JP2001096115A - Exhaust gas cleaning apparatus and honeycomb filter - Google Patents
Exhaust gas cleaning apparatus and honeycomb filterInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化装置
及び同装置に用いられるハニカムフィルタに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus and a honeycomb filter used in the apparatus.
【0002】[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。又、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精子数の減少を引
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、排気ガス中のディーゼルパティキュレートを除去
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。2. Description of the Related Art The number of automobiles has increased exponentially since the turn of the century, and the amount of exhaust gas emitted from internal combustion engines of automobiles has been increasing rapidly.
In particular, various substances contained in exhaust gas emitted from a diesel engine cause pollution, and are now seriously affecting the world environment. Also, recently, research results have reported that soot (diesel particulate) in exhaust gas sometimes causes allergic disorders and a decrease in sperm count. In other words, taking measures to remove diesel particulates in exhaust gas is considered to be an urgent task for humanity.
【0003】このような事情のもと、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、その中にセラミックス焼結
体製のハニカムフィルタが設けられている。このような
ハニカムフィルタには、格子状のセル壁により複数の貫
通孔が区画形成されている。そして、各貫通孔の端部
は、封止材により市松模様状に封止されている。Under such circumstances, various types of exhaust gas purifying devices have been proposed. In a general exhaust gas purifying apparatus, a casing is provided on an exhaust pipe connected to an exhaust manifold of an engine, and a honeycomb filter made of a ceramic sintered body is provided therein. In such a honeycomb filter, a plurality of through-holes are defined by lattice-shaped cell walls. The ends of the through holes are sealed in a checkered pattern with a sealing material.
【0004】ここで、従来におけるハニカムフィルタの
製造方法について簡単に説明する。まず、ハニカム成形
体を作製するとともに、セラミックス製の封止用ペース
トを準備しておく。次いで、ハニカム成形体の端面全体
に可撓性の封止用フィルムを貼着する。この状態で、フ
ィルム貼着側端面を封止用ペーストにディップする。す
ると、封止用フィルムに透設されたペースト導入孔を介
してペーストが流入され、そのペーストを乾燥させるこ
とにより封止材となる。従って、この封止材により、貫
通孔の端部が封止される。その後、ハニカム成形体を焼
成すると、ハニカム成形体及び封止材がともに焼結し、
多数のセルを有するハニカムフィルタが得られるように
なっている。Here, a conventional method for manufacturing a honeycomb filter will be briefly described. First, a honeycomb formed body is manufactured, and a ceramic sealing paste is prepared. Next, a flexible sealing film is adhered to the entire end face of the honeycomb formed body. In this state, the end surface on the film sticking side is dipped in a sealing paste. Then, the paste flows in through the paste introduction hole provided in the sealing film, and the paste is dried to form a sealing material. Therefore, the end of the through hole is sealed by the sealing material. Thereafter, when the honeycomb formed body is fired, the honeycomb formed body and the sealing material are sintered together,
A honeycomb filter having a large number of cells can be obtained.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、封止用ペー
ストの充填を行った直後の時点では、通常、封止材とな
るべき部分の外端面は平坦な形状となっている。しかし
ながら、この後に焼成を行なうと、封止用ペースト中の
溶剤等が揮発又は分解することでヒケが生じる。従っ
て、焼成前に修正作業を行なっているにもかかわらず、
封止材の外端面中央部が大きく窪んでしまい、そこに凹
部ができる。その結果、封止材と貫通孔の内壁面との間
に隙間ができやすくなり、封止材が脱落しやすいという
問題があった。それとともに、封止材にクラックが生じ
るという問題もあった。By the way, immediately after the filling of the sealing paste, the outer end surface of the portion to be the sealing material is usually flat. However, if baking is performed after this, sinks occur due to volatilization or decomposition of the solvent and the like in the sealing paste. Therefore, despite the work being done before firing,
The central portion of the outer end surface of the sealing material is greatly recessed, and a recess is formed there. As a result, there is a problem that a gap is easily formed between the sealing material and the inner wall surface of the through hole, and the sealing material is easily dropped. At the same time, there has been a problem that cracks occur in the sealing material.
【0006】本発明は上記の課題を解決するためなされ
たものであり、その目的は、封止材による貫通孔の封止
状態を良好にできるとともに、封止材にクラックが生じ
るのを防止できる排気ガス浄化装置及びハニカムフィル
タを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it possible to improve the sealing state of a through hole by a sealing material and to prevent cracks from occurring in the sealing material. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device and a honeycomb filter.
