JP2000279728A - フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期圧損特性のよいフィルタを低コストで得
ることができるフィルタの製造方法を提供すること。 【解決手段】 このフィルタ製造方法は、押出成形工
程、切断工程、焼成工程及び組み付け工程を含む。押出
成形工程の初期に得られるハニカム成形体切断片２４に
由来するハニカム焼結体Ｆ１と、後期に得られるハニカ
ム成形体切断片２４に由来するハニカム焼結体Ｆ２とを
適宜組み合わせて組み付け工程を行なう。これによりフ
ィルタ９全体での平均セル壁厚を、押出成形工程の中期
に得られるハニカム成形体切断片２４に由来するハニカ
ム焼結体のセル壁厚とほぼ同程度に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディーゼル
パティキュレートフィルタのようなフィルタ及びそれを
製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の台数は今世紀に入って飛躍的に
増加しており、それに比例して自動車の内燃機関から出
される排気ガスの量も急激な増加の一途を辿っている。
特にディーゼルエンジンの出す排気ガス中に含まれる種
々の物質は、汚染を引き起こす原因となるため、現在で
は世界環境にとって深刻な影響を与えつつある。また、
最近では排気ガス中のスス（ディーゼルパティキュレー
ト）が、ときとしてアレルギー障害や***数の減少を引
き起こす原因となるとの研究結果も報告されている。つ
まり、排気ガス中のススを除去する対策を講じること
が、人類にとって急務の課題であると考えられている。

【０００３】このような事情のもと、従来より、多様多
種の排気ガス浄化装置が提案されている。一般的な排気
ガス浄化装置は、エンジンの排気マニホールドに連結さ
れた排気管の途上にケーシングを設け、その中に微細な
孔を有するフィルタを配置した構造を有している。フィ
ルタの形成材料としては、金属や合金のほか、セラミッ
クがある。セラミックからなるフィルタの代表例として
は、コーディエライト製のハニカムフィルタが知られて
いる。最近では、耐熱性・機械的強度・捕集効率が高
い、化学的に安定している、圧力損失が小さい等の利点
があることから、炭化珪素をフィルタ形成材料として用
いることが多い。

【０００４】ハニカムフィルタは自身の軸線方向に沿っ
て延びる多数のセルを有している。排気ガスがフィルタ
を通り抜ける際、そのセル壁によってススがトラップさ
れる。その結果、排気ガス中からススが除去される。

【０００５】しかし、炭化珪素焼結体製のハニカムフィ
ルタは熱衝撃に弱い。そのため、大型化するほどフィル
タにクラックが生じやすくなる。よって、クラックによ
る破損を避ける手段として、複数の小さなハニカム焼結
体個片を一体化して１つの大きなフィルタを製造する技
術が近年提案されている。

【０００６】上述のフィルタを製造する一般的な方法を
簡単に述べる。まず、押出成形機の金型を介してセラミ
ック原料を連続的に押し出すことにより、柱状のハニカ
ム成形体を形成する。押出成形工程の後、ハニカム成形
体を所定の等しい長さに切断する。切断工程の後、ハニ
カム成形体切断片を加熱してハニカム焼結体とする。焼
成工程の後、複数のハニカム焼結体を用いてそれらの外
周面同士を接着剤を介して接合する。そして、このよう
な組み付け工程を経ることにより、所望のディーゼルパ
ティキュレートフィルタが完成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ススを長期
間にわたって捕集すると、フィルタの圧力損失が次第に
大きくなる。このため、定期的にフィルタ全体を加熱し
てススを燃焼・消失させることにより、フィルタを再生
する必要がある。従来の多くの排気ガス浄化装置では、
フィルタの上流側圧力（背圧）を測定して得た結果に基
づき、再生を行なうべきタイミングを判断している。そ
れゆえ、フィルタの初期圧損特性の向上に対する要求
は、非常にシビアなものとなっている。つまり、フィル
タの初期圧損のばらつきを小さくすることが、シビアに
要求されている。

【０００８】ここで「圧損」とは、フィルタ上流側の圧
力値から下流側の圧力値を引いたものをいう。排気ガス
がセル壁を通過する際に抵抗を受けることが、圧損をも
たらす最大の要因である。従って、セル壁厚は、フィル
タの初期圧損特性に大きな影響を与える。そうであると
すると、セル壁厚が規格範囲内にあるハニカム焼結体の
みを用いて組み付け工程を行なえば、初期圧損特性のよ
いフィルタを製造できることになる。

【０００９】しかしながら、押出成形機の金型の貫通孔
を介してセラミック原料を連続的に押し出す際には、セ
ラミック原料が金型と絶えず摺接しながら移動する。す
ると、原料中に含まれる硬質な炭化珪素粒子による研磨
作用を受けて、金型が徐々に摩耗し、貫通孔の寸法が変
化してしまう。この寸法変化が進むと、最終的に金型は
摩耗破壊のため使用不可能となり、その一生を終える。
勿論、この場合には寿命の尽きた金型を新しい金型に交
換する必要が生じる。

