JP3023289B2 - 排ガス浄化フィルタおよびその製造方法ならびにそれを使用した排ガス浄化装置 - Google Patents
排ガス浄化フィルタおよびその製造方法ならびにそれを使用した排ガス浄化装置Info
- Publication number
- JP3023289B2 JP3023289B2 JP7086729A JP8672995A JP3023289B2 JP 3023289 B2 JP3023289 B2 JP 3023289B2 JP 7086729 A JP7086729 A JP 7086729A JP 8672995 A JP8672995 A JP 8672995A JP 3023289 B2 JP3023289 B2 JP 3023289B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- filter
- cordierite
- gas purifying
- iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジン等か
らの燃焼排ガス中に含まれる炭素を主成分とする固体粒
子を除去するための排ガス浄化フィルタおよびその製造
方法ならびにそれを利用した排ガス浄化装置に関するも
のである。
らの燃焼排ガス中に含まれる炭素を主成分とする固体粒
子を除去するための排ガス浄化フィルタおよびその製造
方法ならびにそれを利用した排ガス浄化装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えばディーゼルエンジンか
ら排出される燃焼排ガスより炭素を主成分とする固体粒
子を除去するために、ハニカム形状の両端部を交互に目
封止部により目封止して、ハニカム形状の複数の流路を
上流側または下流側端部で交互に閉塞させた排ガス浄化
フィルタが使用されている。この種の排ガス浄化フィル
タでは、浄化すべき燃焼排ガスを、フィルタの上流側の
開口に供給し、フィルタの隔壁を通過させて炭素を主成
分とする固体粒子であるスートを除去した後、フィルタ
の下流側の開口から浄化後の排ガスを排出する構成をと
っている。
ら排出される燃焼排ガスより炭素を主成分とする固体粒
子を除去するために、ハニカム形状の両端部を交互に目
封止部により目封止して、ハニカム形状の複数の流路を
上流側または下流側端部で交互に閉塞させた排ガス浄化
フィルタが使用されている。この種の排ガス浄化フィル
タでは、浄化すべき燃焼排ガスを、フィルタの上流側の
開口に供給し、フィルタの隔壁を通過させて炭素を主成
分とする固体粒子であるスートを除去した後、フィルタ
の下流側の開口から浄化後の排ガスを排出する構成をと
っている。
【０００３】そのため、スートの捕集量が多くなるとフ
ィルタの圧損が高くなりフィルタとして機能しなくなる
ため、一定時間毎にスートを除去するための再生を行う
必要があった。従来、この再生の方法として、スートを
燃焼して除去する燃焼再生方法と、逆洗パルスエアによ
りスートをフィルタ外へ排出する逆洗再生方法とが知ら
れている。そのうち燃焼再生方法は、再生時の燃焼によ
る部分的な劣化や溶損等の問題が生じ易いことから、長
期間の安定的使用に問題があった。
ィルタの圧損が高くなりフィルタとして機能しなくなる
ため、一定時間毎にスートを除去するための再生を行う
必要があった。従来、この再生の方法として、スートを
燃焼して除去する燃焼再生方法と、逆洗パルスエアによ
りスートをフィルタ外へ排出する逆洗再生方法とが知ら
れている。そのうち燃焼再生方法は、再生時の燃焼によ
る部分的な劣化や溶損等の問題が生じ易いことから、長
期間の安定的使用に問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、逆洗再生方法の
フィルタとして、特開昭６３−３１５１７号公報では、
コージェライト、β−スポジュメン、チタン酸アルミニ
ウム、ムライト、ジルコニア、窒化珪素などから選ばれ
る１種または２種以上のセラミック微粉、あるいは粘
土、フリット等の結合材とともに焼成し、セラミックフ
ィルタを得る方法が開示されている。また、本出願人
も、特願平５−３１３０３１号において、セラミック骨
材と結合材とを組み合わせて作製したハニカム形状のフ
ィルタにおいて、フィルタ骨材の平均径とフィルタ細孔
径の関係を規定することによって、機械強度、逆洗性能
を良好にする技術を開示している。
フィルタとして、特開昭６３−３１５１７号公報では、
コージェライト、β−スポジュメン、チタン酸アルミニ
ウム、ムライト、ジルコニア、窒化珪素などから選ばれ
る１種または２種以上のセラミック微粉、あるいは粘
土、フリット等の結合材とともに焼成し、セラミックフ
ィルタを得る方法が開示されている。また、本出願人
も、特願平５−３１３０３１号において、セラミック骨
材と結合材とを組み合わせて作製したハニカム形状のフ
ィルタにおいて、フィルタ骨材の平均径とフィルタ細孔
径の関係を規定することによって、機械強度、逆洗性能
を良好にする技術を開示している。
【０００５】しかしながら、特開昭６３−３１５１７号
公報記載の技術では、逆洗による十分な再生がなされ
ず、自動車に搭載した場合に有効な捕集時間を示すフィ
