JPH05115722A - Exhaust gas filter - Google Patents
Exhaust gas filterInfo
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- JPH05115722A JPH05115722A JP3277435A JP27743591A JPH05115722A JP H05115722 A JPH05115722 A JP H05115722A JP 3277435 A JP3277435 A JP 3277435A JP 27743591 A JP27743591 A JP 27743591A JP H05115722 A JPH05115722 A JP H05115722A
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- exhaust gas
- gas filter
- fiber
- filter
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンな
どの排気ガス中に含まれる微粒子（パティキュレート）
を除去するための排ガスフィルタに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to fine particles (particulates) contained in exhaust gas of a diesel engine or the like.
It relates to an exhaust gas filter for removing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、大都市圏にけおるＮＯｘや浮遊粒
子状物質（以下、微粒子と略す）による大気汚染が進ん
でいる。このうち大気中に浮遊する微粒子については、
ディーゼル車から排出される黒煙が浮遊微粒子全体の２
０〜３０％を占めるといわれている。しかも、その中に
は多環芳香族炭化水素などの変異原性や発ガン性のある
成分が含まれている。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、排気ガスに含まれる微粒
子を排気系中でトラップした後、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、主に排ガス中の微粒子を捕獲するフィ
ルタ（以下、排ガスフィルタと略す）と、捕獲された微
粒子を燃焼させる再生装置からなっている。この再生方
法としては、例えば電気ヒータ方式、バーナ方式などが
あるが、どの再生方法にも一長一短があり、決定的なも
のは未だない。2. Description of the Related Art In recent years, air pollution due to NOx and suspended particulate matter (hereinafter abbreviated as fine particles) in metropolitan areas has advanced. Of these, the fine particles floating in the atmosphere
Black smoke emitted from diesel vehicles is 2
It is said to occupy 0 to 30%. Moreover, it contains mutagenic and carcinogenic components such as polycyclic aromatic hydrocarbons. Therefore, as the most effective measure against the black smoke, there is an exhaust gas purifying apparatus that traps particles contained in the exhaust gas in the exhaust system and then performs self-regeneration. This exhaust gas purification device is provided in the exhaust system, and mainly comprises a filter for capturing fine particles in exhaust gas (hereinafter, abbreviated as exhaust gas filter) and a regenerating device for burning the captured fine particles. The regeneration method includes, for example, an electric heater method and a burner method, but each regeneration method has advantages and disadvantages, and a decisive method is not yet available.
【０００３】従来の排ガスフィルタの主流となっていた
ものは、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物用
フィルタ（以下、セラミックモノリシック型フィルタと
称する）であった。The mainstream of conventional exhaust gas filters is a ceramic monolithic wall flow type particulate matter filter (hereinafter referred to as a ceramic monolithic type filter) as disclosed in US Pat. No. 4,364,761. there were.
【０００４】このタイプのセラミックモノリシック型フ
ィルタは、図１に示すように長さ方向に対し平行に並ぶ
セル１ａ、１ｂを持つハニカム構造になっており、隣合
う２つのセル１ａ、１ｂのうち、セル１ｂは入口側が流
入側プラグ２で、セル１ａは出口側が流出側プラグ３で
目詰めされた構造になっている。したがって、微粒子を
含む排ガスは、出口側が目詰めされているセル１ａに流
入し、多孔壁を通過し、隣接する入口側が目詰めされて
いるセル１ｂに押しやられる。この際、微粒子は多孔壁
を通過できないため、排気ガスは多孔壁を通過する際に
濾過され、微粒子はフィルタ中に捕捉される。As shown in FIG. 1, this type of ceramic monolithic filter has a honeycomb structure having cells 1a and 1b arranged in parallel to the length direction, and among two adjacent cells 1a and 1b. The cell 1b has a structure in which the inlet side is filled with the inflow side plug 2 and the cell 1a is filled with the outflow side plug 3 in the outlet side. Therefore, the exhaust gas containing fine particles flows into the cell 1a whose outlet side is clogged, passes through the porous wall, and is pushed to the adjacent cell 1b whose inlet side is clogged. At this time, since the fine particles cannot pass through the porous wall, the exhaust gas is filtered when passing through the porous wall, and the fine particles are trapped in the filter.
【０００５】捕捉された微粒子の量が多くなると、多孔
壁が微粒子によって詰まり、ディーゼルエンジン排気装
置の背圧が増加する。このため、捕捉された微粒子量が
一定量を越えた時に微粒子を除去することによって、背
圧増加によるエンジンの負担増加を抑える必要があっ
た。As the amount of trapped particulates increases, the porous walls become clogged with particulates and the back pressure of the diesel engine exhaust system increases. Therefore, it is necessary to suppress the increase in the load on the engine due to the increase in back pressure by removing the fine particles when the amount of the captured fine particles exceeds a certain amount.
