JP2003311114A

JP2003311114A - セラミックフィルター及びその使用方法

Info

Publication number: JP2003311114A
Application number: JP2002124234A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Murata; 弘村田; Yasuo Imamura; 保男今村
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルター内に堆積されたＰＭの局所燃焼によ
る割れを防止し、長期間使用できる高信頼性のセラミッ
クフィルターを安価に提供する。【解決手段】セラミックフィルターの排ガス流入面と排
ガス流出面とに、両面を結ぶ方向の圧縮応力を負荷させ
ながら使用することを特徴とする排ガス浄化用のセラミ
ックフィルターの使用方法。また、セラミックフィルタ
ーのガス流入面とガス流出面のそれぞれに、ガス通過性
の保持部材を配置し、前記保持部材同士を結合部材によ
り固定することで、前記ガス流入面とガス流出面に、両
面を結ぶ方向の圧縮応力を負荷させたことを特徴とする
セラミックスフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車、電車、発電
設備、或いは船舶等で用いられるディーゼル機関等の排
気ガスを浄化す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物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ
Ｍａｔｔｅｒ、以下ＰＭと略す）が多量に含まれてい
る。ＰＭが大気中に散出す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ＰＭ捕集用のセラミック
フィルターを組み込む技術が検討されている。

【０００３】セラミックフィルターとしては、排気ガス
の流れ方向に沿って多数のハニカム壁を有する筒状の形
態を有するものがほとんどであり、その中でも、いわゆ
るウォールフロータイプのものが主流となってきてい
る。ウォールフロータイプのものは、ハニカム壁で区切
られた多数のセルについて、ガス流入側及び流出側のい
ずれか一端を交互に封じられたもので、排気ガスがハニ
カム壁内に形成された細孔を通過するようにされた構造
を有し、排気ガスが細孔を通過する際にＰＭを前記ハニ
カム壁で捕集する機能を発揮するものである。

【０００４】しかし、実使用上において、セラミックフ
ィルターは排気抵抗の増加のため恒久的にＰＭを捕集し
続けることは難しく、一旦捕集したＰＭを除去する再生
処理が必要となり、この再生処理として酸化触媒を用い
た連続再生方式やヒーターやバーナーによる加熱再生方
式等の技術が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のセラミックフィ
ルターでは、前記再生処理の時、或いは実使用において
ディーゼル機関が高負荷条件で運転された際に発生する
高温（＞６００℃）の排気ガスに急激に曝されること
で、セラミックフィルター内に堆積したＰＭが局部的に
燃焼してしまい、セラミックフィルター内に大きな温度
分布を引き起こし、その結果セラミックフィルター自体
が割れてしまうという問題がしばしば発生している。

【０００６】前記問題を解決することを目的に、特開平
３−１２１２１３号公報には、フィルターをフィルター
軸線に沿い複数分割することにより温度分布を低減する
手法が提案されている。しかしながら、分割に伴い、初
めから分割単体で製造するならば製造個数の増加、後加
工で分割するならば分割加工の工程が新たに必要とな
る。また、分割単体を最終的にシール材で連結する工程
も新たに必要となり、製造コストアップの問題が生じる
という欠点がある。

【０００７】また、実用新案第２５４８２７９号公報で
は、フィルターに全長にわたって伸びる中心孔とその中
心孔に連通するとともに外周面において開口し、全長に
わたって延びるスリットを設けたフィルターが開示され
ているが、中心孔の大きさ規定が曖昧なためフィルター
内における温度差拡大を充分に防止する事が困難であ
り、またスリット形成によりフィルターの機械的強度低
下の問題があり、実用上十分に満足できるものではな
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術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、ディーゼル機関の排気ガスの浄化に用いられ
るセラミックフィルターにおいて、不要な製造工程を経
ることで製造コストがいたずらにアップしてしまうこと
を防止し、しかもフィルター内に堆積されたＰＭの局所
燃焼による割れを防止し、長期間使用できる高信頼性の
セラミックフィルターを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
有する課題解決を目的に、セラミックフィルターの構造
やその使用方法についていろいろ実験的検討を重ねた結
果、セラミックフィルターのガス流入面とガス流出面と
に両面を結ぶ方向の圧縮応力を負荷させながら使用する
とき、ＰＭの局所燃焼に原因して発生するセラミックフ
ィルターの割れる現象、ことに前記ガス流入面或いは前
記ガス流出面と略並行に割れる現象を回避できる知見を
得て、本発明に至ったものである。