ルタとはならないという問題があった。また、特願平５
−３１３０３１号で開示された技術では、セラミック骨
材とフィルタ細孔径を規定の範囲内に納めるために、接
合材について調整する必要、および高温での焼成が必要
となる問題があった。
公報記載の技術では、逆洗による十分な再生がなされ
ず、自動車に搭載した場合に有効な捕集時間を示すフィ
ルタとはならないという問題があった。また、特願平５
−３１３０３１号で開示された技術では、セラミック骨
材とフィルタ細孔径を規定の範囲内に納めるために、接
合材について調整する必要、および高温での焼成が必要
となる問題があった。
【０００６】本発明の目的は上述した課題を解消して、
自動車に搭載可能なように、充分な逆洗再生能力を有
し、且つ圧縮強度に代表される機械的強度が強く、ま
た、高温安定性に代表される熱的安定性を有するフィル
タを比較的低温焼成により容易に作製可能な排ガス浄化
フィルタおよびその製造方法ならびにそれを利用した排
ガス浄化装置を提供しようとするものである。
自動車に搭載可能なように、充分な逆洗再生能力を有
し、且つ圧縮強度に代表される機械的強度が強く、ま
た、高温安定性に代表される熱的安定性を有するフィル
タを比較的低温焼成により容易に作製可能な排ガス浄化
フィルタおよびその製造方法ならびにそれを利用した排
ガス浄化装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の排ガス浄化装置
は、燃焼排ガスより炭素を主成分とする固体粒子を除去
するためのフィルタであって、ハニカム形状の両端部
を、目封止部により交互に目封止した形態で、コージェ
ライト粒と接合材とから構成された排ガス浄化フィルタ
において、前記コージェライト粒がＦｅ2 Ｏ3 に換算し
て０．０５〜２．０ｗｔ％の鉄分を固溶することを特徴
とするものである。
は、燃焼排ガスより炭素を主成分とする固体粒子を除去
するためのフィルタであって、ハニカム形状の両端部
を、目封止部により交互に目封止した形態で、コージェ
ライト粒と接合材とから構成された排ガス浄化フィルタ
において、前記コージェライト粒がＦｅ2 Ｏ3 に換算し
て０．０５〜２．０ｗｔ％の鉄分を固溶することを特徴
とするものである。
【０００８】また、本発明の排ガス浄化フィルタの製造
方法は、上述した排ガス浄化フィルタの製造方法におい
て、骨材とするコージェライトの原料として、鉄分を固
溶するタルクを用いることを特徴とするものである。
方法は、上述した排ガス浄化フィルタの製造方法におい
て、骨材とするコージェライトの原料として、鉄分を固
溶するタルクを用いることを特徴とするものである。
【０００９】さらに、本発明の排ガス浄化装置は、上述
した排ガス浄化フィルタを缶体内に固定したことを特徴
とするものである。
した排ガス浄化フィルタを缶体内に固定したことを特徴
とするものである。
【００１０】
【作用】上述した構成において、鉄分を固溶したコージ
ェライトを粒とし、これを接合材によって接合した形態
のハニカムセラミックフィルタを排ガス浄化フィルタと
して使用することで、自動車に搭載可能な十分な逆洗再
生能力を有し、比較的低温焼成により容易に作製可能な
排ガス浄化フィルタを得ることができる。すなわち、強
度を確保するためには粒同士の接合をより強固とするこ
とが必要となる。従来は粒を強固に接合するために接合
材添加量を増加させたり、ＬＡＳ（リチウム・アルミニ
ウム・シリケート）を使用していた。
ェライトを粒とし、これを接合材によって接合した形態
のハニカムセラミックフィルタを排ガス浄化フィルタと
して使用することで、自動車に搭載可能な十分な逆洗再
生能力を有し、比較的低温焼成により容易に作製可能な
排ガス浄化フィルタを得ることができる。すなわち、強
度を確保するためには粒同士の接合をより強固とするこ
とが必要となる。従来は粒を強固に接合するために接合
材添加量を増加させたり、ＬＡＳ（リチウム・アルミニ
ウム・シリケート）を使用していた。
【００１１】しかし、接合材添加量の増加は強度を向上
する点のみであれば非常に有効な手段であるが、添加量
の増加によりハニカムフィルタ中の連鎖孔が減少し逆洗
がかかりにくくなる。また、ＬＡＳの添加は少量でコー
ジェライト粒を強固に接合することができ優れた技術で
はあるが、ＬＡＳが非常に高価であり少量の添加であっ
ても材料コストに及ぼす影響が非常に大きかった。
する点のみであれば非常に有効な手段であるが、添加量
の増加によりハニカムフィルタ中の連鎖孔が減少し逆洗
がかかりにくくなる。また、ＬＡＳの添加は少量でコー
ジェライト粒を強固に接合することができ優れた技術で
はあるが、ＬＡＳが非常に高価であり少量の添加であっ
ても材料コストに及ぼす影響が非常に大きかった。
【００１２】これに対し、鉄固溶コージェライト骨材は
実質的には通常のコージェライト骨材と同額で入手で
き、また容易に作製することができる。また、鉄分を固
溶することで、融点が低くなるため粒同士が強固に接合
され、かつコージェライト粒の表面が非常に平滑になる
ため逆洗時におけるスート剥離性も向上する。そのた
め、本発明の排ガス浄化フィルタは、上記特性を得るこ
とができる。
実質的には通常のコージェライト骨材と同額で入手で
き、また容易に作製することができる。また、鉄分を固