【０００６】この微粒子は、固定炭素成分と有機溶剤
（通常ジクロロメタンがよく用いられる）に溶解可能な
可溶性有機成分（ＳＯＦ）からなり、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６００℃以上の温度に加熱すれば燃焼してし
まう。そこで、従来は電気ヒータ、バーナなどの加熱手
段を用いてこれらの微粒子を再燃焼させることによっ
て、フィルタを再生する方法が試みられている。The fine particles consist of a fixed carbon component and a soluble organic component (SOF) which can be dissolved in an organic solvent (dichloromethane is often used), both of which are flammable and may be slightly heated depending on the type of engine and load conditions. Although there is a difference, it will burn if heated to a temperature of about 600 ° C or higher. Therefore, conventionally, a method of regenerating the filter by reburning these fine particles using a heating means such as an electric heater or a burner has been attempted.
【０００７】従来の排ガスフィルタは、この再生時に発
生する温度勾配に耐えられるように、代表的な低熱膨張
セラミックであるコージェライトを用いていた。しか
し、コージェライトセラミックは、多孔度が低いために
ディーゼルエンジン排気装置の背圧が大きくなり、その
結果エンジンの負担が大きくなってしまうという欠点が
あった。また、加熱再生時に温度が上がりすぎると溶融
してしまうという欠点もあった。そこで、特開平２−４
３０２２公報では、シリカ−アルミナ系繊維をセリサイ
ト粘土で結合焼結させた板状体をフィルタ素子として用
いることにより、背圧増加とフィルタの溶融を防ごうと
する試みがなされたものであった。A conventional exhaust gas filter uses cordierite, which is a typical low thermal expansion ceramic, so as to withstand the temperature gradient generated during regeneration. However, cordierite ceramic has a drawback that the low back porosity of the diesel engine exhaust system causes a heavy load on the engine due to its low porosity. In addition, there is also a drawback that if the temperature rises too much during heating and regeneration, it will melt. Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2-4
In the 3022 publication, an attempt was made to prevent an increase in back pressure and melting of the filter by using a plate-like body obtained by binding and sintering silica-alumina fiber with sericite clay as a filter element. ..
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の構成では、フィルタの溶融を防止のためには、フィ
ルタ材料に融点の高いシリカ−アルミナ系の粘土を用い
なければならない。特開平２−４３０２２公報ではセリ
サイト粘土を用い、１２５０℃の温度で焼成し、焼結し
ていた。However, in such a conventional structure, in order to prevent the melting of the filter, silica-alumina clay having a high melting point must be used as the filter material. In Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-43022, sericite clay is used and fired and sintered at a temperature of 1250 ° C.
【０００９】しかし、シリカ−アルミナ系繊維を１００
０℃以上の高温で焼成した場合、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3
・２ＳｉＯ2）結晶が析出する。その結果、繊維中にム
ライトの結晶成長が起きるため、繊維の表面が脆くな
り、風圧、振動などの僅かの外力でムライト粉末が表面
層から剥離し、フィルタの機械的強度が低下するという
問題があった。また、この粉末をフィルタ搭載車の作業
者が吸気により体内に吸入し、体内に蓄積して健康を害
する危険性がある。また、ディーゼルターボエンジン車
にこの排ガスフィルタを搭載すると、このムライト粉末
がターボチャージャーによりエンジン中に吸入され、エ
ンジンを摩耗する危険性があった。However, 100 silica-alumina fibers are used.
Mullite (3Al 2 O 3
・ 2SiO 2 ) crystals are deposited. As a result, crystal growth of mullite occurs in the fiber, the surface of the fiber becomes brittle, mullite powder is separated from the surface layer by a slight external force such as wind pressure and vibration, and the mechanical strength of the filter decreases. there were. Further, there is a risk that an operator of a vehicle equipped with a filter inhales this powder into the body by inhalation and accumulates it in the body, which may impair health. Further, when the exhaust gas filter is mounted on a diesel turbo engine vehicle, there is a risk that the mullite powder is sucked into the engine by the turbocharger and wears the engine.
【００１０】また、従来の１０００℃以上で焼成したシ
リカ−アルミナ系繊維は表面層がムライト結晶とアルミ
ノシリケートガラスから構成されており、１２６０℃以
上で焼成するとアルミノシリケートガラスが軟化するた
め、１２５０℃以下で焼成する必要があった。そのた
め、セリサイト粘土中の石英が十分に液相中に溶け込ま
ず、焼成後に十分な機械的強度が得られないため、加熱
再生時に熱応力によりフィルタが破壊してしまうという
問題があった。The surface layer of the conventional silica-alumina fiber fired at 1000 ° C. or higher is composed of mullite crystals and aluminosilicate glass, and if fired at 1260 ° C. or higher, the aluminosilicate glass is softened, so that it is 1250 ° C. It was necessary to bake below. Therefore, quartz in the sericite clay does not sufficiently dissolve into the liquid phase, and sufficient mechanical strength cannot be obtained after firing, so that there is a problem that the filter is destroyed by thermal stress during heating and regeneration.