【００１０】即ち、本発明は、排ガス浄化用のセラミッ
クフィルターの使用方法であって、当該セラミックフィ
ルターの前記排ガスが流入する面（ガス流入面）と前記
排ガスが清浄化されて流出する面（ガス流出面）とに、
前記両面を結ぶ方向の圧縮応力を負荷させながら使用す
ることを特徴とするセラミックフィルターの使用方法で
ある。

【００１１】そして、本発明は、具体的実施態様の一つ
として、前記セラミックフィルターが２つのガス通過性
の保持部材により挟持され、しかも前記保持部材が当該
セラミックフィルターを用いる排ガス浄化システムの構
成体にいずれも固定されていることを特徴とする前記の
セラミックフィルターの使用方法である。

【００１２】また、本発明は、排ガス浄化用のセラミッ
クフィルターであって、当該セラミックフィルターのガ
ス流入面とガス流出面のそれぞれに、ガス通過性の保持
部材を配置し、前記保持部材同士を結合部材により固定
することで、前記ガス流入面とガス流出面に、両面を結
ぶ方向の圧縮応力を負荷させたことを特徴とするセラミ
ックスフィルターである。

【００１３】本発明は、好ましくは、前記セラミックフ
ィルターが、ガス流入面とガス流出面とを連結するスリ
ット、及び／又はガス流入面にガス流出面に連結した穴
（貫通孔）を有しており、前記スリット及び／又は貫通
孔の空間部に前記結合部材が配置されていることを特徴
とする前記のセラミックフィルターであり、更に好まし
くは、結合部材が、前記セラミックフィルターのガス流
入面からガス流出面に至る長さを有する連結部と、前記
連結部の両端に配置され、保持部材を保持する部分と保
持部材を介してガス流入面若しくはガス流出面を押圧す
る加圧部とからなることを特徴とする前記のセラミック
フィルターである。また、更に好ましい実施態様とし
て、保持部材が、融点が８００℃以上である金属のメッ
シュ材、セラミック多孔体の少なくともいずれか一つよ
りなり、結合部材は融点が８００℃以上である金属、セ
ラミックスの少なくともいずれか一つよりなることを特
徴とする前記のセラミックフィルターである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のセラミックフィルターの
使用方法は、セラミックフィルターのガス流入面とガス
流出面とを結ぶ方向に圧縮応力を負荷させながら使用す
ることにより、ＰＭ局部燃焼においてセラミックフィル
ター内部に生じる引張応力、ことにガス流入面或いはガ
ス流出面と略垂直に発生する引張応力、を前記圧縮応力
で相殺させることにより、セラミックフィルターが割れ
るのを防止することができる。

【００１５】前記圧縮応力については、できるだけ均一
にガス流入面とガス流出面とに負荷させることが望まし
いことは勿論であるが、その大きさについてもセラミッ
クフィルターの圧縮強度の１０〜８０％が好ましい。１
０％未満では発生する引張応力を相殺するには十分でな
いことがあるし、８０％を超える場合には、圧縮応力を
負荷する際に、ガス流入面やガス流出面への不均一な負
荷によりセラミックフィルターが破損する確率が高まる
からである。

【００１６】本発明のセラミックフィルター使用方法に
おいて、その具体的な実施態様として、前記セラミック
フィルターが２つのガス通過性の保持部材により挟持さ
れ、しかも前記保持部材が当該セラミックフィルターを
用いる排ガス浄化システムの構成体にいずれも固定され
ている方法がある。この方法では、予め、排ガス浄化シ
ステムの構成体である、セラミックフィルターを固定す
る容器自体に保持部材を設けておくことで実現すること
ができ、しかも難成形性のセラミックフィルターを比較
的単純な形状とすることができるので、安価な排ガス浄
化システムの提供を可能とする。

【００１７】図１は、本発明の方法の一層具体的な例で
ある。図１（ａ）は分解図、（ｂ）は組立図である。排
ガス浄化システムの構成体は、通常、セラミックフィル
ター１と、それを収納する金属からなる缶体２、２’、
２”とからなるが、両者の空隙部分（セラミックフィル
ター１の外周部）にはセラミックファイバーのマット等
がシール材５として充填される。シール材５は、排ガス
の流路を定めると共に、機械的衝撃に弱いセラミックス
からなるセラミックフィルター１を保護する役目を担っ
ている。

