JPH10296023A - 排ガスフィルターとその製造方法及びこの排ガスフィルターを備えたディーゼルエンジン - Google Patents
排ガスフィルターとその製造方法及びこの排ガスフィルターを備えたディーゼルエンジンInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面や内部に亀裂や溶損が発生しない耐久性
に優れた排ガスフィルター及びその製造方法を提供し、
更には得られた排ガスフィルターを適用することで黒煙
を排出させないディーゼルエンジンを提供することを目
的とする。 【解決手段】 多数のセル３３，３４の軸方向のいずれ
か一端を充填剤で閉塞して排ガス中の微粒子を捕集可能
とし、捕集された微粒子を燃焼させて除去するディーゼ
ルエンジン３６に適用可能な排ガスフィルター３１にお
いて、本体をセラミック製とするとともに、このセラミ
ックの粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と排ガスフィルタ
ーの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との間に０．１２≦ｄ・ｈ
≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）の関係を持たせる。
に優れた排ガスフィルター及びその製造方法を提供し、
更には得られた排ガスフィルターを適用することで黒煙
を排出させないディーゼルエンジンを提供することを目
的とする。 【解決手段】 多数のセル３３，３４の軸方向のいずれ
か一端を充填剤で閉塞して排ガス中の微粒子を捕集可能
とし、捕集された微粒子を燃焼させて除去するディーゼ
ルエンジン３６に適用可能な排ガスフィルター３１にお
いて、本体をセラミック製とするとともに、このセラミ
ックの粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と排ガスフィルタ
ーの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との間に０．１２≦ｄ・ｈ
≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）の関係を持たせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンを搭載したバスやトラック及びフォークリフト等の排
気ガスに含まれる黒煙を除去するのに好適な排ガスフィ
ルターとその製造方法及びこの排ガスフィルターを備え
たディーゼルエンジンに関する。
ンを搭載したバスやトラック及びフォークリフト等の排
気ガスに含まれる黒煙を除去するのに好適な排ガスフィ
ルターとその製造方法及びこの排ガスフィルターを備え
たディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大都市圏におけるＮＯxや浮遊粒
子状物質（以下、微粒子とする）による大気汚染が一段
と進み、大きな社会問題となっている。このうち、大気
中に浮遊する微粒子については、ディーゼルエンジンか
ら排出される黒煙が微粒子全体の３０〜４０％を占める
と言われており、しかもその中にはベンズピレンなどに
みられるように、多環芳香族炭化水素等の変異原性や発
癌性のある成分が含まれている。
子状物質（以下、微粒子とする）による大気汚染が一段
と進み、大きな社会問題となっている。このうち、大気
中に浮遊する微粒子については、ディーゼルエンジンか
ら排出される黒煙が微粒子全体の３０〜４０％を占める
と言われており、しかもその中にはベンズピレンなどに
みられるように、多環芳香族炭化水素等の変異原性や発
癌性のある成分が含まれている。
【０００３】そこで、この黒煙対策のうち最も効果が期
待されるものとして、排気系中で微粒子を捕集した後に
自己再生を行う排ガス浄化装置がある。この排ガス浄化
装置は排気系中に設けられるもので、主に排ガス中の黒
煙を捕獲する排ガスフィルターと、捕獲された黒煙を燃
焼除去させる再生装置から成っている。そして、この再
生装置における再生方法には、例えば電気ヒータ方式、
バーナ方式、熱風方式、逆洗方式等があるが、いずれの
にも一長一短がある。
待されるものとして、排気系中で微粒子を捕集した後に
自己再生を行う排ガス浄化装置がある。この排ガス浄化
装置は排気系中に設けられるもので、主に排ガス中の黒
煙を捕獲する排ガスフィルターと、捕獲された黒煙を燃
焼除去させる再生装置から成っている。そして、この再
生装置における再生方法には、例えば電気ヒータ方式、
バーナ方式、熱風方式、逆洗方式等があるが、いずれの
にも一長一短がある。
【０００４】従来、この種の排ガスフィルターの主流と
なっていたのは、たとえば米国特許第４３６４７６１号
明細書に開示されているようなセラミックモノリシック
壁流型微粒子用フィルター（以下、「セラミックモノリ
シック型フィルター」と記す）であった。
なっていたのは、たとえば米国特許第４３６４７６１号
明細書に開示されているようなセラミックモノリシック
壁流型微粒子用フィルター（以下、「セラミックモノリ
シック型フィルター」と記す）であった。
【０００５】図３は従来のセラミックモノリシック型フ
ィルターの側断面図であり、同図において、１１はハニ
カムセラミックスで構成された円柱状の本体であり、こ
の本体１１には軸方向に多数のセル１２，１３が設けら
れている。１４は充填剤であり、この充填剤１４はセル
１２，１３の排ガス入口側１５か出口側１６のいずれか
一方を交互に閉塞するものとして組み込まれている。
ィルターの側断面図であり、同図において、１１はハニ
カムセラミックスで構成された円柱状の本体であり、こ
の本体１１には軸方向に多数のセル１２，１３が設けら
れている。１４は充填剤であり、この充填剤１４はセル
１２，１３の排ガス入口側１５か出口側１６のいずれか
一方を交互に閉塞するものとして組み込まれている。
【０００６】このような構成の排ガスフィルターでは、
黒煙を含む排ガスは出口側１６が閉塞されているセル１
３に流入した後には、多孔質隔壁１７を通過して隣接す
る入口側１５が閉塞されているセル１２の中に押しやら
れる。このとき、黒煙は多孔質隔壁１７を通過すること
によって濾過され、したがって黒煙は多孔質隔壁１７に
捕集される。そして、この捕集された黒煙の量が多くな
ると、多孔質隔壁１７が黒煙によって詰まり、ディーゼ
ルエンジンの排気装置の背圧が増加する。このため、捕
集された黒煙量が一定量を越えたときに黒煙を除去する
ようにし、背圧増加によるエンジンの負荷増加を抑える
必要があった。
黒煙を含む排ガスは出口側１６が閉塞されているセル１
３に流入した後には、多孔質隔壁１７を通過して隣接す
る入口側１５が閉塞されているセル１２の中に押しやら
れる。このとき、黒煙は多孔質隔壁１７を通過すること
によって濾過され、したがって黒煙は多孔質隔壁１７に
捕集される。そして、この捕集された黒煙の量が多くな
ると、多孔質隔壁１７が黒煙によって詰まり、ディーゼ
ルエンジンの排気装置の背圧が増加する。このため、捕
集された黒煙量が一定量を越えたときに黒煙を除去する
ようにし、背圧増加によるエンジンの負荷増加を抑える
必要があった。
【０００７】一方、黒煙中の微粒子は、固定炭素成分と
有機溶剤に溶解可能な可溶性有機成分を含むものであ
り、これらの成分はどちらも可燃性で、エンジンの種類
や負荷条件によって若干の温度差はあるが、約６５０℃
以上の温度に加熱すればこれらの固定炭素成分及び可溶
性有機成分は燃焼してしまう。そこで、このような可燃
性を利用することで、従来では電気ヒータ、バーナ、熱
風等の加熱手段を用いてこれらの黒煙を燃焼させること
によって、多孔質隔壁１７を再生する方法が試みられて