溶することで、融点が低くなるため粒同士が強固に接合
され、かつコージェライト粒の表面が非常に平滑になる
ため逆洗時におけるスート剥離性も向上する。そのた
め、本発明の排ガス浄化フィルタは、上記特性を得るこ
とができる。
【００１３】また、本発明の製造方法では、コージェラ
イト骨材を接合材と混合混練し、押し出し成形し、焼成
後、両端部の目封止を行うことで、排ガス浄化フィルタ
を得ている。ここで重要なのは、骨材となるコージェラ
イトの原料として鉄分を固溶するタルクを用いることで
ある。このタルクは、骨材を作製する際のコージェライ
ト化原料として使用されるが、接合材として使用するコ
ージェライト化原料として使用しても通常のタルク同様
に問題ない。むしろ好ましい結果となる。粒に鉄を固溶
させるために鉄粉等、鉄単独を使用すると、局所的な溶
解、色むら、収縮等を伴い、均質な粒とならないだけで
なく、焼成時の管理が難しいため好ましくない。また、
接合材としては、コージェライト化原料やシリカゾル、
アルミナゾル、粘土等を用いることができ、特に、成形
性や熱膨張係数を考慮するとコージェライト化原料や粘
土を用いることが望ましい。
イト骨材を接合材と混合混練し、押し出し成形し、焼成
後、両端部の目封止を行うことで、排ガス浄化フィルタ
を得ている。ここで重要なのは、骨材となるコージェラ
イトの原料として鉄分を固溶するタルクを用いることで
ある。このタルクは、骨材を作製する際のコージェライ
ト化原料として使用されるが、接合材として使用するコ
ージェライト化原料として使用しても通常のタルク同様
に問題ない。むしろ好ましい結果となる。粒に鉄を固溶
させるために鉄粉等、鉄単独を使用すると、局所的な溶
解、色むら、収縮等を伴い、均質な粒とならないだけで
なく、焼成時の管理が難しいため好ましくない。また、
接合材としては、コージェライト化原料やシリカゾル、
アルミナゾル、粘土等を用いることができ、特に、成形
性や熱膨張係数を考慮するとコージェライト化原料や粘
土を用いることが望ましい。
【００１４】さらに、本発明の排ガス浄化装置では、上
述したように十分な機械的強度を有しかつ十分な逆洗再
生能力を有する排ガス浄化フィルタを缶体内に固定して
構成しているため、軽量コンパクトで自動車用として好
適な排ガス浄化装置を得ることができる。
述したように十分な機械的強度を有しかつ十分な逆洗再
生能力を有する排ガス浄化フィルタを缶体内に固定して
構成しているため、軽量コンパクトで自動車用として好
適な排ガス浄化装置を得ることができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の排ガス浄化フィルタの一例の
構成を示す図であり、図１（ａ）はその端面を、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面をそ
れぞれ示している。図１において、本発明の排ガス浄化
フィルタ１は、多数の隔壁２で構成された貫通孔３から
なるセラミックハニカム構造体４の上流側および下流側
の両端部を、目封止部５で交互に目封止して構成されて
いる。すなわち、図１（ａ）に示すように、上流側また
は下流側の端部において、貫通孔３を目封止部５がチェ
ッカーパターンとなるよう目封止するとともに、各貫通
孔３について着目すると上流側または下流側のいずれか
の端部が目封止部５により目封止されている。
構成を示す図であり、図１（ａ）はその端面を、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面をそ
れぞれ示している。図１において、本発明の排ガス浄化
フィルタ１は、多数の隔壁２で構成された貫通孔３から
なるセラミックハニカム構造体４の上流側および下流側
の両端部を、目封止部５で交互に目封止して構成されて
いる。すなわち、図１（ａ）に示すように、上流側また
は下流側の端部において、貫通孔３を目封止部５がチェ
ッカーパターンとなるよう目封止するとともに、各貫通
孔３について着目すると上流側または下流側のいずれか
の端部が目封止部５により目封止されている。
【００１６】図２は本発明の排ガス浄化装置を使用した
排ガス浄化システムの一例の構成を示す図である。図２
において、排ガス浄化装置１１−１、１１−２は、缶体
１２−１、１２−２内に図１に示す構造の排ガス浄化フ
ィルタ１−１、１−２を固定して構成される。また、１
３はエンジン、１４、１５−１、１５−２、１６−１、
１６−２および１７は管路、１８−１、１８−２、１９
−１、１９−２、２０−１、２０−２、２１−１および
２１−２は各管路に設けたバルブ、２２−１、２２−２
は除去したスートを燃焼させるための燃焼室、２３−
１、２３−２は逆洗エアを発生するためのエアタンクで
ある。
排ガス浄化システムの一例の構成を示す図である。図２
において、排ガス浄化装置１１−１、１１−２は、缶体
１２−１、１２−２内に図１に示す構造の排ガス浄化フ
ィルタ１−１、１−２を固定して構成される。また、１
３はエンジン、１４、１５−１、１５−２、１６−１、
１６−２および１７は管路、１８−１、１８−２、１９
−１、１９−２、２０−１、２０−２、２１−１および
２１−２は各管路に設けたバルブ、２２−１、２２−２
は除去したスートを燃焼させるための燃焼室、２３−
