JP3442411B2 - 炭化珪素質フィルタ及びその製造方法 - Google Patents
炭化珪素質フィルタ及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス中の微粒子を捕集す
る炭化珪素質フィルタに係り、特にディーゼルエンジン
の排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するため
に利用されるフィルタに関する。
る炭化珪素質フィルタに係り、特にディーゼルエンジン
の排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するため
に利用されるフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばこの種のフィルタとして、
炭化珪素粉末をハニカム状に焼結することにより、複数
のセルを形成した多孔質のハニカムフィルタが提案され
ている。このフィルタはディーゼルエンジンの排気側に
接続され、各セルが排気ガス流入側及び流出側において
交互に封止されている。そして、排気ガスが各セルに流
入して、そのセル壁を通過する際に排気ガス中のパティ
キュレートが捕集される。
炭化珪素粉末をハニカム状に焼結することにより、複数
のセルを形成した多孔質のハニカムフィルタが提案され
ている。このフィルタはディーゼルエンジンの排気側に
接続され、各セルが排気ガス流入側及び流出側において
交互に封止されている。そして、排気ガスが各セルに流
入して、そのセル壁を通過する際に排気ガス中のパティ
キュレートが捕集される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のフィ
ルタでは、その全体が１〜２０μｍの平均気孔径を有す
る多孔質炭化珪素焼結体によって構成されている。それ
に対し、パティキュレートはその大部分が粒径１μｍ以
下の超微粒子からなる。従って、パティキュレートの捕
集の進行にともない、前記セル壁の排気ガス流入側側面
にパティキュレートが層状に堆積する。その場合にはセ
ル壁の通気性が低下して、排気ガスの圧力損失が生じ
る。その結果、捕集効率が低下するという問題があっ
た。
ルタでは、その全体が１〜２０μｍの平均気孔径を有す
る多孔質炭化珪素焼結体によって構成されている。それ
に対し、パティキュレートはその大部分が粒径１μｍ以
下の超微粒子からなる。従って、パティキュレートの捕
集の進行にともない、前記セル壁の排気ガス流入側側面
にパティキュレートが層状に堆積する。その場合にはセ
ル壁の通気性が低下して、排気ガスの圧力損失が生じ
る。その結果、捕集効率が低下するという問題があっ
た。
【０００４】この発明は上記の事情を考慮してなされた
ものであって、その目的は、パティキュレートの捕集時
に圧力損失の増加を抑制して効率的な捕集動作を行うこ
とが可能な炭化珪素質フィルタ及びそのフィルタを簡単
かつ確実に製造することが可能な製造方法を提供するこ
とにある。
ものであって、その目的は、パティキュレートの捕集時
に圧力損失の増加を抑制して効率的な捕集動作を行うこ
とが可能な炭化珪素質フィルタ及びそのフィルタを簡単
かつ確実に製造することが可能な製造方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の課題を解
決するため、本発明では、多孔質炭化珪素焼結体製のフ
ィルタ本体がハニカム状をなし、軸線方向の両端におい
て開口する複数の貫通孔を備え、前記各貫通孔の軸線方
向両端における開口の内のいずれか一方を封止材によっ
て交互に封止した複数のセルを形成する。炭化珪素粉末
を含有するスラリー中にその軸線方向の一端側から浸漬
し、多孔質炭化珪素製の薄膜が前記セルのガス流出側壁
面に形成されている。そして、前記フィルタ本体の気孔
径を前記微粒子の平均粒径よりも大きく設定し、かつ前
記薄膜の気孔径を前記微粒子の平均粒径以上でかつフィ
ルタ本体の気孔径よりも小さく設定している。従って、
ガス中の一部の微粒子がフィルタ本体のセル壁中に捕捉
され、残りの微粒子が薄膜に捕捉される。その結果、セ
ル壁に微粒子の堆積層が形成されることはなく、圧力損
失の増大を抑制できる。
決するため、本発明では、多孔質炭化珪素焼結体製のフ