【００１８】本発明の方法においては、前記缶体２、
２’、２”のいずれかにセラミックフィルター１のガス
流入面或いはガス流出面に相対する保持部材３を結合部
材４により固定している。保持部材３は、ガス透過性で
あり、実使用条件下で変形等を生じない耐熱性を有して
いればどの様なものでも構わないが、耐熱性の金属のメ
ッシュやセラミック多孔体が好ましく用いられ、ことに
融点が８００℃以上である金属のメッシュ材、セラミッ
ク多孔体が好ましく選択される。

【００１９】結合部材４は、缶体２、２’、２”と保持
部材３とを機械的に結合する機能を有すればよく、ガス
流路を妨げないように設けられ、金属又はセラミックが
選択されるが、好ましくは、温度の高い排ガス温度に曝
されても十分に保形性に富むことから融点が８００℃以
上のものが選択され、更に、缶体２との接合特性の良い
ように缶体２と同一或いは同種の金属が好ましく選択さ
れる。また、保持部材３をセラミックフィルター１に押
圧できるようにバネ材が好ましく選択される。セラミッ
クフィルター１、缶体２、２’、２”保持部材３、結合
部材４の各部材の熱膨張差に基づいてセラミックフィル
ター１に負荷される圧縮応力が緩和される現象を、前記
バネ材の使用により防止しできるからである。

【００２０】排ガス浄化システムが組み上げられたとき
に、缶体２、２’、２”は一体に接合され、このときに
セラミックフィルター１は２つの保持部材３に挟持され
ることで、セラミックフィルターのガス流入面とガス流
出面とを結ぶ方向に圧縮応力を負荷させることができ
る。

【００２１】本発明者は、更に、前記セラミックフィル
ターの使用方法をより具体的に実現するべく検討を重
ね、本発明のセラミックフィルターに至ったものであ
る。

【００２２】即ち、本発明のセラミックフィルターは、
排ガス浄化用の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のガス流入面とガス流出面のそれぞ
れに、ガス通過性の保持部材を配置し、前記保持部材同
士を結合部材により結合することで、前記ガス流入面と
ガス流出面に、両面を結ぶ方向の圧縮応力を負荷させた
ことを特徴とするセラミックスフィルターである。

【００２３】図２に、本発明のセラミックフィルターの
具体的な一例を示した。セラミックフィルター１のガス
流入面とガス流出面に、ガス通過性の保持部材３を配置
し、保持部材３同士を結合部材４により結合挟持し一体
とした構造を有するものである。この構造を有するが故
に、ガス流入面とガス流出面との結ぶ方向にあらかじめ
均一に圧縮応力を負荷することができ、この結果、予め
セラミックフィルター内部に予め圧縮応力を負荷させる
ことができ、ＰＭ局部燃焼において生じる引張応力を前
記圧縮応力で相殺することにより、フィルター割れを防
ぐことができる。結合部材にはバネ構造を有することが
好ましい。熱膨張又は熱収縮による結合部材の長さ変化
をこのバネ構造により吸収し、常時保持部材を介してフ
ィルター両端面に常時均一な圧縮応力が印加される。結
合部材にフィルターの熱膨張率と同じ熱膨張率を有する
材質を用いれば、バネ構造がなくても常時一定の圧縮応
力を保持することができる。

【００２４】尚、本発明において、保持部材３，結合部
材４の材質や、セラミックフィルター１に負荷させるべ
き圧縮応力の大きさについては、上記した通りである。

【００２５】本発明に用いるセラミックフィルター１に
ついては、発明者の実験的検討の結果、所定の形状を有
するものが好ましく選択される。即ち、セラミックフィ
ルターが、ガス流入面とガス流出面とを連結するスリッ
トを有する、或いは、ガス流入面にガス流出面に連結し
た貫通孔を有する形状のものが好ましい（図３〜図８参
照）。

【００２６】ＰＭ局所燃焼に基づいてセラミックフィル
ターが割れるときには、上述したとおりに、ガス流入面
或いは前記ガス流出面と略並行に割れる現象が見られ、
この解決が本発明の主たる課題であるが、また、ガス流
入面やガス流出面と垂直にガス流と併行するクラックが
セラミックフィルターの外周面に生じることがある。こ
のクラック防止に関して、本発明者は、前述の構造を採
用することで改善されることを見いだしたものである。

