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JP2002253916A - ハニカムフィルター、及びその製造方法 - Google Patents

ハニカムフィルター、及びその製造方法

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JP2002253916A
JP2002253916A JP2001057325A JP2001057325A JP2002253916A JP 2002253916 A JP2002253916 A JP 2002253916A JP 2001057325 A JP2001057325 A JP 2001057325A JP 2001057325 A JP2001057325 A JP 2001057325A JP 2002253916 A JP2002253916 A JP 2002253916A
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honeycomb
exhaust gas
segment
honeycomb segment
honeycomb filter
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節 原田
Toshiyuki Hamanaka
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルター各部の熱応力を低減してクラック
等の発生を高度に抑制することができ、特に、炭化珪
素、又は金属シリコンと炭化珪素を主成分とするものに
好適なハニカムフィルター及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 多孔質の隔壁２０により仕切られた複数
の貫通孔２１を有し、複数の貫通孔２１を、排ガス流入
端面１６及び排ガス流出端面１４で互い違いに目封じし
たハニカムセグメント４、５を、複数接合したハニカム
フィルター１０である。ハニカムセグメントの相隣接す
る同士４、５を、それぞれ対向する側面６、７の一部で
相互に接触させ、かつ接触する部分８、９以外の側面
６、７の少なくとも一部で、ハニカムセグメントの基体
より強度の小さい接合材２４を介して相互に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ボイラー等の燃
焼装置、又はディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に用いられるハニカムフィルター及びその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ディーゼルエンジン等から排出される
粒子状物質の環境への影響が最近大きくクローズアップ
されてきており、このような粒子状物質を捕集除去する
重要な手段として、排ガス浄化用ハニカムフィルターが
用いられている。
【０００３】 排ガス浄化用ハニカムフィルターは、通
常、多孔質の隔壁により仕切られた複数の貫通孔を、排
ガス流入端面及び排ガス流出端面で互い違いに目封じし
た構造を備え、排ガス流入端面に開口する貫通孔からフ
ィルター内に流入した排ガスを、強制的にフィルター内
の隔壁を通過させることにより、排ガス中の粒子状物質
を捕集、除去するものである。
【０００４】 ところで、このようなハニカムフィルタ
ーは、その特性上、使用時に、排気ガスの急激な温度変
化又は局所的な高熱に曝され、フィルター各部の温度分
布が不均一となることから、フィルター各部の熱膨張較
差に起因して熱応力が増大し、フィルターにクラック等
を生じる問題が指摘されている。
【０００５】 特に、ディーゼルエンジン等の排ガス浄
化手段として用いる場合は、フィルターに溜まったカー
ボン微粒子を燃焼、除去するフィルター再生工程により
局所的な高温に曝されるため、フィルターのクラック等
の発生が重要な問題となっている。
【０００６】 また、このようなフィルターでは、フィ
ルターが極めて高温に曝されることから、耐熱性に優れ
る炭化珪素、又は金属シリコンと炭化珪素とを主成分と
するものが用いられているが、これら炭化珪素等は、熱
膨脹係数が大きいという欠点を有するため、フィルター
に発生する熱応力が大きく、クラック等がより発生し易
いという問題があった。
【０００７】 従来、このような問題に対して、ハニカ
ム構造体を複数のハニカムセグメントに分割して、この
ハニカムセグメントを、接合材を介して接合する構造に
より、互いに拘束されて自由に変形できない各部の熱応
力を低減するハニカム構造体が種々提案されている。
【０００８】 例えば、特公昭６１−５１２４０号公報
には、セラミック質よりなる複数のハニカムセグメント
を、鉱物組成がハニカムセグメントと実質的に同一、か
つ熱膨脹率の差が８００℃において０．１％以下である
接合材で接合して一体とする耐熱衝撃性回転蓄熱体が開
示されている。
【０００９】 しかしながら、この回転蓄熱体では、接
合材の鉱物組成がハニカムセグメントと実質的に同一で
あるため、接合材による各ハニカムセグメントの拘束が
依然大きく、各ハニカムセグメントに発生する熱応力を
充分に低減することができないという問題があった。
【００１０】 また、特開平８−２８２４６号公報に
は、複数のハニカムセグメントを、少なくとも三次元的
に交錯する無機繊維と無機粒子とを、無機バインダー、
及び有機バインダーを介して相互に結合してなる弾性質
シール材で接着して、ハニカム基体の耐久性を向上させ
たセラミックハニカムフィルターが開示されている。
【００１１】 しかしながら、このハニカムフィルター
では、シール材の熱伝導率が小さく、各ハニカムセグメ
ントが熱的に遮断されているため、フィルター各部の温
度分布を均一化することができず、ハニカムフィルター