ィルタ本体がハニカム状をなし、軸線方向の両端におい
て開口する複数の貫通孔を備え、前記各貫通孔の軸線方
向両端における開口の内のいずれか一方を封止材によっ
て交互に封止した複数のセルを形成する。炭化珪素粉末
を含有するスラリー中にその軸線方向の一端側から浸漬
し、多孔質炭化珪素製の薄膜が前記セルのガス流出側壁
面に形成されている。そして、前記フィルタ本体の気孔
径を前記微粒子の平均粒径よりも大きく設定し、かつ前
記薄膜の気孔径を前記微粒子の平均粒径以上でかつフィ
ルタ本体の気孔径よりも小さく設定している。従って、
ガス中の一部の微粒子がフィルタ本体のセル壁中に捕捉
され、残りの微粒子が薄膜に捕捉される。その結果、セ
ル壁に微粒子の堆積層が形成されることはなく、圧力損
失の増大を抑制できる。
【０００６】前記フィルタ本体の平均気孔径は３０μｍ
〜５０μｍの範囲内であることが望ましい。その理由は
微粒子の平均粒径が１μｍである場合、微粒子の一部を
セル壁内部に捕捉すると同時に、残りの微粒子を通過さ
せて、セル壁のガス流入側壁面に微粒子の堆積層が形成
されることを抑制するためである。また、フィルタ本体
の気孔率は３０％〜７０％であることが望ましい。気孔
率がこの範囲外であると、微粒子の捕捉効率の低下、強
度の低下及び圧力損失の増大化を招く。
〜５０μｍの範囲内であることが望ましい。その理由は
微粒子の平均粒径が１μｍである場合、微粒子の一部を
セル壁内部に捕捉すると同時に、残りの微粒子を通過さ
せて、セル壁のガス流入側壁面に微粒子の堆積層が形成
されることを抑制するためである。また、フィルタ本体
の気孔率は３０％〜７０％であることが望ましい。気孔
率がこの範囲外であると、微粒子の捕捉効率の低下、強
度の低下及び圧力損失の増大化を招く。
【０００７】前記薄膜の平均気孔径は１μｍ〜２０μｍ
の範囲内であることが望ましい。その理由は微粒子の平
均粒径が１μｍである場合、前記セル壁を通過した残り
の微粒子の捕捉をこの薄膜で行うと同時に、ガスの圧力
損失の増加を抑制できるからである。
の範囲内であることが望ましい。その理由は微粒子の平
均粒径が１μｍである場合、前記セル壁を通過した残り
の微粒子の捕捉をこの薄膜で行うと同時に、ガスの圧力
損失の増加を抑制できるからである。
【０００８】前記薄膜の厚さとセルの壁部における厚さ
との比率は１／２０〜１／５の範囲内であることが望ま
しい。この範囲外であると、微粒子の捕捉効率が低下し
たり、圧力損失が増大したりするためである。
との比率は１／２０〜１／５の範囲内であることが望ま
しい。この範囲外であると、微粒子の捕捉効率が低下し
たり、圧力損失が増大したりするためである。
【０００９】上記のフィルタを製造する場合、まず
（ａ）工程では、炭化珪素粉末を焼成することにより、
軸線方向の両端において開口する複数の貫通孔を備えた
フィルタ本体を製造する。フィルタ本体を成形するに
は、押し出し成形が望ましい。貫通孔の配列ピッチは好
ましくは、４ｍｍ前後である。フィルタ本体の押し出し
成形後には、その成形体を１７００℃程度で仮焼する
か、２２００℃程度の温度で本焼することが望ましい。
（ａ）工程では、炭化珪素粉末を焼成することにより、
軸線方向の両端において開口する複数の貫通孔を備えた
フィルタ本体を製造する。フィルタ本体を成形するに
は、押し出し成形が望ましい。貫通孔の配列ピッチは好
ましくは、４ｍｍ前後である。フィルタ本体の押し出し
成形後には、その成形体を１７００℃程度で仮焼する
か、２２００℃程度の温度で本焼することが望ましい。
【００１０】引き続き（ｂ）工程では、各貫通孔の軸線
方向両端における開口の内のいずれか一方を交互に封止
して複数のセルを形成する。封止材料としては、炭化珪
素ペーストの使用が望ましい。このペーストの粘度は
１，０００〜１，０００，０００ｃ．ｐ．（センチポイ
ズ）に調整され、前記貫通孔の開口に供給された後に焼
結される。
方向両端における開口の内のいずれか一方を交互に封止
して複数のセルを形成する。封止材料としては、炭化珪
素ペーストの使用が望ましい。このペーストの粘度は
１，０００〜１，０００，０００ｃ．ｐ．（センチポイ
ズ）に調整され、前記貫通孔の開口に供給された後に焼
結される。
【００１１】次に（ｃ）工程では、前記セルのガス流出
側壁面に多孔質炭化珪素製の薄膜を形成する。薄膜の形
成時には、炭化珪素粉末を含有するスラリー中に、前記
フィルタ本体を、その軸線方向の一端側から浸漬し、そ
の後に焼成することが望ましい。スラリーは平均粒径が
０．３〜５μｍの炭化珪素粉末を、有機高分子材料等か
らなる分散媒中に分散させて、その粘度を５０，０００
ｃ．ｐ．程度に調整したものが望ましい。
側壁面に多孔質炭化珪素製の薄膜を形成する。薄膜の形
成時には、炭化珪素粉末を含有するスラリー中に、前記
フィルタ本体を、その軸線方向の一端側から浸漬し、そ
の後に焼成することが望ましい。スラリーは平均粒径が
０．３〜５μｍの炭化珪素粉末を、有機高分子材料等か
らなる分散媒中に分散させて、その粘度を５０，０００
ｃ．ｐ．程度に調整したものが望ましい。
【００１２】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って詳細に説明する。本実施例では、炭化珪素を原
料として、図１に示すような、多孔質ハニカム状の成形
体を押し出し成形によって形成した。この成形体のサイ
ズは、長さ１５．０ｃｍ、外径１４．０ｃｍであり、貫
通孔２のピッチは１．５ｍｍである。そして、成形体の
脱脂を行った後、アルゴンガス雰囲気下にて、１７００
℃で、４時間仮焼した。
に従って詳細に説明する。本実施例では、炭化珪素を原
料として、図１に示すような、多孔質ハニカム状の成形
体を押し出し成形によって形成した。この成形体のサイ
ズは、長さ１５．０ｃｍ、外径１４．０ｃｍであり、貫
通孔２のピッチは１．５ｍｍである。そして、成形体の
脱脂を行った後、アルゴンガス雰囲気下にて、１７００
℃で、４時間仮焼した。
【００１３】封止材料としては、平均粒径が０．３μｍ
のβ型炭化珪素粉末３０重量部に、平均粒径が３０μｍ
のα型炭化珪素粉末７０重量部及び有機質バインダー３
０重量部を配合したペーストを使用した。このペースト
の粘度を５００，０００ｃ．ｐ．に調整し、そのペース
トにより、前記貫通孔２のガス流入側及び流出側の開口
端部を交互に封止した。その後、ペーストを乾燥させ、
アルゴンガス雰囲気下にて２０００℃で４時間の本焼成
を行うことにより、封止片３によって貫通孔２の一端を
封止した複数のセル４を形成した。得られたフィルタ本
体１の気孔径は４５μｍ、気孔率は５０％であり、セル
壁の厚さは４００μｍである。
のβ型炭化珪素粉末３０重量部に、平均粒径が３０μｍ
のα型炭化珪素粉末７０重量部及び有機質バインダー３
０重量部を配合したペーストを使用した。このペースト
の粘度を５００，０００ｃ．ｐ．に調整し、そのペース
トにより、前記貫通孔２のガス流入側及び流出側の開口
端部を交互に封止した。その後、ペーストを乾燥させ、
アルゴンガス雰囲気下にて２０００℃で４時間の本焼成
を行うことにより、封止片３によって貫通孔２の一端を
封止した複数のセル４を形成した。得られたフィルタ本
体１の気孔径は４５μｍ、気孔率は５０％であり、セル
壁の厚さは４００μｍである。
【００１４】次に、薄膜形成用のスラリーを調整した。
このスラリーは平均粒径が１．１μｍの炭化珪素１００
重量部と、有機質バインダー５重量部とからなり、その
粘度は５０，０００ｃ．ｐ．に調整されている。そし
て、前記フィルタ本体１をそのガス流出側端部から前記
スラリー中に徐々に挿入し、フィルタ本体１全体をスラ
リー中に浸漬させる。所定時間浸漬した後、フィルタ本
体１をスラリーから引き上げる。すると、スラリーがセ
ル壁に薄膜状に付着する。そして、その薄膜を乾燥させ
た後、２０００℃で２時間焼成した。その結果、厚さ４
０μｍ、気孔径８μｍ及び気孔率５０％の薄膜５が得ら
れた。
このスラリーは平均粒径が１．１μｍの炭化珪素１００
重量部と、有機質バインダー５重量部とからなり、その
粘度は５０，０００ｃ．ｐ．に調整されている。そし
て、前記フィルタ本体１をそのガス流出側端部から前記
スラリー中に徐々に挿入し、フィルタ本体１全体をスラ
リー中に浸漬させる。所定時間浸漬した後、フィルタ本
体１をスラリーから引き上げる。すると、スラリーがセ
ル壁に薄膜状に付着する。そして、その薄膜を乾燥させ
た後、２０００℃で２時間焼成した。その結果、厚さ４
０μｍ、気孔径８μｍ及び気孔率５０％の薄膜５が得ら
れた。
【００１５】上記のように製造されたフィルタをディー
ゼルエンジンの排気ガス通路６内に配置して、図１に矢
印で示すように毎分２．４リットルの排気ガスをフィル
タに導入した。排気ガス中のパティキュレートの一部は
各セルの壁部によって捕捉され、残りのパティキュレー
トは薄膜５によって捕捉された。その結果、浄化された
排気ガスがフィルタから排出された。この実施例におい
て、パティキュレートの堆積層がセル壁に形成されるこ
とはなかった。また、フィルタのガス流入側に対するガ
ス流出側の圧力損失は６０ｍｍＨｇであり、従来のフィ
ルタにおける圧力損失（１３０ｍｍＨｇ）に比較して少
なくなっていた。
ゼルエンジンの排気ガス通路６内に配置して、図１に矢
印で示すように毎分２．４リットルの排気ガスをフィル
タに導入した。排気ガス中のパティキュレートの一部は
各セルの壁部によって捕捉され、残りのパティキュレー
トは薄膜５によって捕捉された。その結果、浄化された
排気ガスがフィルタから排出された。この実施例におい
て、パティキュレートの堆積層がセル壁に形成されるこ
とはなかった。また、フィルタのガス流入側に対するガ
ス流出側の圧力損失は６０ｍｍＨｇであり、従来のフィ
ルタにおける圧力損失（１３０ｍｍＨｇ）に比較して少
なくなっていた。
【００１６】
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明の炭化珪素
質フィルタによれば、微粒子の捕集時に圧力損失の増加
を抑制して効率的な捕集動作を行うことができる。ま
た、この発明の製造方法によれば、上記のフィルタを簡
単かつ確実に製造することができるという優れた効果を
奏する。
質フィルタによれば、微粒子の捕集時に圧力損失の増加
を抑制して効率的な捕集動作を行うことができる。ま
た、この発明の製造方法によれば、上記のフィルタを簡
単かつ確実に製造することができるという優れた効果を
奏する。
【図１】本発明を具体化した一実施例の炭化珪素質フィ
ルタを示す断面図である。
ルタを示す断面図である。
【図２】前記フィルタの側面図である。
１…フィルタ本体、２…貫通孔、３…封止材としての封
止片、４…セル、５…薄膜。
止片、４…セル、５…薄膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−110311（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−194916（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−258907（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−4413（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】ガス中の微粒子を捕集する炭化珪素質フィ
ルタにおいて、 ハニカム状をなし、軸線方向の両端において開口する複
数の貫通孔を備える多孔質炭化珪素焼結体製のフィルタ
本体と、前記各貫通孔の軸線方向両端における開口の内のいずれ
か一方を封止材によって交互に封止して形成された複数
のセルと、 炭化珪素粉末を含有するスラリー中にその軸線方向の一
端側から浸漬し、 前記セルのガス流出側壁面に形成され
た多孔質炭化珪素製の薄膜とを備え、前記フィルタ本体
の気孔径を前記微粒子の平均粒径よりも大きく設定し、
かつ前記薄膜の気孔径を前記微粒子の平均粒径以上でか
つフィルタ本体の気孔径よりも小さく設定し、前記フィ
ルタ本体及び薄膜の平均気孔径はそれぞれ、３０μｍ〜
５０μｍ及び１μｍ〜２０μｍの範囲内であることを特
徴とする炭化珪素質フィルタ。 - 【請求項２】前記薄膜の厚さとセルの壁部における厚さ
との比率は１／２０〜１／５の範囲内である請求項１に
記載の炭化珪素質フィルタ。 - 【請求項３】ガス中の微粒子を捕集する炭化珪素質フィ
ルタの製造方法において、 （ａ）炭化珪素粉末を焼成することにより、軸線方向の
両端において開口する複数の貫通孔を備えた多孔質のハ
ニカム状フィルタ本体を製造する工程と、 （ｂ）各貫通孔の軸線方向両端における開口の内のいず
れか一方を交互に封止して複数のセルを形成する工程