１、２３−２は逆洗エアを発生するためのエアタンクで
ある。
【００１７】図２に示すシステムにおいて、２つの排ガ
ス浄化装置１１−１、１１−２を設けたのは、一方が排
ガス浄化操作をしている際、他方が逆洗再生でき、連続
して排ガス浄化ができるよう構成するためである。そし
て、通常の排ガス浄化は、バルブ１８−１（１８−２）
および２１−１（２１−２）を開、バルブ１９−１（１
９−２）および２０−１（２０−２）を閉とした状態
で、エンジン１３からの排ガスを排ガス浄化装置１１−
１（１１−２）に通すことで行われる。また、逆洗再生
は、入口側の圧力と出口側の主力との差である圧損であ
るΔＰが一定の値よりも大きくなった場合、バルブ１８
−２（１８−１）および２１−２（２１−1)を閉、バル
ブ１９−２（１９−１）および２０−２（２０−１）を
開とした状態で、まずエアタンク２３−２（２３−１）
から逆洗エアを排ガス浄化装置１１−２（１１−１）に
供給してスートを燃焼室２２−２（２２−１）に排出
し、次にバルブ２０−２（２０−１）を閉として排出さ
れたスートを燃焼室２２−２（２２−１）内で燃焼する
ことにより達成できる。
ス浄化装置１１−１、１１−２を設けたのは、一方が排
ガス浄化操作をしている際、他方が逆洗再生でき、連続
して排ガス浄化ができるよう構成するためである。そし
て、通常の排ガス浄化は、バルブ１８−１（１８−２）
および２１−１（２１−２）を開、バルブ１９−１（１
９−２）および２０−１（２０−２）を閉とした状態
で、エンジン１３からの排ガスを排ガス浄化装置１１−
１（１１−２）に通すことで行われる。また、逆洗再生
は、入口側の圧力と出口側の主力との差である圧損であ
るΔＰが一定の値よりも大きくなった場合、バルブ１８
−２（１８−１）および２１−２（２１−1)を閉、バル
ブ１９−２（１９−１）および２０−２（２０−１）を
開とした状態で、まずエアタンク２３−２（２３−１）
から逆洗エアを排ガス浄化装置１１−２（１１−１）に
供給してスートを燃焼室２２−２（２２−１）に排出
し、次にバルブ２０−２（２０−１）を閉として排出さ
れたスートを燃焼室２２−２（２２−１）内で燃焼する
ことにより達成できる。
【００１８】次に、本発明の排ガス浄化フィルタの製造
方法について説明する。まず、タルク、シリカ、アルミ
ナ、カオリン等のコージェライト化原料をコージェライ
ト組成となるように調合して、コージェライト骨材を得
る。この時の調合組成は、ＳｉＯ2 ４２〜５６ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 ３０〜４５ｗｔ％、ＭｇＯ１２〜１６ｗｔ
％、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．０５〜２ｗｔ％とする。鉄分はコー
ジェライト結晶中に固溶させることが必要であり、最終
的な骨材において単独に存在する鉄は好ましくない。鉄
分をコージェライト結晶中に固溶させるには、鉄分が固
溶したタルクをコージェライト化原料として用いること
が望ましい。鉄粉を用いても固溶させることは可能であ
るが、色むらが発生したり鉄粉が完全に固溶しないため
コージェライト中に鉄粉が残り、局所的な溶解を起こす
ことがある。鉄固溶タルクを用いない場合は酸化鉄溶液
を用いると良い。酸化鉄溶液を骨材を作製する際の混練
水として使用することによって酸化鉄が原料中に分散し
焼成時のコージェライト化反応においてコージェライト
と鉄の固溶体を形成する。酸化鉄溶液の使用は鉄粉のよ
うな色むらは起こらないが、やはり焼成時の管理は難し
く、添加量や酸化鉄溶液濃度によっては窯内で溶解する
おそれがある。鉄固溶タルクを用いる場合、比較的焼成
の管理が容易で、タルク原料を置換するだけで容易に作
製できることもあり最も好ましいと考える。鉄固溶タル
クは一般的に多くは存在しないが例えばカナダ産の一部
タルクは鉄が固溶したタルクであり且つ、安価であるた
め好適である。
方法について説明する。まず、タルク、シリカ、アルミ
ナ、カオリン等のコージェライト化原料をコージェライ
ト組成となるように調合して、コージェライト骨材を得
る。この時の調合組成は、ＳｉＯ2 ４２〜５６ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 ３０〜４５ｗｔ％、ＭｇＯ１２〜１６ｗｔ
％、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．０５〜２ｗｔ％とする。鉄分はコー
ジェライト結晶中に固溶させることが必要であり、最終
的な骨材において単独に存在する鉄は好ましくない。鉄
分をコージェライト結晶中に固溶させるには、鉄分が固
溶したタルクをコージェライト化原料として用いること
が望ましい。鉄粉を用いても固溶させることは可能であ
るが、色むらが発生したり鉄粉が完全に固溶しないため
コージェライト中に鉄粉が残り、局所的な溶解を起こす
ことがある。鉄固溶タルクを用いない場合は酸化鉄溶液
を用いると良い。酸化鉄溶液を骨材を作製する際の混練
水として使用することによって酸化鉄が原料中に分散し
焼成時のコージェライト化反応においてコージェライト
と鉄の固溶体を形成する。酸化鉄溶液の使用は鉄粉のよ
