JPH07241422A - 繊維質排気ガスフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルター再生時にクラック・セルの剥離等
の発生を防止することができ耐久性に優れ、機械的強度
が高く実装時の作業性、耐振性に優れた繊維質排気ガス
フィルターを提供することを目的とする。 【構成】 耐熱性無機質繊維と、セラミック粉末を主と
する繊維状混合物を抄造してセラミックシート化し、ロ
ール状ハニカム成形体に加工・焼成してなる耐熱材であ
って、前記ロール状ハニカム成形体の排気ガスの流入側
２から流出側３にかけて、長さ方向に前記ロール状ハニ
カム成形体を複数等分に分割する分割壁６を備えた構成
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジン等の
燃焼機関から排出される排気ガス中に含まれる粒子状物
質（以下ススという）を捕集するフィルターに好適な繊
維質排気ガスフィルターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンから排出され
るススを捕集し、捕集したススを、電気ヒーター等の熱
源によってススを燃焼させて、フィルターの再生を図
り、ディーゼルエンジンから大気へ排出されるススの低
減化を目的としたディーゼルエンジン排気ガス用フィル
ターが種々開発されている。

【０００３】例えば、特公昭６３−１２６５８号公報に
は、コーディエライト原料を可燃物と混ぜ合わせて、押
出成形機によって成形後、焼成を行って、多孔質構造と
したハニカム形状のセラミックモノリスフィルターが開
示されている。又、特開昭６１−１９２３１９号公報に
は、ディーゼルパーティキュレートトラップ及び無機繊
維を用いたハニカム構造体の製造方法が開示されてい
る。特にハニカム構造体の繊維質ハニカムセラミックフ
ィルターが、ススの捕集効率が９０％以上と高く、フィ
ルターによる排気ガスの圧力損失が少ないことからディ
ーゼルエンジンの排気ガス用フィルターとして有望視さ
れている。

【０００４】以下に従来のディーゼルエンジン排気ガス
フィルターについて、図面を参照しながら説明する。

【０００５】図８は従来のロール状のセラミックハニカ
ム成形体からなる繊維質排気ガスフィルターの斜視図で
あり、図９はそのＥ−Ｅ線断面端面図であり、図１０は
従来の積層板状のセラミックハニカム成形体からなる繊
維質排気ガスフィルターの斜視図であり、図１１はその
Ｆ−Ｆ線断面端面図である。５０はコルゲート成形法で
得られた単一のハニカム構造体からなる繊維質排気ガス
フィルター、５１はハニカム構造体のセル、５２，５３
はハニカム構造体の各セルのガス流入側５４と流出側５
５の端部を各々１０mm前後で閉塞するセラミックセメン
トのような気孔率の小さい材料からなる流入側，流出側
のプラグ材である。

【０００６】以上のように構成された従来の繊維質排気
ガスフィルターについて、以下その動作を説明する。繊
維質排気ガスフィルター５０は、流入側５４，流出側５
５のプラグ材５２，５３によって、セル５１は流入、流
出の排気ガス通路に分割されているので、排気ガス中に
含まれているススはセル５１の壁を通過するときに全量
捕集される。徐々に該排気ガスフィルター内にススが堆
積してくると排気ガスの圧力損失が大きくなり、エンジ
ンの性能低下を誘因する。そこで、エンジン性能を良好
に保つために一定量のススが堆積した時点で、該排気ガ
スフィルターの前端部の位置に設けられた電気ヒーター
にて着火し、堆積したススを燃焼させフィルターを再生
させてフィルター機能を維持させる方法がとられてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の製造方法で得られた繊維質排気ガスフィルターは、デ
ィーゼルエンジンに装着し実装試験を行った場合に、ス
スの堆積がセル毎に不規則に堆積するため、ススが少な
い場合には未燃焼部分ができススが堆積し、これが長時
間経過すると基準以上のススが堆積し、スス燃焼再生時
の異常発熱により、セルが破損したりクラックが発生
し、更にセルが熱応力により剥離し耐久性に欠けるとい
う問題点を有していた。また、耐熱性無機質繊維を用い
てフィルター化しているためにススの捕集効率が９５％
以上と高い反面、フィルター強度が低く、耐熱性ステン
レスなどのケースにフィルターを装着保持した後、フィ
ルターとケースを４〜５００℃の温度熱サイクルを繰り
返すと蛭石等の断熱材の膨張によって、繊維質排気ガス
フィルターの中央部等にクラック等が発生するという問
題点があった。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、フィルター再生時にクラック・セルの剥離等の発生
を防止することができ耐久性に優れ、機械的強度が高く
実装時の作業性や耐振性に優れた繊維質排気ガスフィル
ターを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載の繊維質排気ガスフィルター
は、耐熱性無機質繊維とセラミック粉末を主とする繊維
状混合物を抄造してセラミックシート化し、ロール状ハ
ニカム成形体に加工・焼成してなる繊維質排気ガスフィ
ルターであって、ロール状ハニカム成形体の排気ガスの
流入側から流出側にかけて、長さ方向にロール状ハニカ
ム成形体を複数等分に分割する分割壁を備えた構成を有
している。請求項２に記載の繊維質排気ガスフィルター
は、耐熱性無機繊維とセラミック粉末を主とする繊維状
混合物を抄造してセラミックシート化し、ハニカム積層
成形体に加工・焼成してなる繊維質排気ガスフィルター
であって、ハニカム積層成形体の排気ガスの流入側から
流出側にかけて、長さ方向にハニカム積層成形体を複数
等分に分割する分割壁を備えた構成を有している。請求
項３に記載の繊維質排気ガスフィルターは、請求項１又
は２の内いずれか１において、耐熱性無機質繊維が、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃の１種又は
２種以上の混合物からなる構成を有している。請求項４
に記載の繊維質排気ガスフィルターは、請求項１乃至３
の内いずれか１において、繊維状混合物がムライト結晶
構造又はコーディエライト結晶構造となるように調整さ
れたものである構成を有している。

