JPH06327921A - 窒化アルミニウム質ハニカムフィルター - Google Patents
窒化アルミニウム質ハニカムフィルターInfo
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- JPH06327921A JPH06327921A JP14694993A JP14694993A JPH06327921A JP H06327921 A JPH06327921 A JP H06327921A JP 14694993 A JP14694993 A JP 14694993A JP 14694993 A JP14694993 A JP 14694993A JP H06327921 A JPH06327921 A JP H06327921A
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- Japan
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- filter
- honeycomb
- honeycomb filter
- aluminum nitride
- aln
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車エンジンの排気ガスに含まれるカーボ
ン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等の浮遊微粒子を捕集で
き、捕集した浮遊微粒子を加熱焼成してフィルターを再
生する際の高温によって破壊することがなく、長期にわ
たり繰り返し再生使用することが可能なハニカムフィル
ターを提供する。 【構成】 一端を開口し且つ他端を閉塞した多数の通孔
２を備え、両端で各通孔２の開口部５と閉塞部４とが互
い違いになるように配置されたハニカム構造体からな
り、当該ハニカム構造体が気孔率１５〜６５体積％の多
孔質窒化アルミニウムで形成されているか、又はその表
面に炭化ケイ素を被覆してなる窒化アルミニウム質ハニ
カムフィルター。
ン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等の浮遊微粒子を捕集で
き、捕集した浮遊微粒子を加熱焼成してフィルターを再
生する際の高温によって破壊することがなく、長期にわ
たり繰り返し再生使用することが可能なハニカムフィル
ターを提供する。 【構成】 一端を開口し且つ他端を閉塞した多数の通孔
２を備え、両端で各通孔２の開口部５と閉塞部４とが互
い違いになるように配置されたハニカム構造体からな
り、当該ハニカム構造体が気孔率１５〜６５体積％の多
孔質窒化アルミニウムで形成されているか、又はその表
面に炭化ケイ素を被覆してなる窒化アルミニウム質ハニ
カムフィルター。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジンからの
排気ガス等に含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉
塵等を捕集するためのハニカムフィルターに関する。
排気ガス等に含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉
塵等を捕集するためのハニカムフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境保護の一環として、自動
車の排気ガス中に含まれる二酸化炭素や窒素酸化物、黒
煙等が大気汚染の原因物質として問題とされ、その排出
規制が次第に厳しくなっている。排出規制の対象となっ
ている物質のうち、特にディーゼルエンジンの排出ガス
中に多く含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等
の浮遊微粒子については、マフラー中に配置するフィル
ターによって捕集することが考えられている。
車の排気ガス中に含まれる二酸化炭素や窒素酸化物、黒
煙等が大気汚染の原因物質として問題とされ、その排出
規制が次第に厳しくなっている。排出規制の対象となっ
ている物質のうち、特にディーゼルエンジンの排出ガス
中に多く含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等
の浮遊微粒子については、マフラー中に配置するフィル
ターによって捕集することが考えられている。
【０００３】例えば、少なくとも１カ所で閉塞された多
数の通孔を備えたハニカム構造体からなるハニカムフィ
ルターをマフラー中に配置し、通孔に入った排気ガスが
各通孔を区画する多孔質の薄壁の細孔を通って流れる間
に浮遊微粒子を捕集し、捕集された浮遊微粒子がある程
度沈積すると圧力損失が大きくなるので、沈着した浮遊
微粒子をヒーターで瞬間的に加熱焼成して取り除き、沈
着物のない状態に再生できるようにしたハニカムフィル
ターが提案されている。
数の通孔を備えたハニカム構造体からなるハニカムフィ
ルターをマフラー中に配置し、通孔に入った排気ガスが
各通孔を区画する多孔質の薄壁の細孔を通って流れる間
に浮遊微粒子を捕集し、捕集された浮遊微粒子がある程