うな色むらは起こらないが、やはり焼成時の管理は難し
く、添加量や酸化鉄溶液濃度によっては窯内で溶解する
おそれがある。鉄固溶タルクを用いる場合、比較的焼成
の管理が容易で、タルク原料を置換するだけで容易に作
製できることもあり最も好ましいと考える。鉄固溶タル
クは一般的に多くは存在しないが例えばカナダ産の一部
タルクは鉄が固溶したタルクであり且つ、安価であるた
め好適である。
【００１９】次に、これらの原料を混合、混練し、焼成
後、粉砕を行う。粉砕を行いやすくするため、混練後一
次成形することが望ましい。粉砕はロールクラッシャー
等一般的に使用されている粉砕機で行うことができる。
これらの粉砕物に対し篩分け等の分級操作を行い、望み
の粒度として、最終的なコージェライト骨材を得てい
る。得られたコージェライト骨材に接合材として好まし
くはコージェライト化原料を加え、混合、混練し、ハニ
カム状に押し出し成形する。そして、成形体を焼成後、
両端部に所定の目封止を行い、図１に示すようなハニカ
ム状の排ガス浄化フィルタを得ることができる。
後、粉砕を行う。粉砕を行いやすくするため、混練後一
次成形することが望ましい。粉砕はロールクラッシャー
等一般的に使用されている粉砕機で行うことができる。
これらの粉砕物に対し篩分け等の分級操作を行い、望み
の粒度として、最終的なコージェライト骨材を得てい
る。得られたコージェライト骨材に接合材として好まし
くはコージェライト化原料を加え、混合、混練し、ハニ
カム状に押し出し成形する。そして、成形体を焼成後、
両端部に所定の目封止を行い、図１に示すようなハニカ
ム状の排ガス浄化フィルタを得ることができる。
【００２０】以下、実際の例について説明する。実施例
１ 上述した製造方法に従って、以下の表１に示す混合割合
の骨材と接合材とから、Ｔ１〜Ｔ６の本発明例および従
来例の排ガス浄化フィルタを準備した。なお、使用した
骨材および接合材の化学組成は以下の表２に示すようで
あった。また、骨材の粒子径は平均粒径で２０μｍ、フ
ィルタサイズは直径１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、１ｃ
ｍ2 当たり１５．５セル、隔壁の厚さ４３０μｍとなる
よう成形を行った。さらに、骨材およびフィルタの焼成
温度は１３５０℃であった。
１ 上述した製造方法に従って、以下の表１に示す混合割合
の骨材と接合材とから、Ｔ１〜Ｔ６の本発明例および従
来例の排ガス浄化フィルタを準備した。なお、使用した
骨材および接合材の化学組成は以下の表２に示すようで
あった。また、骨材の粒子径は平均粒径で２０μｍ、フ
ィルタサイズは直径１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、１ｃ
ｍ2 当たり１５．５セル、隔壁の厚さ４３０μｍとなる
よう成形を行った。さらに、骨材およびフィルタの焼成
温度は１３５０℃であった。
【００２１】得られた排ガス浄化フィルタＴ１〜Ｔ６に
ついて、圧縮試験および逆洗試験を行った。ここで、圧
縮試験の結果は、得られた排ガス浄化フィルタから直径
２５．４ｍｍ、長さ２５．４ｍｍの試料を切り出し、切
り出した試料に対して圧縮試験を行ったときの破壊強度
として求めた。また、逆洗試験としては、２．４リット
ルのディーゼルエンジンを排ガス源として温度を３５０
℃とし、排ガス流量を３Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、逆洗間隔５分
で８ｋｇｆ／ｃｍ2 、３０リットル（標準状態）エアで
２０時間後の圧損値で示した。結果を表１に示す。
ついて、圧縮試験および逆洗試験を行った。ここで、圧
縮試験の結果は、得られた排ガス浄化フィルタから直径
２５．４ｍｍ、長さ２５．４ｍｍの試料を切り出し、切
り出した試料に対して圧縮試験を行ったときの破壊強度
として求めた。また、逆洗試験としては、２．４リット
ルのディーゼルエンジンを排ガス源として温度を３５０
℃とし、排ガス流量を３Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、逆洗間隔５分
で８ｋｇｆ／ｃｍ2 、３０リットル（標準状態）エアで
２０時間後の圧損値で示した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】表１の結果から、本発明例であるＴ１、Ｔ
３、Ｔ５は、従来例であるＴ２、Ｔ４、Ｔ６と比較し
て、逆洗試験において非常に低い圧損値が得られ、かつ
圧縮強度も非常に高値を示すことがわかった。フィルタ
表面をＳＥＭ観察したところ、鉄が固溶したコージェラ
イトは粒表面が非常に平滑となり、逆洗エアによってス
ートが剥離しやすい形態であることもわかった。なお、
本発明例が高い圧縮強度を示す理由は、鉄が固溶してい
るため粒同士の結合が強固になり圧縮強度が高くなるも
のと考えられる。粒同士が強固に接合されるため接合材
添加量を通常よりも減らすことが可能となり、これによ
ってさらに圧損値を下げることも可能である。
３、Ｔ５は、従来例であるＴ２、Ｔ４、Ｔ６と比較し
て、逆洗試験において非常に低い圧損値が得られ、かつ
圧縮強度も非常に高値を示すことがわかった。フィルタ
表面をＳＥＭ観察したところ、鉄が固溶したコージェラ