【００２７】更に、前記構造を有するセラミックフィル
ター１を採用するときは、結合部材を前記スリット或い
は貫通孔の空間部を通るようにすることができ、この場
合には、缶体２、２’、２”は従来技術のままで良く、
排ガス浄化システムを安価とする上で好ましい。

【００２８】図９に、本発明のセラミックフィルターの
実施態様の一例を示す。中心部に貫通孔を有するセラミ
ックフィルター１の前記貫通孔の空間部に、セラミック
フィルター１のガス流入面からガス流出面に至る長さの
連結部を有している結合部材４が配置されている。結合
部材４の連結部端には、その夫々に、セラミックフィル
ターに面する側から順に、保持部材３を保持する部分
（図示せず）と、バネ１１、バネ押さえ１２、並びにナ
ット１３からなる加圧部とが配置されている。

【００２９】スリットや貫通孔の空間部には、通常、セ
ラミックファイバーのマット等のシール材が充填される
が、図９に例示する構造に於いては、貫通孔に面する保
持部材３の一部をガス不透過とする、或いは適当な大き
さのガス不透過性の部材を保持部材３とセラミックフィ
ルター１の間に配置する等の工夫をして、貫通孔内に排
ガスが流れ込まないようにすれば良い。

【００３０】加圧部は、保持部材３をセラミックフィル
ター１に押圧する機能を有すれば良いが、例示した通り
に、バネ１１を用いるときには、部品間の距離が設計と
異なっても押圧力が変化しにくく、また保持部材３をセ
ラミックフィルター１に比較的均一に押圧できる利点が
ある。

【００３１】セラミックフィルター１の形状に関し、貫
通孔及び／又はスリットを設けることの技術的な意味は
次の通りである。

【００３２】貫通穴の無いフィルターにおいては、熱放
散性の違いから、内部は外周部より温度が高くなるとい
う構造上の問題点があるが、貫通孔を中央部に設けるこ
とで前記構造上の問題が緩和され、セラミックフィルタ
ー内部の温度差を低減でき、圧縮応力負荷の効果に加
え、いっそう割れ防止に効果がある。セラミックフィル
ターに形成するスリットは、セラミックフィルター内部
の温度分布を分断し、スリットで区分される各領域内で
の温度差が低減でき、圧縮応力を加えることの効果に加
え、いっそう割れ防止に効果がある。

【００３３】前記貫通孔の形状については、セラミック
フィルターの外形と同様に、その断面が円形であること
が好ましく、更に両者が同心円であることが一層好まし
い。然るに、断面形状が角状の場合、ＰＭ局所燃焼に伴
うセラミックフィルター内部での熱応力が角部に集中し
クラックが発生し易くなるし、同心円とすることで円筒
状のセラミックフィルターの肉厚低減による強度低下を
防止し得るからである。また、製造上でも比較的単純形
状の型を用いることができ、製造コスト低減を期待でき
る。

【００３４】貫通穴のガス流入面における面積は、当該
ガス流入面の面積の１〜２０％であることが好ましい。
貫通穴面積が流入面積の１％未満では構造上生ずる内部
の高い温度領域を除くには小さすぎ、２０％を超えると
貫通穴はガス不透過領域の増大による排気抵抗の問題が
生じる。また、貫通穴壁厚さは、少なくともセルを構成
する壁以上の厚さが好ましい。

【００３５】本発明に用いるセラミックフィルターに関
して、貫通孔とスリットを共に有し、しかも前記スリッ
トのうちの一つが前記貫通孔と連結していることが好ま
しい（図７、図８参照）。前記の貫通孔と外周面とを連
結するスリットの存在は、ＰＭ局所燃焼により生ずる熱
応力を変形により緩和することができ、セラミックフィ
ルターの割れを防ぐ上でより効果的である。しかし、前
記スリットの数について、本発明では一つである。前記
スリットが複数存在する場合には、もはや一体型のセラ
ミックフィルターが得られず、本発明の目的を達成し得
ないからである。

