JP2010279934A - ガス浄化フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温下で使用されることがあるガス浄化フィルタであって、フィルタ基体における温度分布が不均一であっても亀裂が発生しにくいガス浄化フィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】単一の軸方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルからなるセグメント成形体１０ｇを、焼成により多孔質体となる未焼成のセラミックス材料の押出成形により複数成形する成形工程と、複数のセグメント成形体間に、セラミックス材料で形成され軸方向の長さＬがセグメント成形体の軸方向の長さＮより短い未焼成の連結体１１ｇを配設し、複数のセグメント成形体を連結体で貼り合わせる貼合工程と、貼り合わされたセグメント成形体及び未焼成の連結体を焼成し、セグメント成形体と連結体とを焼結により一体化させる焼成工程とを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガス浄化フィルタの製造方法に関するものであり、特に高温下で使用されることがあるガス浄化フィルタの製造方法に関するものである。

高温下で使用されるフィルタの多くでは、加熱されることに起因する亀裂の発生が問題となる。例えば、ディーゼルエンジンから排出されるガスに含まれる粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」と称することがある）は、捕集された粒子状物質がある程度堆積した時点で、自己発熱または外部加熱によって粒子状物質を燃焼させる再生処理が行われる。その際に、フィルタ基体における温度分布が不均一になると、熱応力によりフィルタ基体に亀裂が発生するおそれがある。そして、フィルタ基体に亀裂が発生すると、ＤＰＦによって捕集されずに排ガスと共に排出される粒子状物質が増大してしまう。

そこで、従前より、フィルタ基体を複数のセグメントの接合により形成し、セグメント間のシール材層によって熱応力の緩和が図られた接合型のＤＰＦが提案され（例えば、特許文献１参照）、実施されている。ここで、特許文献１の技術は、複数のセグメントを無機繊維，無機バインダー，有機バインダー，及び無機粒子からなるシール材で接着し、各セグメントにおいて発生する熱応力をシール材層で吸収・緩和すると共に、シール材層によって複数のセグメントを強固に接合しようとするものである。

しかしながら、上記のように複数のセグメントがシール材で接合された従来の接合型ＤＰＦでは、熱応力が十分に緩和されているとは言えないのが現状である。例として、炭化珪素質のセラミックスで形成されたセグメントの複数を、炭化珪素質のシール材で接着したＤＰＦ１００について、粒子状物質を堆積させた後に再生処理を行った際の温度分布を図８に示す。ここで、測定に用いたＤＰＦ１００は、セル密度１５０ｃｐｓｉ，隔壁の厚さ０．４ｍｍのセグメント４個×４個をシール材で接合した後、直径５．６６インチ，長さ１０インチの円柱状に外形を加工したものであり、再生処理は、粒子状物質８ｇ／Ｌを堆積させた段階で、約６８０℃まで排ガス温度を上昇させた後でエンジンを一気にアイドリング状態とし、酸素供給量を増加させた環境下で粒子状物質を燃焼させることにより行った。なお、図８は、再生処理の開始後３０秒が経過した時点での温度分布を示しており、図中の矢印は排ガスの流通方向を示している。