度沈積すると圧力損失が大きくなるので、沈着した浮遊
微粒子をヒーターで瞬間的に加熱焼成して取り除き、沈
着物のない状態に再生できるようにしたハニカムフィル
ターが提案されている。
【０００４】かかるハニカムフィルターは、エンジンの
燃焼効率を低下させないためフィルター材料自体が通気
性に優れた多孔質の物質からなると同時に、沈着した浮
遊微粒子を加熱除去してフィルターを再生するため、１
０００℃以上の耐熱性と熱サイクルに耐える優れた耐熱
衝撃性を備えることが必要である。そのため、フィルタ
ー材料としては多孔質のセラミックス、特に熱膨張係数
の小さいコーディエライトや熱伝導率の優れた炭化ケイ
素（ＳｉＣ）が有望視されている。
燃焼効率を低下させないためフィルター材料自体が通気
性に優れた多孔質の物質からなると同時に、沈着した浮
遊微粒子を加熱除去してフィルターを再生するため、１
０００℃以上の耐熱性と熱サイクルに耐える優れた耐熱
衝撃性を備えることが必要である。そのため、フィルタ
ー材料としては多孔質のセラミックス、特に熱膨張係数
の小さいコーディエライトや熱伝導率の優れた炭化ケイ
素（ＳｉＣ）が有望視されている。
【０００５】しかし、コーディエライトからなるハニカ
ムフィルターは、捕集した浮遊微粒子を焼成してフィル
ターを再生する際の高温により溶融し又は破壊される危
険がある。又、耐熱性に優れ且つ熱伝導率の高いＳｉＣ
からなるハニカムフィルターの場合でも、捕集した浮遊
微粒子を焼成してフィルターを再生する時の高温でハニ
カム構造体内部に温度分布が生じ、その際に発生する熱
応力によって、加熱再生を繰り返すと破壊される欠点が
あった。
ムフィルターは、捕集した浮遊微粒子を焼成してフィル
ターを再生する際の高温により溶融し又は破壊される危
険がある。又、耐熱性に優れ且つ熱伝導率の高いＳｉＣ
からなるハニカムフィルターの場合でも、捕集した浮遊
微粒子を焼成してフィルターを再生する時の高温でハニ
カム構造体内部に温度分布が生じ、その際に発生する熱
応力によって、加熱再生を繰り返すと破壊される欠点が
あった。
【０００６】又、ハニカムフィルターの破壊を防ぐため
加熱焼成の温度を低くすると、沈着した浮遊微粒子の除
去が不十分なため再生後の圧力損失が小さくならず、フ
ィルターとして充分に機能しなくなる。例えば、１００
０℃以下の加熱焼成では、１回又は２回の再生で圧力損
失が極端に大きくなり、もはやフィルターとしての性能
が元に近い状態に回復しなくなるため、再生後更に使用
を続けることが出来なくなる。
加熱焼成の温度を低くすると、沈着した浮遊微粒子の除
去が不十分なため再生後の圧力損失が小さくならず、フ
ィルターとして充分に機能しなくなる。例えば、１００
０℃以下の加熱焼成では、１回又は２回の再生で圧力損
失が極端に大きくなり、もはやフィルターとしての性能
が元に近い状態に回復しなくなるため、再生後更に使用
を続けることが出来なくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の事情に鑑み、自動車エンジンの排気ガス中に含まれる
カーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等の浮遊微粒子を捕
集でき、捕集した浮遊微粒子を加熱焼成してフィルター
を再生する際の高温による熱応力によって破壊すること
がなく、長期にわたり繰り返し再生使用することが可能
なハニカムフィルターを提供することを目的とする。
の事情に鑑み、自動車エンジンの排気ガス中に含まれる
カーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等の浮遊微粒子を捕
集でき、捕集した浮遊微粒子を加熱焼成してフィルター
を再生する際の高温による熱応力によって破壊すること
がなく、長期にわたり繰り返し再生使用することが可能
なハニカムフィルターを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供するハニカムフィルターは、一端を開
口し且つ他端を閉塞した多数の通孔を備え、両端で各通
孔の開口部と閉塞部とが互い違いになるように配置され
たハニカム構造体からなり、当該ハニカム構造体が気孔
率１５〜６５体積％の多孔質窒化アルミニウムで形成さ
れていることを特徴とするものである。
め、本発明が提供するハニカムフィルターは、一端を開
口し且つ他端を閉塞した多数の通孔を備え、両端で各通
孔の開口部と閉塞部とが互い違いになるように配置され
たハニカム構造体からなり、当該ハニカム構造体が気孔
率１５〜６５体積％の多孔質窒化アルミニウムで形成さ
れていることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明のハニカムフィルターにおいては、ハニ
カム構造体として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い
る。ＡｌＮは約１７００℃の耐熱性を持ち、且つセラミ
ックスの中では最も熱伝導率が高い材料の一つである。
例えば、一般的な緻密なＳｉＣの熱伝導率が約６３Ｗ／
ｍＫであるのに対して、緻密なＡｌＮの熱伝導率は１２
