形状は特に限定されず、図６（ａ）に示した
金属シェル４１のような筒状であってもよく、（ｂ）に
示した金属シェル４２のような筒をその軸方向に２分割
した２分割シェル状であってもよい。 【００３７】また、金属シェル１３０の大きさは、ハニ
カムフィルタ１００を、保持シール材１２０を介して内
部に設置することができるように適宜調整される。そし
て、図１に示したように、金属シェル１３０の一端面に
は、排気ガスを導入させる導入管１４０が接続され、他
端面には、排気ガスを排出させる排出管１５０が接続さ
れるようになっている。 【００３８】このような構成からなる本発明の排気ガス
浄化装置は、排気ガスや電気ヒータ等の加熱手段によっ
て特に加熱されやすい排気ガス流入側の保持シール材非
被覆領域が、ハニカムフィルタの全長に対して１／１０
以下と非常に小さい。そのため、排気ガス浄化装置の使
用開始時や再生処理時に、上記排気ガス流入側の保持シ
ール材非被覆領域の近傍と保持シール材被覆領域の近傍
との間に殆ど温度差が生じることがなく、ハニカムフィ
ルタの保持シール材非被覆領域と保持シール材被覆領域
との境界部分の近傍に熱応力が発生することがない。従
って、本発明の排気ガス浄化装置は、長期間使用しても
ハニカムフィルタにクラックが発生することがなく、耐
久性に優れたものとなる。 【００３９】次に、本発明の排気ガス浄化装置の製造方
法について説明する。まず、ハニカムフィルタの製造方
法について説明する。本発明の排気ガス浄化装置を構成
するハニカムフィルタの構造が、図２に示したような、
その全体が一の焼結体から構成されたハニカムフィルタ
である場合、まず、上述したセラミックを主成分とする
原料ペーストを用いて押出成形を行い、図２に示したハ
ニカムフィルタ１００と略同形状のセラミック成形体を
作製する。次に、上記セラミック成形体に所定の条件で
脱脂、焼成を行うことにより、多孔質セラミックからな
り、その全体が一の焼結体から構成されたハニカムフィ
ルタを製造する。なお、上記原料ペーストの組成、セラ
ミック成形体の脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔
質セラミックからなるハニカムフィルタを製造する際に
用いられている条件を適用することができる。 【００４０】また、本発明の排気ガス浄化装置を構成す
るハニカムフィルタの構造が、図３に示したような、多
孔質セラミック部材が接着層を介して複数個結束されて
構成されたハニカムフィルタである場合、まず、上述し
たセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出
成形を行い、図４に示したような形状の生成形体を作製
する。次に、上記生成形体に所定の条件で脱脂、焼成を
行うことにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向
に並設された多孔質セラミック部材を製造する。 【００４１】次に、図７に示したように、多孔質セラミ
ック部材３０が斜めに傾斜した状態で積み上げることが
できるように、断面Ｖ字形状に構成された台８０の上
に、多孔質セラミック部材３０を傾斜した状態で載置し
た後、上側を向いた２つの側面３０ａ、３０ｂに、接着
層２７となるペースト状の接着剤を均一な厚さで塗布し
て接着剤層８１を形成し、この接着剤層の上に、順次他
の多孔質セラミック部材３０を積層する工程を繰り返
し、所定の大きさの角柱状の多孔質セラミック部材３０
の積層体を作製する。 【００４２】次に、この多孔質セラミック部材３０の積
層体を加熱して接着剤層８１を乾燥、固化させて接着層
２７とし、その後、例えば、ダイヤモンドカッター等を
用いて、その外周部を図３に示したような形状に切削す
ることで、セラミックブロック２５を作製する。 【００４３】そして、セラミックブロック２５の外周に
シール材２８を形成することで、多孔質セラミック部材
が接着層を介して複数個結束されて構成されたハニカム
フィルタを製造することができる。なお、上記原料ペー
スト、接着層及びシール材ペーストの組成、生成形体の
脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔質セラミック部
材が接着層を介して複数個結束されて構成されたハニカ
ムフィルタを製造する際に用いられている条件等を適用
することができる。 【００４４】このようにして製造したハニカムフィルタ