に発生する熱応力を低減する効果が必ずしも充分なもの
ではなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上述の問
題に鑑みてなされたものであり、フィルター各部の熱応
力を低減してクラック等の発生を高度に抑制することが
でき、特に、炭化珪素、又は金属シリコンと炭化珪素を
主成分とするものに好適なハニカムフィルター及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】 本発明者は、上述の課
題を解決すべく、鋭意研究した結果、隣接するハニカム
セグメント同士を、各側面の一部において、直接又は熱
伝導部材を介して相互に接触させてフィルター全体の高
い熱伝導性を確保するとともに、ハニカムセグメント同
士を、各側面の一部で直接又は熱伝導部材を介して相互
に接触している部分（以下「接触部」ということがあ
る。）以外の各側面の少なくとも一部で、ハニカムセグ
メントの基体材料より強度の小さな接合材を介して接合
する構造とすることにより、上述の目的を達成できるこ
とを知見し、本発明を完成させた。
【００１４】 即ち、本発明によれば、多孔質の隔壁に
より仕切られた複数の貫通孔を有し、この複数の貫通孔
を排ガス流入端面及び排ガス流出端面で互い違いに目封
じしたハニカムセグメントを、複数接合したハニカムフ
ィルターであって、ハニカムセグメントの相隣接する同
士は、それぞれ対向する側面の一部で相互に接触し、か
つこの接触部以外の側面の少なくとも一部で、ハニカム
セグメントの基体より強度の小さい接合材を介して相互
に接合されていることを特徴とするハニカムフィルター
が提供される。
【００１５】 本発明においては、ハニカムセグメント
同士が、直接又は熱伝導部材を介して接触する部分以外
の側面の部分（以下「非接触部」ということがある。）
が、接触部を有する側面のうち、少なくとも排ガス流入
側の端面に接続する部分の全部を含んで設けられている
ことが好ましく、少なくとも排ガス流入端面、排ガス流
出端面、及びハニカムフィルターの外周面に接続する部
分の全部を含んで設けられていることがより好ましい。
また、この際、非接触部が、接触部を有する側面のう
ち、少なくとも排ガス流入端面に接続する部分を含ん
で、その一部に、接合材を、配設されていることが好ま
しい。
【００１６】 また、本発明においては、ハニカムセグ
メントの相隣接する同士のうち、少なくとも一のハニカ
ムセグメントが、他のハニカムセグメントの側面と対向
する側面の一部に凸部を有し、この凸部を介して隣接す
る他のハニカムセグメントの側面の一部と接触する構
造、或いはハニカムセグメントの相隣接する同士のう
ち、少なくとも一のハニカムセグメントが、他のハニカ
ムセグメントの側面と対向する側面の一部に、ハニカム
セグメントと同材質の熱伝導部材を配設され、この熱伝
導部材を介して隣接する他のハニカムセグメントの側面
の一部と接触する構造が好ましい。
【００１７】 また、本発明においては、ハニカムセグ
メントは、炭化珪素、又は金属シリコン及び炭化珪素を
主成分とすることが好ましく、接合材は、耐熱性の無機
化合物を主成分とすることが好ましい。また、ハニカム
セグメントの貫通孔間に設けられる隔壁に、触媒能を有
する金属が坦持されていることが好ましい。
【００１８】 他方、本発明によれば、セラミックス及
び／又は金属からなる粉末原料、バインダー及び水を混
練、成形して、隔壁により仕切られた複数の貫通孔を有
するハニカム構造体を得、このハニカム構造体を乾燥
後、複数の貫通孔を排ガス流入端面及び排ガス流出端面
で互い違いに目封じしてハニカムセグメント乾燥体を
得、このハニカムセグメント乾燥体の側面の一部に、ハ
ニカムセグメント乾燥体と同材質からなる熱伝導部材を
接合後、乾燥、焼成して複合ハニカムセグメントを得、
熱伝導部材を配設されているハニカムセグメントを、こ
の熱伝導部材を介して、他の隣接するハニカムセグメン
トの対向する側面の一部と接触させ、かつ非接触部の少
なくとも一部に、ハニカムセグメントの基体より強度の
小さい接合材を配設して一体化することを特徴とするハ
ニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００１９】 また、本発明によれば セラミックス及
び／又は金属からなる粉末原料と、バインダー及び水と
を混練、成形して、隔壁により仕切られた複数の貫通孔
を有するハニカム構造体を得、このハニカム構造体を乾
燥後、複数の貫通孔を排ガス流入端面及び排ガス流出端
面で互い違いに目封じしてハニカムセグメント乾燥体を
得、このハニカムセグメント乾燥体を切削加工して、ハ
ニカムセグメント乾燥体の側面に凸部を設けた後、焼成
してハニカムセグメントを得、このハニカムセグメント
の側面に設けた凸部を、隣接する他のハニカムセグメン
トの対向する側面の一部と接触させ、かつ非接触部の少
なくとも一部に、ハニカムセグメント乾燥体より強度の
小さい接合材を配設して一体化することを特徴とするハ
ニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２０】 本発明のこれらの製造方法においては、
粉末原料が、炭化珪素、又は金属シリコン及び炭化珪素
を主成分とすることが好ましい。また、接合材は、耐熱
性の無機化合物を主成分とすることが好ましい。
【００２１】 以上のように、本発明においては、各ハ
ニカムセグメントの少なくとも一部が、ハニカムセグメ
ントの基体より強度の小さい接合材で接合されているた
め、接合材による各ハニカムセグメントに対する拘束が
小さく、フィルター各部が温度変化に応じて比較的自由
に変形することができる。この結果、使用時において各
部で温度分布の不均一が生じても、フィルターに発生す
る熱応力が低減するため、クラックの発生を防止するこ