と、 （ｃ）炭化珪素粉末を含有するスラリー中にその軸線方
向の一端側から浸漬し、前記セルのガス流出側壁面に多
孔質炭化珪素製の薄膜を形成する工程とからなる炭化珪
素質フィルタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31822191A JP3442411B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 炭化珪素質フィルタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31822191A JP3442411B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 炭化珪素質フィルタ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146617A JPH05146617A (ja) | 1993-06-15 |
| JP3442411B2 true JP3442411B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=18096787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31822191A Expired - Fee Related JP3442411B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 炭化珪素質フィルタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3442411B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002172304A (ja) * | 2000-09-26 | 2002-06-18 | Ngk Insulators Ltd | 複層構造ハニカムフィルタ及びその製造方法 |
| JP4536898B2 (ja) * | 2000-10-04 | 2010-09-01 | 日本碍子株式会社 | 複層構造ハニカムフィルタ及びこれを用いたダイオキシン除去・集塵装置並びにダイオキシン除去・集塵方法 |
| JP2002295228A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Ibiden Co Ltd | 排気ガス浄化フィルタ |
| DE10343438B4 (de) * | 2003-09-15 | 2007-06-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung von keramischen Partikelfiltern und keramischer Partikelfilter |
| EP2158956B1 (en) | 2007-04-27 | 2014-10-08 | NGK Insulators, Ltd. | Honeycomb filter |
| US10337370B2 (en) | 2017-07-13 | 2019-07-02 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Water separation device for engine exhaust gas |
| US10561989B1 (en) | 2018-09-10 | 2020-02-18 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Water separation device for engine exhaust gas |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP31822191A patent/JP3442411B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05146617A (ja) | 1993-06-15 |
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