【0007】[0007]
【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、内燃機関の排気側に
設けられたケーシングと、前記ケーシング内に収容さ
れ、排気ガス中に含まれるパティキュレートを除去する
ハニカムフィルタとを備え、そのハニカムフィルタは、
セル壁により区画される複数の貫通孔を有し、各貫通孔
の端部が封止材によって封止されている排気ガス浄化装
置において、前記封止材における前記セル壁に接する周
縁部の厚さを1.0〜6.0mmの範囲に設定し、前記
封止材の中央部を周縁部よりも薄くし、かつ前記封止材
の中央部の厚さと周縁部の厚さとの差を0.3〜1.0
mmの範囲に設定したことをその要旨とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a casing provided on an exhaust side of an internal combustion engine, and a casing accommodated in the casing and having an exhaust gas. And a honeycomb filter that removes the contained particulate matter. The honeycomb filter includes:
In an exhaust gas purifying apparatus having a plurality of through holes defined by cell walls, and an end of each through hole is sealed with a sealing material, a thickness of a peripheral portion of the sealing material that contacts the cell wall. The thickness is set in the range of 1.0 to 6.0 mm, the center of the sealing material is thinner than the peripheral portion, and the difference between the thickness of the central portion of the sealing material and the thickness of the peripheral portion is 0. .3 to 1.0
The gist is that the distance is set in the range of mm.
【0008】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の排気ガス浄化装置において、前記封止材の外端面は
半球凹状に窪んでいることをその要旨とする。請求項3
に記載の発明では、請求項1又は2に記載の排気ガス浄
化装置において、前記封止材は、前記ハニカムフィルタ
と同じ材料を用いて形成されていることをその要旨とす
る。According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect, the gist is that the outer end surface of the sealing material is depressed in a hemispherical concave shape. Claim 3
In the invention described in (1), in the exhaust gas purifying apparatus according to the first or second aspect, the gist is that the sealing material is formed using the same material as the honeycomb filter.
【0009】請求項4に記載の発明では、請求項1〜3
のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、前
記ハニカムフィルタ及び封止材は、多孔質炭化珪素焼結
体であることをその要旨とする。According to the fourth aspect of the invention, the first to third aspects are provided.
In the exhaust gas purifying apparatus according to any one of the above, the gist is that the honeycomb filter and the sealing material are porous silicon carbide sintered bodies.
【0010】請求項5に記載の発明では、複数のセル壁
により区画される貫通孔を有し、その貫通孔の端部が封
止材によって封止されているハニカムフィルタにおい
て、前記封止材における前記セル壁に接する周縁部の厚
さを1.0〜6.0mmの範囲に設定し、前記封止材の
中央部を周縁部よりも薄くし、かつ前記封止材の中央部
の厚さと周縁部の厚さとの差を0.3〜1.0mmの範
囲に設定したことをその要旨とする。[0010] In the honeycomb filter according to the fifth aspect of the present invention, there is provided a honeycomb filter having a through hole defined by a plurality of cell walls, and an end of the through hole is sealed by a sealing material. , The thickness of the peripheral portion in contact with the cell wall is set in the range of 1.0 to 6.0 mm, the central portion of the sealing material is thinner than the peripheral portion, and the thickness of the central portion of the sealing material is The point is that the difference between the height and the thickness of the peripheral portion is set in the range of 0.3 to 1.0 mm.
【0011】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項1、5に記載の発明によると、封止材の中央
部の厚さとその周縁部の厚さとの差が、0.3〜1.0
mmの範囲に設定されている。そのため、封止材による
貫通孔の封止状態を良好にできるとともに、封止材にク
ラックが生じるのを防止できる。つまり、その厚さの差
を0.3mm未満とするには、封止材の成形材料の粘度
を極端に小さくしないと、封止材が隣接するセル壁から
はみ出すという不良を招くからである。又、厚さの差が
1.0mmを超えると、セル壁と封止材の界面や、封止
材の中央部に応力が集中する。このため、封止材にクラ
ックが発生する原因となるからである。Hereinafter, the "action" of the present invention will be described. According to the first and fifth aspects of the present invention, the difference between the thickness of the central part of the sealing material and the thickness of the peripheral part thereof is 0.3 to 1.0.
mm. Therefore, the sealing state of the through hole by the sealing material can be improved, and cracks can be prevented from being generated in the sealing material. That is, in order to make the difference in thickness less than 0.3 mm, unless the viscosity of the molding material of the sealing material is extremely reduced, a failure that the sealing material protrudes from the adjacent cell wall is caused. If the difference in thickness exceeds 1.0 mm, stress concentrates on the interface between the cell wall and the sealing material or on the center of the sealing material. For this reason, it causes cracks to occur in the sealing material.