図８から、ＤＰＦ１００では再生処理時に温度分布が著しく不均一であることが分かる。即ち、ガス流通の下流側では９００℃以上と極めて高温になっており、上流側である端部とでは約２５０℃の温度差が生じている。また、温度分布は径方向においても不均一であり、下流側ではフィルタ基体の中心部と周縁部とでは約２００℃の温度差が生じている。このように、複数のセグメントが接合された接合型のＤＰＦでは、セグメントの位置によって温度が大きく相違し、これに応じて熱膨張率に著しい差異が生じる。また、一般的に高温になるほど、セグメントを構成する材料の熱膨張率とシール材の熱膨張率との差異も大きくなる。その結果、従来の接合型のＤＰＦでは、シール材層では緩和できないほどの大きな熱応力が発生し、亀裂の発生に至ることが多い。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、高温下で使用されることがあるガス浄化フィルタであって、フィルタ基体における温度分布が不均一であっても亀裂が発生しにくいガス浄化フィルタ、の製造方法の提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかるガス浄化フィルタの製造方法は、
「ガスの流通路に配設されてガス中の物質を捕集するガス浄化フィルタの製造方法であって、
単一の軸方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルからなるセグメント成形体を、焼成により多孔質体となる未焼成のセラミックス材料の押出成形により複数成形する成形工程と、
複数の前記セグメント成形体間に、セラミックス材料で形成され前記軸方向の長さが前記セグメント成形体の前記軸方向の長さより短い未焼成の連結体を配設し、隣接する前記セグメント成形体を前記連結体で貼り合わせる貼合工程と、
貼り合わされた前記セグメント成形体及び前記連結体を焼成し、前記セグメント成形体と前記連結体とを焼結させることにより、セグメント部及び前記セグメント部より軸方向の長さが短い連結部が一体化された一体型フィルタ部、及び、隣接する前記セグメント部間に前記連結部が存在しない分離型フィルタ部を備えるフィルタ本体の焼結体を得る焼成工程とを」具備するものである。

「セグメント成形体」及び「未焼成の連結体」を構成する「セラミックス材料」としては、炭化珪素質、窒化珪素質、コージェライト質、アルミナ質、ムライト質のセラミックス材料を使用することができる。

連結体を形成するためのセラミックス材料の種類は、セグメント成形体を形成するためのセラミックス材料の種類と同じであっても相違していても良いが、両者の熱膨張率が近い方が望ましい。また、セグメント成形体は「焼成により多孔質体となる」ものであるが、連結体は焼成によって多孔質体となるものであっても緻密質体になるものであっても良い。連結体が多孔質体であれば、セグメント成形体が焼結した「セグメント部」のみならず、連結体が焼結した「連結部」によってもフィルタリング作用が発揮される。

本発明は、未焼成の連結体として、軸方向の長さがセグメント成形体の軸方向の長さより短いものを使用することを特徴としており、その結果、焼成工程を経て得られた焼結体において、連結部の軸方向の長さはセグメント部の軸方向の長さより短いものとなる。この点で、本発明は、上記のように複数のセグメントを、軸方向の全長にわたってシール材によって接着している従来のフィルタの製造方法と大きく相違している。

上記構成の本発明により製造されるガス浄化フィルタでは、複数のセグメント部のそれぞれが、隣接するセグメント部と部分的にしか連結されていない。そのため、隣接するセグメント部が連結されていない分離型フィルタ部においては、各セグメント部は隣接するセグメント部によって動きを制限されることなく、伸縮することが可能である。即ち、温度分布が不均一となって、セグメント部ごとに熱膨張率に差異が生じても、個々のセグメント部はそれぞれの熱膨張率で熱膨張する自由度が高い。これにより、熱膨張率の差異に起因して、フィルタ本体に亀裂が発生することが抑制される。

加えて、本発明では、複数のセグメント部を連結している部分を焼成し、焼結体としていることも特徴である。この点でも、無機粉末等をバインダーと混合して得たペースト状のシール材をセグメントの表面に塗布し、隣接するセグメントと接着した後、乾燥処理のみを行って、シール材層は焼成しない従来の接合型フィルタの製造方法と相違する。ここで、従来のフィルタの製造方法においてシール材層を焼成しないのは、シール材層の弾性によって熱応力を緩和することを意図しているためである。これに対し、本発明では、セグメント部間に発生する熱応力を連結部によって緩和させるのではなく、連結部の長さは短くし、個々のセグメント部をそれぞれの熱膨張率に応じて、できるだけ自由に熱膨張させることにより熱応力の発生を抑制する。そのため連結部は、部分的な連結であってもセグメント部間を強固に連結させられることが必要となる。

そこで、本発明では、セグメント成形体を未焼成の連結体で貼り合わせてから焼成することにより、両部分を焼結により一体化させ、セグメント部を連結する構成である連結部を焼結体とした。ここで、セラミックスの焼結体は、一般的に焼結していないセラミックス材料に比べて常温及び高温下での機械的強度が高い。従って、本発明により製造されるガス浄化フィルタの一体型フィルタ部において、複数のセグメント部は連結部を介して強固に一体化されており、複数のセグメント部の集合体としてのフィルタ本体の形態が保持され易い。これにより、複数のセグメント部が部分的にのみ連結されている構成であっても、フィルタ本体の外形を切削加工する作業や、フィルタ本体をケーシング缶にセットする作業（キャニング）を、支障なく行うことができる。