はいずれも柱状であり、その構造は、多数の貫通孔が壁
部を隔てて並設されている。ただし、ハニカムフィルタ
が、図２に示したような、その全体が一の焼結体からな
る構造である場合、多数の貫通孔を隔てる壁部は、その
全体が粒子捕集用フィルタとして機能するのに対し、ハ
ニカムフィルタが、図３に示したような、多孔質セラミ
ック部材が接着層を介して複数個結束された構造である
場合、多数の貫通孔を隔てる壁部は、多孔質セラミック
部材を構成する隔壁と、当該多孔質セラミック部材を結
束する接着層とからなるため、その一部、即ち、多孔質
セラミック部材の接着層と接していない隔壁部分が粒子
捕集用フィルタとして機能する。 【００４５】次に、保持シール材を作製する。保持シー
ル材を作製するには、まず、結晶質アルミナ繊維、アル
ミナ−シリカ繊維、シリカ繊維等の無機繊維や、これら
の無機繊維を一種以上含む繊維等を用いて無機質マット
状物（ウェッブ）を形成する。なお、上記無機質マット
状物の詳しい組成等については、上述した通りであるの
で、ここではその説明を省略する。また、上記無機質マ
ット状物を形成する方法としては特に限定されず、例え
ば、上述した繊維等を、接着剤を含んだ溶液中に分散さ
せ、紙を作る抄紙機等を利用して無機質マット状物を形
成する方法等を挙げることができる。 【００４６】また、上記無機質マット状物にニードルパ
ンチ処理を施すことが望ましい。ニードルパンチ処理を
施すことにより、繊維同士を絡み合わせることができ、
弾性力が高く、ハニカムフィルタを保持する力に優れる
保持シール材を作製することができるからである。 【００４７】その後、上記無機質マット状物に切断加工
を施して、例えば、図５に示したような形状の保持シー
ル材を作製する。なお、上記保持シール材の形状等につ
いては、上述した通りであるので、ここでは、その詳し
い説明を省略する。 【００４８】次に、上記ハニカムフィルタの外周に上記
保持シール材を被覆する。このとき、少なくともハニカ
ムフィルタの一方の端面付近における保持シール材非被
覆領域が、ハニカムフィルタの全長の１／１０以下とな
るように保持シール材をハニカムフィルタの外周に被覆
する必要がある。このようにハニカムフィルタの保持シ
ール材非被覆領域を調整した側が、本発明の排気ガス浄
化装置において、排気ガスが流入する側となるのであ
る。上記保持シール材非被覆領域が、ハニカムフィルタ
の全長の１／１０を超えると、後工程を経て製造する排
気ガス浄化装置の使用開始時や再生処理時に、排気ガス
流入側における保持シール材非被覆領域の近傍と、保持
シール材被覆領域の近傍との温度差が大きくなり、上記
ハニカムフィルタが膨張することによって発生する熱応
力が大きくなり、ハニカムフィルタにクラックが発生し
てしまう。 【００４９】保持シール材をハニカムフィルタの外周に
被覆し、固定する手段としては特に限定されず、例え
ば、接着剤で貼着したり、紐状体で縛る手段等を挙げる
ことができる。また、特別な手段で固定をせず、ハニカ
ムフィルタに被覆しただけの状態で、次の工程に移行し
ても差し支えない。なお、上記紐状体は、熱で分解する
材料であってもよい。金属シェル内にハニカムフィルタ
を設置した後であれば、紐状体が熱により分解してもハ
ニカムフィルタは金属シェル内に設置されているので、
保持シール材が剥がれてしまうことはないからである。 【００５０】次に、上記工程を経たハニカムフィルタを
金属シェル内に設置することで、本発明の排気ガス浄化
装置の製造を終了する。なお、上記金属シェルの材料、
形状及び構成等については、上述した通りであるのでこ
こでは、その説明を省略する。 【００５１】ハニカムフィルタを、金属シェル内に設置
する方法としては、上記金属シェルが筒状の金属シェル
４１である場合（図６（ａ））、例えば、保持シール材
が被覆されたハニカムフィルタをその一端面から押し込
み、所定の位置に設置した後、導入管、配管及び排出管
等と接続するための端面を、金属シェル４１の両端部に
形成する方法を挙げることができる。なお、金属シェル
４１は有底の筒状であってもよい。この際、固定したハ
ニカムフィルタが容易に移動しないように、かなりの力
を加えた状態で、ようやく押し込むことができる程度
に、保持シール材の厚さ、ハニカムフィルタの大きさ、
金属シェル４１の大きさ等を調整する必要がある。 【００５２】また、図６（ｂ）に示したように、上記金