【００１１】本発明はこのような課題を解決するもの
で、シリカ−アルミナ系繊維をシリカ−アルミナ系の粘
土で結合焼結させた板状体をフィルタ素子として用いた
ときの、ムライト結晶の結晶成長を抑えることにより、
ムライト粉末の剥離を抑制するとともに、排ガスフィル
タの高温での焼成を可能とし、排ガスフィルタの機械的
強度を増大させることを目的とするものである。The present invention is intended to solve such a problem, and is a crystal of mullite crystals when a plate-like body obtained by binding and sintering silica-alumina fibers with silica-alumina clay is used as a filter element. By suppressing growth,
The object of the present invention is to suppress the exfoliation of mullite powder, to enable the exhaust gas filter to be fired at high temperature, and to increase the mechanical strength of the exhaust gas filter.
【００１２】[0012]
【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、酸化アルミニウムと酸化ケイ素を主体とし
てなるセラミック繊維を、酸化アルミニウムと酸化ケイ
素を主体とし、前記セラミック繊維より融点の低い無機
質バインダで結合させて形成したハニカム構造体を主体
としてなる排ガスフィルタであって、前記セラミック繊
維中に結晶核形成剤を含ませるようにしたものである。In order to solve this problem, the present invention relates to a ceramic fiber mainly composed of aluminum oxide and silicon oxide, an inorganic material mainly composed of aluminum oxide and silicon oxide and having a melting point lower than that of the ceramic fiber. An exhaust gas filter mainly comprising a honeycomb structure formed by binding with a binder, wherein a crystal nucleating agent is contained in the ceramic fiber.
【００１３】また、結晶核形成剤としてＣｒ2Ｏ3を用い
たものである。また、酸化クロムの含有率を１．５〜
３．５ｗｔ％の範囲にしたものである。Further, Cr 2 O 3 is used as a crystal nucleating agent. Further, the content rate of chromium oxide is 1.5 to
It is within the range of 3.5 wt%.
【００１４】また、セラミック繊維として、アルミノシ
リケートガラスもしくはアルミノボロシリケートガラス
と、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）結晶と、結晶
核形成剤を主体とする繊維を用いたものである。Further, as the ceramic fiber, an aluminosilicate glass or aluminoborosilicate glass, mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) crystal, and a fiber mainly containing a crystal nucleating agent are used.
【００１５】[0015]
【作用】この構成によれば、シリカ−アルミナ系繊維中
に結晶核形成剤を含有させることにより、排ガスフィル
タを焼成するための加熱昇温時に、結晶核形成温度領域
において多数の結晶核が形成され、この結晶核によりム
ライト結晶の結晶成長を抑えることができる。また、排
ガスフィルタ表面に均質なムライトの微小結晶相が生成
し、シリカーアルミナ繊維表面の軟化を防止し、ファイ
バの耐熱性を向上させる。この結果、排ガスフィルタの
耐熱性と耐熱衝撃性が向上し、サイクル寿命が長くなる
こととなる。According to this structure, by containing the crystal nucleating agent in the silica-alumina fiber, a large number of crystal nuclei are formed in the crystal nucleation temperature range when heating for heating the exhaust gas filter. The crystal nuclei can suppress the crystal growth of the mullite crystal. In addition, a homogeneous mullite microcrystalline phase is generated on the surface of the exhaust gas filter to prevent softening of the surface of the silica-alumina fiber and improve the heat resistance of the fiber. As a result, the heat resistance and heat shock resistance of the exhaust gas filter are improved, and the cycle life is extended.
【００１６】[0016]
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】まず、本実施例に用いたセラミック繊維に
ついて説明する。本実施例の排ガスフィルタは、微粒子
を加熱焼却するためにその構成材料には高耐熱性が要求
される。代表的な高耐熱性セラミック繊維として、アル
ミナ繊維、アルミノシリケート繊維、アルミノボロシリ
ケート繊維、ムライト繊維などがあげられる。このうち
アルミナ繊維は、アルミナ自身の熱膨張率が大きいので
耐熱衝撃性（急激な温度勾配に対する強度）に劣る。ム
ライト繊維は多結晶体で強度が弱いため排ガスフィルタ
の構成材料としては不向きである。以上の理由により、
アルミノシリケート繊維、アルミノボロシリケート繊維
を構成材料として選択した。このうち、例えばアルミノ
シリケート繊維としてＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3ともに約５０
ｗｔ％の組成をもつものが耐熱性１２６０℃の繊維とし
て市販されている。First, the ceramic fiber used in this example will be described. The exhaust gas filter of the present embodiment is required to have high heat resistance as its constituent material in order to heat and incinerate fine particles. Typical high heat resistant ceramic fibers include alumina fibers, aluminosilicate fibers, aluminoborosilicate fibers, and mullite fibers. Of these, alumina fibers have a large thermal expansion coefficient of alumina themselves, and thus are inferior in thermal shock resistance (strength against a sudden temperature gradient). Mullite fibers are polycrystalline and weak in strength, so they are not suitable as constituent materials for exhaust gas filters. For the above reasons
Aluminosilicate fiber and aluminoborosilicate fiber were selected as constituent materials. Of these, for example, as aluminosilicate fibers, both SiO 2 and Al 2 O 3 are about 50
A fiber having a composition of wt% is commercially available as a heat resistant fiber having a temperature of 1260 ° C.