イトは粒表面が非常に平滑となり、逆洗エアによってス
ートが剥離しやすい形態であることもわかった。なお、
本発明例が高い圧縮強度を示す理由は、鉄が固溶してい
るため粒同士の結合が強固になり圧縮強度が高くなるも
のと考えられる。粒同士が強固に接合されるため接合材
添加量を通常よりも減らすことが可能となり、これによ
ってさらに圧損値を下げることも可能である。
【００２５】実施例２ 実施例１と同様に本発明例としての排ガス浄化フィルタ
Ｔ７〜Ｔ１３を準備した。なお、骨材および接合材とも
に以下の表３に示す同一材料を使用し、鉄固溶の骨材が
８０ｗｔ％、鉄固溶の接合材が２０ｗｔ％の混合割合と
した。なお、表３中の化学組成値はフィルタ全体の化学
分析値を示すが、これは骨材のみの化学組成値とほぼ同
一であった。準備した排ガス浄化フィルタＴ７〜Ｔ１３
について、高温安定性の測定、逆洗試験、熱膨張係数の
測定を行った。
Ｔ７〜Ｔ１３を準備した。なお、骨材および接合材とも
に以下の表３に示す同一材料を使用し、鉄固溶の骨材が
８０ｗｔ％、鉄固溶の接合材が２０ｗｔ％の混合割合と
した。なお、表３中の化学組成値はフィルタ全体の化学
分析値を示すが、これは骨材のみの化学組成値とほぼ同
一であった。準備した排ガス浄化フィルタＴ７〜Ｔ１３
について、高温安定性の測定、逆洗試験、熱膨張係数の
測定を行った。
【００２６】ここで、高温安定性は、排ガス浄化フィル
タ中から直径２５．４ｍｍ、長さ２５．４ｍｍの試料を
切り出し、１３５０℃の電気炉中に３時間保持し室温へ
取り出した後、加熱前後の寸法変化を測定したものであ
り、寸法変化が１％以下であれば実機レベルでの高温安
定性にほぼ問題はない。また、熱膨張係数（ＣＴＥ）
は、排ガス浄化フィルタ中から１セルに相当する部分を
長さ３０ｍｍに切り出した試料に対し、４０〜８００℃
の排ガス流路方向の線膨張係数を測定した。さらに、逆
洗試験は実施例１と同様に実施した。結果を表３に示
す。
タ中から直径２５．４ｍｍ、長さ２５．４ｍｍの試料を
切り出し、１３５０℃の電気炉中に３時間保持し室温へ
取り出した後、加熱前後の寸法変化を測定したものであ
り、寸法変化が１％以下であれば実機レベルでの高温安
定性にほぼ問題はない。また、熱膨張係数（ＣＴＥ）
は、排ガス浄化フィルタ中から１セルに相当する部分を
長さ３０ｍｍに切り出した試料に対し、４０〜８００℃
の排ガス流路方向の線膨張係数を測定した。さらに、逆
洗試験は実施例１と同様に実施した。結果を表３に示
す。
【００２７】
【表３】
【００２８】表３の結果ら、Ｔ７〜Ｔ１０に示すように
フィルタ内に含まれる鉄分が２ｗｔ％以下であれば、高
温安定性は実機使用で問題ないレベルが確保できかつ逆
洗性能も優れたフィルタとなることがわかる。また、Ｔ
−１１に示すように鉄分が２ｗｔ％を越えると、高温安
定性がなくなり高温状態での変形が大きくなる。このよ
うなフィルタでは実機レベルにおいてフィルタ内におけ
るスートの自己着火等による溶損や変形によるクラック
等が問題となり使用できない。一方、Ｔ−８に示すよう
にフィルタ内に含まれる鉄分が０．０５ｗｔ％未満であ
ると、鉄分の効果が少なく逆洗試験における圧損値が高
くなる。以上のことから、鉄分は０．０５〜２ｗｔ％の
範囲が好ましいことがわかる。なお、実施例使用の排ガ
ス浄化フィルタはＸ線回折によって鉄の存在が実質的に
存在しないことが事前に確認されており、この鉄分はコ
ージェライト中に固溶していることがわかる。
フィルタ内に含まれる鉄分が２ｗｔ％以下であれば、高
温安定性は実機使用で問題ないレベルが確保できかつ逆
洗性能も優れたフィルタとなることがわかる。また、Ｔ
−１１に示すように鉄分が２ｗｔ％を越えると、高温安
定性がなくなり高温状態での変形が大きくなる。このよ
うなフィルタでは実機レベルにおいてフィルタ内におけ
るスートの自己着火等による溶損や変形によるクラック
等が問題となり使用できない。一方、Ｔ−８に示すよう
にフィルタ内に含まれる鉄分が０．０５ｗｔ％未満であ
ると、鉄分の効果が少なく逆洗試験における圧損値が高
くなる。以上のことから、鉄分は０．０５〜２ｗｔ％の
範囲が好ましいことがわかる。なお、実施例使用の排ガ
ス浄化フィルタはＸ線回折によって鉄の存在が実質的に
存在しないことが事前に確認されており、この鉄分はコ
ージェライト中に固溶していることがわかる。
【００２９】また、本実施例には示されていないが、コ
ージェライトを構成するＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ
の３成分比率を変更し同様の実験を行ったところ、従来
報告されている３成分比率であれば鉄分を０．０５〜２
ｗｔ％とする効果が達成でき、これをはずれるものは鉄
分による効果はあるもののＣＴＥが非常に高く使用する
ことができないことがわかった。
ージェライトを構成するＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ
の３成分比率を変更し同様の実験を行ったところ、従来
報告されている３成分比率であれば鉄分を０．０５〜２
ｗｔ％とする効果が達成でき、これをはずれるものは鉄
分による効果はあるもののＣＴＥが非常に高く使用する