【００１０】金型の貫通孔の寸法変化がもたらす影響
を、図９のグラフを用いて説明する。図９（ａ）のグラ
フにおいて、横軸はハニカム成形体の押し出し長（ｍ）
を示し、縦軸は押出成形工程の各時期におけるハニカム
成形体切断片に由来するハニカム焼結体のセル壁厚（ｍ
ｍ）を示す。同グラフ中、Ｌは金型に寿命がくるまで押
し出したときのハニカム成形体の長さの合計を示す。右
肩上がりの実線は、押し出し長とセル壁厚との関係を示
す。このリニアな実線を見ても明らかなように、金型が
寿命に近づくほど、貫通孔の寸法変化量が大きくなり、
セル壁厚は厚くなる。

【００１１】図９（ｂ）のグラフにおいて、横軸はハニ
カム成形体の押し出し長（ｍ）を示し、縦軸は押出成形
工程の各時期におけるハニカム成形体切断片に由来する
ハニカム焼結体の圧損（ｋＰａ）を示す。右肩上がりの
実線は、押し出し長と圧損との関係を示す。このリニア
な実線を見ても明らかなように、金型が寿命に近づくほ
ど、圧損は大きくなる。つまり、セル壁厚が厚くなる
と、圧損もそれに比例して大きくなる関係にある。

【００１２】フィルタに要求される圧損の規格範囲が、
仮に９．５ｋＰａ〜１０．５ｋＰａであるとすると、押
出成形工程の初期及び後期におけるハニカム成形体切断
片は、いずれも規格範囲を外れたものとなる。従って、
金型の寿命が尽きるまでに成形可能な長さの約半分に相
当するものが規格外品となり、使用に適さないとして結
局廃棄される。その理由は、規格範囲から同程度外れた
もの同士を複数個用いて組み付け工程を行なった場合、
押出成形の初期、中期及び後期のものの間で初期圧損が
ばらつくことは必至だからである。

【００１３】以上のことから、従来では、本来の寿命が
くる前に金型を交換して新たに押出成形を行なう必要が
あった。よって、実質的には金型の使用可能期間の短縮
という問題を招き、このことが設備コストを高騰させて
いた。しかも、セラミック原料のロスの多さが材料コス
トを高騰させ、このことがフィルタ自体の低コスト化を
妨げていた。

【００１４】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、低コスト化に好適なフィルタを提
供することにある。本発明の別の目的は、初期圧損特性
のよいフィルタを低コストで得ることができるフィルタ
の製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、押出成形機の金型を
介してセラミック原料を連続的に押し出すことによりハ
ニカム成形体を形成する押出成形工程と、ハニカム成形
体を所定の長さに切断する切断工程と、ハニカム成形体
切断片を加熱してハニカム焼結体とする焼成工程と、複
数のハニカム焼結体を一体化する組み付け工程とを含む
フィルタの製造方法であって、一連の押出成形工程にお
ける異なった時期に得られるハニカム成形体切断片に由
来するハニカム焼結体を適宜組み合わせて前記組み付け
工程を行なうことにより、フィルタ全体での平均セル壁
厚を、押出成形工程における特定の時期に得られるハニ
カム成形体切断片に由来するハニカム焼結体のセル壁厚
とほぼ同程度に調整することを特徴とするフィルタの製
造方法をその要旨とする。

【００１６】請求項２に記載の発明では、押出成形機の
金型を介してセラミック原料を連続的に押し出すことに
よりハニカム成形体を形成する押出成形工程と、ハニカ
ム成形体を所定の長さに切断する切断工程と、ハニカム
成形体切断片を加熱してハニカム焼結体とする焼成工程
と、複数のハニカム焼結体を用いてそれらの外周面同士
を接着剤を介して接合する組み付け工程とを含むフィル
タの製造方法であって、押出成形工程の初期に得られる
ハニカム成形体切断片に由来するハニカム焼結体と、後
期に得られるハニカム成形体切断片に由来するハニカム
焼結体とを適宜組み合わせて前記組み付け工程を行なう
ことにより、フィルタ全体での平均セル壁厚を、押出成
形工程の中期に得られるハニカム成形体切断片に由来す
るハニカム焼結体のセル壁厚とほぼ同程度に調整するこ
とを特徴とするフィルタの製造方法をその要旨とする。

【００１７】請求項３に記載の発明によると、請求項２
において、前記組み付け工程において、押出成形工程の
初期に得られるハニカム成形体切断片に由来するハニカ
ム焼結体と、後期に得られるハニカム成形体切断片に由
来するハニカム焼結体とを組み合わせる際、前記セル壁
厚の規格範囲からの外れ程度がほぼ等しいもの同士を略
同数個ずつ用いるとした。

【００１８】請求項４に記載の発明では、請求項２また
は３において、前記フィルタは多孔質炭化珪素製のディ
ーゼルパティキュレートフィルタであるとした。請求項
５に記載の発明では、請求項２乃至４のいずれか１項に
おいて、前記接着剤は、セラミック繊維が分散されたセ
ラミック耐熱接着剤であるとした。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５
のいずれか1項において、前記ハニカム焼結体をその軸
線方向に垂直に切ったときの断面積は、前記フィルタ全
体をその軸線方向に垂直に切ったときの断面積の１／４
００〜１／１５であるとした。