【0012】請求項2に記載の発明によると、封止材の
外端面は半球凹状に窪んでいるため、封止材の中央部に
かかる応力を分散することが可能である。このため、封
止材にクラックが発生するのをいっそう防止することが
できる。According to the second aspect of the present invention, since the outer end surface of the sealing material is depressed in a hemispherical concave shape, it is possible to disperse the stress applied to the central portion of the sealing material. For this reason, generation of cracks in the sealing material can be further prevented.
【0013】請求項3に記載の発明によると、ハニカム
フィルタと同じ種類の材料を用いて封止材を形成してい
るため、ハニカムフィルタと熱膨張係数が近似してい
る。そのため、熱応力が生じにくくなり、ハニカムフィ
ルタから封止材が剥離するのを防止することができる。According to the third aspect of the present invention, since the sealing material is formed using the same type of material as the honeycomb filter, the thermal expansion coefficient of the sealing material is similar to that of the honeycomb filter. Therefore, thermal stress is less likely to occur, and peeling of the sealing material from the honeycomb filter can be prevented.
【0014】請求項4に記載の発明によると、炭化珪素
焼結体製のハニカムフィルタ及び封止材は耐熱性に優れ
ているため、温度の高くなりやすい箇所に配設されたと
しても、ハニカムフィルタ及び封止材が変質したり焼失
したりするようなことはない。従って、長期間にわたっ
て効率のよい排気ガスの浄化を行うことができる。According to the fourth aspect of the present invention, the honeycomb filter and the sealing material made of the silicon carbide sintered body have excellent heat resistance. The filter and the encapsulant do not deteriorate or burn out. Therefore, efficient exhaust gas purification can be performed over a long period of time.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面に基づき詳細に説明する。図1に示されるよ
うに、この排気ガス浄化装置11は、内燃機関としての
ディーゼルエンジン12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12は図示
しない複数の気筒を備えており、それらの気筒には金属
材料からなる排気マニホールド13の分岐部14がそれ
ぞれ連結されている。各分岐部14は1本のマニホール
ド本体15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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 11 is a device for purifying exhaust gas discharged from a diesel engine 12 as an internal combustion engine. The diesel engine 12 includes a plurality of cylinders (not shown), and each of the cylinders is connected to a branch portion 14 of an exhaust manifold 13 made of a metal material. Each branch 14 is connected to one manifold body 15. Therefore, the exhaust gas discharged from each cylinder is concentrated at one place.
【0016】排気マニホールド13の下流側には、金属
材料からなる第1排気管16及び第2排気管17が配設
されている。第1排気管16の上流側端は、マニホール
ド本体15に連結されている。第1排気管16と第2排
気管17との間には、同じく金属材料からなる筒状のケ
ーシング18が配設されている。ケーシング18の上流
側端は第1排気管16の下流側端に連結され、ケーシン
グ18の下流側端は第2排気管17の上流側端に連結さ
れている。排気管16,17の途上にケーシング18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16、ケーシング18及び第2排気管
17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。Downstream of the exhaust manifold 13, a first exhaust pipe 16 and a second exhaust pipe 17 made of a metal material are provided. The upstream end of the first exhaust pipe 16 is connected to the manifold body 15. Between the first exhaust pipe 16 and the second exhaust pipe 17, a cylindrical casing 18 also made of a metal material is arranged. The upstream end of the casing 18 is connected to the downstream end of the first exhaust pipe 16, and the downstream end of the casing 18 is connected to the upstream end of the second exhaust pipe 17. It can also be grasped that the casing 18 is provided on the way of the exhaust pipes 16 and 17. As a result, the internal regions of the first exhaust pipe 16, the casing 18, and the second exhaust pipe 17 communicate with each other, and exhaust gas flows therein.
【0017】ケーシング18はその両端部を除く部分が
排気管16,17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18の内部領域は、排気管1
6,17の内部領域に比べて広くなっている。このケー
シング18内には、ハニカムフィルタ22が収容され、
それらの外周面とケーシング18の内周面との間には、
断熱材層23がそれぞれ配設されている。断熱材層23
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。The casing 18 is formed so that the portion other than both ends thereof has a larger diameter than the exhaust pipes 16 and 17. Therefore, the internal region of the casing 18 is
It is wider than the internal areas 6 and 17. A honeycomb filter 22 is accommodated in the casing 18,
Between those outer peripheral surfaces and the inner peripheral surface of the casing 18,
Insulating material layers 23 are respectively provided. Insulation layer 23
Is a mat-like material including a ceramic fiber, and has a thickness of several mm to several tens mm.