属シェルの形状が２分割シェル状の金属シェル４２であ
る場合には、例えば、ハニカムフィルタを半筒状の下部
シェル４２ｂ内の所定箇所に設置した後、上部固定部５
３に形成した貫通孔４３ａと、下部固定部４４に形成し
た貫通孔４４ａとが丁度重なるように、半筒状の上部シ
ェル４２ａを下部シェル４２ｂの上に載置する。そし
て、ボルト４５を貫通孔４３ａ、４４ａに挿通しナット
等で固定することで、上部シェル４２ａと下部シェル４
２ｂとを固定する。そして、導入管、配管及び排出管等
と接続するための開口を有する端面を、金属シェル４２
の両端部に形成する方法を挙げることができる。この場
合にも、固定したハニカムフィルタが移動しないよう
に、保持シール材の厚さ、ハニカムフィルタの大きさ、
金属シェル４２の大きさ等を調整する必要がある。 【００５３】この２分割シェル状の金属シェル４２は、
内部に設置したハニカムフィルタの取替えが、筒状の金
属シェル４１よりも容易である。 【００５４】また、金属シェル４１及び金属シェル４２
のいずれの場合であっても、ハニカムフィルタの保持シ
ール材非被覆領域をハニカムフィルタの全長の１／１０
以下となるように調整した側が、排気ガス流入側（即
ち、導入管側）になるように固定する。 【００５５】以上、説明した工程を行うことにより、本
発明の排気ガス浄化装置を確実に製造することができ
る。 【００５６】 【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。 【００５７】実施例１ まず、その内部に多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向
に並設され、多孔質コージェライトからなるハニカムフ
ィルタを用意した。このハニカムフィルタは、図２に示
したような、その全体が一の焼結体から構成された構造
であり、その直径が１６５ｍｍであり、長さが１５０ｍ
ｍの円柱形状であった。 【００５８】次に、７０重量％のアルミナ成分と、３０
重量％のシリカ成分とからなるアルミナファイバーの無
機繊維マット状物（ウェッブ）を形成し、この無機繊維
マット状物にニードルパンチ処理を施した。この無機繊
維マット状物の厚さは８ｍｍであり、嵩密度は０．１５
ｇ／ｃｍ^３であった。 【００５９】次に、上記無機繊維マット状物に切断加工
を施して、図５に示すような形状の保持シール材を作製
した。この保持シール材は、基材部の長辺の長さが５１
８ｍｍ、短辺の長さが１３５ｍｍであり、凸部及び凹部
の縦幅は３０ｍｍ、横幅は４５ｍｍであった。 【００６０】次に、上記保持シール材の凸部と凹部とが
嵌合するように、上記保持シール材をハニカムフィルタ
の外周に被覆した。このとき、ハニカムフィルタの両端
部付近における保持シール材非被覆領域は、上記ハニカ
ムフィルタの両端部からそれぞれ７．５ｍｍであり、こ
れは、ハニカムフィルタの全長の５／１００であった。 【００６１】その後、上記保持シール材を被覆したハニ
カムフィルタを、図６（ｂ）に示したようなステンレス
からなる２分割シェル状の金属シェル内に設置し、この
金属シェルを用いて図１に示したような排気ガス浄化装
置を製造した。 【００６２】実施例２ ハニカムフィルタの材料をムライトとし、保持シール材
非被覆領域を、ハニカムフィルタの全長の３／１００と
したほかは、実施例１と同様にして排気ガス浄化装置を
製造した。 【００６３】実施例３ ハニカムフィルタの材料をアルミナとし、保持シール材
非被覆領域を、ハニカムフィルタの全長の１０／１００
としたほかは、実施例１と同様にして排気ガス浄化装置
を製造した。 【００６４】比較例１ ハニカムフィルタの両端部における保持シール材非被覆
領域が、ハニカムフィルタの全長の２０／１００となる
ように保持シール材を作製し、ハニカムフィルタの外周
に被覆したほかは実施例１と同様にして排気ガス浄化装
置を製造した。 【００６５】実施例１〜３及び比較例１に係る排気ガス
浄化装置を、エンジンの排気ガス排出口に接続し、上記
エンジンを無負荷状態で、最高の回転数にして１００時
間運転し、上記ハニカムフィルタを常温に戻した後、再
度、エンジンを無負荷状態で、最高の回転数にして１０
０時間運転する試験を１０回繰り返し、各ハニカムフィ
ルタを取り出して、クラックの有無を観察した。その結
果を下記表１に示す。 【００６６】 【表１】【００６７】表１に示した通り、実施例１〜３に係る排
気ガス浄化装置のハニカムフィルタには、全くクラック