更に、分離型フィルタ部においては、セグメント部において最外周に位置するセルに流入したガスは、隔壁を通過してセグメント部間の空間を流通する。そのため、隣接するセグメント部がシール材で接着されており、シール材層中はガスが流通することができない従来の接合型のフィルタと比べて、本発明により製造されるガス浄化フィルタは、フィルタリングの効率が高いと共に、圧力損失が小さいという利点も有している。

加えて、本発明によれば、セグメント成形体を未焼成の連結体で貼り合わせてから焼成するという簡易な工程で、焼結体である連結部によって複数のセグメント部が部分的にのみ連結された構成を得ることができる。

本発明にかかるガス浄化フィルタの製造方法は、
「前記貼合工程では、前記連結体によって、隣接する前記セグメント成形体をガス流通の上流となるべき端部側で貼り合わせる」ものとすることができる。

ガス浄化フィルタがＤＰＦとして用いられた場合、再生処理の際には、上述のように、ガス流通の下流側では上流側に比べてセグメント部が極めて高温となると共に、下流側では上流側に比べて温度分布が著しく不均一となりやすい。

本発明では、ガス流通の上流となる端部側でセグメント成形体を連結体によって貼り合わせているため、製造されるガス浄化フィルタでは、複数のセグメント部が連結部で連結されていることによりセグメント部の個々の伸縮が制限されている一体型フィルタ部は、再生処理の際にセグメント部の温度がさほど高くならず、且つ、セグメント部間の温度差も大きくない上流側に形成される。そのため、一体型フィルタ部において個々のセグメント部の自由な伸縮が制限されていることは、熱応力に起因する亀裂の発生につながりにくい。一方、セグメント部が連結されていない分離型フィルタ部は、再生処理時にセグメント部の温度が極めて高温となることがあり、セグメント部間の温度差も大きくなりやすい下流側に形成されることになるため、個々のセグメント部がそれぞれの熱膨張率に応じて自由に熱膨張することができるという本発明の作用を、より効果的に得ることができる。

本発明にかかるガス浄化フィルタの製造方法は、
「前記貼合工程において、前記連結体は、隣接する前記セグメント成形体間に前記軸方向に貫通する空間が生じないように配設される」ものとすることができる。

上記構成により、本発明によって製造されるガス浄化フィルタでは隣接するセグメント間が連結部で閉塞され、フィルタ本体において上流側の端部から下流側の端部まで、隣接するセグメント部間に貫通する空間は存在しないことになる。なお、ここでは、連結体の内部に存在する連続気孔については、上記の“セグメント部間に貫通する空間”という概念に含めていない。

従って、上記構成の本発明によれば、製造されるガス浄化フィルタにおいて、ガス中の物質が捕集されることなく、隣接するセグメント部間を介して外部に排出される事態を防止することができる。

本発明にかかるガス浄化フィルタの製造方法は、上記構成に加え、
「前記焼成工程を経た前記フィルタ本体の前記分離型フィルタ部において、隣接する前記セグメント間に、充填材を前記セグメントの表面に接着することなく充填する非接着材充填工程を」具備するものとすることができる。

「非接着材充填層」を形成するために使用する「充填材」としては、セラミックス繊維やシート状のセラミックス材料を例示することができ、充填材を隣接するセグメント間に単に挿入することにより「セグメントの表面に接着することなく充填する」ことができる。

フィルタ本体において分離型フィルタ部の占める割合が大きい場合、換言すれば、各セグメント部において他のセグメント部と連結されていない部分が長い場合は、ガス浄化フィルタの使用に際して、各セグメント部が振動しやすくなるおそれがある。これに対し、本発明では、分離型フィルタ部のセグメント部間に充填材を充填しているため、製造されたガス浄化フィルタにおいて各セグメント部の振動が低減される。