０Ｗ／ｍＫにも達する。この特徴を利用して緻密なＡｌ
Ｎからなるハニカム構造の熱交換器も考えられている
が、ＡｌＮをフィルターとして用いる場合には排気ガス
等が透過するように多孔質化しなければならない。
カム構造体として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い
る。ＡｌＮは約１７００℃の耐熱性を持ち、且つセラミ
ックスの中では最も熱伝導率が高い材料の一つである。
例えば、一般的な緻密なＳｉＣの熱伝導率が約６３Ｗ／
ｍＫであるのに対して、緻密なＡｌＮの熱伝導率は１２
０Ｗ／ｍＫにも達する。この特徴を利用して緻密なＡｌ
Ｎからなるハニカム構造の熱交換器も考えられている
が、ＡｌＮをフィルターとして用いる場合には排気ガス
等が透過するように多孔質化しなければならない。
【００１０】しかし、ＡｌＮを多孔質化すると、材料と
して熱伝導率の低下と共に耐熱衝撃性の低下が生じ、フ
ィルター再生時の高温により破壊し易くなる。そこで本
発明では、多孔質のＡｌＮの気孔率を１５〜６５体積％
に調整することによって、フィルター機能と熱伝導率並
びに耐熱衝撃性とを両立させ、捕集した浮遊微粒子の加
熱焼成するフィルター再生時の高温によっても破壊しな
いハニカムフィルターを得ることが出来たものである。
して熱伝導率の低下と共に耐熱衝撃性の低下が生じ、フ
ィルター再生時の高温により破壊し易くなる。そこで本
発明では、多孔質のＡｌＮの気孔率を１５〜６５体積％
に調整することによって、フィルター機能と熱伝導率並
びに耐熱衝撃性とを両立させ、捕集した浮遊微粒子の加
熱焼成するフィルター再生時の高温によっても破壊しな
いハニカムフィルターを得ることが出来たものである。
【００１１】即ち、ＡｌＮの気孔率が１５体積％未満で
は圧力損失が大きくなり、フィルターとしての機能を発
揮せず、逆に６５体積％を越えると熱伝導率の低下によ
り、捕集した浮遊微粒子の加熱焼成時の高温により破壊
する。しかし、本発明の１５〜６５体積％の範囲の気孔
率に調整した多孔質ＡｌＮで形成されたハニカム構造体
は、優れたフィルター機能を持つと同時に、高温にさら
されても高い熱伝導率のためハニカム構造体内部の温度
分布を小さく抑えることが出来るので、捕集した浮遊微
粒子の加熱焼成によるフィルターの再生を繰り返しても
熱応力によって破壊することがない。
は圧力損失が大きくなり、フィルターとしての機能を発
揮せず、逆に６５体積％を越えると熱伝導率の低下によ
り、捕集した浮遊微粒子の加熱焼成時の高温により破壊
する。しかし、本発明の１５〜６５体積％の範囲の気孔
率に調整した多孔質ＡｌＮで形成されたハニカム構造体
は、優れたフィルター機能を持つと同時に、高温にさら
されても高い熱伝導率のためハニカム構造体内部の温度
分布を小さく抑えることが出来るので、捕集した浮遊微
粒子の加熱焼成によるフィルターの再生を繰り返しても
熱応力によって破壊することがない。
【００１２】ハニカムフィルターは多数の通孔を備えた
ハニカム構造体であり、各通孔に入った排気ガスが各通
孔を区画する多孔質薄壁を透過するように、各通孔を少
なくとも１カ所で閉塞した構造を有する。濾過有効面積
を最大にするためには、図１及び図２に示す本発明のＡ
ｌＮ質ハニカムフィルター１のように、一端を開口し且
つ他端を閉塞した多数の通孔２を備えたハニカム構造体
であり、そのハニカム構造体の両端で各通孔２の開口部
５と閉塞部４とが互い違いになるように配置することが
好ましい。
ハニカム構造体であり、各通孔に入った排気ガスが各通
孔を区画する多孔質薄壁を透過するように、各通孔を少
なくとも１カ所で閉塞した構造を有する。濾過有効面積
を最大にするためには、図１及び図２に示す本発明のＡ
ｌＮ質ハニカムフィルター１のように、一端を開口し且
つ他端を閉塞した多数の通孔２を備えたハニカム構造体
であり、そのハニカム構造体の両端で各通孔２の開口部
５と閉塞部４とが互い違いになるように配置することが
好ましい。
【００１３】自動車の排気ガスは、ハニカムフィルター
１の一端の開口部５から通孔２内に入り、各通孔２を区
画する多孔質ＡｌＮからなる多孔質薄壁３の細孔を通過
して隣接する通孔２の開口部５からフィルター外に排出
されるが、多孔質薄壁３の細孔を通過する際に排気ガス
中に含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等の浮
遊微粒子が捕集される。そのため、ハニカムフィルター
１を構成する多孔質のＡｌＮの平均細孔径は、排気ガス
に含まれる捕集すべき浮遊微粒子のサイズに応じて０.
０１〜１００μｍの範囲内、好ましくは５〜５０μｍの
範囲内で設定する。
１の一端の開口部５から通孔２内に入り、各通孔２を区
画する多孔質ＡｌＮからなる多孔質薄壁３の細孔を通過
して隣接する通孔２の開口部５からフィルター外に排出
されるが、多孔質薄壁３の細孔を通過する際に排気ガス
中に含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等の浮
遊微粒子が捕集される。そのため、ハニカムフィルター
１を構成する多孔質のＡｌＮの平均細孔径は、排気ガス
に含まれる捕集すべき浮遊微粒子のサイズに応じて０.