【００１０】ここで、ロール状又は積層板状のハニカム
成形体の内部には２〜１２等分好ましくは４〜１０等分
に分割する分割壁が形成される。４等分未満では、フィ
ルターの機械的強度が低下し、及びフィルターの再生時
に熱の伝導低下によって熱応力によるクラックが発生し
易くなる傾向が認められ、また１０等分を越えるにつれ
再生時にススの異常燃焼によるクラックが発生する傾向
が認められるのでいずれも好ましくない。また、焼成し
たハニカム成形体を構成する平板状やコルゲート状のシ
ートの厚みは０．１〜０．６mmのものが好適に用いられ
る。０．１mm未満では、フィルターの機械的強度に欠け
分割壁を多く必要とし、また、０．６mmを越えるとフィ
ルターの機械的強度は増大するので、分割壁は少なくて
もよいが、気孔率が減少し、いずれもディーゼルエンジ
ンに負担をかける傾向が認められるので、いずれも好ま
しくない。

【００１１】

【作用】この構成によって、繊維質排気ガスフィルター
の再生時にススの燃焼熱がセラミックシートと一体化し
て排気ガスの流入方向に平行に分割壁で等分されている
ので、分割壁の熱伝導の効果で燃焼熱を短時間に系全体
に分散でき局部的な過熱を防止し熱応力を低減化するこ
とができるので、クラック等の発生を防ぐことができる
とともに、セルの剥離等の発生を防止できる。

【００１２】また、分割壁が平板状のセラミックシート
とコルゲート状のセラミックシートを一体化して形成さ
れているので、ハニカム成形体を補強することができそ
の分機械的強度を向上させることができる。分割壁が補
強材の役目を果たすので、セラミックシートを薄肉化で
き、その分気孔率を高めることができるのでススの捕集
率を向上させることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１４】（実施例１〜６，比較例１）図１は本発明
の一実施例におけるロール状のセラミックハニカム成形
体からなる繊維質排気ガスフィルターの斜視図であり、
図２は図１のＡ−Ａ線の断面端面図であり、図３は図１
のＢ−Ｂ線の断面端面図である。図１，図２において、
１はロール状セラミックハニカム成形体からなる繊維質
排気ガスフィルター、２は排気ガスの流入側、３は排気
ガスの流出側、４は平板状セラミックシート、５は平板
状セラミックシート４に頂部が接着されたコルゲート状
セラミックシート、６は繊維質排気ガスフィルター１の
横断面を４等分し平板状セラミックシート４とコルゲー
ト状セラミックシート５の間に流入側２から流出側３ま
でセラミック材料で充填され壁面を形成する分割壁であ
る。

【００１５】図３において、７は繊維質排気ガスフィル
ター１の流入側２に塗着された流入側プラグ材、８は流
出側３に流入側プラグ材７と交互の位置に塗着された流
出側プラグ材である。尚、平板状セラミックシート４及
びコルゲート状セラミックシート５、分割壁６はＡｌ₂
Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ の一種又は２種
以上の混合物からなる耐熱性無機質繊維とセラミック粉
末の抄造物で形成されている。その結晶構造は焼成後ム
ライト結晶構造又はコーディエライト結晶構造を形成す
るように耐熱性無機質繊維とセラミック粉末を混合して
調整されている。