とができ、耐久性に優れるハニカムフィルターとするこ
とができる。
【００２２】 また、本発明においては、複数のハニカ
ムセグメントが相互に対向する面の一部で接触している
ため、接合材とともに又は接合材によらずにフィルター
全体の熱伝導性を確保してフィルター各部の温度分布を
均一化することができる。この結果、上述した接合材に
よる効果に加え、フィルター使用時におけるフィルター
各部の熱応力を更に低減し、クラックの発生を高度に防
止することができる。特に、ハニカムセグメントが、熱
伝導性に優れる炭化珪素、又は金属シリコンと炭化珪素
を主成分とする場合には、このような効果が顕著とな
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。
【００２４】 １.ハニカムフィルター 図１に示すように、本発明のハニカムフィルター１０
は、ハニカムセグメントの相隣接する同士４、５を、そ
れぞれ対向する側面６、７の一部で相互に接触し、かつ
非接触部１２の少なくとも一部で、ハニカムセグメント
の基体４、５より強度の小さい接合材２４を介して相互
に接合されてなるものである。
【００２５】 これにより、上述したようにフィルター
使用時におけるフィルター各部の熱応力を極めて低減す
ることができるため、クラックの発生等を高度に防止す
ることができる。
【００２６】 図１に示すように、本発明におけるハニ
カムセグメント４、５は、多孔質の隔壁２０により仕切
られた複数の貫通孔２１を、排ガス流入端面１６及び排
ガス流出端面１４で、目封じ材２６により互い違いに目
封じした構造を備え、排ガス３０を、排ガス流入端面１
６に開口する貫通孔２１からフィルター内に流入し、強
制的にフィルター内の隔壁２０を通過させることによ
り、排ガス中の粒子状物質を捕集、除去するものであ
る。
【００２７】 ハニカムセグメント４、５の材質として
は、例えば、無配向コーディエライト、配向コーディエ
ライト、ムライト−ジルコン、ムライト、ジルコン、コ
ーディエライト−ムライト、ムライト−チタン酸アルミ
ニウム、クレーボンド炭化珪素、炭化珪素、金属シリコ
ン及びジルコニア−スピネル等からなる群より選ばれた
少なくとも一種を主結晶相とするセラミックスを挙げる
ことができる。
【００２８】 中でも、耐熱性とともに熱伝導性に優
れ、フィルター全体の高い熱伝導性を確保してフィルタ
ー各部の熱応力を低減することができる点で、炭化珪
素、又は金属シリコンと炭化珪素とを主結晶とするもの
が好ましい。
【００２９】 本発明においては、ハニカムセグメント
４、５の貫通孔２１の形状、セル密度については、特に
制限はなく、用途等に応じて適宜、所望の形状、セル密
度とすることができる。
【００３０】 また、本発明においては、ハニカムセグ
メント４、５の形状についても特に制限はないが、図４
〜１１に示すように、例えば、円柱形状を、その中心軸
３１を通るように軸方向に３分割又は４分割に切断し、
軸方向と垂直方向の断面形状が、扇形となるような形状
のもの；図１２、１３に示すように、例えば、円柱形状
を、軸方向に一定間隔で９分割以上に切断し、軸方向と
垂直方向の断面形状が、各セグメント４で扇形、四角等
の異なる形状となるもの等を挙げることができる。中で
も、接触部８を、多数、かつ３次元的に設けることがで
きるため、ハニカムフィルターの熱応力を極めて低減す
ることができる点で、図１２、１３に示すようにハニカ
ムフィルター１０を９分割以上に切断した形状のハニカ
ムセグメント４が好ましい。
【００３１】 尚、ハニカムフィルター１０を、内燃機
関又は燃焼装置の排ガス浄化手段として用いる場合に
は、捕集した粒子状物質の燃焼除去を促進してフィルタ
ー再生を効果的に行うために、隔壁２０に、例えば、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の触媒能を有する金属を担持させるこ
とが好ましい。
【００３２】 本発明のハニカムフィルター１０は、上
述したハニカムセグメントの相隣接する同士４、５を、
それぞれ対向する側面６、７の一部で相互に接触させる
構造を有するものであり、これにより、接合材２４によ
らず又は接合材２４とともにフィルター１０全体の熱伝
導性を確保して、各部の熱応力を低減することができ
る。
【００３３】 ここで、本明細書において、「接触」と
は、各ハニカムセグメント４、５間で熱伝導が可能であ
り、かつ熱膨張による変形が生じた際に、各ハニカムセ
グメント４、５間で接する面の位置関係が変更可能な状
態を意味する。
【００３４】 具体的には、例えば、図１に示すよう
に、相隣接するハニカムセグメント４、５のうち、一の
ハニカムセグメント４が、他のハニカムセグメント５の
側面７と対向する側面６の一部に凸部２ａを有し、この
凸部２ａを介して隣接する他のハニカムセグメント５の
側面７の一部と接触するもの；図２に示すように、相隣
接するハニカムセグメント４、５のうち、一のハニカム
セグメント４が、他のハニカムセグメント５の側面７と
対向する側面６の一部に、ハニカムセグメント４と同一
の材質からなる熱伝導部材１８を配設され、この熱伝導
部材１８を介して、他の隣接するハニカムセグメント５
の側面７の一部と接触しているもの；又は、図３に示す
ように、相隣接するハニカムセグメント４、５の、対向
する各側面６、７の一部にそれぞれ凸部（図示せず）又
は熱伝導部材１８、１９を設け、これらを介して相隣接
するハニカムセグメント同士４、５が接触しているもの
等を挙げることができる。
【００３５】 中でも、設計が容易な点で、相隣接する
ハニカムセグメント４、５のうち、少なくとも一のハニ
カムセグメント４に、ハニカムセグメント４と同一の材
質からなる熱伝導部材１８（１９）を配設して、この熱
伝導部材１８（１９）を介して、他の隣接するハニカム
セグメント５と接触させることが好ましい。
【００３６】 図４〜１１に示すように、接触部８及び