いる。
有機溶剤に溶解可能な可溶性有機成分を含むものであ
り、これらの成分はどちらも可燃性で、エンジンの種類
や負荷条件によって若干の温度差はあるが、約６５０℃
以上の温度に加熱すればこれらの固定炭素成分及び可溶
性有機成分は燃焼してしまう。そこで、このような可燃
性を利用することで、従来では電気ヒータ、バーナ、熱
風等の加熱手段を用いてこれらの黒煙を燃焼させること
によって、多孔質隔壁１７を再生する方法が試みられて
いる。
【０００８】また、従来の排ガスフィルターは、この再
生燃焼時の温度勾配により発生する熱応力を小さくする
ために、代表的な低熱膨張セラミックであるコージェラ
イトを素材とするものである。たとえば、特開昭６２−
２２５２４９号公報には、主成分の化学組成が重量基準
でＳｉＯ2：４２〜５６％、Ａｌ2Ｏ3：３０〜４５％、
ＭｇＯ：１２〜１６％で結晶相の主成分がコージェライ
トから成るハニカム構造を有し、気孔率が３０％以下
で、ハニカム構造の軸方向の４０〜８００℃の間の熱膨
張係数が０．８×１０-6以下、層方向の４０〜８００℃
の間の熱膨張係数が１．０×１０-6以下としたコージェ
ライトハニカム構造触媒坦体が開示されている。また、
特開平２−５２０１５号公報には、主成分の化学組成が
ＳｉＯ2：４２〜５６重量％、Ａｌ2Ｏ3：３０〜４５重
量％、ＭｇＯ：１２〜１６重量％で結晶相の主成分がコ
ージェライトから成る多孔質ハニカムフィルターであっ
て、気孔率が４０％以上５５％以下で、直径２μｍ以下
の細孔容積が０．０１５ｃｃ／ｇ以下とした多孔質のセ
ラミックハニカムフィルターが開示されている。
生燃焼時の温度勾配により発生する熱応力を小さくする
ために、代表的な低熱膨張セラミックであるコージェラ
イトを素材とするものである。たとえば、特開昭６２−
２２５２４９号公報には、主成分の化学組成が重量基準
でＳｉＯ2：４２〜５６％、Ａｌ2Ｏ3：３０〜４５％、
ＭｇＯ：１２〜１６％で結晶相の主成分がコージェライ
トから成るハニカム構造を有し、気孔率が３０％以下
で、ハニカム構造の軸方向の４０〜８００℃の間の熱膨
張係数が０．８×１０-6以下、層方向の４０〜８００℃
の間の熱膨張係数が１．０×１０-6以下としたコージェ
ライトハニカム構造触媒坦体が開示されている。また、
特開平２−５２０１５号公報には、主成分の化学組成が
ＳｉＯ2：４２〜５６重量％、Ａｌ2Ｏ3：３０〜４５重
量％、ＭｇＯ：１２〜１６重量％で結晶相の主成分がコ
ージェライトから成る多孔質ハニカムフィルターであっ
て、気孔率が４０％以上５５％以下で、直径２μｍ以下
の細孔容積が０．０１５ｃｃ／ｇ以下とした多孔質のセ
ラミックハニカムフィルターが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼルエンジンの
排気系に装着された排ガスフィルターは、既に述べたよ
うに、排出される黒煙を捕集した後にはディーゼルエン
ジン排気装置の背圧増加を抑えるため、再生燃焼が行わ
れる。この再生燃焼のときには、フィルター自身に発生
する熱応力が作用しても、排ガスフィルターの表面や内
部に亀裂等が生じることがなく、また異常燃焼による昇
温によっても排ガスフィルターに溶損等が発生しないこ
とが要求される。
排気系に装着された排ガスフィルターは、既に述べたよ
うに、排出される黒煙を捕集した後にはディーゼルエン
ジン排気装置の背圧増加を抑えるため、再生燃焼が行わ
れる。この再生燃焼のときには、フィルター自身に発生
する熱応力が作用しても、排ガスフィルターの表面や内
部に亀裂等が生じることがなく、また異常燃焼による昇
温によっても排ガスフィルターに溶損等が発生しないこ
とが要求される。
【００１０】しかしながら、先のいずれの従来例におい
ても、排ガスフィルターの再生燃焼中に発生する急激な
昇温とより高い燃焼温度によって、再生燃焼後の排ガス
フィルターに亀裂と溶損とが同時に発生していた。
ても、排ガスフィルターの再生燃焼中に発生する急激な
昇温とより高い燃焼温度によって、再生燃焼後の排ガス
フィルターに亀裂と溶損とが同時に発生していた。
【００１１】例えば、本発明者等は、コージェライトを
主成分とする従来の排ガスフィルターをディーゼルエン
ジンの排気系に装着し、排出される黒煙を排ガスフィル
ターの単位体積（１リットル）当たり１５ｇ捕集した
後、電気ヒータ方式により再生を実施して実際に試験を
行った。この試験の際に昇温曲線を熱電対により測定し
たところ、排ガスフィルターの再生燃焼にともなう特定
の位置の昇温速度は５０℃／ｍｉｎに達し、また燃焼温
度は１４００℃に達した。そして、再生燃焼した排ガス
フィルター２１をエンジンの排気系より取り外し解析し
たところ、図４の外観斜視図に示すように表面部分には
亀裂２２が発生し、また内部には部分的に溶損が発生し
ているのが確認された。
主成分とする従来の排ガスフィルターをディーゼルエン
ジンの排気系に装着し、排出される黒煙を排ガスフィル
ターの単位体積（１リットル）当たり１５ｇ捕集した
後、電気ヒータ方式により再生を実施して実際に試験を
行った。この試験の際に昇温曲線を熱電対により測定し
たところ、排ガスフィルターの再生燃焼にともなう特定
の位置の昇温速度は５０℃／ｍｉｎに達し、また燃焼温
度は１４００℃に達した。そして、再生燃焼した排ガス
フィルター２１をエンジンの排気系より取り外し解析し
たところ、図４の外観斜視図に示すように表面部分には
亀裂２２が発生し、また内部には部分的に溶損が発生し
ているのが確認された。
【００１２】さらに、化学組成がＳｉＯ2：４２〜５６
重量％、Ａｌ2Ｏ3：３０〜４５重量％、ＭｇＯ：１２〜
１６重量％で結晶相の主成分がコージェライトから成る
排ガスフィルターを、ディーゼルエンジンの排気系に装
着して所定の条件下で５時間運転した後、捕集された黒
煙を再生燃焼するサイクル試験を繰り返したところ、２
回目の運転中に黒煙が排気口から発生した。そこで、排
ガスフィルターをエンジンの排気系より取り外し観察し
たところ、その表面部分に大きな亀裂が発生していた。
重量％、Ａｌ2Ｏ3：３０〜４５重量％、ＭｇＯ：１２〜
１６重量％で結晶相の主成分がコージェライトから成る
排ガスフィルターを、ディーゼルエンジンの排気系に装
着して所定の条件下で５時間運転した後、捕集された黒
煙を再生燃焼するサイクル試験を繰り返したところ、２
回目の運転中に黒煙が排気口から発生した。そこで、排
ガスフィルターをエンジンの排気系より取り外し観察し
たところ、その表面部分に大きな亀裂が発生していた。
【００１３】一方、従来の排ガスフィルターの嵩比重ｄ
は０．４５ｇ／ｃｍ3程度である。そして、先の試験で
使用した排ガスフィルターの本体を形成しているセラミ
ックを瑪瑙乳鉢で解砕し粉末状にして、その比熱ｈを測
定したところ０．２０４ｃａｌ／ｇ℃程度であり、嵩比
重と比熱の積ｄ・ｈを計算すると０．０９２ｃａｌ／ｃ
ｍ3℃程度と比較的に小さい値となった。
は０．４５ｇ／ｃｍ3程度である。そして、先の試験で
使用した排ガスフィルターの本体を形成しているセラミ
ックを瑪瑙乳鉢で解砕し粉末状にして、その比熱ｈを測
定したところ０．２０４ｃａｌ／ｇ℃程度であり、嵩比
重と比熱の積ｄ・ｈを計算すると０．０９２ｃａｌ／ｃ
ｍ3℃程度と比較的に小さい値となった。
【００１４】したがって、コージェライトを主成分とす
る従来の排ガスフィルターは、嵩比重ｄと比熱ｈの積ｄ
・ｈすなわち単位体積当たりの比熱が比較的小さいため
に、黒煙を捕集した後の再生燃焼中に急激な温度上昇を
招き、より高い燃焼温度に達しやすい傾向にあるといえ
る。このことから、再生燃焼過程における急激な温度上
昇と高い燃焼温度に起因して、亀裂や溶損が発生するも
のと推察される。
る従来の排ガスフィルターは、嵩比重ｄと比熱ｈの積ｄ
・ｈすなわち単位体積当たりの比熱が比較的小さいため
に、黒煙を捕集した後の再生燃焼中に急激な温度上昇を
招き、より高い燃焼温度に達しやすい傾向にあるといえ
る。このことから、再生燃焼過程における急激な温度上
昇と高い燃焼温度に起因して、亀裂や溶損が発生するも
のと推察される。
【００１５】そこで、本発明は、排ガスフィルターの再
生燃焼中に急激な昇温がなく、燃焼温度が比較的低くす
ることによって、表面や内部に亀裂や溶損が発生しない
耐久性に優れた排ガスフィルター及びその製造方法を提
供し、更には得られた排ガスフィルターを適用すること
で黒煙を排出させないディーゼルエンジンを提供するこ
とを目的とする。
生燃焼中に急激な昇温がなく、燃焼温度が比較的低くす
ることによって、表面や内部に亀裂や溶損が発生しない
耐久性に優れた排ガスフィルター及びその製造方法を提
供し、更には得られた排ガスフィルターを適用すること
で黒煙を排出させないディーゼルエンジンを提供するこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、排ガスフィルターの本体を構成するセラミ
ック粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と排ガスフィルター
の嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ 3）との関係が０．１２≦ｄ・ｈ
≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）となるように構成し、
また排ガスフィルターに捕集された微粒子を燃焼除去す
る温度が本体を構成するセラミックの融点の７０％以下
の温度になるように構成したものである。これにより、
排ガスフィルターの再生燃焼中に急激な昇温がなく、表
面や内部に亀裂や溶損が発生しない排ガスフィルターが
得られる。
に本発明は、排ガスフィルターの本体を構成するセラミ
ック粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と排ガスフィルター
の嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ 3）との関係が０．１２≦ｄ・ｈ
≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）となるように構成し、
また排ガスフィルターに捕集された微粒子を燃焼除去す
る温度が本体を構成するセラミックの融点の７０％以下
の温度になるように構成したものである。これにより、
排ガスフィルターの再生燃焼中に急激な昇温がなく、表
面や内部に亀裂や溶損が発生しない排ガスフィルターが
得られる。
【００１７】更に、本発明は、排ガスフィルターの本体
を構成するセラミック粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と
排ガスフィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係が
０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）の耐
久性に優れた排ガスフィルターを搭載したディーゼルエ
ンジンを構成したものであり、運転中に排気口から黒煙
が排出しないディーゼルエンジンが得られる。
を構成するセラミック粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と
排ガスフィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係が
０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）の耐
久性に優れた排ガスフィルターを搭載したディーゼルエ
ンジンを構成したものであり、運転中に排気口から黒煙
が排出しないディーゼルエンジンが得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、円柱状の本体に軸線方向に空洞状とした多数のセル
を備え、これらのセルの軸線方向の一端のいずれか一方
を充填剤により交互に閉塞して排ガス中の微粒子を捕集
可能とし、捕集された微粒子を燃焼させて除去する排ガ
スフィルターであって、本体をセラミックで構成すると
ともに、セラミックの粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と
排ガスフィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係を
０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）とし
たことを特徴とするものであり、排ガスフィルターの再
生燃焼中の急激な温度上昇を抑えるとともに燃焼温度が
比較的低く保てるという作用を有し、これによって表面
や内部の亀裂や溶損の発生が防止される。
は、円柱状の本体に軸線方向に空洞状とした多数のセル
を備え、これらのセルの軸線方向の一端のいずれか一方
を充填剤により交互に閉塞して排ガス中の微粒子を捕集
可能とし、捕集された微粒子を燃焼させて除去する排ガ
スフィルターであって、本体をセラミックで構成すると
ともに、セラミックの粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と
排ガスフィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係を
０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）とし
たことを特徴とするものであり、排ガスフィルターの再
生燃焼中の急激な温度上昇を抑えるとともに燃焼温度が
比較的低く保てるという作用を有し、これによって表面
や内部の亀裂や溶損の発生が防止される。
【００１９】すなわち、比熱ｈと嵩比重ｄとの積が０．
１２ｃａｌ／ｃｍ3℃未満では、排ガスフィルターの特
定の位置において再生燃焼中に５０℃／ｍｉｎ以上の急
激な昇温が発生し、熱応力による亀裂が発生する傾向に
ある。また、比熱ｈと嵩比重ｄとの積が０．１９ｃａｌ
／ｃｍ3℃以上となると、排ガスフィルターの温度が上
がり難くなり、良好な再生燃焼が行われない傾向にある
ため、いずれも好ましくない。
１２ｃａｌ／ｃｍ3℃未満では、排ガスフィルターの特
定の位置において再生燃焼中に５０℃／ｍｉｎ以上の急
激な昇温が発生し、熱応力による亀裂が発生する傾向に
ある。また、比熱ｈと嵩比重ｄとの積が０．１９ｃａｌ
／ｃｍ3℃以上となると、排ガスフィルターの温度が上
がり難くなり、良好な再生燃焼が行われない傾向にある
ため、いずれも好ましくない。
【００２０】請求項２に記載の発明は、排ガス中の微粒
子を燃焼除去する温度が、セラミックの融点の７０％以
下の温度であることを特徴とするものであり、燃焼除去
温度を低く設定することによって、排ガスフィルタの熱
的ダメージを抑え、再焼結に起因する細孔の減少を抑
え、再生燃焼中の溶損の発生を抑えるとともに黒煙の燃
え残りがない良好な再生燃焼が達成できるという作用を
有する。
子を燃焼除去する温度が、セラミックの融点の７０％以
下の温度であることを特徴とするものであり、燃焼除去
温度を低く設定することによって、排ガスフィルタの熱
的ダメージを抑え、再焼結に起因する細孔の減少を抑
え、再生燃焼中の溶損の発生を抑えるとともに黒煙の燃
え残りがない良好な再生燃焼が達成できるという作用を
有する。
【００２１】すなわち、燃焼除去する温度がセラミック
の融点の７０％を越えると、排ガスフィルタの焼結温度
に近くなり、熱的ダメージを受けるため、局部的に亀裂
が発生し耐久性に問題が生じてしまうので好ましくな
い。
の融点の７０％を越えると、排ガスフィルタの焼結温度
に近くなり、熱的ダメージを受けるため、局部的に亀裂
が発生し耐久性に問題が生じてしまうので好ましくな
い。
【００２２】請求項３に記載の発明は、排ガスフィルタ
ーの本体を構成するセラミックの嵩比重ｄが０．６（ｇ
／ｃｍ3）以上であることを特徴とするものであり、排
ガスフィルターの再生燃焼中に急激な昇温がなく、燃焼
温度が比較的低く保てるという作用を有する。
ーの本体を構成するセラミックの嵩比重ｄが０．６（ｇ
／ｃｍ3）以上であることを特徴とするものであり、排
ガスフィルターの再生燃焼中に急激な昇温がなく、燃焼
温度が比較的低く保てるという作用を有する。
【００２３】すなわち、セラミックの嵩比重ｄが０．６
（ｇ／ｃｍ3）未満では、嵩比重ｄとセラミックの粉末
の比熱ｈとの積ｄ・ｈが小さくなり、排ガスフィルター
の特定の位置において再生燃焼中に急激な昇温が発生
し、熱応力による亀裂が発生する傾向にあるため好まし
くない。
（ｇ／ｃｍ3）未満では、嵩比重ｄとセラミックの粉末
の比熱ｈとの積ｄ・ｈが小さくなり、排ガスフィルター
の特定の位置において再生燃焼中に急激な昇温が発生
し、熱応力による亀裂が発生する傾向にあるため好まし
くない。
【００２４】本発明の請求項４に記載の発明は、排ガス
フィルターの本体を構成するセラミックの主成分がチタ
ン酸アルミニウムから成ることを特徴とするものであ
り、チタン酸アルミニウム単体の性質として他の低熱膨
張材料であるコージェライトやムライトに比べて真比重
が大きく、モル熱容量が大きいため、セラミックの嵩比
重ｄとセラミックの粉末の比熱ｈとの積ｄ・ｈを大きく
したものとすることができる。したがって、再生燃焼中
の急激な昇温と燃焼温度の異常な増加を抑えることがで
きるという作用を有する。
フィルターの本体を構成するセラミックの主成分がチタ
ン酸アルミニウムから成ることを特徴とするものであ
り、チタン酸アルミニウム単体の性質として他の低熱膨
張材料であるコージェライトやムライトに比べて真比重
が大きく、モル熱容量が大きいため、セラミックの嵩比
重ｄとセラミックの粉末の比熱ｈとの積ｄ・ｈを大きく
したものとすることができる。したがって、再生燃焼中
の急激な昇温と燃焼温度の異常な増加を抑えることがで
きるという作用を有する。
【００２５】請求項５に記載の発明は、気孔形成剤を含
むセラミック可塑性練り土を軸方向に多数のセルを有し
たハニカム形状に押出し成形し、得られた成形体を嵩比
重ｄが０．６（ｇ／ｃｍ3）以上になる温度で焼成し、
両端面のセルのいずれか一方を充填剤により交互に閉塞
して排ガス流路を形成することを特徴とするものであ
り、排ガスフィルターの再生燃焼中に急激な昇温がな
く、燃焼温度が比較的低く、表面や内部に亀裂や溶損が
発生しない耐久性に優れた排ガスフィルターの製造方法
を実現するという作用を有する。焼成後のセラミックの
嵩比重ｄが０．６（ｇ／ｃｍ3）未満では、嵩比重ｄと
セラミックの粉末の比熱ｈとの積ｄ・ｈが小さくなり排
ガスフィルターの特定の位置において再生燃焼中に急激
な昇温が発生し、熱応力による亀裂が発生する傾向にあ
るため好ましくない。
むセラミック可塑性練り土を軸方向に多数のセルを有し
たハニカム形状に押出し成形し、得られた成形体を嵩比
重ｄが０．６（ｇ／ｃｍ3）以上になる温度で焼成し、
両端面のセルのいずれか一方を充填剤により交互に閉塞
して排ガス流路を形成することを特徴とするものであ
り、排ガスフィルターの再生燃焼中に急激な昇温がな
く、燃焼温度が比較的低く、表面や内部に亀裂や溶損が
発生しない耐久性に優れた排ガスフィルターの製造方法
を実現するという作用を有する。焼成後のセラミックの
嵩比重ｄが０．６（ｇ／ｃｍ3）未満では、嵩比重ｄと
セラミックの粉末の比熱ｈとの積ｄ・ｈが小さくなり排
ガスフィルターの特定の位置において再生燃焼中に急激
な昇温が発生し、熱応力による亀裂が発生する傾向にあ
るため好ましくない。
【００２６】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に記載の発明において前記セラミック可塑性練り土の
主成分がチタン酸アルミニウムであることを特徴とする
ものであり、チタン酸アルミニウム単体の性質として他
の低熱膨張材料であるコージェライトやムライトに比べ
て真比重が大きくモル熱容量が大きいため、セラミック
の嵩比重ｄとセラミックの粉末の比熱ｈとの積ｄ・ｈが
大きくなり、再生燃焼中の急激な昇温と燃焼温度の異常
な増加を抑えることができるという作用を有する。
５に記載の発明において前記セラミック可塑性練り土の
主成分がチタン酸アルミニウムであることを特徴とする
ものであり、チタン酸アルミニウム単体の性質として他
の低熱膨張材料であるコージェライトやムライトに比べ
て真比重が大きくモル熱容量が大きいため、セラミック
の嵩比重ｄとセラミックの粉末の比熱ｈとの積ｄ・ｈが
大きくなり、再生燃焼中の急激な昇温と燃焼温度の異常
な増加を抑えることができるという作用を有する。
【００２７】請求項７に記載の発明は、請求項１の排ガ
スフィルターを排気系統中に備えたことを特徴とするデ
ィーゼルエンジンであり、先に説明したように、再生燃
焼の際の急激な温度上昇と燃焼温度の異常な増加が発生
することがない車輛の走行を可能にするという作用を有
する。
スフィルターを排気系統中に備えたことを特徴とするデ
ィーゼルエンジンであり、先に説明したように、再生燃
焼の際の急激な温度上昇と燃焼温度の異常な増加が発生
することがない車輛の走行を可能にするという作用を有
する。
【００２８】請求項８に記載の発明は、セラミックの主
成分がチタン酸アルミニウムから成る排ガスフィルター
を備えたディーゼルエンジンであり、セラミックの嵩比
重ｄとセラミックの粉末の比熱Ｈとの積ｄ・Ｈを大きく
したため、排ガスフィルターに亀裂や溶損が発生しない
運転を可能とするという作用を有する。
成分がチタン酸アルミニウムから成る排ガスフィルター
を備えたディーゼルエンジンであり、セラミックの嵩比
重ｄとセラミックの粉末の比熱Ｈとの積ｄ・Ｈを大きく
したため、排ガスフィルターに亀裂や溶損が発生しない
運転を可能とするという作用を有する。
【００２９】以下、本発明の実施の形態について図１を
用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態における排
ガスフィルターをディーゼルエンジンに装着した状態を
示す要部の概略断面図であり、図１において、３１は本
発明の排ガスフィルターであり、３２は充填剤による閉
塞部、３３はディーゼルエンジン３６の排ガス流入セ
ル、３４は排ガスフィルター３１の内部に形成された多
孔質隔壁３５を抜けて濾過された後の清浄な排ガスの流
出セル、３９は排気口である。また、流出セル３４の出
口側には電気ヒータ３８を備えるとともに排気口３９ま
での流路の中途にはブロアー３７を接続する。そして、
ブロアー３７から空気を送り込みながら電気ヒータ３８
によって排ガスフィルター３１を加熱することで、多孔
質隔壁３５に濾過の際捕集された黒煙を燃焼させ、ディ
ーゼルエンジン３６の排気装置の背圧増加を抑える。す
なわち、電気ヒータ３８を着火源として、捕集された黒
煙を燃焼によって除去するという排ガスフィルター３１
の再生燃焼の操作を可能とする。
用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態における排
ガスフィルターをディーゼルエンジンに装着した状態を
示す要部の概略断面図であり、図１において、３１は本
発明の排ガスフィルターであり、３２は充填剤による閉
塞部、３３はディーゼルエンジン３６の排ガス流入セ
ル、３４は排ガスフィルター３１の内部に形成された多
孔質隔壁３５を抜けて濾過された後の清浄な排ガスの流
出セル、３９は排気口である。また、流出セル３４の出
口側には電気ヒータ３８を備えるとともに排気口３９ま
での流路の中途にはブロアー３７を接続する。そして、
ブロアー３７から空気を送り込みながら電気ヒータ３８
によって排ガスフィルター３１を加熱することで、多孔
質隔壁３５に濾過の際捕集された黒煙を燃焼させ、ディ
ーゼルエンジン３６の排気装置の背圧増加を抑える。す
なわち、電気ヒータ３８を着火源として、捕集された黒
煙を燃焼によって除去するという排ガスフィルター３１
の再生燃焼の操作を可能とする。
【００３０】本発明の実施の形態１における排ガスフィ
ルター３１の製造方法は次のとおりである。
ルター３１の製造方法は次のとおりである。
【００３１】主成分がチタン酸アルミニウムのチタン酸
アルミニウム質粉末と、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロースを含む結合剤と、高分子エステル系の潤滑剤と、
ポリエチレン系の造孔剤と、水とを（表１）に示した比
率として配合する。そして、高速ミキサーで３分間混合
した後、混練機で３０〜１２０分間混練してセラミック
可塑性坏土を得た。
アルミニウム質粉末と、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロースを含む結合剤と、高分子エステル系の潤滑剤と、
ポリエチレン系の造孔剤と、水とを（表１）に示した比
率として配合する。そして、高速ミキサーで３分間混合
した後、混練機で３０〜１２０分間混練してセラミック
可塑性坏土を得た。
【００３２】
【表１】
【００３３】得られたセラミック可塑性坏土をハニカム
形状に成形できる金型を装着した真空押出し機を用い
て、押出し法により直径１７０ｍｍ、高さ１８０ｍｍの
軸方向に多数のセルを有するハニカム成形体を作製し
た。次に、押出し成形したハニカム成形体をマイクロ波
乾燥機と温風乾燥機を併用して乾燥し、嵩比重ｄが０．
６（ｇ／ｃｍ3）以上になるように１４５０〜１５３０
℃の温度で１〜４時間保持し焼成した後、仕上げ加工し
て直径１４０ｍｍ及び高さ１５０ｍｍの図１に示した排
ガスフィルター３１を作製した。
形状に成形できる金型を装着した真空押出し機を用い
て、押出し法により直径１７０ｍｍ、高さ１８０ｍｍの
軸方向に多数のセルを有するハニカム成形体を作製し
た。次に、押出し成形したハニカム成形体をマイクロ波
乾燥機と温風乾燥機を併用して乾燥し、嵩比重ｄが０．
６（ｇ／ｃｍ3）以上になるように１４５０〜１５３０
℃の温度で１〜４時間保持し焼成した後、仕上げ加工し
て直径１４０ｍｍ及び高さ１５０ｍｍの図１に示した排
ガスフィルター３１を作製した。
【００３４】得られた排ガスフィルター３１は、本体が
円柱状で、軸方向に多数のセル３３、３４を有し、両端
面のセル３３、３４のいずれか一方が充填剤により交互
に閉塞されており、製造上の不具合による表面や内部の
亀裂や多孔質隔壁３５の変形等の構造上の欠陥がなく良
好な形状と構造を有していた。
円柱状で、軸方向に多数のセル３３、３４を有し、両端
面のセル３３、３４のいずれか一方が充填剤により交互
に閉塞されており、製造上の不具合による表面や内部の
亀裂や多孔質隔壁３５の変形等の構造上の欠陥がなく良
好な形状と構造を有していた。
【００３５】作製した排ガスフィルター３１の嵩比重ｄ
を自身の重量と体積から測定したところ、０．８４ｇ／
ｃｍ3の値が得られた。また、排ガスフィルター３１の
本体を形成しているセラミックを少量採取し瑪瑙乳鉢で
細かく破砕して粉末状にした後、比熱ｈを示差走査熱量
計（セイコ−電子製）により測定したところ０．１８８
ｃａｌ／ｇ℃の値が得られた。ここで、得られた嵩比重
ｄと比熱ｈの積ｄ・ｈを計算すると０．１５８ｃａｌ／
ｃｍ3℃となり、この値は排ガスフィルター３１の単位
体積１ｃｍ3を１℃昇温させるのに必要な熱量（ｃａ
ｌ）に相当する。
を自身の重量と体積から測定したところ、０．８４ｇ／
ｃｍ3の値が得られた。また、排ガスフィルター３１の
本体を形成しているセラミックを少量採取し瑪瑙乳鉢で
細かく破砕して粉末状にした後、比熱ｈを示差走査熱量
計（セイコ−電子製）により測定したところ０．１８８
ｃａｌ／ｇ℃の値が得られた。ここで、得られた嵩比重
ｄと比熱ｈの積ｄ・ｈを計算すると０．１５８ｃａｌ／
ｃｍ3℃となり、この値は排ガスフィルター３１の単位
体積１ｃｍ3を１℃昇温させるのに必要な熱量（ｃａ
ｌ）に相当する。
【００３６】一方、得られた排ガスフィルター３１を図
１に示したように、排気量が３４３１ｃｃのディーゼル
エンジン（トヨタ自動車株式会社製）の排気系に装着し
て回転トルクが２１Ｋｇｍ、回転数が１５００ｒｐｍの
条件で所定時間運転し、排ガスフィルター３１に黒煙を
フィルターの単位体積（１リットル）当たり１５ｇ捕集
した。その後、ブロア−３７より空気を毎分約７０リッ
トル送りながら、電気ヒ−タ３８を着火源として捕集さ
れた黒煙を燃焼させることにより、排ガスフィルター３
１の再生燃焼を実施した。
１に示したように、排気量が３４３１ｃｃのディーゼル
エンジン（トヨタ自動車株式会社製）の排気系に装着し
て回転トルクが２１Ｋｇｍ、回転数が１５００ｒｐｍの
条件で所定時間運転し、排ガスフィルター３１に黒煙を
フィルターの単位体積（１リットル）当たり１５ｇ捕集
した。その後、ブロア−３７より空気を毎分約７０リッ
トル送りながら、電気ヒ−タ３８を着火源として捕集さ
れた黒煙を燃焼させることにより、排ガスフィルター３
１の再生燃焼を実施した。
【００３７】ここで、あらかじめ排ガスフィルター３１
の内部の所定の位置に挿入しておいた複数のＰｔ−Ｐｔ
Ｒｈ１３％熱電対を打点式ハイブリッド記録計に接続し
て、経過時間に対する燃焼温度（再生燃焼曲線）を記録
して昇温速度（℃／ｍｉｎ）と燃焼温度を測定した。そ
して、再生燃焼が完了した排ガスフィルター３１をディ
ーゼルエンジンの排気系から取り外し、割れや溶融の発
生がないかどうか再生燃焼後の状態を解析した。また、
従来の技術による排ガスフィルター（直径１４０ｍｍ、
高さ１５０ｍｍ）についても、前記と同じ様な条件で一
連の試験及び測定を実施した。その測定結果を（表２）
及び（表３）に示す。
の内部の所定の位置に挿入しておいた複数のＰｔ−Ｐｔ
Ｒｈ１３％熱電対を打点式ハイブリッド記録計に接続し
て、経過時間に対する燃焼温度（再生燃焼曲線）を記録
して昇温速度（℃／ｍｉｎ）と燃焼温度を測定した。そ
して、再生燃焼が完了した排ガスフィルター３１をディ
ーゼルエンジンの排気系から取り外し、割れや溶融の発
生がないかどうか再生燃焼後の状態を解析した。また、
従来の技術による排ガスフィルター（直径１４０ｍｍ、
高さ１５０ｍｍ）についても、前記と同じ様な条件で一
連の試験及び測定を実施した。その測定結果を（表２）
及び（表３）に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】（表２）及び（表３）から明らかなよう
に、本発明の排ガスフィルターは、本体を形成している
セラミックの粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と排ガスフ
ィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係が０．１２
≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）である。そし
て、これを満たす範囲では、従来例と比較すると再生燃
焼中の急激な温度上昇と燃焼温度が抑えられ、その結
果、再生燃焼後の排ガスフィルターの表面や内部に割れ
や溶損の発生はなく安定していた。
に、本発明の排ガスフィルターは、本体を形成している
セラミックの粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）と排ガスフ
ィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係が０．１２
≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）である。そし
て、これを満たす範囲では、従来例と比較すると再生燃
焼中の急激な温度上昇と燃焼温度が抑えられ、その結
果、再生燃焼後の排ガスフィルターの表面や内部に割れ
や溶損の発生はなく安定していた。
【００４１】更に、本発明の排ガスフィルターについ
て、黒煙を捕集した後再生燃焼する一連の試験を前記と
同じ条件で５０回繰り返し実施したが、排ガスフィルタ
ーに割れや溶損の発生はなく耐久性に優れていることも
確認した。また、本発明の排ガスフィルターでは、捕集
した微粒子を燃焼除去するときの燃焼温度が本体を形成
しているセラミックの融点の７０％以下の温度であっ
た。
て、黒煙を捕集した後再生燃焼する一連の試験を前記と
同じ条件で５０回繰り返し実施したが、排ガスフィルタ
ーに割れや溶損の発生はなく耐久性に優れていることも
確認した。また、本発明の排ガスフィルターでは、捕集
した微粒子を燃焼除去するときの燃焼温度が本体を形成
しているセラミックの融点の７０％以下の温度であっ
た。
【００４２】一方、従来の技術による排ガスフィルター
は、コージェライト質及びムライト質共に排ガスフィル
ターの嵩比重ｄと本体を形成しているセラミック粉末の
比熱ｈとの積ｄ・ｈが本発明の排ガスフィルターの値に
比べて小さいことが判る。これに伴い、再生燃焼時に５
０℃／ｍｉｎを越える異常燃焼とも考えられる急激な温
度上昇が生じるとともに燃焼温度も増加し、排ガスフィ
ルターに割れと溶損が発生した。
は、コージェライト質及びムライト質共に排ガスフィル
ターの嵩比重ｄと本体を形成しているセラミック粉末の
比熱ｈとの積ｄ・ｈが本発明の排ガスフィルターの値に
比べて小さいことが判る。これに伴い、再生燃焼時に５
０℃／ｍｉｎを越える異常燃焼とも考えられる急激な温
度上昇が生じるとともに燃焼温度も増加し、排ガスフィ
ルターに割れと溶損が発生した。
【００４３】また、コージェライト製の従来の技術によ
る排ガスフィルターについて、黒煙を捕集した後に再生
燃焼する一連の試験を先のものと同じ条件で実施した。
これによれば、２回目の捕集時にディーゼルエンジンの
排気口３９から黒煙が発生したため、この排ガスフィル
ターを取り外し解析したところ、表面に亀裂が発生し、
また内部には局部的に溶損が発生していた。
る排ガスフィルターについて、黒煙を捕集した後に再生
燃焼する一連の試験を先のものと同じ条件で実施した。
これによれば、２回目の捕集時にディーゼルエンジンの
排気口３９から黒煙が発生したため、この排ガスフィル
ターを取り外し解析したところ、表面に亀裂が発生し、
また内部には局部的に溶損が発生していた。
【００４４】以上のように、排ガスフィルターの嵩比重
ｄとその本体を形成しているセラミック粉体の比熱ｈと
の関係が０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3
℃）となるようにしておけば、再生燃焼時の急激な昇温
に伴う熱応力による割れが発生しない。また、燃焼温度
が排ガスフィルターの本体を形成しているセラミックの
融点の７０％以下の温度で安定し、かつこの排ガスフィ
ルターをディーゼルエンジンに装着した場合でも黒煙が
発生することはない。したがって、本発明によれば、信
頼性と耐久性に優れた排ガスフィルター及びこれを装着
したディーゼルエンジン搭載の各種の車輛を提供するこ
とができる。
ｄとその本体を形成しているセラミック粉体の比熱ｈと
の関係が０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3
℃）となるようにしておけば、再生燃焼時の急激な昇温
に伴う熱応力による割れが発生しない。また、燃焼温度
が排ガスフィルターの本体を形成しているセラミックの
融点の７０％以下の温度で安定し、かつこの排ガスフィ
ルターをディーゼルエンジンに装着した場合でも黒煙が
発生することはない。したがって、本発明によれば、信
頼性と耐久性に優れた排ガスフィルター及びこれを装着
したディーゼルエンジン搭載の各種の車輛を提供するこ
とができる。
【００４５】（実施の形態２）主成分がチタン酸アルミ
ニウムより成るチタン酸アルミニウム質粉末と、メチル
セルロース系の結合剤と、高分子エステル系の潤滑剤
と、有機高分子系の造孔剤と、水とを（表４）に示した
比率になるように配合し、高速ミキサーで３分間混合し
た後、スクリュ−式混練機を２回パスすることにより混
練し、さらに３本ロールミルを通してセラミック可塑性
坏土を得た。
ニウムより成るチタン酸アルミニウム質粉末と、メチル
セルロース系の結合剤と、高分子エステル系の潤滑剤
と、有機高分子系の造孔剤と、水とを（表４）に示した
比率になるように配合し、高速ミキサーで３分間混合し
た後、スクリュ−式混練機を２回パスすることにより混
練し、さらに３本ロールミルを通してセラミック可塑性
坏土を得た。
【００４６】
【表４】
【００４７】得られたセラミック可塑性坏土をハニカム
形状に成形できる金型を装着した真空押出し機を用い
て、押出し法により直径が１７０ｍｍで高さが３００ｍ
ｍ程度の軸方向に多数のセルを有するハニカム成形体を
作製した。次に、押出し成形したハニカム成形体の側面
部をラップフィルムで被覆した後マイクロ波乾燥機と温
風乾燥機を併用して乾燥し、図２に示す方法で焼成し
た。
形状に成形できる金型を装着した真空押出し機を用い
て、押出し法により直径が１７０ｍｍで高さが３００ｍ
ｍ程度の軸方向に多数のセルを有するハニカム成形体を
作製した。次に、押出し成形したハニカム成形体の側面
部をラップフィルムで被覆した後マイクロ波乾燥機と温
風乾燥機を併用して乾燥し、図２に示す方法で焼成し
た。
【００４８】図２は本発明の実施の形態におけるハニカ
ム成形体の焼成方法を示す断面図であり、同図におい
て、４１はハニカム成形体、４２はアルミナ系のセラミ
ック粉末、４３は焼成用さや、及び４４はセラミック台
板をそれぞれ示している。そして、１４７０〜１５３０
℃の温度で４時間保持してハニカム成形体４１を焼成
し、仕上げ加工して直径：１４０ｍｍ、高さ：１５０ｍ
ｍ、嵩比重ｄ：０．６（ｇ／ｃｍ3）以上のハニカム焼
成体を得た。
ム成形体の焼成方法を示す断面図であり、同図におい
て、４１はハニカム成形体、４２はアルミナ系のセラミ
ック粉末、４３は焼成用さや、及び４４はセラミック台
板をそれぞれ示している。そして、１４７０〜１５３０
℃の温度で４時間保持してハニカム成形体４１を焼成
し、仕上げ加工して直径：１４０ｍｍ、高さ：１５０ｍ
ｍ、嵩比重ｄ：０．６（ｇ／ｃｍ3）以上のハニカム焼
成体を得た。
【００４９】得られたハニカム焼成体の両端面のセルの
いずれか一方をチタン酸アルミニウムを主成分とする充
填剤により交互に閉塞して乾燥した後、１３５０〜１４
００℃の温度で熱処理して本発明の排ガスフィルターを
作製した。得られた排ガスフィルターは、第１の実施の
形態の場合と同様に本体が円柱状で、軸方向に多数のセ
ルを有し、両端面のセルのいずれか一方が充填剤により
交互に閉塞されており、製造上の不具合による表面や内
部の亀裂や多孔質隔壁の変形等の構造上の欠陥がなく良
好な形状と構造を有していた。
いずれか一方をチタン酸アルミニウムを主成分とする充
填剤により交互に閉塞して乾燥した後、１３５０〜１４
００℃の温度で熱処理して本発明の排ガスフィルターを
作製した。得られた排ガスフィルターは、第１の実施の
形態の場合と同様に本体が円柱状で、軸方向に多数のセ
ルを有し、両端面のセルのいずれか一方が充填剤により
交互に閉塞されており、製造上の不具合による表面や内
部の亀裂や多孔質隔壁の変形等の構造上の欠陥がなく良
好な形状と構造を有していた。
【００５０】次に、得られた排ガスフィルターの嵩比重
ｄと本体を形成しているセラミック粉末の比熱ｈを第１
の実施形態の場合と同様の方法で測定し、嵩比重ｄと比
熱ｈの積ｄ・ｈを計算すると０．１６２ｃａｌ／ｃｍ3
℃であった。そして、この排ガスフィルターを排気量が
３４３１ｃｃのディーゼルエンジン（トヨタ自動車株式
会社製）の排気系に装着して、トルクが２１Ｋｇｍ、回
転数が１５００ｒｐｍの条件で所定時間エンジンを運転
し、排ガスフィルターに黒煙をフィルターの単位体積
（１リットル）当たり１０ｇ捕集した後、ブロア−より
空気を毎分約５０リットル送りながら電気ヒ−タを着火
源として捕集された黒煙を燃焼させることにより、排ガ
スフィルターの再生燃焼を行う一連の試験を繰り返し実
施した。
ｄと本体を形成しているセラミック粉末の比熱ｈを第１
の実施形態の場合と同様の方法で測定し、嵩比重ｄと比
熱ｈの積ｄ・ｈを計算すると０．１６２ｃａｌ／ｃｍ3
℃であった。そして、この排ガスフィルターを排気量が
３４３１ｃｃのディーゼルエンジン（トヨタ自動車株式
会社製）の排気系に装着して、トルクが２１Ｋｇｍ、回
転数が１５００ｒｐｍの条件で所定時間エンジンを運転
し、排ガスフィルターに黒煙をフィルターの単位体積
（１リットル）当たり１０ｇ捕集した後、ブロア−より
空気を毎分約５０リットル送りながら電気ヒ−タを着火
源として捕集された黒煙を燃焼させることにより、排ガ
スフィルターの再生燃焼を行う一連の試験を繰り返し実
施した。
【００５１】それによると、本発明の排ガスフィルター
を搭載したディーゼルエンジンは、黒煙の捕集、再生燃
焼の一連の試験を１２０回繰り返し実施しても排気口か
ら黒煙の発生がなく、また排ガスフィルターに割れや溶
損あるいは黒煙の燃え残りもなかった。一方、コージェ
ライトよりなる従来の技術による排ガスフィルターにつ
いて、黒煙を捕集した後再生燃焼する一連の試験を前記
と同じ条件で繰り返し実施したところ、１５回目の捕集
時にディーゼルエンジンの排気口から黒煙が発生し、排
ガスフィルターに亀裂と溶損が発生していた。
を搭載したディーゼルエンジンは、黒煙の捕集、再生燃
焼の一連の試験を１２０回繰り返し実施しても排気口か
ら黒煙の発生がなく、また排ガスフィルターに割れや溶
損あるいは黒煙の燃え残りもなかった。一方、コージェ
ライトよりなる従来の技術による排ガスフィルターにつ
いて、黒煙を捕集した後再生燃焼する一連の試験を前記
と同じ条件で繰り返し実施したところ、１５回目の捕集
時にディーゼルエンジンの排気口から黒煙が発生し、排
ガスフィルターに亀裂と溶損が発生していた。
【００５２】なお、排ガスフィルターの本体の主成分は
チタン酸アルミニウムに限らず、排ガスフィルターの嵩
比重ｄとその本体を構成しているセラミック粉末の比熱
ｈとの関係が０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃ
ｍ3℃）である排ガスフィルターを実現できるような主
成分であれば差し支えない。
チタン酸アルミニウムに限らず、排ガスフィルターの嵩
比重ｄとその本体を構成しているセラミック粉末の比熱
ｈとの関係が０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃ
ｍ3℃）である排ガスフィルターを実現できるような主
成分であれば差し支えない。
【００５３】以上のように、本実施の形態においても、
排ガスフィルターの嵩比重ｄとその本体を構成している
セラミック粉体の比熱ｈとの関係が０．１２≦ｄ・ｈ≦
０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）である排ガスフィルター
が得られる。したがって、再生燃焼時の急激な昇温に伴
う割れや溶損が発生せず、黒煙の燃え残りがなく良好な
再生燃焼が可能な排ガスフィルターを搭載した信頼性に
優れたディーゼルエンジンを実現することができる。
排ガスフィルターの嵩比重ｄとその本体を構成している
セラミック粉体の比熱ｈとの関係が０．１２≦ｄ・ｈ≦
０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）である排ガスフィルター
が得られる。したがって、再生燃焼時の急激な昇温に伴
う割れや溶損が発生せず、黒煙の燃え残りがなく良好な
再生燃焼が可能な排ガスフィルターを搭載した信頼性に
優れたディーゼルエンジンを実現することができる。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、排ガスフィルターの本
体を構成するセラミック粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）
と排ガスフィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係
が０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）で
ある排ガスフィルター及びその製造方法であるため、デ
ィーゼルエンジンから排出される微粒子を含んだ黒煙を
捕集した後の再生燃焼において、微粒子を燃焼除去する
ときの最高燃焼温度が、本体を形成しているセラミック
の融点の７０％以下の温度で比較的低く抑えられ、また
急激な昇温や異常燃焼がないため、亀裂や溶損が発生し
ない耐久性に優れた排ガスフィルターを得ることができ
る。
体を構成するセラミック粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／ｇ℃）
と排ガスフィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）との関係
が０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3℃）で
ある排ガスフィルター及びその製造方法であるため、デ
ィーゼルエンジンから排出される微粒子を含んだ黒煙を
捕集した後の再生燃焼において、微粒子を燃焼除去する
ときの最高燃焼温度が、本体を形成しているセラミック
の融点の７０％以下の温度で比較的低く抑えられ、また
急激な昇温や異常燃焼がないため、亀裂や溶損が発生し
ない耐久性に優れた排ガスフィルターを得ることができ
る。
【００５５】また、本発明の排ガスフィルターをディー
ゼルエンジンの排気系統に装着させることによって、エ
ンジンの排気口から黒煙が発生せず、また黒煙の捕集及
び再生燃焼の一連の繰り返し試験においても排ガスフィ
ルターの表面や内部に亀裂や溶損の発生がなく、良好な
再生燃焼が可能であり、信頼性に優れたディーゼルエン
ジンが得られる。
ゼルエンジンの排気系統に装着させることによって、エ
ンジンの排気口から黒煙が発生せず、また黒煙の捕集及
び再生燃焼の一連の繰り返し試験においても排ガスフィ
ルターの表面や内部に亀裂や溶損の発生がなく、良好な
再生燃焼が可能であり、信頼性に優れたディーゼルエン
ジンが得られる。
【図１】本発明の実施の形態における排ガスフィルター
をディーゼルエンジンに装着した状態を示す要部の概略
断面図
をディーゼルエンジンに装着した状態を示す要部の概略
断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるハニカム成形体の
焼成方法を示す断面図
焼成方法を示す断面図