加えて、充填材をセグメント部の表面に接着することなく充填しているため、製造されたガス浄化フィルタにおいて、充填材はセグメント部に対して相対的に摺動可能である。これにより、各セグメント部は自由な伸縮を充填材によって制限されることがなく、個々のセグメント部がそれぞれの温度に応じた熱膨張率で自由に熱膨張できるという作用効果が、充填材によって妨げられることのないものとなっている。

以上のように、本発明の効果として、高温下で使用されることがあるガス浄化フィルタであって、フィルタ基体における温度分布が不均一であっても亀裂が発生しにくいガス浄化フィルタ、の製造方法を提供することができる。

（ａ）本発明の一実施形態のガス浄化フィルタの製造方法を示す工程図、（ｂ）更に非接着材充填工程を備える場合の工程図、（ｃ）他の実施形態の製造方法を示す工程図、及び、（ｄ）他の実施形態の製造方法について更に非接着材充填工程を備える場合の工程図である。 図１の製造方法に使用するセグメント成形体の（ａ）斜視図、（ｂ）一方の端部近傍で軸方向に垂直な面で切断した断面図である。 図１の製造方法の貼合工程を説明する図である。 図１の製造方法において外周加工工程を行う前のフィルタ本体の焼結体の（ａ）上流側から見た平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ線端面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ線端面図、（ｅ）Ｄ−Ｄ線端面図、（ｆ）Ｅ−Ｅ線端面図である。 図１の製造方法において外周加工工程を経た後のフィルタ本体の焼結体の（ａ）上流側から見た平面図、（ｂ）Ａ−Ａ線端面図、（ｃ）一体型フィルタ部を軸方向に垂直な面で切断した端面図、（ｄ）分離型フィルタ部を軸方向に垂直な面で切断した端面図である。 図１（ｂ）の製造方法において非接着材充填工程を経た後のフィルタ本体の焼結体のＡ−Ａ線端面図である。 他の構成のガス浄化フィルタを製造する他の実施形態の製造方法について、貼合工程を経た後の成形体を、軸中心を通り軸方向に平行な面で切断した端面図である。 従来の接合型ディーゼルパティキュレートフィルタについて、再生処理時の温度分布を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態であるガス浄化フィルタの製造方法（以下、単に「製造方法」という）について、図１乃至図６に基づいて説明する。ここでは、ディーゼルエンジンから排出されるガスの流通路に配設されてガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタの製造方法に、本発明を適用する場合を例示する。なお、焼結体は熱収縮により成形体より全体的にサイズが小さくなるが、このようなサイズ差については図面では表していない。

本実施形態の製造方法は、主に図１（ａ）に示すように、単一の軸方向Ｚに延びて列設された隔壁４により区画された複数のセル５からなるセグメント成形体１０ｇを、焼成により多孔質体となる未焼成のセラミックス材料の押出成形により複数成形する成形工程Ｓ１と、各セグメント成形体１０ｇにおいてセル５の一端を交互に封止する目封止工程Ｓ２と、複数のセグメント成形体１０ｇ間に、セラミックス材料で形成され軸方向Ｚの長さＬがセグメント成形体１０ｇの軸方向Ｚの長Ｎさより短い未焼成の連結体１１ｇを配設し、隣接するセグメント成形体１０ｇを連結体１１ｇで貼り合わせる貼合工程Ｓ３と、貼り合わされたセグメント成形体１０ｇ及び未焼成の連結体１１ｇを焼成し、セグメント成形体１０ｇと連結体１１ｇとを焼結させることによりセグメント部１０及びセグメント部１０より軸方向の長さが短い連結部１１が一体化された一体型フィルタ部Ｃｆ、及び、隣接するセグメント部１０間に連結部が存在しない分離型フィルタ部Ｓｆを備えるフィルタ本体１ａの焼結体１５を得る焼成工程Ｓ４と、焼結体１５の外形を加工し円柱状のフィルタ本体１ａを得る外形加工工程Ｓ５とを具備している。