【００３６】ＰＭの局所燃焼の発生し易い位置に応じ
て、スリットを設ける位置も適宜調整すれば良いが、セ
ラミックフィルターの外周面及び中央部に設けることが
望ましい。また、前記スリットと併せて貫通孔を設ける
ことは両者の効果が得られるので好ましく、中央部に設
けるスリットを貫通孔内壁面に設けたり、外周面に設け
るスリットのうちの一つを貫通孔と連結するように設け
ることが、セラミックフィルターの割れ防止の観点から
好ましい。

【００３７】スリットの形状に関しては、どの様な断面
形状であっても構わないが、一般的には幅が一定の断面
形状を有するものが製造しやすいことから選択される。
また、スリットの底部においては応力集中を避ける目的
から丸い断面形状であることが好ましく、一般的にはス
リットの幅を直径とする半円状を選択される。

【００３８】また、スリットの幅については、セラミッ
クフィルター１中のセルピッチ幅の０．５〜２倍が好ま
しい。スリット幅がセルピッチ幅の０．５倍より小さい
場合は、押し出し成型時のスリット形成ができない等の
製造上の問題があるし、セルピッチ幅が２倍を超えると
得られたセラミックフィルターの機械的強度低下が大き
く、実使用するべくキャニングする際に割れやすくなる
し、また、スリットにはセラミックファイバーや金属等
のガス不透過な材料をシール材として充填し使用するた
め、ガス不透過領域の増大による排気抵抗が上昇してし
まう問題が生じる。尚、スリットを構成するセラミック
フィルター表面（セルが形成されていない部分）の厚さ
は、少なくともセルを構成する部分の厚さ以上であるこ
とが、セルの潰れ防止の観点から好ましい。

【００３９】本発明において、セラミックフィルター１
を構成するセラミックスは、ディーゼル機関が高負荷条
件で運転された際に発生する高温（＞６００℃）の排気
ガスに急激に曝された時にも安定な性状を有するもので
あればどの様なものでも良いが、後述するとおりに、炭
化珪素或いはコーディエライトからなることが好まし
い。

【００４０】炭化珪素は融点が２０００℃以上と高く、
ＰＭ燃焼により到達する温度（９００〜１０００℃）に
おいても安定であることに加え、炭化珪素は導電性を有
するので、再生処理に自己通電による加熱方式を使用す
ることが可能である。

【００４１】コーディエライトは、ＰＭ燃焼により到達
する温度においても安定であるし、熱膨張係数が１ｐｐ
ｍ／Ｋと小さく温度差により生じる熱応力を低減でき、
本発明の目的を一層達成しやすい。

【００４２】本発明に用いられるセラミックフィルター
１は、その断面が一体形状を有することから、成型技術
としてプレス成形法、鋳込み成形法、押出成形法等の型
を用いる方法に限定されるが、他の工程は従来公知の方
法を適用すれば良い。本発明のセラミックフィルター１
は、前述の成形方法に用いる型を工夫することのみで得
ることができ、スリットや貫通孔を設けるための新たな
工程を必要とせず、また、一体形状のものが分割単体の
接着といった操作も不要であり、製造費用低減が期待で
きる。

【００４３】

【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、本発明はこれに限定されるものではない。

【００４４】（実施例１）水酸化アルミニウム４４質量
部、タルク３７質量部、及び溶融シリカ１９質量部から
なるセラミック原料１００質量部に対し、カーボン粉末
２５質量部、メチルセルロース１０質量部を加えヘンシ
ェルミキサーで１０分間乾式混合し、さらに水３０質量
部を加えて混練した。

【００４５】得られた混練物を、図１０に示す断面形状
のセラミックフィルターを得るように設計した金型を用
い、押し出し成形機にて押出成形し、所望の長さに切断
後、８０℃の熱風で３０分乾燥した。その後１４００℃
で２０時間焼成してコーディエライト質の構造体を得
た。

【００４６】水酸化アルミニウム４４質量部、タルク３
７質量部、及び溶融シリカ１９質量部及び水５０質量部
を混練した封止材を、ウォールフロータイプのセラミッ
クフィルターとなるように、前記構造体の両端面のセル
の口に充填した。１４００℃で５時間焼成することによ
り外径１９０ｍｍ、長さ２０３ｍｍ（セルピッチ幅２ｍ
ｍ、セル密度１５０ｃｐｉ²；１インチ平方当たりのセ
ル個数が１５０個）の円柱状のセラミックフィルターを
得た。