【００１８】この耐熱性１２６０℃のアルミノシリケー
ト繊維は、示差熱分析を行うと９８０℃前後に大きな発
熱ピークを示す。この発熱ピークはムライト（３Ａｌ2
Ｏ3・２ＳｉＯ2）結晶の結晶化温度に相当する。したが
って、アルミノシリケート繊維を加熱した場合、常温で
はアモルファス状態にあるが、９５０℃以下の温度で既
にムライトの結晶核が析出し始め、９８０℃付近で結晶
成長がピークとなる。ムライト結晶はＡｌ2Ｏ3：ＳｉＯ
2の比が７２：２８であるから、Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2がほ
ぼ５０：５０のアルミノシリケート繊維からは析出量が
限られているため、９８０℃以上の温度ではＳｉＯ2リ
ッチなアルミノシリケートガラス中に針状のムライト結
晶が分散している状態となっている。This heat-resistant 1260 ° C. aluminosilicate fiber shows a large exothermic peak at around 980 ° C. when subjected to differential thermal analysis. This exothermic peak is mullite (3Al 2
It corresponds to the crystallization temperature of O 3 · 2SiO 2 ) crystals. Therefore, when the aluminosilicate fiber is heated, it is in an amorphous state at room temperature, but at the temperature of 950 ° C. or lower, mullite crystal nuclei already start to precipitate, and the crystal growth reaches a peak at around 980 ° C. Mullite crystals are Al 2 O 3 : SiO
Since the ratio of 2 is 72:28, the amount of precipitation is limited from the aluminosilicate fiber in which Al 2 O 3 : SiO 2 is approximately 50:50. Therefore, at a temperature of 980 ° C. or higher, the SiO 2 rich aluminosilicate is Needle-like mullite crystals are dispersed in the glass.
【００１９】このムライトの針状結晶の結晶粒成長を抑
えるためには、結晶核の生成量を大きくし、微小結晶を
多量に析出させれば良い。一般に結晶化ガラスの結晶粒
成長を抑制するための手段として、結晶核形成剤となる
金属酸化物を添加する方法がとられている。結晶核形成
剤としては、Ｃｒ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などの比較的
ガラス状態から結晶として析出し易い金属酸化物が用い
られる。本実施例では、このうち結晶核形成剤としてＣ
ｒ2Ｏ3とＺｒＯ2の２種類について検討した。まず、Ｃ
ｒ2Ｏ3入りアルミノシリケート繊維、ＺｒＯ2入りアル
ミノシリケート繊維、従来のアルミノシリケート繊維に
ついて示差熱分析を行った。その結果、（表１）に示す
ように、Ｃｒ2Ｏ3入りアルミノシリケート繊維の結晶化
による発熱は他の２種と比べて遥かに小さいことが確認
された。また、焼成後の繊維を電子顕微鏡により観察し
たところ、従来品およびＺｒＯ2入りアルミノシリケー
ト繊維では平均長約０．５μｍの針状結晶の析出が観察
されたが、Ｃｒ2Ｏ3入りアルミノシリケート繊維では平
均長０．１μｍ以下の微小な結晶となっていることが確
認された。この結果から、アルミノシリケート繊維には
Ｃｒ2Ｏ3が最も優れた結晶核形成剤であることがわか
る。In order to suppress the crystal grain growth of needle-like crystals of mullite, it is sufficient to increase the amount of crystal nuclei produced and to deposit a large amount of fine crystals. Generally, as a means for suppressing the crystal grain growth of crystallized glass, a method of adding a metal oxide serving as a crystal nucleating agent is adopted. As the crystal nucleating agent, a metal oxide such as Cr 2 O 3 , TiO 2 , and ZrO 2 which is easily precipitated as crystals from a relatively glassy state is used. In this example, C was used as the crystal nucleating agent.