より詳細に説明すると、成形工程Ｓ１では押出成形により、例えば、図２（ａ）に示すような四角柱状のセグメント成形体１０ｇを成形する。ここでは、１８個×１８個のセル５を有し、軸方向Ｚに垂直な方向における断面形状が正方形であるセグメント成形体１０ｇを例示している。

次に、目封止工程Ｓ２では、セグメント成形体１０ｇにおいて列設されているセル５のそれぞれについて、セル５の一端または他端のみに目封止材料を充填することにより、図２（ｂ）に示すように、セル５が交互に封止されるように封止部６を形成する。ここで、図２（ｂ）は、セグメント成形体１０ｇの一方の端部近傍において軸方向Ｚに垂直な面で切断した断面図である。

貼合工程Ｓ３では、図３に示すように、九つのセグメント成形体１０ｇを３個×３個配置した上で、隣接するセグメント成形体１０ｇ間に未焼成の連結体１１ｇを配設し、連結体１１ｇによって隣接するセグメント成形体１０ｇを貼り合わせる。このとき、連結体１１ｇは、隣接するセグメント成形体１０ｇ間に軸方向Ｚに貫通する空間が生じないように貼り付けられる。

ここで、連結体１１ｇの軸方向Ｚの長さＬはセグメント成形体１０ｇの軸方向Ｚの長さＮより短いため、連結体１１ｇによってセグメント成形体１０ｇを軸方向Ｚの全長にわたって貼り合わせることはできない。本実施形態では、セグメント成形体１０ｇの一端と連結体１１ｇの端部が一致するように貼り合わせており、より具体的には、セグメント成形体１０ｇにおいて、ガス浄化フィルタの使用時にガス流通の上流側となるべき端部Ｅｕに連結体１１ｇを貼り付けている。なお、未焼成の連結体１１ｇとしては、例えば、セグメント成形体１０ｇに用いられたセラミックス材料と同質のセラミックス材料をバインダーと混合し、得られた粘土状の混合物から形成されたシート材を使用することができる。

このようにして複数のセグメント成形体１０ｇが未焼成の連結体１１ｇで貼り合わされた成形体を、焼成工程Ｓ４で焼成しフィルタ本体の焼結体１５を得る。この焼成工程Ｓ４により、セグメント成形体１０ｇと未焼成の連結体１１ｇとが焼結により強固に結合する。その結果、図４に示すように、セグメント成形体１０ｇが焼結して形成されたセグメント部１０と、連結体１１ｇが焼結して形成された連結部１１とが一体化されている一体型フィルタ部Ｃｆが、ガス流通の上流側となるべき端部Ｅｕ側に形成され、隣接するセグメント部１０間に連結部が存在しない分離型フィルタ部Ｓｆが、ガス流通の下流側となるべき端部Ｅｄ側に形成された、四角柱状のフィルタ本体の焼結体１５が得られる。その後、外形加工工程Ｓ５で、焼結体１５を切削することにより、外形を円柱状に加工する。

また、図１（ｂ）に示すように、外形加工工程Ｓ５の後に非接着材充填工程Ｓ６を行うことにより、図６に示すように、更に非接着材充填層８を備えるフィルタ本体１ｂを製造することができる。ここで、非接着材充填工程Ｓ６は、セグメント部１０の表面に接着することなく、隣接するセグメント部１０間に、充填材を単に挿入する工程とすることができる。なお、非接着の充填材としては、セラミックス繊維のように弾性に富んだ材料とすれば、セグメント部１０の振動を抑制するのに好適である。また、アルミナ質セラミックスなど熱膨張率の大きな材料でセグメント部１０を形成した場合は、セグメント部１０の自由な熱膨張を充填材によって妨げないために、摺動性が良好で耐磨耗性に優れる充填材を用いることが望ましく、かかる充填材としては、セグメント部間の空間に嵌め込まれる寸法のシート状に形成されたセラミックス焼結体を例示することができる。

なお、上記では、成形工程Ｓ１に引き続いて目封止工程Ｓ２が行われる場合を例示したが、図１（ｃ），（ｄ）に示すように、成形工程Ｓ１に引き続いて貼合工程Ｓ２’を行い、その後に目封止工程Ｓ３’を行うこととしても構わない。