【００１６】以上のように本実施例の排気ガスフィルタ
ーは構成されているので、ディーゼルエンジンの排気ガ
スは分割壁６でセパレートされるとともにススの再生燃
焼時における熱の伝導性を向上させて局部的な過熱部分
を低減させ、フィルター内部の燃焼時の温度勾配を軽減
させることができる。同様に母体のシートと反応してセ
ラミック体でフィルターを分割形成しているためにフィ
ルター強度が向上してセルの層剥離を抑制すると共にス
ス燃焼時の熱応力に対しての機械的強度が向上しセルの
層剥離等を防止するとともに、フィルターに発生する熱
応力からくるクラック等の発生を防止できる。尚、本実
施例では排気ガスフィルターを４等分にしたが、分割数
を２〜１２等分に分割を行ったフィルターも同様な効果
が得られることがわかった。

【００１７】以上のように構成された本実施例の繊維質
排気ガスフィルターについて、以下その製造方法を説明
する。

【００１８】図４は本発明のセラミックハニカム成形体
を製造するコルゲート成形加工工程の要部斜視図であ
る。２０mm以下に裁断した耐熱無機質繊維としてＡｌ₂
Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 繊維を４９重量部とセリサイト粘土原料
粉末５１重量部からなる原料を、水１１０００重量部に
分散させ、この混合分散液にパルプ及びポリ酢酸ビニル
等の有機バインダーを添加した後、ポリアクリルアミド
等の凝集剤で凝集させ、長網式抄紙機で抄造してセラミ
ックシートを作製した。得られたセラミックシートを図
４のハニカム構造フィルター製造装置を用いてコルゲー
ト成形加工を行った。図４において、９，１０はセラミ
ックシートで、シートの幅以上あるコルゲート大ギヤ１
１，コルゲート小ギヤ１２でセラミックシート９をコル
ゲート状（波状）に加工する。コルゲート状に加工され
たセラミックシート９は、コルゲート大ギヤ１１に抱か
れたまま糊ローラー１３によって、そのギヤ形状に加工
されたセラミックシート９の裏側頂部にセラミック粉末
を混入した接着材がローラー転写法によって塗布され
る。一方、セラミックシート１０はギヤ形状に加工され
たセラミックシート９と張り合わせられる前に、流入ガ
スのストッパーとしての流入側プラグ材１４が形成され
る。プラグの形成法として搬送されてきたセラミックシ
ート１０へ流入側プラグノズル１５からセラミックシー
ト１０上面にセラミック粉末を混入した流入側プラグ材
１４でセルを閉塞するように塗着させる。

【００１９】次に、排気ガスの流入方向に対して排気ガ
スフィルターを４〜１０等分分割させるためコルゲート
大ギヤ１１とコルゲート小ギヤ１２によってコルゲート
加工されたセラミックシート９の裏面の凹部にセラミッ
ク材料を充填し分割壁を形成するために計量された所定
量のセラミック材料流動物１６を予めセラミックシート
１０の幅方向に所定間隔をあけて分割壁形成用ノズル１
７で塗着する。

【００２０】尚、分割壁形成用ノズル１７は、それぞれ
の設計分割数になるように、シート速度や成形速度とタ
イミングを調整して動作させる。

【００２１】コルゲート大ギヤ１１によってギヤ加工さ
れたセラミックシート９と、上面に流入側プラグ材１４
が塗着されたセラミックシート１０は、圧着ローラー１
８，圧着ベルト１９により接合されてコルゲートペア２
０となる。

【００２２】コルゲートペア２０は、糊ローラー２１に
よってコルゲートペア２０の頂部にセラミック粉末を混
入した接着剤が塗布され、次いで、流出側プラグ材２２
を流出側プラグノズル２３からコルゲートペア２０の流
出側を閉塞するように塗着される。流出側プラグ材２２
が塗着されたコルゲートペア２０は、フィルターを４〜
１０等分に分割して分割壁を形成するために、分割壁形
成用ノズル２４にてセラミック粉末を混入したセラミッ
ク材料流動物２５をコルゲートペア２０の凹部にコルゲ
ートペア２０に対して、幅方向に塗着する。尚、セラミ
ック材料流動物２５を塗着させる時には、裏側に形成し
てある分割壁形成用のセラミック材料流動物１６と対に
なるようにタイミング調整を行って塗着して形成した。
分割材料等が塗着されたコルゲートペア２０は、巻き上
げ機（図示せず）によって繊維質排気ガスフィルターの
製品寸法の形状に巻き上げてハニカム成形体とされる。
ここでは、φ１４０×１５３mmの完成品形状になるよう
に巻き上げ成形を行った。巻き上げられたハニカム成形
体２６は、乾燥機にて乾燥した後、電気炉にて１５００
℃の温度にて二時間保持して焼成を行い耐熱性無機質繊
維とセラミック粉末を一体化し、本実施例の繊維質排気
ガスフィルターを得た。