Two types, r 2 O 3 and ZrO 2 , were examined. First, C
Differential thermal analysis was performed on the aluminosilicate fiber containing r 2 O 3, the aluminosilicate fiber containing ZrO 2 , and the conventional aluminosilicate fiber. As a result, as shown in (Table 1), it was confirmed that the heat generated by the crystallization of the aluminosilicate fiber containing Cr 2 O 3 was much smaller than that of the other two types. When the fibers after firing were observed with an electron microscope, precipitation of needle-shaped crystals with an average length of about 0.5 μm was observed in the conventional product and the aluminosilicate fiber containing ZrO 2 , but the aluminosilicate fiber containing Cr 2 O 3 was observed. In, it was confirmed that the crystals were fine crystals having an average length of 0.1 μm or less. From this result, it is found that Cr 2 O 3 is the most excellent crystal nucleating agent for the aluminosilicate fiber.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】つぎに、本実施例に用いた無機質バインダ
について説明する。本実施例のようにアルミノシリケー
ト繊維を排ガスフィルタの構成材料として用いた場合、
繊維単独では充分な強度が得られないので無機質バイン
ダを添加する必要がある。この無機質バインダに要求さ
れる特性としては、高耐熱性、セラミック繊維単独の熱
膨張率に近い熱膨張率、セラミック繊維との親和性が要
求される。したがって、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を含むガラ
スあるいはセラミックが無機バインダとして適当であ
る。しかも、セラミック繊維の形状を崩さずに高強度の
接着を得るためには、融点（あるいは軟化点）がセラミ
ック繊維の融点（あるいは軟化点）よりも低いものを用
いる必要がある。そのためには、少量のアルカリ金属酸
化物、アルカリ土類金属酸化物を含んでいるものが望ま
しい。とくに、本実施例のように水溶液中で凝集させる
工程を含む場合、無機バインダに水和性が要求されるの
で、粘土鉱物を用いるのが望ましい。代表的な粘土鉱物
として、カオリナイト、パイロフィライト、モンモリロ
ナイト、セリサイトなどがあるが、このうち前記条件を
最も良く満たすものはセリサイトである。もちろん、凝
集性を改善することにより、アルカリ金属酸化物（アル
カリ土類金属酸化物）−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系のガラス
や、カリ長石、斜長石などの長石類鉱物などを用いるこ
とも可能となる。これらの無機バインダをセラミック繊
維間に分散させ焼成する。焼成温度としては、無機バイ
ンダがガラス化する（ガラスが軟化する）温度より高
く、セラミック繊維が融解する温度より低い温度を選ぶ
必要がある。Next, the inorganic binder used in this embodiment will be described. When using the aluminosilicate fiber as a constituent material of the exhaust gas filter as in this example,
Since sufficient strength cannot be obtained with fibers alone, it is necessary to add an inorganic binder. The properties required of this inorganic binder are high heat resistance, a coefficient of thermal expansion close to that of the ceramic fiber alone, and compatibility with the ceramic fiber. Therefore, glass or ceramic containing SiO 2 , Al 2 O 3 is suitable as the inorganic binder. Moreover, in order to obtain high-strength adhesion without breaking the shape of the ceramic fiber, it is necessary to use one having a melting point (or softening point) lower than the melting point (or softening point) of the ceramic fiber. For that purpose, those containing a small amount of alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides are desirable. In particular, when the step of aggregating in an aqueous solution is included as in the present embodiment, it is preferable to use clay mineral because the inorganic binder is required to have hydration properties. Typical clay minerals include kaolinite, pyrophyllite, montmorillonite, and sericite. Among them, sericite best satisfies the above conditions. Of course, by improving the cohesiveness, it is possible to use alkali metal oxide (alkaline earth metal oxide) -SiO 2 -Al 2 O 3 -based glass and feldspar minerals such as potassium feldspar and plagioclase. It will be possible. These inorganic binders are dispersed between the ceramic fibers and fired. As the firing temperature, it is necessary to select a temperature higher than the temperature at which the inorganic binder vitrifies (glass softens) and lower than the temperature at which the ceramic fibers melt.
【００２２】以下に本発明の一実施例をさらに具体的に
説明する。本発明の一実施例の排ガスフィルタの構成を
図１、図２に示す。An embodiment of the present invention will be described more specifically below. The structure of the exhaust gas filter of one embodiment of the present invention is shown in FIGS.
【００２３】平均繊維径約３μｍで０．１〜１０mmの長
さにチョップしたアルミノシリケート系繊維２０重量部
を水１０００重量部に十分に分散させて懸濁させる。こ
のアルミノシリケート繊維は、結晶核形成剤としてＣｒ
2Ｏ3を含み、その組成はＳｉＯ2４０〜６０ｗｔ％、Ａ
ｌ2Ｏ3４０〜６０ｗｔ％、Ｃｒ2Ｏ3０．０１〜５ｗｔ％
の範囲が望ましい。これ以上ＳｉＯ2が多くＡｌ2Ｏ3が
少ないと、フィルタの耐熱温度が下がり、Ａｌ2Ｏ3が多
くＳｉＯ2が少ないと熱膨張率が大きくなり、フィルタ
の加熱再生時に熱破壊を起こす原因となる。またＣｒ2
Ｏ3の含有量は、１．５〜３．５ｗｔ％が適当であり、
３．５％以上入れると作業性が悪くなり、１．５％以上
では結晶核形成剤として充分に機能しない。一方、セラ
ミック原料粉末としてセリサイト粘土１５重量部を水５
０重量部に懸濁させる。この繊維懸濁液とセラミック原
料粉末の懸濁液を撹拌しつつ混合する。つぎに有機質結
合剤として酢酸ビニル−アクリル共重合体のエマルジョ
ン液を１重量部加えて十分に撹拌混合させた後、高分子
凝集剤を添加してアルミノシリケート繊維、セリサイト
粘土、有機質結合剤を互いに凝集させフロック状の懸濁
液とする。こうして得られた凝集懸濁液を水で３０００
重量部に希釈した後、通常の長網式抄紙機で抄造してシ
ートを作製する。20 parts by weight of aluminosilicate fibers chopped to a length of 0.1 to 10 mm with an average fiber diameter of about 3 μm are sufficiently dispersed and suspended in 1000 parts by weight of water. This aluminosilicate fiber has Cr as a crystal nucleating agent.
2 O 3 , containing 40 to 60 wt% SiO 2 and A
l 2 O 3 40~60wt%, Cr 2 O 3 0.01~5wt%
The range of is desirable. If more SiO 2 is much Al 2 O 3 is small, decreases the heat resistance temperature of the filter, Al 2 O 3 is more SiO 2 is the thermal expansion coefficient becomes large and small, the cause causing thermal destruction during thermal regeneration of the filter Become. Also Cr 2
A proper content of O 3 is 1.5 to 3.5 wt%,
If it is added in an amount of 3.5% or more, workability becomes poor, and if it is 1.5% or more, it does not function sufficiently as a crystal nucleating agent. On the other hand, as a ceramic raw material powder, 15 parts by weight of sericite clay was mixed with 5 parts of water.
Suspend to 0 parts by weight. The fiber suspension and the suspension of the ceramic raw material powder are mixed with stirring. Next, as an organic binder, 1 part by weight of an emulsion liquid of vinyl acetate-acrylic copolymer was added and sufficiently stirred and mixed, and then a polymer coagulant was added to add aluminosilicate fiber, sericite clay, and an organic binder. Coagulate with each other to form a floc suspension. The flocculated suspension thus obtained is diluted with water to 3000
After diluting to a weight part, a sheet is prepared by papermaking with a normal Fourdrinier paper machine.
【００２４】一方、粉砕したアルミノシリケート繊維２
０重量部とセリサイト粘土１５重量部をポリビニルアル
コールでペースト状にしたプラグ原料を作製する。On the other hand, crushed aluminosilicate fiber 2
A plug material in which 0 parts by weight and 15 parts by weight of sericite clay are made into a paste with polyvinyl alcohol is prepared.
【００２５】上記のシートを二分し、一方を歯車形状の
２本のロールを持つコルゲートマシンでコルゲート状に
成形するとともに、プラグ原料を一端に注入しつつ、粉
砕したアルミノシリケート繊維とセリサイト粘土を有機
質糊剤で混練して得られる接着剤をコルゲート頂部に塗
布して他方の平板状シートを貼り付ける。この時注入し
たプラグ原料が、焼成後流入側プラグ２となる。ここで
得られた段ボール形状の成形体のコルゲート頂部に塗布
して他方の平板状シートを貼り付ける。ここで得られた
段ボール形状の成形体のコルゲート頂部に上記接着剤を
塗布するとともに、上記プラグ原料をもう一方の端部に
注入して円筒状に巻き上げてハニカム構造の成形体を得
る。この時注入したプラグ原料が、焼成後流出側プラグ
３となる。ここで、巻き上げの際、芯棒に巻き上げて行
くので、巻き上げ機からはずすと成形体の中心部は空洞
になっている。そこで、流入側にあたる方にプラグ原料
を注入する。このプラグ原料が焼成後芯４を形成する。
この成形体を電気炉にて１３５０℃で２時間焼成する
と、有機物は消失し、アルミノシリケート繊維はセリサ
イト粘土によって融着され、繊維セラミックハニカム構
造の排ガスフィルタが得られる。本実施例のアルミノシ
リケート繊維は、１３５０℃で焼成しても軟化が起こら
ないため、セリサイト粘土中の石英が十分に液相中に溶
け込む１３５０℃での焼成が可能である。The above sheet is divided into two parts, one of which is formed into a corrugated shape by a corrugating machine having two gear-shaped rolls, and the crushed aluminosilicate fiber and sericite clay are injected into one end while the plug raw material is injected. An adhesive obtained by kneading with an organic sizing agent is applied to the top of the corrugate, and the other flat sheet is attached. The plug raw material injected at this time becomes the inflow side plug 2 after firing. The corrugated board-shaped molded product obtained here is applied to the corrugated top portion and the other flat sheet is attached. The adhesive is applied to the corrugated top of the corrugated board-shaped molded body obtained here, and the plug raw material is injected into the other end and rolled up into a cylindrical shape to obtain a honeycomb structured molded body. The plug raw material injected at this time becomes the outflow side plug 3 after firing. Here, at the time of winding, since the core is wound up, the center of the molded body becomes hollow when removed from the winding machine. Therefore, the plug raw material is injected into the inflow side. This plug material forms the core 4 after firing.
