JPS58190853A - セラミツクフイルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 されるカーボン等のパティキュレートを捕集するための
セラミックフィルタに関するものである。

従来の構造の１つとして第１図に示したモノリス担体ｌ
′の入口側，出口側に栓會七た第２図に示したようなハ
ニカムフィルタ１が知られている。

従来上記の構造のハニカムフィルタは次の工程によって
製造されていた。坤ち、合成コージライ）粉末等のセラ
ミック原料粉末にメチルセルロース等のバインダ、潤滑
剤、水等の液体を加え二−ダー、混線機等で混練し押出
材料を調整する。この押出材料を真空押出機を用いて、
第１図に示す様な格子状の壁を形成し、多数の柱状連通
孔を内部に設けた形状に押出成形し、セラミックス成形
体本体を作成する。次に、これを高周波乾燥機等で乾燥
した後、該セラミックス成形体本体の一端面上の連通孔
開口部全上記の混練した材料で適当な厚さく例えば５謔
）に格子状に１つおきに栓をし閉鎖する。又、残りの連
通孔は、前記の閉鎖した端面とは異なるもう一方の端面
上で同様に閉鎖する必要がある。この連通孔の端面を閉
鎖する方法が難かしく、現状では手作業で行なわなけれ
ばならない。ちなみに、セル数２００個／ｉｎ　　で直
径１００Ｍのもので栓詰めをする穴の数は両端面合わせ
て約１２００個もあυ端面形状が大きくなければ栓詰め
をする穴の数はさらに多くなり作業が大便であり時間も
かかる。

本発明は上述の間鵜を解決した製造方法を提供せんとす
るものである。

以下本発明を具体的実施例によシ詳細に説明する。第３
図、第４図および第５図は本発明方法の一実施例によっ
て得たセラミックフィルタを示すもので、第３図は排気
ガス浄化用セラミックフィルりの流れ方向に沿う断面図
（第４図および第５図のＡ−Ａ線断面）、第４図は排気
ガス入口側の正面図（第３図のガス入口側端面図）、第
５図は排俄ガス出「」側の正面図（第３図のガス出口側
端面図）（ｉ−各々示す。

次に、このセラミックフィルり１を製造する具体的実施
例について説明する。

シリカ（５ｉＯ２）　５１重量％、アルミナ（Ａ１２０
３）３５重量％、マグネシア（Ｍｇ０）１４止星％の化
学組成となるように選ばれた平均粒径８　Ｕ　ｉｔのタ
ルク、平均粒径ｌＯμのカオリン、平均粒ｕ１ｏμの水
酸化アルミニウムからなる配合物１ｕｕｆｆｉｉｔ部に
メチルセルローヌ等のバインダーを８重班部、潤滑剤３
重量部、水２０重量部を加えてニーダ−で１時間混練し
た後、混線機でさらに混線後、真空押出し成形機により
管状コアを押出し成形する。

この管状コアを一定長さにカッティングした後乾燥し、
収縮率全考慮して焼成後に一定長さになるようにこれら
の管状コアを切断し長さを整えた。

次いで、上述の方法と同様な方法および材料にょつて可
塑化した配合物を用意し、これらさらに水を余分に加え
て粘度の低い混線物とし、その１部葡とシ、厚さ５ＩＩ
ＩＩ＋のシートをつくる。そして先に乾燥、切断まで行
なった管状コアを数十本とシ、これｔ束ね集め長さを整
えた後、治具にセットする１、その後、前記シート上へ
多数の管状コアの片方の同一開孔面を押し込み、この多
数の管状コアの開孔面に同時に栓をする。このようにし
て１個のハニカムフィルタとなる本数分の管状コアノ栓
詰を行なう。栓の深さは約５鴎である。次いで、管状コ
アのもう片方の同−開孔面には加熱焼失物質で栓詰を行
なう。これは例えば厚さ３臓のシートワックス（パラフ
ィン系）を用意し、上述のセラミック栓をしたと同様に
管状コアを数十本とり、その多数の同一開孔面側をシー
トワックスの上に立て加圧によってワックス栓詰を多数
の開孔面に対し同時に行なう。前記ワックス栓の深さは
約３雑であった。ワックス栓詰を簡単に行なうために管
状コア及びワックスシートｔ５０〜６０℃に加熱した後
に実施するとよい。また、管状コアは乾（５） 検品であるがバインダーにより乾燥強度が高いので以上
の栓詰め工程で折れることはない。

なお、上記の栓詰め工程においては管状コアの丸穴に栓
詰めが行なわれる他に、管状コアの外周における相隣れ
る空間、即ち本実施例では３個の管状コアの外周円弧面
によって形成される略三角形状の空間にも栓詰めされる
ことになる。従って、この管状コアの栓詰め後に管状コ
アを治具よシ取外して管状コアを１本づつにばらし、上
記空間内に詰まったセラミック材料、ワックスを取除け
ばよい。

次に、多数の管状コアをセラミックス栓どうし、ワック
ス栓どうしを揃えた状態で束ねて治具にセットし、その
最外周を前述の管状コアの場合の方法と同様な方法およ
び材料によって可塑化した配合物でセメンティングして
一体のユニットとする。

この時、管状コアのセラミック打栓とワックス栓とは混
じらないように同一方向に同一材質の栓をそろえる。次
いで、一定時間乾燥しセメンティング材を完全に乾燥さ
せた。この段階において図で（６） 各々の構成を説明すると第４図の入口側は管状コア３の
丸穴４にはワックス栓が施してあシ、管状コア間の空間
はまだ穴の開いた状態であｐ、第５図の出口側は最終段
階の焼成を残すだけである。

そして、次に入口側の空間５に栓詰をする。方法とじ−
Ｃは前述の出口側のセラミック材を栓詰したと同様の方
法および材料で実施した。このとき、管状コアの丸穴４
に栓詰したワックスが移動しない程度のやわらかさの可
塑化した配合物を使用する必要がある。その後、乾燥し
て１３５０°〜１４７０℃、５〜２０時間保持で焼成し
、本発明であるセラミックフィルタを得た。この焼成に
おいて、加熱焼失物質であるワックスは飛散し空洞とな
シ本発明のセラミックフィルタが得うレる。

最終構成としては第３図、第４図、第５図に示したよう
に、本発明のセラミックフィルタ１はｔ状コア３とセメ
ンティング材２よりｍ成されておシ、入口側端面は第３
図、第４図に示したように管状コアの丸穴４が開孔とな
っておシ管状コア３で囲まれた空間にセラミック栓５を
した構造であシ、出口側端面は第３図、第５図に示した
ように管状コアの丸穴にセラミック栓６がしてあり、管
状コア３で囲まれた空間７が開孔となった構造である。

排出されたパティキュレートは第３図で示すと管状コア
の丸穴４よυ入シ管状コア３を構成しているポーラスな
壁３ａを図のように通シ隣接する管状コア３間の空間７
よシ排出される。この管状コア３の壁３ａを通過する際
にパティキュレートの主成分であるカーボンは捕集され
るのである。

上記実施例によれば、管状コアの状態で栓詰するので一
度に数十本の栓詰が可能でアシ、１つ１つ栓詰をするの
ではないので、時間もかからないという利点がある。さ
らに、入口側の開孔面積が出口側の開孔面積よシ大きい
ので、パティキュレートが長期に渡シ蓄積されても圧力
損失が大きくなることはない。比較のために第２図に示
す構造の従来フィルタと本発明フィルタとの圧力損失を
測定した。本発明フィルりの管状コアは板厚０．５龍で
外径２．５酊であシ、フィルタ１の入口側の全面積に対
する開孔部の総面積は５８％であシ、比較用の第２図構
造のものは本発明のフィルタ１と同シフィルタ面積を有
するようにセルピッチ２．０鱈、セ／ｌ／壁厚ｏ、３龍
、入口側の全面積に対する開孔部の総面積は３６％であ
る。本発明によるフィルタｌと比較用フィルタとをディ
ーセ／Ｌ／Ｍ関の排気通路内に挿入して定常運転（２０
ＵＯｒ、ｐ、ｍ計ルク６　Ｋｙ−ｍ　）のもとてフィル
タ前後の圧力差を計測した。その計測結果は次のとおり
である。

この計測結果から本発明によるフィルタｌの圧力損失が
増大する割合は従来のフィルタｌと比較して大巾に低い
ことがわかる。

ところで、本究明の管状コアの板厚は０．２５〜１龍が
良い。なぜならば、０．２５Ｍより薄いと機械的強度が
弱くなるからであり、］、　ｆｉｍより厚いと初期の圧
力損失が高くなるからである。また、管（９） 伏コアの外径は１〜ｌｏ龍が良い。なぜなら、ｌ隨以下
では成形性が難かしくなるがらであシ、１゜關Ｊントで
はパティキュレートとの接触表面積が少なくなり圧損低
トの効果が少なくなるからである。

さらに、以上の理由によシ、本発明のフィルタの構成要
素である管状コアは０．４≦Ｊｌ≦ｏ、、　５の外径 関係を満足することが望ましい。

本発明は上述の実施例に限定されず、以下のごとく種々
の変形が可能である。

（１）上述の実施例では、管状コアの一端の開口部をセ
ラミック材料で充填し、そのあとに他端の開口部をワッ
クスで充填しているが、その逆、即ち始めにワックスを
充填し、その次にセラミック材料を充填するようにして
も勿論よい。

（２）管状コアを多数束ねた状態では第５図から明らか
なように管状コアの相隣れる空間は、３個の管状コアの
円弧面によって略三角形状であるが、この空間が４個の
管状コアの円弧面によって略四角形状となるように管状
コアを束ねてもよい。

・　（ｌＯ） （３）管状コアの栓５Ｉ６はセラミックシートを出発材
料としているが、例えばセラミックスヲリ゛−中に管状
コアを浸漬し乾燥する工程を繰シ返すことによっても栓
５，６を構成することができる。このときには管状コア
は予め焼結しておく必要がある。

（４）上述の実施例では加熱により焼失する物質として
ワックスを用いたが、ろうを用いても勿論よい。

（５）出発材料としての管状コアは上述の実施例によれ
ば真円状の円管であるが、楕円状、レーストラック状な
どの円管であればどんな形状でもよい。

以上詳述したごとく本発明によれば、セラミック材料に
よる栓詰め工程が一度に大量にできるため、従来の作業
上の効率の悪さが改善されるとい・う優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフィルタの前身であるモノリス担体を示
す斜視図、第２図は従来のフィルタを示す斜視図、第３
図は本発明の方法の一実施例にょシ得たフィルタを示す
断面図で、第４図および第５図のＡ−Ａ線に沿うもので
ある。第４図は第３図の左側Ｉ曲図、第５図は第３図の
右倶ｊ面図である。 ｊ　・・セラミックフィルタ、２・・・セメンティング
材、３・・・管状コア、４川丸穴、５．６・・・栓、７
・・・駅間 代地人弁理士　間部　隆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック材料で構成され一端と他端とが連通している
   多数の円管を用意し、との多数の円管の一端の開口部に
   セラミック材料を同時充填するとともに、前記多数の円
   管の他端の開口部に加熱により焼失する物質を同時充填
   し、この多数の円管を、前記一端どうし前記他端どうし
   を揃えた状態で互いに相隣れるように束ね、この束ねた
   ものの外周にセラミック材料をコーティングしてその束
   ねた前記多数の円管を一体のユニットとなし、その後こ
   のユニットの多数の円管のうち前記加熱によシ焼失する
   物質が充填された前記一端側におい後に全体を焼成する
   ことによシ、前記ユニットの前記多数の円管の前記一端
   に充填した前記セラミック材料の焼結によってその一端
   を閉鎖し、かつ前記ユニットの前記多数の円管の前記他
   端に充填した前記加熱によシ焼失する物質の焼失によっ
   てその他端を開放し、この開放側における前記ユニット
   の前記多数の円管の相隣れる空間はそこに充填した前記
   セラミック材料の焼結によって閉鎖したセラミックフィ
   ルタの製造方法。