【００２３】このようにして得られた繊維質排気ガスフ
ィルターの静水圧強度、熱膨張係数及び繊維質排気ガス
フィルターのセル部、セラミック体にて分割している部
分の熱伝導率をそれぞれ測定した。尚、比較例として、
実施例と同一の原料を用い、図８に示す分割壁を有しな
い従来例の構造のロール状のハニカム成形体からなる繊
維質排気ガスフィルターを実施例と同一の条件で製造
し、実施例と同一の条件で各項目の測定を行った。得ら
れた繊維質排気ガスフィルターの熱膨張係数は、３．２
×１０^-6／℃で、セル部分の熱伝導率は、０．０８kcal
／mh℃、シートとセラミック材料とが一体化して分割し
ている部分の熱伝導率は０．２０kcal／mh℃の値が得ら
れた。静水圧強度は、フィルターをラバーでコートした
のち、圧縮容器にいれて静水圧を加えた時のフィルター
の破損時の強度を測定した。それぞれの試験結果を（表
１）に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】この（表１）からわかるように、本実施例
の繊維質排気ガスフィルターは比較例のものに対し２０
０〜６００％も高い静水圧強度を有していることがわか
った。これはハニカム成形体の各セルを分割壁で補強し
ているため高くなっているものである。又、比較例と比
べ、本実施例の繊維質排気ガスフィルターはガスの流れ
方向に熱伝導率の高いセラミックの分割壁を有している
ため、捕集堆積しているススの燃焼時の燃焼熱を速やか
に拡散させ、熱応力による歪の発生を防ぐことがわかっ
た。

【００２６】次に、このようにして得られた繊維質排気
ガスフィルター（２．５リッター）を、金属性のケース
に装着した後エンジンの排気マニホールドに取りつけて
燃焼再生テストを行った。テストには金属性のケースを
２個用意して一つには本実施例のフィルターを装着した
ものをつけ、片方には再生中のフィルターが排気ガスの
影響を受けない様にバイパスフィルターを設けて行っ
た。

【００２７】燃焼再生テストは、エンジン回転数１２０
０ｒｐｍ、トルク２０ｋｇｍで、３０分間運転して、本
実施例の繊維質排気ガスフィルターにススを堆積した
後、アイドリング状態にして排気ガスをバイパスさせた
後、フィルター端面の上部に付与させている電気ヒータ
ーを発熱させてススの燃焼を実施した。約４分で繊維質
排気ガスフィルターの流入端部が６２０℃に上昇してス
スに着火。順次繊維質排気ガスフィルターの後部まで燃
焼が伝わっていった。再生は約２０分で終了し、スス捕
集前のフィルター重量と再生燃焼後の重量を測定したと
ころ、ほとんどススが残らなかった。上記ススの捕集−
再生燃焼を１００回、３００回、８００回行い繊維質排
気ガスフィルターの流出側からでてくるガスをスモーク
テスターにて、測定してフィルターの性能を評価した。
尚、比較例として前記の従来例の構造のロール状のハニ
カム成形体からなる繊維質排気ガスフィルターを用い
て、同様のテストを行った。それぞれの試験結果を（表
２）に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】この（表２）からわかるように、本実施例
の繊維質排気ガスフィルターはススを燃焼させ再生を行
ってもススの漏洩がないことから、熱応力等により劣化
を受け難いことがわかった。それに対して、比較例の繊
維質排気ガスフィルターは１００回から一部目視では、
確認出来ないレベルのスモークが確認された。更に、３
００回になるとはっきりと確認できる程のスモークが検
出された。次に、それぞれ試験終了後、金属ケースから
各実施例及び比較例の繊維質排気ガスフィルターを取り
出して縦横に切断して、その内部構造を観察した。その
結果、本実施例の繊維質排気ガスフィルターは、セルの
剥離・クラック等が全く見られなかった。他方比較例
は、セルの一部に剥離及び外周にクラックが見られ、外
周クラックのライン上にススの痕跡が認められた。尚、
分割壁を６ヵ所形成し、繊維質排気ガスフィルターの断
面を１２分割としたものは、静水圧強度が高く、フィル
ターとして優れた機械的強度を有するが、反面ススの捕
集時、多数分割しているためにススの堆積が局部的に偏
在して堆積し、８００回のススの燃焼再生試験でスモー
クの発生が認められた。これは、多数分割したため局部
的に偏在したススの燃焼熱の拡散が遅くなり、過熱によ
る熱応力でクレーズが発生したためと思われる。但し、
フィルターの径が大きいときは熱応力が緩和されるため
１２等分でも十分対応できることがわかった。