【００２０】請求項７に記載の発明は、複数のハニカム
焼結体を一体化してなるフィルタであって、セル壁厚が
規格範囲よりも相対的に小さいハニカム焼結体と、セル
壁厚が規格範囲よりも相対的に大きいハニカム焼結体と
を含んで構成され、フィルタ全体での平均セル壁厚が規
格範囲内に収まっているフィルタをその要旨とする。

【００２１】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１，２に記載の発明によると、本来使用に適
さず廃棄されていたハニカム成形体切断片までもが利用
可能となる結果、セラミック原料のロスが減り、材料コ
ストが低く抑えられる。また、金型を本来の寿命まで使
用できるようになる結果、金型の交換頻度が少なくな
り、設備コストの高騰が防止される。以上のことから、
初期圧損特性のよいフィルタを低コストで得ることがで
きる。

【００２２】請求項３に記載の発明によると、押出成形
工程の初期、中期及び後期という全てステージで得られ
るハニカム成形体切断片に由来するハニカム焼結体を、
万遍なく利用することが可能となる。よって、セラミッ
ク原料のロスが極めて少なくなり、よりいっそう材料コ
ストが低く抑えられる。

【００２３】請求項４に記載の発明によると、耐熱性・
機械的強度・捕集効率が高く、化学的に安定で、しかも
圧力損失が小さい、という好特性を備えたディーゼルパ
ティキュレートフィルタを得ることができる。

【００２４】請求項５に記載の発明によると、セラミッ
ク繊維が分散されたセラミック耐熱接着剤であれば、使
用時にフィルタが熱衝撃や振動を受けた場合であって
も、接合状態の悪化を来しにくい。よって、ハニカム焼
結体のがたつきや脱落が防止される。

【００２５】請求項６に記載の発明によると、断面積比
を上記好適範囲内に設定することにより、接着剤の厚さ
ばらつきによる影響を受けることなく、フィルタ再生時
における温度不均一化を回避することができる。

【００２６】この断面積比が小さすぎると、フィルタ全
体の断面積に占める接着剤の面積分が増え、接着剤の厚
さばらつきによる影響が大きくなる。即ち、接着剤の厚
さのばらつきが増大することにより、初期圧損がばらつ
きやすくなる。ゆえに、接着剤の厚さばらつきが生じな
いように慎重に組み付け作業を行なわなければならず、
製造が面倒になるおそれがある。逆に、この断面積比が
大きすぎると、フィルタを構成するハニカム焼結体の個
数が少なくなりすぎ、フィルタ再生時に温度が不均一化
するおそれがある。従って、クラックが発生しやすくな
り、フィルタの破損に至りやすくなる。

【００２７】請求項７に記載の発明によると、本来使用
に適さず廃棄されていた規格外品までもが利用可能とな
る結果、セラミック原料のロスが減り、材料コストが低
く抑えられる。よって、低コスト化に好適なフィルタと
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のディーゼルエンジン用の排気ガス浄化装置１を、
図１〜図５に基づき詳細に説明する。

【００２９】図１に示されるように、この排気ガス浄化
装置１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２から
排出される排気ガスを浄化するための装置である。ディ
ーゼルエンジン２は、図示しない複数の気筒を備えてい
る。各気筒には、金属材料からなる排気マニホールド３
の分岐部４がそれぞれ連結されている。各分岐部４は１
本のマニホールド本体５にそれぞれ接続されている。従
って、各気筒から排出された排気ガスは一箇所に集中す
る。

【００３０】排気マニホールド３の下流側には、金属材
料からなる第1排気管６及び第2排気管７が配設されてい
る。第1排気管６の上流側端は、マニホールド本体５に
連結されている。第1排気管６と第2排気管７との間に
は、同じく金属材料からなる筒状のケーシング８が配設
されている。ケーシング８の上流側端は第1排気管６の
下流側端に連結され、ケーシング８の下流側端は第２排
気管７の上流側端に連結されている。排気管６，７の途
上にケーシング８が配設されていると把握することもで
きる。そして、この結果、第1排気管６、ケーシング８
及び第2排気管７の内部領域が互いに連通し、その中を
排気ガスが流れるようになっている。

【００３１】図１に示されるように、ケーシング８はそ
の中央部が排気管６，７よりも大径となるように形成さ
れている。従って、ケーシング８の内部領域は、排気管
６，７の内部領域に比べて広くなっている。このケーシ
ング８内にはフィルタ９が収容されている。なお、フィ
ルタ９の外周面とケーシング８の内周面との間には、断
熱材層１０が配設されている。断熱材層１０はセラミッ
クファイバを含んで形成されたマット状物であり、その
厚さは数ｍｍ〜数十ｍｍである。

【００３２】図２，図３に示されるように、本実施形態
において用いられるフィルタ９は、比較的大型のハニカ
ムフィルタである。同フィルタ９は、上記のごとくディ
ーゼルパティキュレートを除去するものであるため、デ
ィーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とも呼ば
れる。本実施形態において用いられるフィルタ９は、複
数個のハニカム焼結体Ｆ1，Ｆ2を組み合わせて一体化し
たものである。フィルタ中心部に位置するハニカム焼結
体Ｆ1，Ｆ2は四角柱状であって、その外形寸法は３３mm
×３３mm×１６７mmである。四角柱状のハニカム焼結体
Ｆ1，Ｆ2の周囲には、四角柱状でない異型のハニカム焼
結体Ｆ１，Ｆ2が複数個配置されている。その結果、全
体としてみると円柱状のフィルタ９（直径１３５ｍｍ前
後）が構成されている。