上記の製造方法により、次の構成のガス浄化フィルタが得られる。即ち、図１（ａ）に示す工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５からなる製造方法、または、図１（ｃ）に示す工程Ｓ１，Ｓ２’，Ｓ３’，Ｓ４，Ｓ５からなる製造方法によれば、図５に示すように、多孔質セラミックス焼結体で形成され単一の軸方向Ｚに延びて列設された隔壁４により区画された複数のセル５からそれぞれ構成された複数のセグメント部１０、及び、隣接するセグメント部１０を連結する連結部１１を備えるフィルタ本体１ａを具備し、連結部１１は、セグメント部１０と一体のセラミックス焼結体で形成されていると共に、軸方向Ｚの長さＬ’がセグメント部１０の軸方向Ｚの長さＮ’より短く、フィルタ本体１ａは、隣接するセグメント部１０が連結部１１によって連結されている一体型フィルタ部Ｃｆ、及び、隣接するセグメント部１０間に連結部１１が存在しない分離型フィルタ部Ｓｆから構成されている。

各セグメント部１０において複数のセル５は、一方向に開放したセルと他方向に開放したセルとが交互となるように、それぞれの一端が封止部６によって封止されている。このようにセル５が交互に封止されていることにより、セグメント部１０の軸方向Ｚが排ガスの流通方向に一致するようにガス浄化フィルタをガスの流通路に配設すると、排ガスは上流側に開口したセル５から流入し、多孔質の隔壁４を通過してから下流方向に開口したセルから流出するため、ガスが隔壁４を通過する際に、隔壁４の表面及び気孔内に排ガス中の粒子状物質が捕集される。

また、一体型フィルタ部Ｃｆはフィルタ本体１ａにおいてガス流通の上流となるべき端部Ｅｕ側に形成されており、分離型フィルタ部Ｓｆはガス流通の下流となるべき端部Ｅｄ側に形成されている。加えて、連結部１１は図５（ｃ）に示すように、一体型フィルタ部Ｃｆにおいて隣接するセグメント間を閉塞している。

更に、図１（ｂ）に示す工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６からなる製造方法、または、図１（ｄ）に示す工程Ｓ１，Ｓ２’，Ｓ３’，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６からなる製造方法によれば、図６にＡ−Ａ線端面図に相当する端面図を示すように、上記の構成に加えて、分離型フィルタ部Ｓｆにおいて隣接するセグメント部１０間に、セグメント部１０の表面に接着されていない充填材により非接着材充填層８が形成されているフィルタ本体１ｂを得ることができる。

このような構成のフィルタ本体１ａ，１ｂは、外周面を弾性を有する耐熱材料のシート材で被覆しつつキャニングし、軸方向Ｚを排ガスの流通方向と一致させて排ガスの流通路に設置することにより、排ガス中から粒子状物質を捕集し除去するＤＰＦとして使用することができる。

上記構成の本実施形態の製造方法で製造された上記構成のガス浄化フィルタによれば、分離型フィルタ部Ｓｆにおいては、各セグメント部１０は隣接するセグメント部１０に制限されることなく自由に伸縮することができるため、温度分布が不均一であっても、個々のセグメント部１０はそれぞれの温度に応じた熱膨張率で熱膨張することができる。これにより、熱膨張率の差異に起因して、フィルタ本体１ａ，１ｂに亀裂が発生することを抑制することができる。

加えて、連結部１１は、焼結によってセグメント部１０と強固に一体化している焼結体であるため、部分的な連結であっても、複数のセグメント部１０の集合体としてのフィルタ本体１ａ，１ｂの形態が保持され易いものとなっている。

また、ＤＰＦとして使用されるガス浄化フィルタは、捕集された粒子状物質を燃焼させて除去する再生処理の際に、ガス流通の下流側では上流側に比べて極めて高温となると共に、温度分布が著しく不均一となる。上記のフィルタ本体１ａ，１ｂでは、ガス流通の上流となるべき端部Ｅｕ側に、各セグメント部２０の自由な伸縮が制限される一体型フィルタ部Ｃｆが設けられ、下流となるべき端部Ｅｄ側に各セグメント部が自由に伸縮できる分離型フィルタ部Ｓｆが設けられているため、個々のセグメント部１０の自由な熱膨張により熱応力を緩和するという作用を、効果的に発揮することができる。