【００３０】尚、本実施例では、耐熱無機質繊維とし
て、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ の繊維を使用したが、Ａｌ₂
Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ のそれぞれの繊維を用いて、ムライト結
晶相になるように組成を変えて実施したところ同様の効
果が得られた。また、本実施例で得られたフィルターを
粉末Ｘ線で測定したところ、ムライト結晶相になってい
ることが確認できた。

【００３１】以上のように本実施例によれば、ガス流入
方向に対してガス流入端面から流出端面にいたる間を分
割壁で１／４〜１／１０等分することによって、ススの
燃焼の際の高熱を速やかに拡散し、熱応力を軽減するの
でクラック等の発生のない極めて機械的強度及び捕集性
に優れた繊維質排気ガスフィルターを実現できることが
わかった。

【００３２】（実施例７〜１２，比較例２）図５は本発
明の第２実施例における積層板状のセラミックハニカム
成形体からなる繊維質排気ガスフィルターの斜視図であ
り、図６は図５のＣ−Ｃ線の断面端面図であり、図７は
図５のＤ−Ｄ線の断面端面図である。２０mm以下に裁断
した耐熱無機質繊維としてＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 繊維を
４０重量部と、セリサイト粘度原料粉末５１重量部に対
して、水１１０００重量部に前記原料を分散させ、この
混合分散液にパルプ及びポリ酢酸ビニル等の有機バイン
ダーを添加した後、ポリアクリルアミド等の凝集剤で凝
集させ、長網式抄紙機で抄造してセラミックシートを作
製した。得られたセラミックシートを図４のハニカム構
造フィルター製造装置を用いて、ガス流出入のセルを閉
塞するプラグ材及び表側，裏側に分割壁形成用のセラミ
ック材料流動物１６，２５が対になっているコルゲート
ペア２０をフィルター径になるよう規定寸法にカット
し、積層成形機（図示せず）によって繊維質排気ガス用
フィルターの製品寸法の形状に積層を行い、実施例７〜
１２及び比較例２の繊維質排気ガスフィルターを製作し
た。

【００３３】このようにして得られた繊維質排気ガスフ
ィルターの静水圧強度、熱膨張係数及び繊維質排気ガス
フィルターのセル部、セラミック体にて分割している部
分の熱伝導率をそれぞれ測定した。尚、比較例２とし
て、実施例と同一の原料を用い、図１０に示す分割壁を
有しない従来例の構造の積層板状のセラミックハニカム
成形体からなる繊維質排気ガスフィルターを実施例と同
一の条件で製造し、実施例と同一の条件で各項目の測定
を行った。得られた繊維質排気ガスフィルターの熱膨張
係数は、３．２×１０^-6／℃で、セル部分の熱伝導率
は、０．０８kcal／mh℃、シートとセラミック材料とが
一体化して分割している部分の熱伝導率は０．２０kcal
／mh℃の値が得られた。静水圧強度は、フィルターをラ
バーでコートした後、圧縮容器に入れて静水圧を加えた
時のフィルターの破損時の強度を測定した。それぞれの
試験結果を（表３）に示す。

【００３４】

【表３】

【００３５】この（表３）からわかるように、本実施例
の繊維質排気ガスフィルターは比較例のものに対し２０
０〜６００％も高く、ロール状のフィルターに比べフィ
ルター全体が高い静水圧強度を有していることがわかっ
た。これは積層体にすることにより、接点が同一方向と
なり強度が増加するとともに、ハニカム成形体の各セル
を分割壁で補強しているため高くなっているものであ
る。又、比較例と比べ、本実施例の繊維質排気ガスフィ
ルターはガスの流れ方向に熱伝導率の高いセラミックの
分割壁を有しているため、捕集堆積しているススの燃焼
時の燃焼熱を速やかに拡散させ、熱応力による歪みの発
生を防ぐことがわかる。