０１〜１００μｍの範囲内、好ましくは５〜５０μｍの
範囲内で設定する。
【００１４】又、ハニカムフィルター１の各通孔２を区
画する多孔質薄壁３の厚さは、薄過ぎると強度が充分で
なくなり且つ厚過ぎると排気ガスの透過に支障を来すの
で、０.２〜０.７μｍの範囲が好ましい。更に、通孔２
を閉塞する閉塞部４は、捕集した浮遊微粒子の焼成温度
に耐える材料であれば特に制限はなく、例えばＳｉＣ等
であっても良い。しかし、閉塞部４はハニカム構造体と
同じ多孔質ＡｌＮであることが熱膨張係数や熱伝導率の
整合上又は製造上望ましく、その場合に多孔質ＡＬＮの
閉塞部４の厚さ（軸方向長さ）は、排気ガスの透過を妨
げるため３ｍｍ以上必要である。
画する多孔質薄壁３の厚さは、薄過ぎると強度が充分で
なくなり且つ厚過ぎると排気ガスの透過に支障を来すの
で、０.２〜０.７μｍの範囲が好ましい。更に、通孔２
を閉塞する閉塞部４は、捕集した浮遊微粒子の焼成温度
に耐える材料であれば特に制限はなく、例えばＳｉＣ等
であっても良い。しかし、閉塞部４はハニカム構造体と
同じ多孔質ＡｌＮであることが熱膨張係数や熱伝導率の
整合上又は製造上望ましく、その場合に多孔質ＡＬＮの
閉塞部４の厚さ（軸方向長さ）は、排気ガスの透過を妨
げるため３ｍｍ以上必要である。
【００１５】多孔質ＡｌＮを製造するには、緻密なＡｌ
Ｎを製造する場合よりも焼結温度を低下させればよい。
例えば、ＡｌＮ粉末とＹ2Ｏ3やＣａＯ等の焼結助剤粉末
とを混合し、この原料粉末を成形した後、緻密なＡｌＮ
の場合は窒素ガス雰囲気中で約１８００〜１９００℃で
焼結するのに対して、多孔質ＡｌＮでは約１８００℃未
満の温度で焼結する。又、原料粉末中に炭素や有機発泡
剤等を予め混合しておき、これらを焼結中に消失させる
ことによってもＡｌＮを多孔質化させることが出来る。
尚、気孔率の制御は、焼結温度又は有機発泡剤等の含有
量のコントロールにより達成することが可能である。
Ｎを製造する場合よりも焼結温度を低下させればよい。
例えば、ＡｌＮ粉末とＹ2Ｏ3やＣａＯ等の焼結助剤粉末
とを混合し、この原料粉末を成形した後、緻密なＡｌＮ
の場合は窒素ガス雰囲気中で約１８００〜１９００℃で
焼結するのに対して、多孔質ＡｌＮでは約１８００℃未
満の温度で焼結する。又、原料粉末中に炭素や有機発泡
剤等を予め混合しておき、これらを焼結中に消失させる
ことによってもＡｌＮを多孔質化させることが出来る。
尚、気孔率の制御は、焼結温度又は有機発泡剤等の含有
量のコントロールにより達成することが可能である。
【００１６】かかる多孔質ＡｌＮからなるハニカム構造
体の製法は、焼結助剤を混合したＡｌＮ粉末を押出成形
法や射出成形法等によりハニカム形状に成形し、この成
形体を上記のごとく焼結すれば良い。閉塞部の製造は、
ハニカム構造体を成形し又はそれを焼結した後その両端
の各通孔を互い違いに閉塞しても良いし、金型への射出
成形によりハニカム構造体の成形と同時に各通孔を閉塞
する閉塞部も成形し、引き続いて同時に焼結することに
より閉塞部をハニカム構造体と一体的に形成することも
可能である。
体の製法は、焼結助剤を混合したＡｌＮ粉末を押出成形
法や射出成形法等によりハニカム形状に成形し、この成
形体を上記のごとく焼結すれば良い。閉塞部の製造は、
ハニカム構造体を成形し又はそれを焼結した後その両端
の各通孔を互い違いに閉塞しても良いし、金型への射出
成形によりハニカム構造体の成形と同時に各通孔を閉塞
する閉塞部も成形し、引き続いて同時に焼結することに
より閉塞部をハニカム構造体と一体的に形成することも
可能である。
【００１７】本発明のハニカムフィルターの好ましい一
態様として、ハニカムフィルターを形成する多孔質Ａｌ
Ｎの表面に厚さ０.０１〜１０μｍの炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）を被覆したハニカムフィルターがある。多孔質Ａｌ
Ｎの骨格表面及び細孔内表面に厚さ０.０１μｍ以上の
ＳｉＣを被覆することにより高温での耐酸化性が向上す
るので、捕集した浮遊微粒子の焼成温度をより高く設定
できるが、ＳｉＣの厚さが１０μｍを越えるとＳｉＣ層
により熱伝導率が低下し、逆に熱応力破壊を助長する。
態様として、ハニカムフィルターを形成する多孔質Ａｌ
Ｎの表面に厚さ０.０１〜１０μｍの炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）を被覆したハニカムフィルターがある。多孔質Ａｌ
Ｎの骨格表面及び細孔内表面に厚さ０.０１μｍ以上の
ＳｉＣを被覆することにより高温での耐酸化性が向上す
るので、捕集した浮遊微粒子の焼成温度をより高く設定
できるが、ＳｉＣの厚さが１０μｍを越えるとＳｉＣ層
により熱伝導率が低下し、逆に熱応力破壊を助長する。
【００１８】一般に、ＡｌＮの温度が１０００℃を越え
ると酸化が激しくなり、ＡｌＮが酸化されてＡｌ2Ｏ3を
生成するため、Ａｌ2Ｏ3の生成部分の熱伝導率が他の部
分よりも低下して温度勾配が生じる結果、熱応力破壊を
起こし易くなる。本発明の好ましい態様によれば、Ａｌ
Ｎ表面にＳｉＣを被覆することによって、ＡｌＮの酸化
を防止してＡｌ2Ｏ3の生成を無くすことが出来るので、
ＳｉＣを被覆しない場合よりも捕集した浮遊微粒子の焼