When this formed body is fired in an electric furnace at 1350 ° C. for 2 hours, organic matters disappear, aluminosilicate fibers are fused by sericite clay, and an exhaust gas filter having a fiber ceramic honeycomb structure is obtained. Since the aluminosilicate fiber of this example does not soften even if fired at 1350 ° C, it can be fired at 1350 ° C at which quartz in the sericite clay is sufficiently dissolved in the liquid phase.
【００２６】従来の排ガスフィルタをのこぎりで切断
し、切断後にフィルタを叩くと、多量の白色粉末が発生
したが、本発明の排ガスフィルタでは、粉末の発生はほ
とんど見られなかった。When a conventional exhaust gas filter was cut with a saw and the filter was hit after cutting, a large amount of white powder was generated, but in the exhaust gas filter of the present invention, generation of powder was hardly seen.
【００２７】本実施例の排ガスフィルタを図３に示す排
ガス浄化装置に取り付けた。本実施例の排ガス浄化装置
は、排ガスフィルタ５を熱膨張性セラミックファイバか
らなる断熱クッション材６で固定しながらケース１３に
収納する。排ガス中の微粒子を補集するときは、バルブ
１０を排ガスフィルタ５側に切り換えることにより、エ
ンジン８から排出された排ガスは排ガス導入管９を通り
排ガスフィルタ５へと送られる。排ガスフィルタ５で、
排ガス中の微粒子は除去され、微粒子を含まない排ガス
が排ガス排出管１４を通り、車外もしくはターボチャー
ジャーへと送られる。堆積した微粒子量が一定値を越え
ると、バルブ１０をバイパス１２側に切り替え、排ガス
フィルタ５の再生を行う。ヒータ７に通電し排ガスフィ
ルタ５を加熱すると、排ガスフィルタ５中の流入口近く
の微粒子が点火される。微粒子に点火したら、ヒータ７
の通電を止め、エアポンプ１１より空気を送り込み、火
炎を流出口方向に伝播させ、微粒子の燃焼を促進させ
る。微粒子の燃焼が終了したら、バルブ１０を排ガスフ
ィルタ５側に切り換え、再び微粒子の補集を開始する。The exhaust gas filter of this example was attached to the exhaust gas purifying apparatus shown in FIG. In the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, the exhaust gas filter 5 is housed in the case 13 while being fixed by a heat insulating cushion material 6 made of a thermally expansive ceramic fiber. When collecting the particulates in the exhaust gas, the exhaust gas discharged from the engine 8 is sent to the exhaust gas filter 5 by switching the valve 10 to the exhaust gas filter 5 side. With the exhaust gas filter 5,
The fine particles in the exhaust gas are removed, and the exhaust gas containing no fine particles is sent to the outside of the vehicle or the turbocharger through the exhaust gas discharge pipe 14. When the amount of accumulated particulates exceeds a certain value, the valve 10 is switched to the bypass 12 side and the exhaust gas filter 5 is regenerated. When the heater 7 is energized to heat the exhaust gas filter 5, fine particles near the inflow port in the exhaust gas filter 5 are ignited. When the particles are ignited, the heater 7
Is stopped, air is sent from the air pump 11, the flame is propagated in the outlet direction, and combustion of the particles is promoted. When the combustion of the fine particles is completed, the valve 10 is switched to the exhaust gas filter 5 side, and the collection of the fine particles is started again.
【００２８】本実施例の排ガス浄化装置を用い、エンジ
ン８を２時間運転させて微粒子を堆積させた時の背圧の
増加を測定したところ、背圧増加は６０ｍｍＨｇで従来
品と全く変わらなかった。また、本実施例の排ガスフィ
ルタと従来の排ガスフィルタについて、微粒子の堆積と
加熱再生の繰り返しを１０００サイクル行ったところ、
従来の排ガスフィルタは２５０サイクルで過昇温により
溶損を起こし、排気中から黒煙の発生がみられるように
なった。本実施例の排ガスフィルタでは黒煙の発生は１
０００サイクルでもみられなかった。Using the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the engine 8 was operated for 2 hours to measure the increase in back pressure when fine particles were deposited. The increase in back pressure was 60 mmHg, which was not different from the conventional product. .. Further, when the exhaust gas filter of the present example and the conventional exhaust gas filter were subjected to 1000 cycles of repeated deposition of fine particles and heat regeneration,
In the conventional exhaust gas filter, melting loss occurs due to excessive temperature rise in 250 cycles, and black smoke is now observed in the exhaust gas. In the exhaust gas filter of this embodiment, black smoke is generated 1
It was not seen even after 000 cycles.