非接触部１２の配置としては、例えば、接触部８を、ハ
ニカムフィルター１０の外周面２３、排ガス流入端面１
６及び排ガス流出端面１４に接続させずにフィルター中
心部に設け、非接触部１２を、これらの面２３、１４、
１６に接続する部分の全部を含んで設ける例を挙げるこ
とができる。
【００３７】 図４〜１１に示すように、このようなハ
ニカムフィルターでは、排ガス流入端面１６、排ガス流
出端面１４及びハニカムフィルター１０の外周面２３に
接続する部分全体を含んで接合材２４を配設することが
できるため、煤の吹き抜けを効果的に防止することがで
きる構造とすることが可能となる。また、接触部８をフ
ィルター中心部に設けるため、フィルター全体の温度を
均一化し易いとともに、接合材２４を設けない部分３７
を、接触部８より、外側（排ガス流入端面側、排ガス流
出端面側、又はハニカムフィルターの外周面側）に設け
ることができるため、熱応力をより効果的に低減するこ
とができる構造とすることが可能となる。更には、接触
部８が、接合材２４を配設する位置よりハニカムフィル
ター１０の中心方向に位置するため、熱膨張によりフィ
ルターに変形を生じた際でも、確実に接触状態を確保す
ることができる。
【００３８】 本発明では、接触部８の形状について特
に制限はないが、例えば、ハニカムフィルター１０の軸
方向の断面形状が、三角形、長方形、正方形、菱形、台
形、楕円、円形、トラックサークル形状、半楕円形、又
は半円形の等を挙げることができる。中でも、フィルタ
ー１０全体の温度を均一化し易い点で、楕円、円形、ト
ラックサークル形状等が好ましい。
【００３９】 また、本発明における接触部８の面積
は、熱伝導性を高めて各ハニカムセグメント４、５の熱
応力の低減下を図るという点、後述する接合材２４によ
る各ハニカムセグメント４、５の接合強度、及び接合材
２４による熱伝導性等を考慮して、適当な広さとするこ
とが好ましい。
【００４０】 本発明のハニカムフィルター１０は、更
に、ハニカムセグメントの相隣接する同士４、５を、非
接触部１２の一部で、ハニカムセグメント４、５の基体
より強度の小さな接合材２４を介して相互に接合する構
造を有するものである。これにより、各ハニカムセグメ
ント４、５を一体化しながらも、接合材２４による拘束
を小さくしてフィルター各部の熱応力を低減することが
できる。
【００４１】 ここで、本明細書において「強度」と
は、４点曲げ強度試験（ＪＩＳ１６０１）により測定し
た値を意味する。
【００４２】 本発明における接合材２４は、前述した
ハニカムセグメント４、５の基体より強度の小さいもの
であればよく、フィルター１０全体の熱伝導性を確保す
るために熱伝導性の材質とする必要はない。もっとも、
接合材２４を熱伝導性の材質のものにより構成して、接
触部８、９と接合部３５、３６の両方で熱伝導性を確保
することが、熱応力を低減する効果が大きい点で好まし
い。
【００４３】 また、フィルター使用時に高温に曝され
ることを考慮すると、耐熱性、耐熱衝撃性に優れる点で
耐熱性無機化合物を主成分とするものが好ましく、耐熱
性無機化合物としては、例えば、前述した粉末原料で用
いるセラミックス及び／又は金属を含有する繊維材料又
は粉体とセメント等を混合したものを挙げることができ
る。
【００４４】 中でも、弾性率が大きく熱応力を低減す
る効果が大きい点で、粉末原料で用いるセラミックス及
び／又は金属を含有する繊維材料とセメント等を混合し
たものが好ましい。また、セメントとしては、水和セメ
ント、熱硬化セメント等を挙げることができるが、強
度、作業性の点から熱硬化セメントが好ましい。
【００４５】 本発明においては、図８〜１１に示すよ
うに、接合材２４を、非接触部１２の全体に設けてもよ
く、図４〜７に示すように、接合材２４を、非接触部１
２の一部に設けてもよい。
【００４６】 前者の構造では、ハニカムフィルター１
０全体の機械的応力に対する強度を上げることができ、
一方、後者の構造では、ハニカムフィルター１０全体の
熱応力をより低減することができる。
【００４７】 また、接合材２４を非接触部１２の一部
に設ける場合には、接合材２４を設けない部分（以下、
「非接合部」ということがある。）３７を、接触部８よ
り排ガス流入端面１６側又は排ガス流出端面１４側に設
けることが好ましい。
【００４８】 これにより、フィルター使用時に大きな
熱応力が生じる排ガス流入端面１６及び排ガス流出端面
１４の熱応力を集中的に低減して、ハニカムフィルター
１０全体の熱応力を効果的に低減することができる。
【００４９】 但し、煤の吹き抜けを防止するために
は、図４〜７、１３に示すように、接合材２４を、非接
触部１２のうち、少なくとも、排ガス流入端面１６に接
続する部分全体を含んで設けることが好ましく、更に、
外周面２３及び排ガス流出端面１４に接続する部分全体
を含んで設けることがより好ましい。
【００５０】 この際、接合材２４は、図４、１３に示
すように、外周面２３、排ガス流入端面１６又は排ガス
流出端面１４から、各面２３、１６、１４に対して垂直
方向に同じ幅で設けてもよく、図５〜７に示すように、
異なる幅で設けてもよい。
【００５１】 また、本発明において非接合部３７は、
例えば、図４〜７に示すように、接触部８の形状に対応
させて、長方形、正方形、菱形等の四角形、台形、円
形、トラックサークル形状等の形状としてもよく、図１
３に示すように、接触部８の形状とは異なる形状として
もよい。
【００５２】 ２.ハニカムフィルターの製造方法 本発明におけるハニカムフィルターの製造方法では、ま
ず、セラミックス及び／又は金属からなる粉末原料、バ
インダー及び水を混練、成形して、隔壁により仕切られ
た複数の貫通孔を有するハニカム構造体を得、このハニ
カム構造体を乾燥後、複数の貫通孔を排ガス流入側及び
排ガス流出側の両端面で互い違いに目封じしてハニカム
セグメント乾燥体を得る。