成温度をより高温に設定でき、その結果焼成後の浮遊微
粒子の残存率が低下するので、ハニカムフィルター再使
用時の圧力損失が小さくなる。
ると酸化が激しくなり、ＡｌＮが酸化されてＡｌ2Ｏ3を
生成するため、Ａｌ2Ｏ3の生成部分の熱伝導率が他の部
分よりも低下して温度勾配が生じる結果、熱応力破壊を
起こし易くなる。本発明の好ましい態様によれば、Ａｌ
Ｎ表面にＳｉＣを被覆することによって、ＡｌＮの酸化
を防止してＡｌ2Ｏ3の生成を無くすことが出来るので、
ＳｉＣを被覆しない場合よりも捕集した浮遊微粒子の焼
成温度をより高温に設定でき、その結果焼成後の浮遊微
粒子の残存率が低下するので、ハニカムフィルター再使
用時の圧力損失が小さくなる。
【００１９】ハニカムフィルターへのＳｉＣの被覆方法
は、ＣＶＤ法の一種である化学気相浸透法により、ハニ
カムフィルターの開口部から原料ガスを導入し、多孔質
薄壁を通して反対側の開口部から排出させながら、多孔
質薄壁のＡｌＮ骨格表面及び細孔内部表面並びに閉塞部
表面にＳｉＣを被着させる方法がある。その際、多孔質
ＡｌＮの全体にわたって均一なＳｉＣを析出させるよう
に、原料ガス濃度、反応温度、反応圧力等の条件を最適
化する必要がある。
は、ＣＶＤ法の一種である化学気相浸透法により、ハニ
カムフィルターの開口部から原料ガスを導入し、多孔質
薄壁を通して反対側の開口部から排出させながら、多孔
質薄壁のＡｌＮ骨格表面及び細孔内部表面並びに閉塞部
表面にＳｉＣを被着させる方法がある。その際、多孔質
ＡｌＮの全体にわたって均一なＳｉＣを析出させるよう
に、原料ガス濃度、反応温度、反応圧力等の条件を最適
化する必要がある。
【００２０】
【実施例】実施例１ 平均粒径０.８μｍのＡｌＮ粉末に、焼結助剤としてＹ2
Ｏ3粉末を０.６重量％添加し、この混合粉末単体及びこ
の混合粉末に有機発泡剤アゾジカルボンアミドを０.２
重量％加えたものを適量の有機バインダーと共に混練し
た。得られたペーストを押出成形によりハニカム形状に
成形し、更に図１及び図２に示すように通孔の両端を同
じペーストで互い違いに閉塞して得たハニカムフィルタ
ー形状の成形体を、窒素ガス雰囲気中にて１６８０〜１
８００℃の焼結温度で２時間焼結した。
Ｏ3粉末を０.６重量％添加し、この混合粉末単体及びこ
の混合粉末に有機発泡剤アゾジカルボンアミドを０.２
重量％加えたものを適量の有機バインダーと共に混練し
た。得られたペーストを押出成形によりハニカム形状に
成形し、更に図１及び図２に示すように通孔の両端を同
じペーストで互い違いに閉塞して得たハニカムフィルタ
ー形状の成形体を、窒素ガス雰囲気中にて１６８０〜１
８００℃の焼結温度で２時間焼結した。
【００２１】得られた各ＡｌＮ質のハニカムフィルター
１は、一端を開口し且つ他端を閉塞した多数の通孔２を
備え、その両端で各通孔２の開口部５と閉塞部４とが互
い違いになるように配置された構造を有し、多孔質Ａｌ
Ｎからなる多孔質薄壁３の厚さは０.４μｍ及び閉塞部
４の厚さは５.０ｍｍであり、濾過有効面積は２３ｍ2で
あった。各ハニカムフィルター１の気孔率を求めると共
に、細孔の平均内径を測定し、表１に示した。
１は、一端を開口し且つ他端を閉塞した多数の通孔２を
備え、その両端で各通孔２の開口部５と閉塞部４とが互
い違いになるように配置された構造を有し、多孔質Ａｌ
Ｎからなる多孔質薄壁３の厚さは０.４μｍ及び閉塞部
４の厚さは５.０ｍｍであり、濾過有効面積は２３ｍ2で
あった。各ハニカムフィルター１の気孔率を求めると共
に、細孔の平均内径を測定し、表１に示した。
【００２２】比較のために、平均粒径０.５μｍのＳｉ
Ｃ粉末に、焼結助剤としてＳｉＯ2粉末とＢ粉末を適量
添加し、エタノール中で超音波混合した。この混合粉末
を上記と同じハニカムフィルター形状に成形し、各成形
体をアルゴンガス雰囲気中にて１７００〜１８００℃の
焼結温度で３時間焼結した。得られた各多孔質ＳｉＣか
らなるハニカムフィルターは上記ＡｌＮ質ハニカムフィ
ルターと同じ構造及び寸法を有し、濾過有効面積も２３
ｍ2と同一であった。
Ｃ粉末に、焼結助剤としてＳｉＯ2粉末とＢ粉末を適量
添加し、エタノール中で超音波混合した。この混合粉末
を上記と同じハニカムフィルター形状に成形し、各成形
体をアルゴンガス雰囲気中にて１７００〜１８００℃の
焼結温度で３時間焼結した。得られた各多孔質ＳｉＣか
らなるハニカムフィルターは上記ＡｌＮ質ハニカムフィ
ルターと同じ構造及び寸法を有し、濾過有効面積も２３
ｍ2と同一であった。
【００２３】これらのハニカムフィルターをディーゼル
エンジンの排気ガス浄化装置に取り付け、エンジン回転
数９００ｒｐｍにて１時間運転した後、取り付けたヒー
ターによりハニカムフィルターを１０００℃に加熱させ
ることにより捕集した浮遊微粒子を消失させるフィルタ
ー再生工程を最大１０回繰り返した。１回目のフィルタ
ー再生工程後の圧力損失を測定して捕集機能の評価を行
い、又１回のフィルター再生工程毎にハニカムフィルタ
ーを観察して破壊や亀裂が生じるまでの工程数を調べ
た。これらの試験結果を表１に併せて示した。
エンジンの排気ガス浄化装置に取り付け、エンジン回転
数９００ｒｐｍにて１時間運転した後、取り付けたヒー
ターによりハニカムフィルターを１０００℃に加熱させ