【００４７】前記セラミックフィルターの周囲にアルミ
ナシリケート繊維マットを巻き付け、金属製缶体にバネ
材（結合部材）で接合したステンレス金網（穴５ｍｍ
角、線径０．５ｍｍφ、５ｍｍ厚さ）製保持部材がフィ
ルター両端面を均一に押圧するようにして、セラミック
フィルターを金属缶体にセットし（図１（ｂ）参照）、
後述するＰＭ局所燃焼試験に供した。この際、負荷する
圧縮応力をセラミックフィルターの圧縮強度の７０％で
ある７００ｋＰａになるようにバネ材で調整した。

【００４８】（実施例２）実施例１と同じ方法で直径１
９０ｍｍ、長さ２０３ｍｍ（セル密度１５０ｃｐｉ ²、
セルピッチ幅２ｍｍ）の円柱状のセラミックフィルター
を得た。前記セラミックフィルターをアルミナ多孔体
（気孔率６０％、５ｍｍ厚さ）製保持部材で挟み、両端
をネジ加工した５ｍｍφのコーディエライト製結合部材
に締め込み、均一に圧縮応力を負荷し、図２のセラミッ
クフィルターとした。尚、圧縮応力がフィルター強度の
７０％である７００ｋＰａになるようにネジ締め込みを
調整した。この周囲にアルミナシリケート繊維マットを
巻き付け、金属缶体にセットし、ＰＭ局所燃焼試験に供
した。

【００４９】（実施例３）図５に示す断面形状にセラミ
ックフィルターが得られるように設計した金型を用いた
こと以外は実施例１と同じ方法でセラミックフィルター
を得た。セラミックフィルターは円筒で外径１９０ｍ
ｍ、長さ２０３ｍｍ（セル密度１５０ｃｐｉ²、セルピ
ッチ幅２ｍｍ）であり、中心軸上に形成された貫通穴は
直径５０ｍｍであり、スリット幅及び深さは各々２ｍ
ｍ、２０ｍｍであった。

【００５０】セラミックフィルターをステンレス金網
（穴径５ｍｍ、線径０．５ｍｍφ、５ｍｍ厚さ）製保持
部材で挟み、貫通穴に通した、両端ネジ加工した１０ｍ
ｍφステンレス製結合部材にバネを介して締め込み、均
一に圧縮応力を負荷した（図９参照）。この際、負荷す
る圧縮応力はセラミックフィルター強度の２０％である
２００ｋＰａになるようにネジ締め込みを調整した。ま
た、貫通穴と接合部材との隙間にはアルミナシリケート
繊維を充填した。更にセラミックフィルターの周囲にア
ルミナシリケート繊維マットを巻き付け金属製缶体内に
セットし、ＰＭ局所燃焼試験に供した。

【００５１】（実施例４）炭化珪素６０質量部、窒化珪
素３２質量部及びカーボンブラック８質量部からなるセ
ラミック原料１００質量部に対し、メチルセルロース１
５質量部を加え、ヘンシェルミキサーで１０分間乾式混
合し、さらに水３０質量部を加えて混練した。得られた
混練物を実施例１に用いた金型を用いて押し出し成形機
にて押出成形し、所望の長さに切断後、８０℃の熱風で
３０分乾燥した。

【００５２】炭化珪素９０質量部、珪素７質量部及びカ
ーボンブラック３質量部からなるセラミック原料１００
質量部に、メチルセルロース２質量部、カチオン系分散
剤０．８質量部、水２５質量部を混合した封止材を、ウ
ォールフロータイプのセラミックフィルターとなるよう
に、前記構造体の両端面のセルの口に充填した。その後
４００℃で脱脂し、通電焼結法（特開平１０−５２６１
８号公報参照）により２２００℃で焼成し、外径１９０
ｍｍ、長さ２０３ｍｍ（セル密度１５０ｃｐｉ²、セル
ピッチ幅２ｍｍ）の円柱状のセラミックフィルターを得
た。

【００５３】セラミックフィルターの周囲にアルミナシ
リケート繊維マットを巻き付け、金属製缶体にバネ材
（結合部材）で接合したステンレス金網（穴５ｍｍ角、
線径０．５ｍｍφ、５ｍｍ厚さ）製保持部材がセラミッ
クフィルター両端面を均一に押圧するように、セラミッ
クフィルターを金属缶体にセットし（図１参照）、ＰＭ
局所燃焼試験に供した。この際の負荷する圧縮応力はセ
ラミックフィルター強度の７０％である４ＭＰａになる
ようにバネ材で調整した。