【００３３】これらのハニカム焼結体Ｆ1，Ｆ2は、セラ
ミックス焼結体の一種である多孔質炭化珪素焼結体製で
ある。炭化珪素以外の焼結体として、例えば窒化珪素、
サイアロン、アルミナ、コーディエライト等の焼結体を
選択することもできる。ハニカム焼結体F１，Ｆ２に
は、断面略正方形状をなす複数の貫通孔１２がその軸線
方向に沿って規則的に形成されている。各貫通孔１２は
セル壁１３によって互いに隔てられている。各貫通孔１
２の開口部は一方の端面９ａ，９ｂ側において封止体１
４（ここでは多孔質炭化珪素焼結体）により封止されて
おり、端面９ａ，９ｂ全体としては市松模様状になって
いる。その結果、ハニカム焼結体Ｆ1，Ｆ2には、断面四
角形状をした多数のセルが形成されている。セルの密度
は２００個／インチ前後に設定されている。多数あるセ
ルのうち、約半数のものは上流側端面９ａにおいて開口
し、残りのものは下流側端面９ｂにおいて開口する。

【００３４】図２，図３に示されるように、複数のハニ
カム焼結体Ｆ1，Ｆ2は、接着剤１５を介してその外周面
同士が接合されている。前記接着剤１５としては、セラ
ミック繊維が分散されたセラミック耐熱接着剤１５が用
いられている。接着剤１５中には、セラミック繊維に加
えて炭化珪素粉末が分散されていることがよい。

【００３５】ハニカム焼結体Ｆ1，Ｆ2をその軸線方向に
垂直に切ったときの断面積は、フィルタ全体をその軸線
方向に垂直に切ったときの断面積の１／４００〜１／１
５であることが好ましく、特には１／２００〜１／５０
であることが好ましい。

【００３６】この断面積比が小さくなりすぎると、フィ
ルタ全体の断面積に占める接着剤１５の面積分が増え、
接着剤１５の厚さばらつきによる影響が大きくなる。即
ち、接着剤１５の厚さのばらつきが増大することによ
り、初期圧損がばらつきやすくなる。ゆえに、接着剤１
５の厚さばらつきが生じないように慎重に組み付け作業
を行なわなければならず、製造が面倒になるおそれがあ
る。逆に、この断面積比が大きくなりすぎると、フィル
タ９を構成するハニカム焼結体Ｆ1，Ｆ2の個数が少なく
なりすぎ、フィルタ再生時に温度が不均一化するおそれ
がある。従って、クラックが発生しやすくなり、フィル
タ９の破損に至りやすくなる。

【００３７】また、ハニカム焼結体Ｆ1，Ｆ2をその軸線
方向に垂直に切ったときの一辺の長さは、フィルタ全体
をその軸線方向に垂直に切ったときの直径の１／２５〜
１／４であることが好ましく、特には１／２０〜１／５
であることが好ましい。これは、上記断面積比の場合と
同様の理由による。

【００３８】ケーシング２内に収容されたフィルタ９に
は、上流側端面９ａの側から排気ガスが供給される。第
1排気管６を経て供給されてくる排気ガスは、まず、上
流側端面９ａにおいて開口するセル内に流入する。次い
で、この排気ガスはセル壁１３を通過し、それに隣接し
ているセル、即ち下流側端面９ｂにおいて開口するセル
の内部に到る。そして、排気ガスは、同セルの開口を介
してフィルタ９の下流側端面９ｂから流出する。しか
し、排気ガス中に含まれるススはセル壁１３を通過する
ことができず、そこにトラップされてしまう。その結
果、浄化された排気ガスがフィルタ９の下流側端面９ｂ
から排出される。浄化された排気ガスは、さらに第2排
気管７を通過した後、最終的には大気中へと放出され
る。

【００３９】図２，図３に示されるように、このフィル
タ９は、Ａ群（Ａ１〜Ａ４群）に属するハニカム焼結体
Ｆ１と、Ｂ群（Ｂ１〜Ｂ４群）に属するハニカム焼結体
F２とによって、即ち２種のハニカム焼結体Ｆ１，Ｆ２
によって構成されている。

【００４０】図５のグラフに示されるように、ここでは
セル壁厚の規格範囲が０．４０±０．４mmに設定されて
いる。Ａ1〜Ａ４群に属するハニカム焼結体Ｆ１のセル
壁１３の厚さ（セル壁厚T１）は、規格範囲よりも相対
的に小さくなっている。