ることにより捕集した浮遊微粒子を消失させるフィルタ
ー再生工程を最大１０回繰り返した。１回目のフィルタ
ー再生工程後の圧力損失を測定して捕集機能の評価を行
い、又１回のフィルター再生工程毎にハニカムフィルタ
ーを観察して破壊や亀裂が生じるまでの工程数を調べ
た。これらの試験結果を表１に併せて示した。
【００２４】
【表１】 焼結温度 気孔率 平均細孔 圧 力 損 失 破壊までの試料 材 質 (℃) (体積％) 径(μｍ) (ｍｍＨｇ) 評価 工程数(回) 1＊ AlN 1680 75.23 106.9 3 〇 1 2＊ AlN 1700 65.02 80.0 8 〇 1 3 AlN 1680 52.69 45.7 16 〇 7 4 AlN 1700 44.36 29.1 21 〇 9 5 AlN 1720 36.33 15.3 25 〇 10(破壊せず) 6 AlN 1740 28.85 12.3 29 〇 10(破壊せず) 7 AlN 1760 15.01 9.1 33 〇 10(破壊せず) 8＊ AlN 1780 10.21 5.9 39 × 10(破壊せず) 9＊ AlN 1820 3.45 2.3 66 × 10(破壊せず) 10＊ AlN 1840 0.05 0.1 450 × 10(破壊せず) 11＊ SiC 1700 55.33 45.0 13 〇 1 12＊ SiC 1750 45.01 27.3 21 〇 1 13＊ SiC 1800 10.36 6.6 39 × 3 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。又、試料
１と２は有機発泡剤の添加により多孔質ＡｌＮを形成し
た例である。
１と２は有機発泡剤の添加により多孔質ＡｌＮを形成し
た例である。
【００２５】上記表１から判るように、多孔質ＳｉＣか
らなるハニカムフィルターは３回までのフィルター再生
工程でいずれも一部に破壊が認められたのに対し、本発
明の気孔率を調整した多孔質ＡｌＮからなるハニカムフ
ィルターは高い放熱性を有するため、１０００℃までの
焼成温度に加熱しても熱応力による損傷が発生せず、７
回以上のフィルター再生工程を繰り返すことができた。
らなるハニカムフィルターは３回までのフィルター再生
工程でいずれも一部に破壊が認められたのに対し、本発
明の気孔率を調整した多孔質ＡｌＮからなるハニカムフ
ィルターは高い放熱性を有するため、１０００℃までの
焼成温度に加熱しても熱応力による損傷が発生せず、７
回以上のフィルター再生工程を繰り返すことができた。
【００２６】実施例２ 実施例１の表１に示した試料５のハニカムフィルターを
基材とし、下記の原料ガス及び成膜条件のＣＶＤ法によ
り、ハニカムフィルターの一端側から各通孔を通して原
料ガスを流し、反対側から排出させながらハニカム構造
体のＡｌＮ骨格表面及び細孔内部表面並びに閉塞部表面
にＳｉＣ被覆層を約１μｍの厚さに形成した。
基材とし、下記の原料ガス及び成膜条件のＣＶＤ法によ
り、ハニカムフィルターの一端側から各通孔を通して原
料ガスを流し、反対側から排出させながらハニカム構造
体のＡｌＮ骨格表面及び細孔内部表面並びに閉塞部表面
にＳｉＣ被覆層を約１μｍの厚さに形成した。
【００２７】原料ガス及び成膜条件： ＳｉＣｌ 流量０.５ ｌ／ｍｉｎ ＣＨ4 流量０.２ ｌ／ｍｉｎ Ｈ2 流量３.０ ｌ／ｍｉｎ 被覆温度 １４５０℃ ガス圧力 ０.２ Ｔｏｒｒ 被覆時間 １０時間
【００２８】得られたＳｉＣ被覆した多孔質ＡｌＮのハ
ニカム構造体からなるハニカムフィルターについて、気
孔率と平均細孔径を測定した。又、このハニカムフィル
ターを実施例１と同じディーゼルエンジンの排気ガス浄
化装置に取り付けて、実施例１と同様のエンジン回転数
で２４時間運転して浮遊微粒子を捕集した後、それぞれ
１０００℃、１２００℃、及び１３００℃の焼成温度で
加熱焼成してフィルターの再生を行った。各焼成温度で
のフィルター再生前後の圧力損失を測定し、結果を表２
に示した。比較のため、ＳｉＣを被覆しない試料５のＡ
ｌＮハニカムフィルターについても同様の試験を行い、
結果を表２に併せて示した。
ニカム構造体からなるハニカムフィルターについて、気
孔率と平均細孔径を測定した。又、このハニカムフィル
ターを実施例１と同じディーゼルエンジンの排気ガス浄
化装置に取り付けて、実施例１と同様のエンジン回転数
で２４時間運転して浮遊微粒子を捕集した後、それぞれ
１０００℃、１２００℃、及び１３００℃の焼成温度で
加熱焼成してフィルターの再生を行った。各焼成温度で
のフィルター再生前後の圧力損失を測定し、結果を表２
に示した。比較のため、ＳｉＣを被覆しない試料５のＡ
ｌＮハニカムフィルターについても同様の試験を行い、
結果を表２に併せて示した。
【００２９】
【表２】 ＳｉＣ 気孔率 平均細孔 焼成温度 圧力損失(mmHg) 試料 被覆層 (体積％) 径(μｍ) (℃) 焼成前 焼成後 5−1 無し 36.33 15.3 1000 60 30 5−2 無し 36.33 15.3 1200 61 一部破壊 5−3 有り 36.11 13.2 1000 61 30 5−4 有り 36.10 13.3 1200 60 5 5−5 有り 35.99 13.0 1300 60 2