【００５４】（実施例５）実施例４と同じ方法で直径１
９０ｍｍ、長さ２０３ｍｍ（セル密度１５０ｃｐｉ ²、
セルピッチ幅２ｍｍ）の円柱状のセラミックフィルター
を得た。セラミックフィルターをアルミナ多孔体（気孔
率６０％、５ｍｍ厚さ）製保持部材で挟み、両端をネジ
加工した５ｍｍφの炭化珪素製結合部材に締め込み、均
一に圧縮応力を負荷した（図２参照）。この際の負荷す
る圧縮応力はセラミックフィルター強度の７０％である
４ＭＰａになるようにネジ締め込みを調整した。この周
囲にアルミナシリケート繊維マットを巻き付け、金属缶
体にセットし、ＰＭ局所燃焼試験に供した。

【００５５】（実施例６）実施例３に用いた金型を用い
たこと以外は実施例４と同じ方法でセラミックフィルタ
ーを得た。セラミックフィルター形状は円筒で直径１９
０ｍｍ、長さ２０３ｍｍ（セル密度１５０ｃｐｉ²、セ
ルピッチ幅２ｍｍ）であり、中心軸上に形成された貫通
穴は、直径５０ｍｍであり、スリット幅及び長さは各々
２ｍｍ、２０ｍｍであった。

【００５６】セラミックフィルターをステンレス金網
（穴径５ｍｍ、線径０．５ｍｍφ、５ｍｍ厚さ）製保持
部材で挟み、貫通穴に通した両端ネジ加工した１０ｍｍ
φステンレス製結合部材にバネを介して締め込み、均一
に圧縮応力を負荷した（図９参照）。この際の負荷する
圧縮応力はフィルター強度の２０％である１ＭＰａにな
るようにネジ締め込みを調整した。貫通穴と接合部材と
の隙間にはアルミナシリケート繊維を充填した。更にセ
ラミックフィルターの周囲にアルミナシリケート繊維マ
ットを巻き付け金属製缶体内にセットし、ＰＭ局所燃
焼試験に供した。

【００５７】（比較例１）実施例１と同じ方法で直径１
９０ｍｍ、長さ２０３ｍｍ（セル密度１５０ｃｐｉ²、
セルピッチ幅２ｍｍ）の円柱状のセラミックフィルター
を得た。この周囲にアルミナシリケート繊維マットを巻
き付け、金属缶体にセットし、ＰＭ局所燃焼試験に供し
た。

【００５８】（比較例２）実施例４と同じ方法で直径１
９０ｍｍ、長さ２０３ｍｍ（セル密度１５０ｃｐｉ²、
セルピッチ幅２ｍｍ）の円柱状のセラミックフィルター
を得た。この周囲にアルミナシリケート繊維マットを巻
き付け、金属缶体にセットし、ＰＭ局所燃焼試験に供し
た。

【００５９】（ＰＭ局所燃焼試験）実施例１〜６及び比
較例１〜２のセラミックフィルターをセットした缶体
を、排気量３０００ｃｃのディーゼルエンジンの排気ラ
インに接続し、エンジンを回転数１５００ｒｐｍ、負荷
２０％の条件下で連続運転して、セラミックフィルター
内に７０ｇのＰＭを捕集した。その後、エンジンの回転
数及び負荷をそれぞれ３５００ｒｐｍ、１００％に上
げ、排気ガス温度を６００℃付近へ上げＰＭ局所燃焼を
誘発させた。以上の操作を３０回繰り返し、各回毎にク
ラック等の異常の有無を目視観察した。

【００６０】比較例２は１回目の試験後大きな割れが認
められ、比較例１は２回目の試験後に小さなクラックの
発生が観察された。これに対して、本発明の実施例１〜
６はいずれも３０回後に於いてもクラックの発生等異常
は認められなかった。

【００６１】

【発明の効果】本発明のセラミックフィルターの使用方
法によれば、ガス流入面とガス流出面とに前記両面を結
ぶ方向の圧縮応力を負荷させながら使用するので、ガス
流入面やガス流出面に併行して起こるクラックの発生を
防止し、セラミックフィルターの破壊を防止でき、信頼
性の高いディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムを
提供し得る。