【００５３】 セラミックス及び／又は金属からなる粉
末原料としては、例えば、金属シリコン、炭化珪素、チ
タン、ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジ
ルコニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウ
ム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、
コーディエライト化原料、チタン酸アルミニウム、サイ
アロン、カオリン、タルク、水酸化アルミニウム、溶融
シリカ、及び石英よりなる群から選ばれる少なくとも一
種を含むものを主原料とするものを挙げることができ
る。中でも、熱伝導性及び耐熱性の点で、金属シリコン
及び炭化珪素、又は炭化珪素を主成分とすることが好ま
しい。
【００５４】 バインダーとしては、例えば、ヒドロキ
シメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、又は
ポリビニルアルコール等を挙げることができ、これらバ
インダーは、一種単独で又は二種以上を組合わせて用い
ることができる。
【００５５】 本発明では、その他に、成形助剤として
一般的に使用されるエチレングリコール、デキストリ
ン、脂肪酸石鹸、又はポリアルコール等を必要に応じて
添加してもよい。
【００５６】 投入する水の量は、通常、上述した粉末
原料１００重量部に対して、１０〜４０重量部程度であ
り、水を投入後、得られた混合原料を、真空土練機等で
混練し、可塑性とする。
【００５７】 成形方法は、押出成形が好ましく、例え
ば、ラム式押出し成形機、２軸スクリュー式連続押出成
形装置等を用いて行うことができる。
【００５８】 また、ハニカム構造体を乾燥する方法と
しては、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾
燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることがで
き、中でも、誘電乾燥、マイクロ波又は熱風乾燥を単独
で又は組合せて行うことが好ましい。
【００５９】 また、目封じ材についても、通常用いる
材料でよく、例えば、前述した粉末原料と同様のものを
用いることができる。
【００６０】 本発明のハニカムフィルターの製造方法
では、次いで、得られたハニカムセグメント乾燥体の側
面の一部に、他のハニカムセグメント乾燥体の側面に接
触させる接触面を形成し、その後乾燥、焼成してハニカ
ムセグメントを得る。
【００６１】 接触面を形成する方法としては、図１４
に示すように、ハニカムセグメント乾燥体１を切削等の
加工を行い、その側面２の一部に、凸部を設ける方法；
又は図１５に示すように、ハニカムセグメント乾燥体１
の側面２の一部に、ハニカムセグメント乾燥体１と同材
質からなる熱伝導部材１８を接合する方法等を挙げるこ
とができ、中でも、接触面の設計が容易な点で後者の方
法が好ましい。
【００６２】 また、図１６に示すように、凸部（図示
せず）又は熱伝導部材１８、１９は、相互に接触させる
ハニカムセグメント乾燥体１の両方に設けてもよい。
【００６３】 乾燥方法は、前述したハニカム構造体を
乾燥する方法と同様であり、焼成条件についても、用い
る材料の種類により適宜所望の条件を選択すればよい。
【００６４】 本発明の製造方法においては、次いで、
得られたハニカムセグメントの熱伝導部材又は凸部から
なる接触部を、他の隣接するハニカムセグメントの対向
する側面の一部と接触させ、かつ非接触部の少なくとも
一部に、ハニカムセグメントの基体より強度の小さい接
合材を配設して一体化する。
【００６５】 接触部の配置等、及び接合材を構成する
材料等については、本発明のハニカムフィルターで説明
した通りであり、ここではその説明を省略する。
【００６６】 但し、接合材の材料として用いる耐熱性
無機化合物は、必要に応じて、有機又は無機のバインダ
ー等を混合したものを用いることが好ましい。また、接
合材は、例えば、プレート状の乾燥体、又はスラリー等
のいずれを配設するものであってもよい。
【００６７】 接合方法としては、例えば、非接触部の
一部に、接合材を配設後、接合材の材料に応じて水和又
は熱処理を選択して行うことができる。
【００６８】 また、熱処理により接合する場合は、接
合材の材料に応じて適宜好適な熱処理温度を選択すれば
よいが、一般には２００〜４００℃の温度で行うことが
好ましい。
【００６９】 また、プレート状の乾燥体からなる接合
材を用いる場合は、例えば、接合材を湿らせてから圧着
した後、水和又は熱処理を行えばよく、スラリー状の接
合材を用いる場合は、スラリー状の接合材を塗布した
後、水和又は熱処理を行えばよい。
【００７０】
【実施例】 以下、本発明を具体的な実施例に基づいて
更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。
【００７１】（実施例１）セラミックス原料として、Ｓ
ｉＣ粉７５重量％及び金属Ｓｉ粉２５重量％の混合粉末
を使用し、この混合粉末１００重量部に、メチルセルロ
ース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロースから
なるバインダー６重量部と、界面活性剤０．８重量部
と、水２２重量部とを投入、混練機で混練して可塑性の
坏土を得た。
【００７２】 次いで、この坏土を押出成形して、外観
形状が、円柱形状をその中心軸を通るように軸方向に４
分割に切断した形状で、軸方向に対して垂直方向の断面
が扇形状を有し、隔壁の厚さが、０．３ｍｍ、セル密度
が、３１セル／ｃｍ2である各ハニカム構造体を成形し
た。
【００７３】 次いで、この成形体をマイクロ波及び熱
風で乾燥した後、ハニカム構造体の貫通孔を、排ガス流