【００３０】フィルター再生時の１２００℃の焼成温度
により、ＳｉＣを被覆していない多孔質ＡｌＮからなる
ハニカムフィルターには破損が発生したが、ＳｉＣを被
覆したハニカムフィルターでは１３００℃の焼成温度で
も破損がなく健全であった。又、フィルター再生後の圧
力損失は焼成温度が高くなるにつれて小さくなり、１２
００℃以上の温度で焼成すれば、フィルターの状態をほ
ぼ浮遊微粒子の捕集開始前の状態に戻すことが可能であ
ることが判る。
により、ＳｉＣを被覆していない多孔質ＡｌＮからなる
ハニカムフィルターには破損が発生したが、ＳｉＣを被
覆したハニカムフィルターでは１３００℃の焼成温度で
も破損がなく健全であった。又、フィルター再生後の圧
力損失は焼成温度が高くなるにつれて小さくなり、１２
００℃以上の温度で焼成すれば、フィルターの状態をほ
ぼ浮遊微粒子の捕集開始前の状態に戻すことが可能であ
ることが判る。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、自動車エンジンの排気
ガス中に含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等
の浮遊微粒子を捕集でき、捕集した浮遊微粒子を加熱焼
成してフィルターを再生する際の高温による熱応力によ
っても破壊することがなく、繰り返し加熱焼成によって
再生使用することが可能な、多孔質ＡｌＮのハニカム構
造体からなるハニカムフィルターを提供することが出来
る。
ガス中に含まれるカーボン粒子、未燃焼ミスト、粉塵等
の浮遊微粒子を捕集でき、捕集した浮遊微粒子を加熱焼
成してフィルターを再生する際の高温による熱応力によ
っても破壊することがなく、繰り返し加熱焼成によって
再生使用することが可能な、多孔質ＡｌＮのハニカム構
造体からなるハニカムフィルターを提供することが出来
る。
【００３２】特に、多孔質ＡｌＮのハニカム構造体にＳ
ｉＣを被覆したハニカムフィルターは、ＡｌＮ表面の酸
化を防ぐことが出来るので、１０００℃を越える焼成温
度にも耐えることができ、従って、加熱焼成によるフィ
ルター再生後の圧力損失を一層低下させて使用前の初期
状態近くにまで戻すことが可能となり、より一層長期に
わたって安定した使用が出来る。
ｉＣを被覆したハニカムフィルターは、ＡｌＮ表面の酸
化を防ぐことが出来るので、１０００℃を越える焼成温
度にも耐えることができ、従って、加熱焼成によるフィ
ルター再生後の圧力損失を一層低下させて使用前の初期
状態近くにまで戻すことが可能となり、より一層長期に
わたって安定した使用が出来る。
【図１】本発明の窒化アルミニウム質ハニカムフィルタ
ーの一具体例を示す概略の断面図である。
ーの一具体例を示す概略の断面図である。
【図２】図１のａ−ａ線に沿った本発明の窒化アルミニ
ウム質ハニカムフィルターの概略の断面図である。
ウム質ハニカムフィルターの概略の断面図である。
１ ハニカムフィルター ２ 通孔 ３ 多孔質薄壁 ４ 閉塞部 ５ 開口部
Claims (4)
- 【請求項１】 一端を開口し且つ他端を閉塞した多数の
通孔を備え、両端で各通孔の開口部と閉塞部とが互い違
いになるように配置されたハニカム構造体からなり、当
該ハニカム構造体が気孔率１５〜６５体積％の多孔質窒
化アルミニウムで形成されている窒化アルミニウム質ハ
ニカムフィルター。 - 【請求項２】 多孔質窒化アルミニウムの平均細孔径が
０.０１〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とす
る、請求項１に記載の窒化アルミニウム質ハニカムフィ
ルター。 - 【請求項３】 ハニカム構造体の各通孔を区画する多孔
質窒化アルミニウムの多孔質薄壁の厚さが０.２〜０.７
ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の
窒化アルミニウム質ハニカムフィルター。 - 【請求項４】 多孔質窒化アルミニウムの表面に厚さ
０.０１〜１０μｍの炭化ケイ素を被覆したことを特徴
とする、請求項１〜３のいずれかに記載の窒化アルミニ
ウム質ハニカムフィルター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14694993A JPH06327921A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 窒化アルミニウム質ハニカムフィルター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14694993A JPH06327921A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 窒化アルミニウム質ハニカムフィルター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06327921A true JPH06327921A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=15419222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14694993A Pending JPH06327921A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 窒化アルミニウム質ハニカムフィルター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06327921A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156686A (en) * | 1997-12-10 | 2000-12-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Porous composite ceramic sintered bodies and a production process thereof |
| WO2002081058A1 (fr) * | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Ngk Insulators,Ltd. | Filtre en ceramique a structure en nid d'abeilles |
| US6800107B2 (en) | 2001-04-19 | 2004-10-05 | Denso Corporation | Exhaust gas purifying filter |
| JP2006511771A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | エムテーウー・アエロ・エンジンズ・ゲーエムベーハー | ハニカム型シール材 |
| US7553442B2 (en) | 2001-03-28 | 2009-06-30 | Denso Corporation | Method of manufacturing an exhaust gas purifying filter |
| WO2011040554A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 排ガス浄化フィルタ |
| US9796632B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-10-24 | Korea Institute Of Industrial Technology | Method for manufacturing ceramic filter |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP14694993A patent/JPH06327921A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156686A (en) * | 1997-12-10 | 2000-12-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Porous composite ceramic sintered bodies and a production process thereof |
| US7553442B2 (en) | 2001-03-28 | 2009-06-30 | Denso Corporation | Method of manufacturing an exhaust gas purifying filter |
| WO2002081058A1 (fr) * | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Ngk Insulators,Ltd. | Filtre en ceramique a structure en nid d'abeilles |
| US7141087B2 (en) | 2001-04-04 | 2006-11-28 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb ceramics filter |
| US6800107B2 (en) | 2001-04-19 | 2004-10-05 | Denso Corporation | Exhaust gas purifying filter |
| JP2006511771A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | エムテーウー・アエロ・エンジンズ・ゲーエムベーハー | ハニカム型シール材 |
| WO2011040554A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 排ガス浄化フィルタ |
| US9796632B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-10-24 | Korea Institute Of Industrial Technology | Method for manufacturing ceramic filter |
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