【００３６】次に、このようにして得られた繊維質排気
ガスフィルター（２．５リッター）を、金属性のケース
に装着した後エンジンの排気マニホールドに取りつけて
燃焼再生テストを行った。テストには金属性のケースを
２個用意して一つには本実施例のフィルターを装着した
ものをつけ、片方には再生中のフィルターが排気ガスの
影響を受けないようにバイパスフィルターを設けて行っ
た。

【００３７】燃焼再生テストは、エンジン回転数１２０
０ｒｐｍ、トルク２０ｋｇｍで、３０分間運転して、本
実施例の繊維質排気ガスフィルターにススを堆積した
後、アイドリング状態にして排気ガスをバイパスさせた
後、フィルター端面の上部に付与させている電気ヒータ
ーを発熱させてススの燃焼を実施した。約４分で繊維質
排気ガスフィルターの流入端部が６２０℃に上昇してス
スに着火。順次繊維質排気ガスフィルターの後部まで燃
焼が伝わっていった。再生は約２０分で終了し、スス捕
集前のフィルター重量と再生燃焼後の重量を測定したと
ころ、ほとんどススが残らなかった。上記ススの捕集−
再生燃焼を１００回、３００回、８００回行い繊維質排
気ガスフィルターの流出側からでてくるガスをスモーク
テスターにて、測定してフィルターの性能を評価した。
尚、比較例として前述の従来例の積層板状のセラミック
ハニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルターを用
いてテストを行った。それぞれの試験結果を（表４）に
示す。

【００３８】

【表４】

【００３９】この（表４）からわかるように、本実施例
の繊維質排気ガスフィルターはススを燃焼させ再生を行
ってもススの漏洩がないことから、熱応力等により劣化
を受け難いことがわかる。それに対して、比較例の繊維
質排気ガスフィルターは１００回から一部目視では、確
認出来ないレベルのスモークが確認された。更に、３０
０回になるとはっきりと確認できる程のスモークが検出
された。次に、それぞれ試験終了後、金属ケースから各
実施例及び比較例の繊維質排気ガスフィルターを取り出
して縦横に切断して、その内部構造を観察した。その結
果、本実施例の繊維質排気ガスフィルターは、セルの剥
離・クラック等が全く見られなかった。他方比較例は、
セルの一部に剥離及び外周にクラックが見られ、外周ク
ラックのライン上にススの痕跡が認められた。

【００４０】尚、分割壁を６ヵ所形成し、繊維質排気ガ
スフィルターの断面を１２分割としたものは、静水圧強
度が高く、フィルターとして優れた機械的強度を有する
が、反面ススの捕集時、多数分割しているためススの堆
積が局部的に偏在して堆積し、８００回のススの燃焼再
生試験でスモークの発生が認められた。これは、多数分
割したため局部的に偏在したススの燃焼熱の拡散が遅く
なり、過熱による熱応力でクラックが発生したためと思
われる。

【００４１】尚、本実施例では耐熱無機質繊維として、
Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ の繊維を使用したが、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ，ＳｉＯ₂ のそれぞれの繊維を用いて、ムライト結晶
相になるように組成を変えて実施したところ同様の効果
が得られた。また、本実施例で得られたフィルターを粉
末Ｘ線で測定したところ、ムライト結晶相になっている
ことが確認できた。

【００４２】以上のように本実施例によれば、ガス流入
方向に対してガス流入端面から流出端面にいたる間を分
割壁で１／４〜１／１０等分することによって、ススの
燃焼の際の高熱を速やかに拡散し、熱応力を軽減するの
でクラック等の発生のない極めて機械的強度及び捕集性
に優れた繊維質排気ガスフィルターを実現できることが
わかった。