ことができないことがわかった。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、鉄分を固溶したコージェライトを粒とし、こ
れを接合材によって接合した形態のハニカムセラミック
フィルタを排ガス浄化フィルタとして使用しているた
め、自動車に搭載可能な十分な逆洗再生能力を有し、比
較的低温焼成により容易に作製可能な排ガス浄化フィル
タを得ることができる。また、製造方法においては、コ
ージェライト化原料中の鉄分を固溶したタルクを使用す
ることで、鉄分をコージェライト結晶中に固溶させるこ
とができ、色むらもなく最終生成物中に鉄成分が単独で
存在しない排ガス浄化フィルタを得ることができる。さ
らに、このような排ガス浄化フィルタを使用して排ガス
浄化装置を作製すれば、軽量コンパクトで自動車用とし
て好適な排ガス浄化装置を得ることができる。
によれば、鉄分を固溶したコージェライトを粒とし、こ
れを接合材によって接合した形態のハニカムセラミック
フィルタを排ガス浄化フィルタとして使用しているた
め、自動車に搭載可能な十分な逆洗再生能力を有し、比
較的低温焼成により容易に作製可能な排ガス浄化フィル
タを得ることができる。また、製造方法においては、コ
ージェライト化原料中の鉄分を固溶したタルクを使用す
ることで、鉄分をコージェライト結晶中に固溶させるこ
とができ、色むらもなく最終生成物中に鉄成分が単独で
存在しない排ガス浄化フィルタを得ることができる。さ
らに、このような排ガス浄化フィルタを使用して排ガス
浄化装置を作製すれば、軽量コンパクトで自動車用とし
て好適な排ガス浄化装置を得ることができる。
【図１】本発明の排ガス浄化フィルタの一例の構成を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の排ガス浄化装置を使用した排ガス浄化
システムの一例の構成を示す図である。
システムの一例の構成を示す図である。
１ 排ガス浄化フィルタ、２ 隔壁、３ 貫通孔、４
セラミックハニカム構造体、５ 目封止部
セラミックハニカム構造体、５ 目封止部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｚ ＺＡＢ ＺＡＢ Ｃ０４Ｂ 35/16 ＺＡＢＡ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 46/00 302 B01D 39/20 ZAB B01D 46/24 ZAB C04B 35/195 ZAB F01N 3/02 301
Claims (7)
- 【請求項１】燃焼排ガスより炭素を主成分とする固体粒
子を除去するためのフィルタであって、ハニカム形状の
両端部を、目封止部により交互に目封止した形態で、コ
ージェライト粒と接合材とから構成された排ガス浄化フ
ィルタにおいて、前記コージェライト粒がＦｅ2 Ｏ3 に
換算して０．０５〜２．０ｗｔ％の鉄分を固溶すること
を特徴とする排ガス浄化フィルタ。 - 【請求項２】前記接合材として前記粒と実質的に同一組
成であるコージェライトを使用した請求項１記載の排ガ
ス浄化フィルタ。 - 【請求項３】前記フィルタの化学組成が、ＳｉＯ2 ４２
〜５６ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 ３０〜４５ｗｔ％、ＭｇＯ１
２〜１６ｗｔ％、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．０５〜２．０ｗｔ％を
含む組成である請求項１記載の排ガス浄化フィルタ。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガ
ス浄化フィルタの製造方法において、骨材とするコージ
ェライトの原料として、鉄分を固溶するタルクを用いる
ことを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。 - 【請求項５】請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガ
ス浄化フィルタを缶体内に固定したことを特徴とする排
ガス浄化装置。 - 【請求項６】前記フィルタの再生を逆洗により行う請求
項５記載の排ガス浄化装置。 - 【請求項７】前記排ガス浄化装置をディーゼルエンジン
を搭載した自動車からの排ガス浄化に用いる請求項５記
載の排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7086729A JP3023289B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 排ガス浄化フィルタおよびその製造方法ならびにそれを使用した排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7086729A JP3023289B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 排ガス浄化フィルタおよびその製造方法ならびにそれを使用した排ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08281035A JPH08281035A (ja) | 1996-10-29 |