更に、分離型フィルタ部Ｓｆにおいては、セグメント部１０において最外周に位置するセル５に流入したガスは、隔壁４を通過してセグメント部１０間の空間を流通する。そのため、フィルタリングの効率が高いと共に、圧力損失が小さい。

更に、本実施形態では、隣接するセグメント部１０間の空間が連結部１１によって閉塞されているため、排ガス中の粒子状物質が、隣接するセグメント部１０間を介して外部に排出される事態が防止されている。また、フィルタ本体１ｂでは、分離型フィルタ部Ｓｆにおいてセグメント部１０間に非接着材充填層８が設けられているため、個々のセグメント部１０の自由な膨張を許容しつつセグメント部１０の振動を抑制することができる。

ここで、フィルタ本体１ａ，１ｂにおいて、セグメント部１０の長さＮ’及び連結部１１の長さＬ’は、それぞれセグメント成形体１０ｇの長さＮ及び未焼成の連結体１１ｇの長さＬが焼成工程における収縮率に応じて短くなった長さである。そして、セグメント成形体１０ｇの長さＮに対する連結体１１ｇの長さＬが短過ぎるとセグメント成形体１０ｇを連結する力が弱くなるが、実際に、セグメント成形体１０ｇの長さＮに対する連結体１１ｇの長さＬの比Ｌ／Ｎが１／３０のときは、貼合工程Ｓ３において連結体１１ｇによってセグメント成形体１０ｇを貼り合わせることが困難であった。一方、連結体１１ｇの長さＬがセグメント成形体１０ｇの長さＮと等しくなるほど長い場合は、製造されたフィルタ本体１ａ，１ｂの分離型フィルタ部Ｓｆにおいて、個々のセグメント部１０を自由に熱膨張せるという作用効果が小さいものとなる。そのため、比Ｌ／Ｎは１／２以下であることが望ましい。

また、比Ｌ／Ｎを異ならせて製造することにより、比Ｌ’／Ｎ’の異なる複数のフィルタ本体を用いて、所定温度の炉内で１５分保持した後、炉外に出して急冷する熱衝撃試験を行ったところ、比Ｌ’／Ｎ’が１／１５〜２／１５のとき、６５０〜７００℃の炉内からの急冷で閉塞型の連結部１１に亀裂が生じた。このことから、比Ｌ’／Ｎ’を上記範囲とすることにより、極めて大きな熱衝撃が加わったときには、一体型フィルタ部Ｃｆで連結部１１に亀裂が生じることで、熱衝撃を吸収できることが分かる。なお、連結部１１に亀裂が生じたとしても、フィルタ本体１ｂのように、連結部１１より下流側に非接着材充填層８が設けられている場合は、非接着材充填層８で粒子状物質を捕集することが可能であり、セグメント部１０間を介して粒子状物質が外部に排出されることを防止することができる。また、極言すれば、複数のセグメント部１０の集合体としてのフィルタ本体の形態を連結部１１によって保持するという作用は、外形加工工程Ｓ５及びキャニング作業を終えるまで得られれば足りる。即ち、その後の使用においては、非接着材充填層８を適切に設けると共にフィルタ本体の外周面とケーシングとの間に被覆材を適切に充填することにより、仮に連結部１１に亀裂が生じたとしても、フィルタ本体の形態を保持することが可能である。