【００４１】Ａ１群に属するものはT１＝０．３２mm〜
０．３３mm程度に設定されていて、その値T１は規格範
囲の下限値（０．３６ｍｍ）から０．３mm〜０．４mm程
度外れている。Ａ２群に属するものはT１＝０．３３mm
〜０．３４mm程度に設定され、その値T１は規格範囲の
下限値から０．２mm〜０．３mm程度外れている。Ａ３群
に属するものはT１＝０．３４mm〜０．３５mm程度に設
定され、その値T１は規格範囲の下限値から０．１mm〜
０．２mm程度外れている。Ａ４群に属するものはT１＝
０．３５mm〜０．３６mm程度に設定され、その値T１は
規格範囲の下限値から０．０mm〜０．１mm程度外れてい
る。

【００４２】一方、Ｂ1〜Ｂ４群に属するハニカム焼結
体Ｆ２のセル壁１３の厚さ（セル壁厚T２）は、規格範
囲よりも相対的に大きくなっている。Ｂ１群に属するも
のはT２＝０．４７mm〜０．４８mm程度に設定されてい
て、その値T２は規格範囲の上限値（０．４４ｍｍ）か
ら０．３mm〜０．４mm程度外れている。Ｂ２群に属する
ものはT２＝０．４６mm〜０．４７mm程度に設定され、
その値T２は規格範囲の上限値から０．２mm〜０．３mm
程度外れている。Ｂ３群に属するものはT２＝０．４５m
m〜０．４６mm程度に設定され、その値T２は規格範囲の
上限値から０．１mm〜０．２mm程度外れている。Ｂ４群
に属するものはT２＝０．４４mm〜０．４５mm程度に設
定され、その値T２は規格範囲の上限値から０．０mm〜
０．１mm程度外れている。

【００４３】そして、本実施形態のフィルタ９は、８個
のハニカム焼結体Ｆ１と、８個のハニカム焼結体Ｆ２と
によって構成されている。言い換えると、このフィルタ
９は、セル壁厚Ｔ１，Ｔ２の異なる２種のハニカム焼結
体Ｆ１，Ｆ２を同数個ずつ用いて構成されている。

【００４４】より具体的には、Ａ１群−Ｂ１群、Ａ２群
−Ｂ２群、Ａ３群−Ｂ３群、Ａ４群−Ｂ４群、というよ
うに、セル壁厚Ｔ１，Ｔ２の規格範囲からの外れ程度が
等しいもの同士の組み合わせが採用されている（図５参
照）。その結果、フィルタ９全体での平均セル壁厚Tｍ
は、いずれも約０．４０mmとなり、見掛け上、前記規格
範囲内に完全に収まっている。

【００４５】図１（ｂ）には、ハニカム焼結体Ｆ１，Ｆ
２のレイアウトが示されている。同図中、Ａ群に属する
ハニカム焼結体Ｆ１には奇数番号が付され、Ｂ群に属す
るハニカム焼結体Ｆ２には偶数番号が付されている。つ
まり、ハニカム焼結体Ｆ１とハニカム焼結体Ｆ２とは、
隣り合わないように１つおきに配置されている。

【００４６】次に、上記のフィルタ９を製造する手順を
説明する。 ［原料調整工程］本実施形態では、押出成形工程で使用
するセラミック原料スラリー、端面封止工程で使用する
封止用ペースト、接着剤塗布工程で使用する接着剤ペー
ストをあらかじめ作製しておいた。

【００４７】セラミック原料スラリーとしては、炭化珪
素粉末に有機バインダ及び水を所定分量ずつ配合し、か
つ混練したものを用いた。封止用ペーストとしては、炭
化珪素粉末に有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を配
合し、かつ混練したものを用いた。接着剤ペーストとし
ては、炭化珪素粉末にシリカゾル、バルクのセラミック
繊維、樹脂バインダ及び水を配合し、かつ混練したもの
を用いた。 ［押出成形工程］セラミック原料スラリーを押出成形機
２１のホッパ内に充填した。この状態で押出成形機２１
の加圧装置を駆動し、スラリーに圧力を加え、金型２２
の貫通孔を介してスラリーを押出成形機２１の外部に連
続的に押し出した（図４参照）。その結果、ほぼ等しい
断面形状のハニカム成形体２３を連続的に形成した。 ［切断工程］押出成形されたハニカム成形体を、図示し
ないカッタを用いて等しい長さに切断することにより、
多数の四角柱状のハニカム成形体切断片２４を得た。そ
して、これら切断片２４を上記８つの群（Ａ１〜Ａ４，
Ｂ１〜Ｂ４）ごとに区分しておき、それら区分毎に組み
付け工程までの諸工程をそれぞれ実施した。 ［端面封止工程］得られたハニカム成形体切断片２４を
専用の封止材充填装置にセットし、この状態で各セルの
片側開口部に所定量ずつ封止用ペーストを充填した。そ
の結果、切断片２４の両端面を封止した。 ［焼成工程］あらかじめ乾燥を行った後に所定温度・所
定時間で本焼成を行い、ハニカム成形体切断片２４及び
封止体１４を完全に焼結させた。その結果、２種のハニ
カム焼結体Ｆ１，Ｆ２を得た。 ［接着剤塗布工程］ハニカム焼結体Ｆ１，Ｆ２の外周面
にセラミック質からなる下地層を形成した後、さらにそ
の上にセラミックス耐熱接着剤１５を塗布した。この場
合、接着剤１５の厚さを約１．５ｍｍに設定した。 ［組み付け工程］そして、Ａ１群に属するハニカム焼結
体Ｆ１と、Ｂ１群に属するハニカム焼結体Ｆ２とをそれ
ぞれ８個ずつ用いて、それらの外周面同士を互いに接着
しかつ一体化することにより、大型のハニカムフィルタ
９Ａを製造した。同様に、Ａ２群−Ｂ２群、Ａ３群−Ｂ
３群、Ａ４群−Ｂ４群、という組み合わせにして、各々
について大型のハニカムフィルタ９Ａを製造した（図４
参照）。 ［外形カット工程］組み付け工程を経て得られた断面正
方形状のハニカムフィルタ９Ａを研削機にセットし、そ
の外周面における不要部分を研削して除去した。その結
果、図４に示されるように、完成品である断面円形状の
ハニカムフィルタ９を得た。

【００４８】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）図５（ａ）のグラフにおいて、横軸はハニカム成
形体２３の押し出し長（ｍ）を示し、縦軸は押出成形工
程の各時期における切断片２４に由来するハニカム焼結
体のセル壁厚（ｍｍ）を示す。同グラフ中、Ｌは金型２
２に寿命がくるまで押し出したときのハニカム成形体２
３の長さの合計を示す。右肩上がりの実線は、押し出し
長とセル壁厚との関係を示す。図５（ｂ）のグラフにお
いて、横軸はハニカム成形体２３の押し出し長（ｍ）を
示し、縦軸は押出成形工程の各時期における切断片２４
に由来するハニカム焼結体の圧損（ｋＰａ）を示す。右
肩上がりの実線は、押し出し長と圧損との関係を示す。

【００４９】このフィルタ９に要求される圧損の規格範
囲は、９．５ｋＰａ〜１０．５ｋＰａである。そのた
め、押出成形工程の初期及び後期における切断片２４
は、いずれも規格範囲を外れたものとなる。従って、金
型２２の寿命が尽きるまでに成形可能な長さの約半分に
相当するものが、規格外品となる。ゆえに、従来では、
使用に適さないとして、これらのものは結局廃棄される
運命にあった。

【００５０】しかし、以上詳述した製造方法によれば、
本来使用に適さず廃棄されていたハニカム成形体切断片
２４までもが利用可能となる。特にこの実施形態の製造
方法によれば、押出成形工程の初期、中期及び後期とい
う全てステージで得られる切断片２４に由来するハニカ
ム焼結体を、万遍なく利用することが可能となる。よっ
て、セラミック原料のロスが極めて少なくなり、よりい
っそう材料コストを低く抑えることができる。また、金
型２２を本来の寿命まで使用できるようになる結果、金
型２２の交換頻度が少なくなり、設備コストの高騰を防
止することができる。

【００５１】以上のことから、この製造方法によれば、
初期圧損特性のよいフィルタ９を極めて低コストで得る
ことができる。 （２）この製造方法では、多孔質炭化珪素をセラミック
材料として用いてディーゼルパティキュレートフィルタ
９を作製している。従って、耐熱性・機械的強度・捕集
効率が高く、化学的に安定で、しかも圧力損失が小さ
い、という好特性を備えた性能のよいフィルタ９を確実
に得ることができる。

【００５２】（３）この製造方法では、ハニカム焼結体
Ｆ１，Ｆ２を接合する手段として、セラミック繊維が分
散されたセラミック耐熱接着剤１５を用いている。従っ
て、使用時にフィルタ９が熱衝撃や振動を受けた場合で
あっても、接合状態の悪化を来しにくい。よって、ハニ
カム焼結体Ｆ１，Ｆ２のがたつきや脱落を防止すること
ができ、強度に優れたフィルタ9を得ることができる。

【００５３】（４）この製造方法では、ハニカム焼結体
Ｆ１，Ｆ２のフィルタ９に対する断面積比を、上記の好
適範囲内に設定している。従って、接着剤１５の厚さば
らつきによる影響を受けることなく、フィルタ９の再生
時における温度不均一化を回避することができる。ゆえ
に、強度に優れたフィルタ９を製造困難性を伴わずに得
ることができる。

【００５４】（５）この製造方法により製造されるフィ
ルタ９は、８個のハニカム焼結体Ｆ１と８個のハニカム
焼結体Ｆ２とからなる。従って、同フィルタ９は、セル
壁厚Ｔ１，Ｔ２の値が規格範囲から外れているもののみ
を組み合わせて製造されたものとなっている。それにも
かかわらず、フィルタ９全体での平均セル壁厚Tｍは、
見掛け上、約０．４４ｍｍになっている。即ち、平均セ
ル壁厚Tｍは規格範囲内に完全に収まっている。また、
このフィルタ９は、ハニカム焼結体Ｆ１とハニカム焼結
体Ｆ２とを、隣り合わないように１つおきに配置してな
る。ゆえに、使用時におけるフィルタ９の温度不均一化
が回避され、クラックによる破損に至りにくいという構
造上の利点がある。

【００５５】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ １つのフィルタ９を製造するにあたり、ハニカム焼
結体Ｆ１，Ｆ２を、必ずしも同数ずつ組み合わせなくて
もよい。つまり、いずれか一方のものを、他方のものよ
り多く用いてもかまわない。

【００５６】・ １つのフィルタ９を製造するにあた
り、セル壁厚Ｔ１，Ｔ２の規格範囲からの外れ程度が等
しくないもの同士を、組み合わせて用いてもかまわな
い。 ・ 規格範囲外のもの同士のみならず、規格範囲内のも
の同士を適宜組み合わせて１つの大型フィルタ９を製造
してもよい。この場合には、例えば、Ｃ１群−Ｃ８群、
Ｃ２群−Ｃ７群、Ｃ３群−Ｃ６群、Ｃ４群−Ｃ５群、と
いう組み合わせにすればよい（図６参照）。

【００５７】・ 規格範囲外のものと規格範囲内のもの
とを適宜組み合わせて１つの大型フィルタ９を製造して
もよい（図７参照）。ちなみに図７のグラフには、Ａ１
群−Ａ８群という組み合わせが示されている。

【００５８】・ 図８のグラフに示されるように、例え
ばＡ１群−Ａ４群−Ｂ３群、という組み合わせにしてフ
ィルタ９を製造してもよい。即ち、ハニカム焼結体Ｆ
１，Ｆ２を、２つの群から採取するばかりでなく３つ以
上の群から採取し、それらを組み合わせて１つの大型フ
ィルタ９を製造してもかまわない。

【００５９】・ ハニカム焼結体Ｆ１，Ｆ２同士を接合
するための接着剤１５として、セラミック繊維を含まな
いセラミック接着剤や、さらにはセラミック質ではない
接着剤等を選択してもよい。また、接着剤１５自体を用
いずに、それ以外の方法によって、ハニカム焼結体Ｆ
１，Ｆ２同士を一体化することも可能である。

【００６０】・ 本発明のフィルタ９は、実施形態にて
示したディーゼルパティキュレートフィルタ９以外のフ
ィルタとして具体化されても勿論よい。次に、特許請求
の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施
形態によって把握される技術的思想を、必要に応じてそ
の効果とともに以下に列挙する。

【００６１】（１） 請求項２乃至５のいずれか１つに
おいて、前記ハニカム焼結体をその軸線方向に垂直に切
ったときの一辺の長さは、フィルタ全体をその軸線方向
に垂直に切ったときの直径の１／２５〜１／４であるこ
と。従って、この技術的思想１に記載の発明によれば、
寸法比を上記好適範囲内に設定することにより、接着剤
の厚さばらつきによる影響を受けることなく、フィルタ
再生時における温度不均一化を回避できる。

【００６２】（２） 請求項１乃至６のいずれか１つに
おいて、前記複数個のハニカム焼結体を用いて前記組み
付け工程を行なった後、外形カット工程を実施して前記
フィルタを所定断面形状に調整すること。

【００６３】（３） 請求項１乃至６のいずれか１つに
おいて、押出成形工程の初期に得られるハニカム成形体
切断片に由来するハニカム焼結体と、後期に得られるハ
ニカム成形体切断片に由来するハニカム焼結体とを、隣
り合わないように１つおきに配置すること。従って、こ
の技術的思想３に記載の発明によれば、使用時における
フィルタの温度不均一化が回避され、クラックによる破
損に至りにくくなる。

【００６４】（４） 押出成形機の金型を介してセラミ
ック原料を連続的に押し出すことによりハニカム成形体
を形成する押出成形工程の後、同ハニカム成形体を所定
の長さに切断することにより得られる切断片のうち、セ
ル壁厚が規格範囲外のものを利用する方法であって、押
出成形工程の初期に得られる複数個のハニカム成形体切
断片を、後期に得られる略同数個のハニカム成形体切断
片とともに用いることを特徴とするハニカム成形体切断
片の利用方法。

【００６５】（５） 複数のハニカム焼結体を用いてそ
れらの外周面同士を接着剤を介して接合してなるフィル
タであって、平均セル壁厚が規格範囲よりも相対的に小
さい複数個のハニカム焼結体と、それと略同数個であり
かつ平均セル壁厚が規格範囲よりも相対的に大きいハニ
カム焼結体とによって構成され、フィルタ全体での平均
セル壁厚が規格範囲内に収まっているフィルタ。

【００６６】（６） １０個以上の炭化珪素製ハニカム
焼結体を用いてそれらの外周面同士をセラミック耐熱接
着剤を介して接合してなるＤＰＦであって、セル壁厚が
０．３６mmよりも小さい複数個のハニカム焼結体と、そ
れと略同数個でありかつセル壁厚が０．４４mmよりも大
きいハニカム焼結体とによって構成され、フィルタ全体
での平均セル壁厚が０．４０ｍｍ前後であるＤＰＦ。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜６に記
載の発明によれば、初期圧損特性のよいフィルタを低コ
ストで得ることができるフィルタの製造方法を提供する
ことができる。

【００６８】請求項３に記載の発明によれば、セラミッ
ク原料のロスが極めて少なくなり、よりいっそう材料コ
ストが低く抑えられるので、さらなる低コスト化を図る
ことができる。

【００６９】請求項４に記載の発明によれば、好特性を
備えた性能のよいディーゼルパティキュレートフィルタ
を得ることができる。請求項５に記載の発明によれば、
強度に優れたフィルタを得ることができる。