| JP3023289B2 true JP3023289B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=13894947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7086729A Expired - Fee Related JP3023289B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 排ガス浄化フィルタおよびその製造方法ならびにそれを使用した排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3023289B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6322605B1 (en) * | 2000-05-31 | 2001-11-27 | Corning Incorporated | Diesel exhaust filters |
| JP2003253252A (ja) | 2002-03-05 | 2003-09-10 | Ngk Insulators Ltd | シール材、ハニカム構造体のシール方法及びシールされたハニカム構造体 |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP7086729A patent/JP3023289B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08281035A (ja) | 1996-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE38888E1 (en) | Cordierite body | |
| EP1184066B1 (en) | Exhaust gas purifying filter | |
| US8512433B2 (en) | Low back pressure porous honeycomb and method | |
| JP4932256B2 (ja) | セラミック焼結体およびセラミックフィルタ | |
| EP1957180B1 (en) | Porous cordierite ceramic honeycomb article with improved strength | |
| JP4495152B2 (ja) | ハニカム構造体及びその製造方法 | |
| US6736875B2 (en) | Composite cordierite filters | |
| JPWO2004031100A1 (ja) | ハニカム構造体 | |
| WO2008066167A1 (fr) | Filtre céramique en nid d'abeilles et son procédé de fabrication | |
| JP5195416B2 (ja) | セラミックハニカムフィルタ及び排気ガス浄化装置 | |
| WO2003082772A1 (fr) | Procede de production d'un materiau poreux a base de cordierite | |
| JP2004360654A (ja) | セラミックハニカムフィルタ | |
| JP3023289B2 (ja) | 排ガス浄化フィルタおよびその製造方法ならびにそれを使用した排ガス浄化装置 | |
| JP4900820B2 (ja) | セラミックハニカムフィルタ | |
| JP2002295228A (ja) | 排気ガス浄化フィルタ | |
| JP4829346B2 (ja) | 片寄り組立の共接合複数ハニカム要素を含む濾過装置 | |
| JP2009019634A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
| JP3134182B2 (ja) | 排ガス処理方法 | |
| WO2005044425A1 (ja) | 排気ガス浄化用ハニカムフィルタおよびその製造方法 | |
| CN114950029A (zh) | 多孔质蜂窝结构体及其制造方法 | |
| JPH0970513A (ja) | 排ガスフィルター及びその製造方法 | |
| ZA200207820B (en) | Cordierite body. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991214 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110114 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120114 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130114 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140114 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |