JPS60232221A - デイ−ゼル排気微粒子捕集用フイルタとその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる
、カーボンを主体とする微粒子を、捕集処理するための
フィルタとその製造方法に関するものである。

（従来の技術） ディーゼルエンジンの排気ガス中にはカーボン、炭化水
素、各種の金属などの微粒子（以下、カーボン微粒子等
と総称する。）が含まれている。このカーボン微粒子等
は、炭化水素系燃料。

潤滑油および添加剤などの不完全燃焼や分′ｊＩ！Ｉ等
により発生するものであるが、これがこのまま大気中に
放出されると、環境汚染上好ましくないため、従来より
フィルタなどによってカーボン微粒子等を捕集除去する
技術が提案されている。

このために使用されるフィルタとしては、セラミック質
のハニカムフィルタや三次元網目構造金有するセラミッ
ク質のフォームフ・′イルタ等がある。これらのフィル
タに要求される性能としでは、カーボン微粒子等全捕集
する効率が高いこと、機械的強度が犬ぎいこと、高い耐
熱性、耐熱衝撃性を有することが特に重要とされている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、フィルタ用セラミック質としては、比較的高
い融点と機械的強度を有し熱膨張係数の低いコージェラ
イトが多く使用されているが、未だ材質的に十分な耐熱
衝撃性を有するものとは言い難い。すなわち、捕捉した
カーボン微粒子等を燃焼してフィルタの再生を行う際、
円筒状フィルタの半径方向において中心部の外周部に対
する昇温か著しく、中心部の熱膨張量が外周部のそれよ
りも大きいため、引張り応力が生じてフィルタに割れ、
亀裂が発生し易いとい５問題がある。

（発明の目的） 本発明は、この点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、フィルタ再生時、昇温か異なることに基
いてフィルタに割れ、亀裂が発生するのを防止するよう
にした、ディーゼル排気微粒子用フィルタとその製造方
法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成する本発明の特徴は、円筒状フィルタの
径方向の中心部と外周部とで熱膨張係数が相異なるよう
、中心部を熱膨張係数の小さいセラミック材料で、外周
部全熱膨張係数の大きいセラミック材料でそれぞれ構成
したことにある。

このような構成により、フィルタ再生時におけるフィル
タの割れ、亀裂全防止できる。すなわち、フィルタ再生
時には、カーボン微粒子等の燃焼熱によって中心部は外
周部よりも著しく昇温するが、中心部は低熱膨張係数の
セラミック材料より成り、かつ、外周部は高熱膨張係数
のセラミック材料より成っているので、フィルタに引張
り応力が発生することを抑制し、もってフィルタの割れ
、亀裂の発生が防止される。

そして、本発明のフィルタを製造するに際しては、先ず
、円筒状の有機多孔性物質の径方向の外周部にのみ、コ
ージェライトよりも熱膨張係数の太ぎい無機酸化物の粉
末を付着させ、この後、この有機多孔性物質の全体を、
シリカ５１重量％、アルミナ６５重量係、マグネフッ１
４重量係の化学組成となるスラリー中に浸漬し、引き上
げて焼成する。これにより、中心部が熱膨張係数の小さ
いコージェライトから成り、かつ、外周部が該コージェ
ライトよりも熱膨張係数の大ぎい無機能化物から成るセ
ラミックフィルタを製造できる。

本発明方法では、有機多孔性物質の外周部に無機酸化物
の粉末を付着した後、これ全上記スラリー中に浸漬し、
焼成するだけで、熱膨張係数の相異なる複合材料のセラ
ミックフィルタが容易に得られる。前記無機酸化物粉末
としては、安定化ジルコニア粉末、マグネシア粉末、ア
ルミナ粉末、チタニア粉末などが挙げられる。

（実施例） 以下、本発明全実施例により説明する。

実施例 有機多孔性物質として市販の直径１００■、長ｇ１００
ｎｏｎの円筒状ポリウレタンフォームを入手し、該ポリ
ウレタンフォームの径方向の外周部に、安定化ジルコニ
ア粉末、水、界面活性剤、有機粘結剤から成るスラリー
ラスプレー法にて均一に付着し、こｌｒｌ、を１５０℃
で１時間乾燥させた。この操作を５回繰り返し、外周部
のみに安定化ジルコニアが９０１付着したポリウレタン
フォーム金得た。

次に、シリカ５１重量％、アルミナ３５重量％、マグネ
シア゛１４重量％の化学組成となるように選ばれた、タ
ルク、カオリン、水酸化アルミニウムおよび粘結剤とか
らなる配合物ケ、水と混合して充分に攪拌しスラリー化
した。このスラリー中に、上記安定化ジルコニア全付着
してなるポリウレタンフォームを浸漬し、ついで、これ
をスラリー中から引き上げ余分な液滴を除去した後、１
５０℃で１時間乾燥させた。

この操作を３回繰り返し、１４００℃で５時間構成した
。これにより、図示するように、径方向の中心部が熱膨
張係数の低いコージェライト１、径方向の外周部（最外
周よｐ５．０ｍの幅領域）がコージェライト１よりも熱
膨張係数の大きい安定化ジルコニア２かもなるセラミッ
ク質フオームフィルタ３に’［ｃ。

比較例 上記実施例と同じ円筒状ポリウレタンフォームの径方向
の外周部に、シリカ５１重量％、アルミナ３５重量係、
マグネシア１４重量感の化学組成となるように配合した
タルク、カオリン、水酸化アルミニウムと水、粘結剤と
を混合し充分攪拌したスラリー會スプレー法で付着し、
こｒｔを１５０℃で１時間乾燥させた。この操作を５回
繰り返し、外周部のみにコージェライトが１００ｙ句着
したポリウレタンフォームを得た。

次に、このポリウレタンフォームを前述のコージェライ
トスラリー中に浸漬し、引き−ヒげて余分の液滴を除去
した後、１５０℃で１時間乾燥させた。この操作を６回
繰り返し、１４００℃で５時間焼成してコージェライト
質フオームフィルタを得た。

試験例 実施例および比較例で得た各フオームフィルｐ全２．２
ｔｙイーゼルエンジンの排気系に取り付け、回転数２．
００Ｏｒｐｍ、）ｋり６に４ｆｍで運転し、フオームフ
ィルタ１個当り約１０ｙ〜約６０ｙのカーボン微粒子等
を捕集した。次に、これらのフィルタに、６５０℃の加
熱空気ｆ　２００　ｔＡｎｉｎの割合で導入してカーボ
ン微粒子等を燃焼させ、フオームフィルタ内部の温度を
測定し、さらに該フオームフィルタのクラック（割れ、
亀裂）の有無を調べた。その結果全第１表に示す。

第　１　表 第１衣の測定結果に見られるように、従来構造のフオー
ムフィルタ、すなわち、全体が均一な熱膨張係数を有す
る比較例のフオームフィルタでは、カーボン微粒子等の
燃焼によるフィルタ昇温か１０００℃を越えるとクラン
クが発生した。これに対し、実施例のフオームフィルタ
ではフィルタ昇温か１１５０℃になっても全くクランク
が発生しなかった。このことから、外周部全中心部より
も熱膨張係数の大きいセラミック材料で構成したフオー
ムフィルタは、耐熱衝撃性が大幅に向上することが判る
。

（発明の効果） 以上のように、本発明フィルタは、外周部全中心部より
も熱膨張係数の大きいセラミック材料で構成したから、
フィルタ再生時に燃焼による中心部の昇温か著しくても
、フィルタに引張り応力が生ずることを抑制し、割れ、
亀裂の発生を防止する効果がある。

また、本発明の製造方法においては、有機多孔性物質の
外周部に無機酸化物粉末會付着した後、こｎｆココ−ェ
ライトスラリーに浸漬して製造するので、コージェライ
トの良好な特性、すなわち、機械的強度や表面形状、高
い耐熱性、アルミナコート會施すのに適した吸水率を生
かしたまま、セラミックフィルタの量産化全図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係るフィルタを示す斜視図である。 １・・・コージェライト、２・・・安定化ジルコニア、
５・・・フオームフィルタ。 特許出願人　トヨタ自動車株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　径方向の中心部をセラミック材料で形成し、径
   方向の外周部を前記中心部のセラミック材料よりも熱膨
   張係数の大きいセラミック材料で形成したことを特徴と
   するディーゼル排気微粒子捕集用フィルタ。
2. （２）　円筒状有機多孔性物質の径方向の外周部にのみ
   、コージェライトよりも熱膨張係数の大ぎい無機酸化物
   の粉末を付着させた後、該有機多孔性物質の全体音、シ
   リカ５１重量％、アルミナ３５重量係、マグネシア１４
   重量％の化学組成となるスラリー中に浸漬し、ついで該
   有機多孔性物質音引き上げて焼成することを特徴とする
   ディーゼル排気微粒子捕集用フィルタの製造方法。