入側及び排ガス流出側の両端面で互い違いに目封じし、
ハニカムセグメント乾燥体を得た。
【００７４】 次いで、ハニカムセグメント乾燥体の側
面の一部に、ハニカムセグメント乾燥体と同材質からな
るスラリーを塗布した後、スラリーを塗布した部分に、
ハニカムセグメント乾燥体と同材質からなるプレート状
の熱伝導部材を圧着、乾燥して、熱伝導部材をハニカム
セグメント乾燥体に接合した。
【００７５】 次いで、得られた複合セグメント乾燥体
を、Ｎ2雰囲気中約４００℃で脱脂し、その後Ａｒ等の
不活性雰囲気中で約１５５０℃で焼成し、複合ハニカム
セグメントを作成した。
【００７６】 次いで、複合ハニカムセグメントの熱伝
導部材により構成される接触部と、隣接する他のハニカ
ムセグメントの対向する側面の一部と接触させ、非接触
部の一部に、アルミノシリケート質ファイバー、ＳｉＣ
粉、無機バインダー、及び水からなる接合材を配設して
お互いのハニカムセグメントを接合一体化して図４に示
す構造のハニカムフィルターを得た。一体化した後のハ
ニカムフィルターの寸法は、１４４ｍｍφ×１５２ｍｍ
Ｌで、非接触部の隙間は２ｍｍであった。
【００７７】（実施例２）実施例１と同様にして、ハニ
カムセグメント乾燥体を作成した後、得られたハニカム
セグメント乾燥体を切削して、側面に凸部を設け、その
後、焼成してハニカムセグメントを作成した。
【００７８】 次いで、このハニカムセグメントの凸部
が、隣接させる他のハニカムセグメントの側面と直接接
触するように各ハニカムセグメントを組み合わせ、ハニ
カムセグメント同士が接触していない非接触部の一部
に、実施例１と同様の接合材を配設して各ハニカムセグ
メントをお互いに接合、一体化して図４に示すハニカム
フィルターを得た。
【００７９】 得られたハニカムセグメントの寸法は、
１４４ｍｍφ×１５２ｍｍＬ、隔壁の厚さが０．３ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2であった。
【００８０】（実施例３〜５）実施例１において、それ
ぞれ、図８、図１２、又は図１３に示す構造としたこと
以外は、実施例１と同様にしてハニカムフィルターを得
た。
【００８１】（比較例１）実施例１において、相隣接す
るハニカムセグメントの、それぞれ対向する側面の全体
にアルミノシリケート質ファイバー、ＳｉＣ粉、無機バ
インダー、及び水からなる接合材を配設して、接触部を
有しない構造としたこと以外は、実施例１と同様にして
ハニカムフィルターを得た。
【００８２】（比較例２）実施例１において、２つのハ
ニカムセグメント乾燥体の各側面全体に、それぞれハニ
カムセグメント乾燥体と同材質からなるスラリーを塗布
した後、スラリーを塗布した部分に、ハニカムセグメン
ト乾燥体と同材質からなるプレート状の熱伝導部材を圧
着、乾燥して、熱伝導部材を両方のハニカムセグメント
乾燥体に接合し、接触部を有しない構造とした以外は、
実施例１と同様にしてハニカムフィルターを得た。
【００８３】（評価方法）実施例１〜５、及び比較例
１、２で得られた炭化珪素質ハニカムフィルターを用
い、ハニカムフィルターの外周部に把持材としてセラミ
ック製無膨張マットを巻き、ＳＵＳ４０９製のキャニン
グ用缶体に押し込んでキャニング構造体とした後、ディ
ーゼル燃料軽油の燃焼により発生させた煤を含む燃焼ガ
スを、前記各図面上において、ハニカム構造体の下端面
（排ガス流入端面）より流入させ、上端面（排ガス流出
端面）より流出させることにより、煤をハニカム構造体
内に捕集した。
【００８４】 次いで、一旦室温まで放冷した後、ハニ
カム構造体の上端面（排ガス流出端面）より９００℃で
一定割合の酸素を含む燃焼ガスを流入させることによ
り、煤を燃焼除去するフィルターの再生試験を実施し
た。
【００８５】 このフィルター再生試験では、入口ガス
温度を９００℃まで上昇させる過渡時間と、捕集すす重
量とを３種類設定し、フィルターの再生を実施した後、
ハニカム構造体の上端面（排ガス流出端面）、下端面
（排ガス流入端面）、外周面、内部のそれぞれの部位で
のクラックの発生の有無を調査した。評価結果を、まと
めて表１に示す。尚、表中、△はクラックが生じたこと
を示し、○はクラックが発生しなかったことを示す。
【００８６】
【表１】
【００８７】（評価）表１からわかるように、標準条件
の場合であっても、隣接するハニカムセグメント同士の
対向する各側面の全体を接合材で接合した構造の比較例
１では、排ガス流出端面でクラックの発生が認められ、
同様に各側面の全体を、ハニカムセグメント乾燥体と同
材質からなる熱伝導部材で接合した比較例２のハニカム
フィルターでは、排ガス流入端面、排ガス流出端面、外
周面及び内部の全てでクラックの発生が認められた。
【００８８】 これに対し、相隣接するハニカムセグメ
ント同士を、それぞれ対向する側面の一部で相互に接触
させ、かつ接触する部分以外の側面の少なくとも一部
で、ハニカムセグメントの基体より強度の小さい接合材
を介して相互に接合する構造を有する実施例１〜５のハ
ニカムフィルターでは、クラックの発生は認められなか
った。
【００８９】 また、過渡時間を短くし捕集煤重量を増
加させて、温度の不均一を極めて大きくすると、本発明
における各実施例でも一部にクラックの発生が認められ
たが、図４及び図１３に示すように、接合材を非接触部
の一部に設けている実施例１及び５では、図８及び図１
２に示すように、接合材が非接触部全体に配設されてい
る実施例３及び４に比べ、クラックの発生は少なかっ
た。
【００９０】 また、図１２、１３に示すように、ハニ
カムフィルターを９分割して接触面を多く設けるととも
に、一のハニカムセグメントの体積を小さくした構造の
実施例４及び５のハニカムフィルターでは、図４及び図
８に示すように、ハニカムフィルターを、その中心軸を
通るように軸方向に４分割した構造の実施例１及び５の
ハニカムフィルターに比べ、クラックの発生は非常に少