【００４３】（実施例１３〜１８，比較例３）２０mm以
下に裁断した耐熱無機質繊維としてＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ
₂ 繊維を２５重量部と、コーディエライト粉末６２．７
重量部とフォルステ粉末８．５重量部とパルプ３．８重
量部を、水７０００重量部に分散混合しスラリーを得
た。得られたスラリーを、専用の希釈タンクに移送し水
を加えて所定の容量にした後、ＡｌＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏ水
溶液とＮａＯＨ水溶液を加えて、ｐＨを７．４〜７．８
に調整した。次に、カチオン，アニオンまたは、ノニオ
ン系の高分子凝集剤と高電解質の無機凝集剤を添加し
て、スラリーを凝集させＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系無機質
繊維，コーディエライト粉末，フォルステライト粉末，
パルプよりなる良好なフロックを形成させた。得られた
フロックを長網式抄紙機で抄造してセラミックシートを
作製した。得られたセラミックシートを図４のハニカム
構造フィルター製造装置を用いて、実施例１と同様の製
造方法で本実施例及び比較例のロール状のセラミックハ
ニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルターを製作
した。得られた実施例及び比較例の繊維質排気ガスフィ
ルターを用いて、実施例１と同様にして静水圧強度，熱
膨張係数及び繊維質排気ガスフィルターのセル部，セラ
ミック体にて分割している部分の熱伝導率をそれぞれ測
定した。実施例及び比較例の各繊維質排気ガスフィルタ
ーの熱膨張係数は１．６×１０^-6／℃で、セル部分の熱
伝導率は、０．１０kcal／mh℃、シートとセラミック材
料とが一体化して分割している部分の熱伝導率は０．２
７kcal／mh℃の値が得られた。静水圧強度は、フィルタ
ーをラバーでコートした後、圧縮容器に入れて静水圧を
加えた時のフィルターの破損時の強度を測定した。それ
ぞれの試験結果を（表５）に示した。

【００４４】

【表５】

【００４５】この（表５）からわかるように、本実施例
の繊維質排気ガスフィルターは比較例のものに対し、静
水圧強度が１２０〜４００％も高い値を示した。これは
分割壁がセルを補強しているため、高い値を示したもの
である。また、本実施例の繊維質排気ガスフィルターは
ガスの流れ方向に熱伝導率の高いセラミックの分割壁を
有しているため、捕集堆積しているススの燃焼時の燃焼
熱を速やかに拡散させ、熱応力による歪の発生を防ぐこ
とがわかる。

【００４６】次に、得られたフィルター（２．５リッタ
ー）を、それぞれ実施例１と同様のスス燃焼再生実験を
行い、１００回，３００回，８００回の繊維質排気ガス
フィルターの流出側から出てくるガスをスモークテスタ
ーにて、測定してフィルターの性能を評価した。同様な
試験を従来の繊維ハニカムフィルターをエンジンのマニ
ホールドにつけて運転・試験を行った。それぞれの試験
結果を（表６）に示す。

【００４７】

【表６】

【００４８】この（表６）からわかるように、本実施例
の繊維質排気ガスフィルターはススを燃焼させ再生を行
ってもススの漏洩がなく、再生熱による劣化を受けない
ことがわかる。それに対して、比較例の繊維質排気ガス
フィルターは３００回から一部目視では確認できないレ
ベルのスモークが確認された。更に、８００回になると
はっきりと確認できるほどのスモークが検出された。次
に、それぞれ試験終了後、金属ケースから各繊維質排気
ガスフィルターを取り出して縦横に切断して、フィルタ
ーの内部構造を観察した。その結果、本実施例の繊維質
排気ガスフィルターはセルの剥離・クラック等が見られ
なかった。他方、比較例の繊維質排気ガスフィルターは
セルの一部に剥離及び外周にクラックが見られ、外周ク
ラックのライン上にススの痕跡が認められた。尚、分割
壁を６ヵ所形成し繊維質排気ガスフィルターの断面を１
２分割としたものは、静水圧強度が高く、フィルターと
して優れた機械的強度を示したが、反面ススの捕集時、
多数分割しているためにススの堆積が局部的に偏在堆積
し、８００回のススの燃焼再生試験でスモークの発生が
認められた。尚、本発明の実施例では、耐熱無機質繊維
として、Ａｌ₂ Ｏ₃−ＳｉＯ₂ の繊維を使用したが、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ のそれぞれの繊維を用いて、コーデ
ィエライト結晶相になるように組成を変えて実施したと
ころ同様の効果が得られた。また、本実施で得られたフ
ィルターを粉末Ｘ線で測定したところ、コーディエライ
ト結晶相になっていることが確認できた。

【００４９】以上のように本実施例によれば、繊維質排
気ガスフィルターは分割壁により圧縮強度が著しく補強
され耐久性に著しく優れるとともに、コーディエライト
結晶構造なので極めて耐熱性に優れた繊維質排気ガスフ
ィルターを実現できることがわかった。