従って、上記より、比Ｌ’／Ｎ’は１／１５〜１／２であると望ましく、１／１５〜２／１５であればより望ましい。従って、セグメント成形体１０ｇ及び連結体１１ｇの材料として熱収縮率が同程度のセラミックス材料を使用する場合、貼合工程Ｓ３において、セグメント成形体１０ｇの長さＮに対する連結体１１ｇの長さＮの比Ｌ／Ｎは、１／１５〜１／２とすると好適であり、１／１５〜２／１５とすればより好適である。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、貼合工程Ｓ３において、複数のセグメント成形体１０ｇをガス流通の上流となるべき端部Ｅｕ側で連結体１１ｇによって貼り合わせることにより、製造されたフィルタ本１ａ，１ｂにおいてガス流通の上流となる端部Ｅｕ側に一体型フィルタ部が設けられる場合を例示したが、これに限定されず、図７（ａ）に示すように、セグメント成形体１０ｇの軸方向の中間部分において連結体１１ｇによって貼り合わせることもできる。このような構成の場合、ガス流通の上流となる端部Ｅｕ側及び下流となる端部Ｅｄ側の両方に分離型フィルタ部Ｓｆが形成され、軸方向Ｚの長さの中間部分に一体型フィルタ部Ｃｆが形成される。

或いは、図７（ｂ）に示すように、貼合工程Ｓ３において、隣接するセグメント成形体１０ｇをガス流通の上流側で連結体１１ｕによって貼り合わせると共に、ガス流通の下流側でも隣接するセグメント成形体１０ｇを連結体１１ｄによって貼り合わせることができる。このような製造方法により、一端側に一体型フィルタ部Ｃｆと分離型フィルタ部Ｓｆとを共に備える構成のフィルタ本体が製造される。

また、上記では、セグメント成形体１０ｇが四角柱状である場合を例示したが、これに限定されず、例えば、三角柱状とすることもできる。また、最終的なフィルタ本体の外形が円柱状である場合を例示したが、これに限定されず、角柱状や断面が楕円の柱状とすることができる。

加えて、上記では、本発明をディーゼルエンジンから排出されるガスを浄化するＤＰＦに製造する製造方法に適用した場合を例示したが、これに限定されず、その他の内燃機関や蒸気タービン等で使用されるガス浄化フィルタ、即ち、高温下で使用されることがあるガス浄化フィルタの製造方法に広く適用することが可能である。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ フィルタ本体
４ 隔壁
５ セル
８ 非接着材充填層
１０ セグメント部
１０ｇ セグメント成形体
１１ 連結部
１１ｇ 連結体
Ｃｆ 一体型フィルタ部
Ｓｆ 分離型フィルタ部
Ｅｕ ガス流通の上流側となるべき端部
Ｅｄ ガス流通の下流側となるべき端部
Ｓ１ 成形工程
Ｓ３，Ｓ２’ 貼合工程
Ｓ４ 焼成工程
Ｓ６ 非接着材充填工程

特許第３１２１４９７号公報

Claims (4)

1. ガスの流通路に配設されてガス中の物質を捕集するガス浄化フィルタの製造方法であって、
   単一の軸方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルからなるセグメント成形体を、焼成により多孔質体となる未焼成のセラミックス材料の押出成形により複数成形する成形工程と、
   複数の前記セグメント成形体間に、セラミックス材料で形成され前記軸方向の長さが前記セグメント成形体の前記軸方向の長さより短い未焼成の連結体を配設し、隣接する前記セグメント成形体を前記連結体で貼り合わせる貼合工程と、
   貼り合わされた前記セグメント成形体及び前記連結体を焼成し、前記セグメント成形体と前記連結体とを焼結させることにより、セグメント部及び前記セグメント部より軸方向の長さが短い連結部が一体化された一体型フィルタ部、及び、隣接する前記セグメント部間に前記連結部が存在しない分離型フィルタ部を備えるフィルタ本体の焼結体を得る焼成工程と
   を具備するガス浄化フィルタの製造方法。
2. 前記貼合工程では、前記連結体によって、隣接する前記セグメント成形体をガス流通の上流となるべき端部側で貼り合わせる
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス浄化フィルタの製造方法。
3. 前記貼合工程において、前記連結体は、隣接する前記セグメント成形体間に前記軸方向に貫通する空間が生じないように配設される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス浄化フィルタの製造方法。
4. 前記焼成工程を経た前記フィルタ本体の前記分離型フィルタ部において、隣接する前記セグメント間に、充填材を前記セグメントの表面に接着することなく充填する非接着材充填工程を、
   更に具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のガス浄化フィルタの製造方法。

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