【００６２】本発明のセラミックフィルターは、セラミ
ックフィルターのガス流入面とガス流出面とに、前記両
面を結ぶ方向の圧縮応力を負荷させながら使用できるよ
うに構成されているので、新たな工程条件の変更を要す
ることなく、信頼性の高いディーゼルエンジンの排気ガ
ス浄化システムを提供でき、産業上非常に有用である。

【００６３】更に、本発明のセラミックフィルターは、
ガス流入面とガス流出面とを連結するスリット、更には
貫通孔が設けられているだけの単純な断面形状を有する
セラミックフィルターを用いており、その製造において
不要な工程を経ることなく製造できるので安価に生産で
きる特徴を有するとともに、前記構造を有するが故に、
セラミックフィルター内に堆積したＰＭの局部的燃焼に
原因した割れの発生を防止でき、その結果、長期間の使
用に耐え高信頼性であるという特徴を有しており、信頼
性の高いディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムを
安価に提供できるので産業上非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックフィルターの使用方法を解
説するための（ａ）分解図と（ｂ）組立図。

【図２】本発明の実施例２、５に係るセラミックフィル
ターの外観図。

【図３】本発明に用いられるセラミックフィルターの一
例の断面図。

【図４】本発明に用いられるセラミックフィルターの他
の一例の断面図。

【図５】本発明に用いられるセラミックフィルターの他
の一例の断面図。

【図６】本発明に用いられるセラミックフィルターの他
の一例の断面図。

【図７】本発明に用いられるセラミックフィルターの他
の一例の断面図。

【図８】本発明に用いられるセラミックフィルターの他
の一例の断面図。

【図９】本発明の実施例２、５に係るセラミックフィル
ターの（ａ）分解図、（ｂ）組立図。

【図１０】本発明の実施例、比較例に用いられるセラミ
ックフィルターの断面図。

【符号の説明】

１・・・セラミックフィルター２、２’、２” ・・・缶体（金属製）３・・・保持部材４・・・結合部材５・・・セラミックファイバーマット６・・・スリット７・・・貫通孔８・・・スリット（貫通孔と外面を連結する）９・・・封止セル１０・・・開口セル１１・・・バネ１２・・・バネ押さえ材１３・・・ナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガス浄化用のセラミックフィルターの
使用方法であって、当該セラミックフィルターの前記排
ガスが流入する面（ガス流入面）と前記排ガスが清浄化
されて流出する面（ガス流出面）とに、前記両面を結ぶ
方向の圧縮応力を負荷させながら使用することを特徴と
するセラミックフィルターの使用方法。
【請求項２】前記セラミックフィルターが２つのガス
通過性の保持部材により挟持され、しかも前記保持部材
が当該セラミックフィルターを用いる排ガス浄化システ
ムの構成体にいずれも固定されていることを特徴とする
請求項１記載のセラミックフィルターの使用方法。
【請求項３】排ガス浄化用の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のガス流入面とガス
流出面のそれぞれに、ガス通過性の保持部材を配置し、
前記保持部材同士を結合部材により固定することで、前
記ガス流入面とガス流出面に、両面を結ぶ方向の圧縮応
力を負荷させたことを特徴とするセラミックスフィルタ
ー。
【請求項４】前記セラミックフィルターが、ガス流入
面とガス流出面とを連結するスリット、及び／又はガス
流入面にガス流出面に連結した穴（貫通孔）を有してお
り、前記スリット及び／又は貫通孔の空間部に前記結合
部材が配置されていることを特徴とする請求項３記載の
セラミックフィルター。
【請求項５】結合部材は、前記セラミックフィルター
のガス流入面からガス流出面に至る長さを有する連結部
と、前記連結部の両端に配置され、保持部材を保持する
部分と保持部材を介してガス流入面若しくはガス流出面
を押圧する加圧部とからなることを特徴とする請求項４
記載のセラミックフィルター。
【請求項６】保持部材は、融点が８００℃以上である
金属のメッシュ材、セラミック多孔体の少なくともいず
れか一つよりなり、結合部材は融点が８００℃以上であ
る金属、セラミックスの少なくともいずれか一つよりな
ることを特徴とする請求項３、請求項４又は請求項５記
載のセラミックフィルター。