【００７０】請求項６に記載の発明によれば、強度に優
れたフィルタを製造困難性を伴わずに得ることができ
る。請求項７に記載の発明によれば、低コスト化に好適
なフィルタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を具体化した一実施形態のディ
ーゼルパティキュレートフィルタを用いた排気ガス浄化
装置を示す概略図、（ｂ）はフィルタの概略正面図。

【図２】実施形態のフィルタの正面図。

【図３】実施形態のフィルタの部分拡大断面図。

【図４】実施形態のフィルタの製造工程を説明するため
の概略図。

【図５】（ａ）は実施形態において、押し出し長とセル
壁厚との関係を示すグラフ、（ｂ）は同じく押し出し長
と圧損との関係を示すグラフ。

【図６】（ａ）は別例において、押し出し長とセル壁厚
との関係を示すグラフ、（ｂ）は同じく押し出し長と圧
損との関係を示すグラフ。

【図７】（ａ）は別例において、押し出し長とセル壁厚
との関係を示すグラフ、（ｂ）は同じく押し出し長と圧
損との関係を示すグラフ。

【図８】（ａ）は別例において、押し出し長とセル壁厚
との関係を示すグラフ、（ｂ）は同じく押し出し長と圧
損との関係を示すグラフ。

【図９】（ａ）は従来例において、押し出し長とセル壁
厚との関係を示すグラフ、（ｂ）は同じく押し出し長と
圧損との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１３…セル壁、１５…接着剤としてのセラミック耐熱接
着剤、２１…押出成形機、２２…金型、２３…ハニカム
成形体、２４…ハニカム成形体切断片、Ｆ１…押出成形
工程の初期に得られるハニカム成形体に由来するハニカ
ム焼結体、Ｆ２…押出成形工程の後期に得られるハニカ
ム成形体に由来するハニカム焼結体、Ｔ１，Ｔ２…セル
壁厚。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押出成形機の金型を介してセラミック原料
   を連続的に押し出すことによりハニカム成形体を形成す
   る押出成形工程と、ハニカム成形体を所定の長さに切断
   する切断工程と、ハニカム成形体切断片を加熱してハニ
   カム焼結体とする焼成工程と、複数のハニカム焼結体を
   一体化する組み付け工程とを含むフィルタの製造方法で
   あって、 一連の押出成形工程における異なった時期に得られるハ
   ニカム成形体切断片に由来するハニカム焼結体を適宜組
   み合わせて前記組み付け工程を行なうことにより、フィ
   ルタ全体での平均セル壁厚を、押出成形工程における特
   定の時期に得られるハニカム成形体切断片に由来するハ
   ニカム焼結体のセル壁厚とほぼ同程度に調整することを
   特徴とするフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】押出成形機の金型を介してセラミック原料
   を連続的に押し出すことによりハニカム成形体を形成す
   る押出成形工程と、ハニカム成形体を所定の長さに切断
   する切断工程と、ハニカム成形体切断片を加熱してハニ
   カム焼結体とする焼成工程と、複数のハニカム焼結体を
   用いてそれらの外周面同士を接着剤を介して接合する組
   み付け工程とを含むフィルタの製造方法であって、 押出成形工程の初期に得られるハニカム成形体切断片に
   由来するハニカム焼結体と、後期に得られるハニカム成
   形体切断片に由来するハニカム焼結体とを適宜組み合わ
   せて前記組み付け工程を行なうことにより、フィルタ全
   体での平均セル壁厚を、押出成形工程の中期に得られる
   ハニカム成形体切断片に由来するハニカム焼結体のセル
   壁厚とほぼ同程度に調整することを特徴とするフィルタ
   の製造方法。
3. 【請求項３】前記組み付け工程において、押出成形工程
   の初期に得られるハニカム成形体切断片に由来するハニ
   カム焼結体と、後期に得られるハニカム成形体切断片に
   由来するハニカム焼結体とを組み合わせる際、前記セル
   壁厚の規格範囲からの外れ程度がほぼ等しいもの同士を
   略同数個ずつ用いることを特徴とする請求項２に記載の
   フィルタの製造方法。
4. 【請求項４】前記フィルタは多孔質炭化珪素製のディー
   ゼルパティキュレートフィルタであることを特徴とする
   請求項３に記載のフィルタの製造方法。
5. 【請求項５】前記接着剤は、セラミック繊維が分散され
   たセラミック耐熱接着剤であることを特徴とする請求項
   ２乃至４のいずれか１項に記載のフィルタの製造方法。
6. 【請求項６】前記ハニカム焼結体をその軸線方向に垂直
   に切ったときの断面積は、前記フィルタ全体をその軸線
   方向に垂直に切ったときの断面積の１／４００〜１／１
   ５であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１
   項に記載のフィルタの製造方法。
7. 【請求項７】複数のハニカム焼結体を一体化してなるフ
   ィルタであって、セル壁厚が規格範囲よりも相対的に小
   さいハニカム焼結体と、セル壁厚が規格範囲よりも相対
   的に大きいハニカム焼結体とを含んで構成され、フィル
   タ全体での平均セル壁厚が規格範囲内に収まっているフ
   ィルタ。