【００２９】なお、本実施例においてはアルミノシリケ
ート繊維を用いた例について説明したが、アルミノボロ
シリケート繊維を用いても同様の効果を得ることができ
る。Although an example using aluminosilicate fiber has been described in the present embodiment, the same effect can be obtained by using aluminoborosilicate fiber.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、酸化アルミニウムと酸化ケイ素を主
体としてなるセラミック繊維を、酸化アルミニウムと酸
化ケイ素を主体とし、前記セラミック繊維より融点の低
い無機質バインダで結合させて形成したハニカム構造体
を主体としてなる排ガスフィルタであって、前記セラミ
ック繊維中に結晶核形成剤を含ませて排ガスフィルタを
構成することにより、排ガスフィルタからの白粉の発生
を抑制することができるとともに、繊維の耐熱性が大幅
に向上する。その結果、排ガスフィルタを高温で焼成す
ることが可能となり、排ガスフィルタの機械的強度が向
上するとともに耐熱衝撃性が向上し、排ガスフィルタの
長寿命化が可能となる。As is apparent from the above description of the embodiments, according to the present invention, a ceramic fiber mainly composed of aluminum oxide and silicon oxide is used, which is mainly composed of aluminum oxide and silicon oxide and has a melting point higher than that of the ceramic fiber. Is an exhaust gas filter mainly composed of a honeycomb structure formed by bonding with a low inorganic binder, by configuring the exhaust gas filter by including a crystal nucleating agent in the ceramic fiber, of the white powder from the exhaust gas filter Generation can be suppressed and heat resistance of the fiber is significantly improved. As a result, the exhaust gas filter can be fired at a high temperature, the mechanical strength of the exhaust gas filter is improved, the thermal shock resistance is improved, and the life of the exhaust gas filter can be extended.
【図１】本発明の一実施例の排ガスフィルタの断面図FIG. 1 is a sectional view of an exhaust gas filter according to an embodiment of the present invention.
【図２】同排ガスフィルタの斜視図FIG. 2 is a perspective view of the exhaust gas filter.
【図３】同排ガスフィルタを用いた排ガス浄化装置の構
成図FIG. 3 is a configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus using the same exhaust gas filter.
１ａ，１ｂ セル ２ 流入側プラグ ３ 流出側プラグ ４ 芯 ５ 排ガスフィルタ ６ 断熱クッション材 ７ ヒータ ８ エンジン ９ 排ガス導入管 １０ バルブ １１ エアポンプ １２ バイパス １３ ケース １４ 排ガス排出管 1a, 1b Cell 2 Inflow side plug 3 Outflow side plug 4 Core 5 Exhaust gas filter 6 Insulation cushion material 7 Heater 8 Engine 9 Exhaust gas introduction pipe 10 Valve 11 Air pump 12 Bypass 13 Case 14 Exhaust gas exhaust pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｃ 7910−3Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location F01N 3/02 301 C 7910-3G
Claims (4)
してなるセラミック繊維を、酸化アルミニウムと酸化ケ
イ素を主体とし、前記セラミック繊維より融点の低い無
機質バインダで結合させて形成したハニカム構造体を主
体としてなる排ガスフィルタであって、前記セラミック
繊維中に結晶核形成剤を含んでなる排ガスフィルタ。1. An exhaust gas mainly composed of a honeycomb structure formed by bonding ceramic fibers mainly composed of aluminum oxide and silicon oxide, mainly composed of aluminum oxide and silicon oxide, with an inorganic binder having a lower melting point than said ceramic fibers. An exhaust gas filter comprising a crystal nucleating agent in the ceramic fiber.
１記載の排ガスフィルタ。2. The exhaust gas filter according to claim 1, wherein the crystal nucleating agent is chromium oxide.
ｔ％の範囲である請求項２記載の排ガスフィルタ。3. The content of chromium oxide is 1.5 to 3.5 w.
The exhaust gas filter according to claim 2, wherein the range is t%.
ラスもしくはアルミノボロシリケートガラスと、ムライ
ト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）結晶と、結晶核形成剤を
主体としてなる請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス
フィルタ。4. The ceramic fiber mainly comprises aluminosilicate glass or aluminoborosilicate glass, mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) crystal, and a crystal nucleating agent. Exhaust gas filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3277435A JPH05115722A (en) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Exhaust gas filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3277435A JPH05115722A (en) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Exhaust gas filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115722A true JPH05115722A (en) | 1993-05-14 |
Family
ID=17583526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3277435A Pending JPH05115722A (en) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Exhaust gas filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05115722A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6497795B1 (en) | 1998-12-16 | 2002-12-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for decomposing gaseous aliphatic hydrocarbon halide compound |
| US6616815B2 (en) | 1998-06-22 | 2003-09-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of decomposing halogenated aliphatic hydrocarbon compounds or aromatic compounds and apparatus to be used for the same as well as method of clarifying exhaust gas and apparatus to be used for the same |
| US6716399B2 (en) | 1998-11-30 | 2004-04-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for decomposing halogenated aliphatic hydrocarbon compounds or aromatic compounds |
| JP2004271199A (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Horiba Ltd | Filter for gas measurement and its manufacturing method |
| US7018514B2 (en) | 2001-11-12 | 2006-03-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for processing substances to be decomposed |
| US7163615B2 (en) | 2001-11-12 | 2007-01-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of treating substance to be degraded and its apparatus |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP3277435A patent/JPH05115722A/en active Pending
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