なかった。
【００９１】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、熱応力によるクラック等の発生を従来のハニカムフ
ィルターより極めて低減することができ、特に、炭化珪
素、又は金属シリコンと炭化珪素を主成分とした際に、
このような特性が顕著なハニカムフィルター、及びその
製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るハニカムフィルターの一の実施
形態を模式的に示す断面図である。
【図２】 本発明に係るハニカムフィルターの他の実施
形態を模式的に示す一部側面図である。
【図３】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他の
実施形態を模式的に示す一部側面図である。
【図４】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他の
実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図５】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他の
実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図６】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他の
実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図７】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他の
実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図８】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他の
実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図９】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他の
実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図１０】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他
の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図１１】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他
の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図１２】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他
の実施形態を模式的に示しており、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ’断面図である。
【図１３】 本発明に係るハニカムフィルターの更に他
の実施形態を模式的に示しており、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ’断面図である。
【図１４】 本発明の製造方法における接合面を形成す
る方法の一例を模式的に示す説明図である。
【図１５】 本発明の製造方法における接合面を形成す
る方法の他の一例を模式的に示す説明図である。
【図１６】 本発明の製造方法における接合面を形成す
る方法の更に他の一例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１…ハニカムセグメント乾燥体、２…ハニカムセグメン
ト乾燥体の側面、２ａ…凸部、４、５…ハニカムセグメ
ント（基体）、６、７…側面、８、９…接触部、１０…
ハニカムフィルター、１１…貫通孔、１２…非接触部、
１４…排ガス流出端面（上端面）、１５…端面外縁部、
１６…排ガス流入端面（下端面）、１７…端面外縁部、
１８、１９…熱伝導部材、２０…隔壁、２１…貫通孔、
２３…ハニカムフィルターの外周面、２４…接合材、２
６…目封じ材、３０…排ガス、３１…中心軸、３５、３
６…接合部、３７、３８…非接合部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｐ ４Ｇ０６９ Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｃ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ ３２１Ａ ３２１ ３３１Ｔ ３３１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｚ Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA03 BA01 3K070 DA07 DA32 4D019 AA01 BA05 BB06 BB10 BC07 CA01 CB06 4D048 AA18 AB01 BA05X BA06X BB02 CD05 4D058 JA32 JB06 JB39 KA12 MA41 SA08 TA06 4G069 AA03 AA08 BB15A BB15B BC71B BC72B BC75B BD05A BD05B BD05C CA02 CA03 CA07 CA18 EA19 ED06 FB71

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多孔質の隔壁により仕切られた複数の貫