【図３】従来のセラミックモノリシック型フィルターの
側断面図
側断面図
【図４】従来の排ガスフィルターの再生燃焼後の外観斜
視図
視図
１１ ハニカムセラミックスで構成された円柱状の本体 １２，１３ セル １４ 充填剤 １５ 排ガス入口側 １６ 排ガス出口側 １７ 多孔質隔壁 ２１ 排ガスフィルター ２２ 亀裂 ３１ 排ガスフィルター ３２ 充填剤による閉塞部 ３３ 排ガス流入セル ３４ 排ガス流出セル ３５ 多孔質隔壁 ３６ ディーゼルエンジン ３７ ブロアー ３８ 電気ヒータ ３９ 排気口 ４１ ハニカム成形体 ４２ セラミック粉末 ４３ 焼成用さや ４４ セラミック台板
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (8)
- 【請求項１】円柱状の本体に軸線方向に空洞状とした多
数のセルを備え、これらのセルの軸線方向の一端のいず
れか一方を充填剤により交互に閉塞して排ガス中の微粒
子を捕集可能とし、捕集された微粒子を燃焼させて除去
する排ガスフィルターであって、本体をセラミックで構
成するとともに、セラミックの粉末の比熱ｈ（ｃａｌ／
ｇ℃）と排ガスフィルターの嵩比重ｄ（ｇ／ｃｍ3）と
の関係を０．１２≦ｄ・ｈ≦０．１９（ｃａｌ／ｃｍ3
℃）としたことを特徴とする排ガスフィルター。 - 【請求項２】セラミックの粉末の比熱と排ガスフィルタ
ーの嵩比重との間の前記関係が、燃焼最高温度をセラミ
ックの融点の７０％以下の温度域に抑制可能としてなる
ことを特徴とする請求項１記載の排ガスフィルター。 - 【請求項３】セラミックの嵩比重ｄが０．６（ｇ／ｃｍ
3）以上であることを特徴とする請求項１または２記載
の排ガスフィルター。 - 【請求項４】セラミックの主成分がチタン酸アルミニウ
ムから成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の排ガスフィルター。 - 【請求項５】気孔形成剤を含むセラミック可塑性練り土
を軸方向に多数のセルを有したハニカム形状に押出し成
形し、得られた成形体を嵩比重ｄが０．６（ｇ／ｃ
ｍ3）以上になる温度で焼成し、両端面のセルのいずれ
か一方を充填剤により交互に閉塞して排ガス流路を形成
することを特徴とする排ガスフィルターの製造方法。 - 【請求項６】前記セラミック可塑性練り土の主成分がチ
タン酸アルミニウムであることを特徴とする請求項５記
載の排ガスフィルターの製造方法。 - 【請求項７】請求項１に記載の排ガスフィルターを機関
の排気系統中に備えたことを特徴とするディーゼルエン
ジン。 - 【請求項８】排ガスフィルターを構成するセラミックの
主成分がチタン酸アルミニウムから成ることを特徴とす
る請求項７記載のディーゼルエンジン。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10446197A JP3555382B2 (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 排ガスフィルターとその製造方法及びこの排ガスフィルターを備えたディーゼルエンジン |
| US09/063,063 US6101793A (en) | 1997-04-22 | 1998-04-21 | Exhaust gas filter, method of producing the same, and exhaust gas purification apparatus |
| EP98107350A EP0873775A1 (en) | 1997-04-22 | 1998-04-22 | Exhaust gas filter and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10446197A JP3555382B2 (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 排ガスフィルターとその製造方法及びこの排ガスフィルターを備えたディーゼルエンジン |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296023A true JPH10296023A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3555382B2 JP3555382B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=14381240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10446197A Expired - Fee Related JP3555382B2 (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 排ガスフィルターとその製造方法及びこの排ガスフィルターを備えたディーゼルエンジン |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6101793A (ja) |
| EP (1) | EP0873775A1 (ja) |
| JP (1) | JP3555382B2 (ja) |
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| JPWO2005005019A1 (ja) * | 2003-07-11 | 2006-08-24 | オーセラ株式会社 | 排ガス浄化ハニカムフィルタ及びその製造方法 |
| JPWO2005018776A1 (ja) * | 2003-08-22 | 2006-10-19 | オーセラ株式会社 | 排ガス浄化ハニカムフィルタ及びその製造方法 |
| JP2012091350A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Sumitomo Chemical Co Ltd | グリーンハニカム成形体、グリーンハニカム成形体の製造方法、及び、ハニカム構造体の製造方法 |
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| ES2277655T3 (es) * | 1999-09-29 | 2007-07-16 | Ibiden Co., Ltd. | Filtro en nido de abejas y conjunto de filtros ceramicos. |
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| US7052532B1 (en) | 2000-03-09 | 2006-05-30 | 3M Innovative Properties Company | High temperature nanofilter, system and method |
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- 1997-04-22 JP JP10446197A patent/JP3555382B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-21 US US09/063,063 patent/US6101793A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-22 EP EP98107350A patent/EP0873775A1/en not_active Ceased
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