【００５０】尚、本実施例ではロール状ハニカム成形体
からなる繊維質排気ガスフィルターについて説明した
が、短形状に形成したハニカム積層体についても同様の
効果が得られた。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明は、耐熱性無機繊維
状物とセラミック粉末を抄造してなるセラミックシート
を用いてハニカム成形体に加工・焼成してなる、繊維質
排気ガスフィルターにおいて、排気ガスの流入方向に対
してフィルターの流入端面から流出端面にいたる間を焼
成によって、シートと反応して一体化するセラミック材
料で複数等分、好ましくは１／４〜１／１０等分の構造
にすることにより、ディーゼルエンジンから排出された
ススの捕集後の燃焼再生時に発生する熱を分割壁で熱伝
導によって拡散させて、各セルの熱歪の発生をおさえる
とともに、ススの偏在による燃焼熱の過熱現象が生じて
も急激な熱勾配がつくことがないので、熱劣化によるク
ラック，セル剥離等の発生を防止し耐久性に優れている
ので、安定したススの捕集・燃焼再生ができる。また、
複数等分に分割壁で排気ガスの流れ方向と平行に分割し
ているので、機械的強度が向上し、フィルターの実装時
におけるワレ，破損をなくすとともに自動車等の振動に
も十分耐えうる極めて作業性や耐振動性を備えた繊維質
排気ガスフィルターを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるロール状のセラミッ
クハニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルターの
斜視図

【図２】本発明の一実施例におけるロール状のセラミッ
クハニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルターの
図１のＡ−Ａ線の断面端面図

【図３】本発明の一実施例におけるロール状セラミック
ハニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルターの図
１のＢ−Ｂ線の断面端面図

【図４】本発明のセラミックハニカム成形体を製造する
コルゲート成形加工工程の要部斜視図

【図５】本発明の第２実施例における積層板状のセラミ
ックハニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルター
の斜視図

【図６】本発明の第２実施例における積層板状のセラミ
ックハニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルター
の図５のＣ−Ｃ線の断面端面図

【図７】本発明の第２実施例における積層板状のセラミ
ックハニカム成形体からなる繊維質排気ガスフィルター
の図５のＤ−Ｄ線の断面端面図

【図８】従来のロール状のセラミックハニカム成形体か
らなる繊維質排気ガスフィルターの斜視図

【図９】従来のロール状のセラミックハニカム成形体か
らなる繊維質排気ガスフィルターの図８のＥ−Ｅ線断面
端面図

【図１０】従来の積層板状のセラミックハニカム成形体
からなる繊維質排気ガスフィルターの斜視図

【図１１】従来の積層板状のセラミックハニカム成形体
からなる繊維質排気ガスフィルターの図１０のＦ−Ｆ線
断面端面図

【符号の説明】

１，５０ 繊維質排気ガスフィルター ２ 流入側 ３ 流出側 ４ 平板状セラミックシート ５ コルゲート状セラミックシート ６ 分割壁 ７，１４ 流入側プラグ材 ８，２２ 流出側プラグ材 ９，１０ セラミックシート １１ コルゲート大ギヤ １２ コルゲート小ギヤ １３，２１ 糊ローラー １５ 流入側プラグノズル １６，２５ セラミック材料流動物 １７，２４ 分割壁形成用ノズル １８ 圧着ローラー １９ 圧着ベルト ２０ コルゲートペア ２３ 流出側プラグノズル ２６ ハニカム成形体 ５１ セル ５２ プラグ材 ５３ プラグ材 ５４ 流入側 ５５ 流出側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 幸則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松枝 聖 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱性無機質繊維とセラミック粉末とを主
   とする繊維状混合物を抄造してセラミックシート化し、
   ロール状ハニカム成形体に加工・焼成してなる繊維質排
   気ガスフィルターであって、前記ロール状ハニカム成形
   体の排気ガスの流入側から流出側にかけて、長さ方向に
   前記ロール状ハニカム成形体を複数等分に分割する分割
   壁を備えていることを特徴とする繊維質排気ガスフィル
   ター。
2. 【請求項２】耐熱性無機質繊維とセラミック粉末とを主
   とする繊維状混合物を抄造してセラミックシート化し、
   ハニカム積層成形体に加工・焼成してなる繊維質排気ガ
   スフィルターであって、前記ハニカム積層成形体の排気
   ガスの流入側から流出側にかけて、長さ方向にハニカム
   積層成形体を複数等分に分割する分割壁を備えているこ
   とを特徴とする繊維質排気ガスフィルター。
3. 【請求項３】前記耐熱性無機質繊維が、Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓ
   ｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ の１種又は２種以上の混
   合物からなることを特徴とする請求項１又は２の内いず
   れか１に記載の繊維質排気ガスフィルター。
4. 【請求項４】前記繊維状混合物がムライト結晶構造又は
   コーディエライト結晶構造となるように調整されたもの
   であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１
   に記載の繊維質排気ガスフィルター。