は発生しておらず、排気ガス浄化装置は、充分な耐久性
を有するものであった。一方、比較例１に係る排気ガス
浄化装置のハニカムフィルタは、保持シール材非被覆領
域と、保持シール材被覆領域との境界部分の近傍にクラ
ックが発生しており、耐久性に劣るものであった。 【００６８】また、実施例１〜３及び比較例１に係る排
気ガス浄化装置のハニカムフィルタにズレが発生するま
で圧力をかけることで、これらの押し抜き強度を測定し
たところ、いずれも１ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）で
あったが、上記クラックの有無の評価試験を経た実施例
１〜３及び比較例１に係る排気ガス浄化装置について、
再度、ハニカムフィルタの押し抜き試験を行ったとこ
ろ、図９に示したように、実施例１〜３に係る排気ガス
浄化装置におけるクラックの有無の評価試験後における
ハニカムフィルタの押し抜き強度は、上記評価試験前の
押し抜き強度に比べて実施例１では９８％、実施例２で
は９７％、実施例３では９０％であり、いずれも９０％
を超えているのに対し、比較例１に係る排気ガス浄化装
置においては、上記評価試験後の押し抜き強度は、上記
評価試験前の押し抜き強度に比べて７５％まで減少して
いた。これは、比較例１に係る排気ガス浄化装置は、実
施例１〜３に係る排気ガス浄化装置よりも、ハニカムフ
ィルタに対する保持シール材の被覆領域が少なく、排気
ガスにより繰り返し印加された冷熱サイクルによってハ
ニカムフィルタの保持力が大きく低下したことを示して
おり、比較例１に係る排気ガス浄化装置は、実施例１〜
３に係る排気ガス浄化装置に比べて、ハニカムフィルタ
の保持安定性に劣るものであった。 【００６９】 【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置は、上述の通
りであるので、長時間使用した場合であっても、ハニカ
ムフィルタに大きな熱応力が発生することがないため、
ハニカムフィルタにクラックが発生することがなく、耐
久性に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示
した断面図である。 【図２】図１に示した排気ガス浄化装置のハニカムフィ
ルタを模式的に示した斜視図である。 【図３】他のハニカムフィルタの一例を模式的に示した
斜視図である。 【図４】（ａ）は、図３に示したハニカムフィルタを構
成する多孔質セラミック部材の一例を模式的に示した斜
視図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。 【図５】保持シール材の一例を模式的に示した平面図で
ある。 【図６】（ａ）は、金属シェルの一例を模式的に示した
斜視図であり、（ｂ）は、別の金属シェルの一例を模式
的に示した斜視図である。 【図７】図３に示したハニカムフィルタを製造する様子
を模式的に示した断面図である。 【図８】従来の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示し
た断面図である。 【図９】実施例及び比較例に係る排気ガス浄化装置につ
いて、クラックの有無についての評価試験後におけるハ
ニカムフィルタの押し抜き強度の低下を示すグラフであ
る。 【符号の説明】 １０ 排気ガス浄化装置 １１ 貫通孔 １３ 壁部 １００ ハニカムフィルタ １２０ 保持シール材 １３０ 金属シェル １４０ 導入管 １５０ 排出管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に
   並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の、前記
   貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィル
   タとして機能するように構成されたハニカムフィルタ
   と、前記ハニカムフィルタの外方を覆う金属シェルと、
   前記ハニカムフィルタと前記金属シェルとの間に配置さ
   れ、前記ハニカムフィルタの周囲を被覆する保持シール
   材とから構成される排気ガス浄化装置であって、前記ハ
   ニカムフィルタの排気ガス流入側における前記保持シー
   ル材非被覆領域が、前記ハニカムフィルタの全長の１／
   １０以下であることを特徴とする排気ガス浄化装置。