    通孔を有し、該複数の貫通孔を、排ガス流入端面及び排
    ガス流出端面で互い違いに目封じしたハニカムセグメン
    トを、複数接合したハニカムフィルターであって、 該ハニカムセグメントの相隣接する同士を、それぞれ対
    向する側面の一部で相互に接触させ、かつ該接触する部
    分以外の該側面の少なくとも一部で、該ハニカムセグメ
    ントの基体より強度の小さい接合材を介して相互に接合
    することを特徴とするハニカムフィルター。
  2. 【請求項２】 前記接触する部分以外の側面の部分が、
    該側面のうち、少なくとも、前記排ガス流入端面に接続
    する部分全体を含んで設けられている請求項１に記載の
    ハニカムフィルター。
  3. 【請求項３】 前記接触する部分以外の側面の部分が、
    該側面のうち、少なくとも、前記排ガス流入端面、前記
    排ガス流出端面、及びハニカムフィルターの外周面に接
    続する部分全体を含んで設けられている請求項１に記載
    のハニカムフィルター。
  4. 【請求項４】 前記接触する部分以外の側面の部分が、
    該側面のうち、少なくとも前記排ガス流入端面に接続す
    る部分全体を含んで、一部に、前記接合材を、配設され
    ている請求項２又は３に記載のハニカムフィルター。
  5. 【請求項５】 前記ハニカムセグメントの相隣接する同
    士のうち、少なくとも一のハニカムセグメントが、他の
    ハニカムセグメントの側面と対向する側面の一部に凸部
    を有し、該凸部を介して、隣接する他のハニカムセグメ
    ントの該側面の一部と接触する請求項１〜４のいずれか
    一項に記載のハニカムフィルター。
  6. 【請求項６】 前記ハニカムセグメントの相隣接する同
    士のうち、少なくとも一のハニカムセグメントが、他の
    ハニカムセグメントの側面と対向する側面の一部に、該
    ハニカムセグメントと同材質の熱伝導部材を配設されて
    おり、該熱伝導部材を介して、該隣接する該他のハニカ
    ムセグメントの該側面の一部と接触する請求項１〜４の
    いずれか一項に記載のハニカムフィルター。
  7. 【請求項７】 前記ハニカムセグメントが、炭化珪素、
    又は金属シリコン及び炭化珪素を主成分とする請求項１
    〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルター。
  8. 【請求項８】 前記接合材が、耐熱性の無機化合物を主
    成分とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカ
    ムフィルター。
  9. 【請求項９】 前記隔壁に、触媒能を有する金属が坦持
    されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一
    項に記載のハニカムフィルター。
  10. 【請求項１０】 セラミックス及び／又は金属からなる
    粉末原料、バインダー及び水を混練、成形して、隔壁に
    より仕切られた複数の貫通孔を有するハニカム構造体を
    得、 該ハニカム構造体を乾燥後、該複数の貫通孔を排ガス流
    入端面及び排ガス流出端面で互い違いに目封じしてハニ
    カムセグメント乾燥体を得、 該ハニカムセグメント乾燥体の側面の一部に、該ハニカ
    ムセグメント乾燥体と同材質からなる熱伝導部材を接合
    後、乾燥、焼成して複合ハニカムセグメントを得、 該熱伝導部材が配設されているハニカムセグメントを、
    該熱伝導部材を介して、他の隣接するハニカムセグメン
    トの対向する側面の一部と接触させ、かつ該接触する部
    分以外の該側面の少なくとも一部に、該ハニカムセグメ
    ントの基体より強度の小さい接合材を配設して一体化す
    ることを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
  11. 【請求項１１】 セラミックス及び／又は金属からなる
    粉末原料と、バインダー及び水とを混練、成形して、隔
    壁により仕切られた複数の貫通孔を有するハニカム構造
    体を得、 該ハニカム構造体を乾燥後、該複数の貫通孔を排ガス流
    入端面及び排ガス流出端面で互い違いに目封じしてハニ
    カムセグメント乾燥体を得、 該ハニカムセグメント乾燥体を切削加工して、該ハニカ
    ムセグメント乾燥体の側面に凸部を設けた後、焼成して
    ハニカムセグメントを得、 該ハニカムセグメントの側面に設けた該凸部を、隣接す
    る他のハニカムセグメントの対向する側面の一部と接触
    させ、かつ該接触する部分以外の該側面の少なくとも一
    部に、該ハニカムセグメント乾燥体より強度の小さい接
    合材を配設して一体化することを特徴とするハニカムフ
    ィルターの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記粉末原料が、炭化珪素を主成分と
    する請求項１０又は１１に記載のハニカムフィルターの
    製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記粉末原料が、金属シリコンと炭化
    珪素とを主成分とする請求項１０又は１１に記載のハニ
    カムフィルターの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記接合材が、耐熱性の無機化合物を
    主成分とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の
    ハニカムフィルターの製造方法。
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