【0018】図2,図3に示されるように、ハニカムフ
ィルタ22は、セラミックス焼結体(具体的には多孔質
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、アルミナ、コーディエライト、ム
ライト等の焼結体を選択することもできる。ハニカムフ
ィルタ22は、全体が円柱状、かつハニカム状に形成さ
れている。As shown in FIGS. 2 and 3, the honeycomb filter 22 is made of a ceramic sintered body (specifically, a porous silicon carbide sintered body). As a sintered body other than silicon carbide, for example, a sintered body such as silicon nitride, alumina, cordierite, and mullite can be selected. The entirety of the honeycomb filter 22 is formed in a columnar shape and a honeycomb shape.
【0019】ハニカムフィルタ22には、断面略正方形
状をなす複数の貫通孔25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25の開口部は、一方の
端面22a,22b側において封止材31により封止さ
れており、端面22a,22b全体としては市松模様状
になっている。封止材31は、ハニカムフィルタ22と
同じ材料を用いて形成されている。つまり、封止材31
は多孔質炭化珪素焼結体からなる。炭化珪素以外の焼結
体として、例えば窒化珪素、アルミナ、コーディエライ
ト、ムライト等の焼結体を選択することもできる。In the honeycomb filter 22, a plurality of through-holes 25 having a substantially square cross section are formed regularly along the axial direction. The opening of each through-hole 25 is sealed by a sealing material 31 on one end face 22a, 22b side, and the end faces 22a, 22b as a whole have a checkered pattern. The sealing material 31 is formed using the same material as the honeycomb filter 22. That is, the sealing material 31
Is made of a porous silicon carbide sintered body. As a sintered body other than silicon carbide, for example, a sintered body such as silicon nitride, alumina, cordierite, and mullite can be selected.
【0020】その結果、ハニカムフィルタ22には、多
数のセルが形成されている。多数あるセルのうち、前記
封止材31によって約半数のものは上流側端面22aに
おいて開口し、残りのものは下流側端面22bにおいて
開口している。セルの内壁27には、白金族元素やその
他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持
されている。なお、本実施形態では、平均気孔径が14
μm、気孔率が40%、内壁3の肉厚が0.3mm、セ
ルの大きさが1.5×1.5mm、セルの開口面積(貫
通孔25の開口面積)が2.25mm2、セルピッチが
1.8mmにそれぞれ設定されている。As a result, a large number of cells are formed in the honeycomb filter 22. Of the many cells, about half of the cells are opened at the upstream end face 22a by the sealing material 31, and the remaining cells are opened at the downstream end face 22b. On the inner wall 27 of the cell, an oxidation catalyst comprising a platinum group element, another metal element, an oxide thereof and the like is carried. In this embodiment, the average pore diameter is 14
μm, porosity is 40%, wall thickness of inner wall 3 is 0.3 mm, cell size is 1.5 × 1.5 mm, cell opening area (opening area of through hole 25) is 2.25 mm 2 , cell pitch Is set to 1.8 mm.
【0021】本実施形態の要部である封止材31につい
て説明する。図4(a),(b)に示されるように、封
止材31の外端面は、半球凹状に窪んでおり、ハニカム
フィルタ22の端面22a,22bに埋没した状態とな
っている。要するに、封止材31の中央部31aは、そ
の周縁部31bつまり前記セル壁27に接する部分より
も薄くなっている。The sealing material 31 which is a main part of the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 4A and 4B, the outer end surface of the sealing material 31 is depressed in a hemispherical concave shape, and is buried in the end surfaces 22a and 22b of the honeycomb filter 22. In short, the central portion 31a of the sealing material 31 is thinner than its peripheral edge 31b, that is, the portion in contact with the cell wall 27.
【0022】封止材31の各部の具体的な数値をいう
と、封止材31の周縁部31bの厚さT1は、1.0〜
6.0mmの範囲に設定されている。封止材31の中央
部31aの厚さT2は、0.7〜5.0mmの範囲に設
定されている。従って、封止材31の中央部31aの厚
さと、周縁部31bの厚さとの差ΔTは0.3〜1.0
mmの範囲に設定されている。言い換えると、封止材3
1の中央部31aの厚さT2に対する周縁部31bの厚
さT1の比は0.7〜5.0に設定されている。In terms of specific numerical values of each part of the sealing material 31, the thickness T1 of the peripheral portion 31b of the sealing material 31 is 1.0 to 1.0.
It is set in the range of 6.0 mm. The thickness T2 of the central portion 31a of the sealing material 31 is set in a range of 0.7 to 5.0 mm. Therefore, the difference ΔT between the thickness of the central portion 31a of the sealing material 31 and the thickness of the peripheral portion 31b is 0.3 to 1.0.
mm. In other words, the sealing material 3
The ratio of the thickness T1 of the peripheral portion 31b to the thickness T2 of the central portion 31a is set to 0.7 to 5.0.
【0023】ここで、封止材31の中央部31aの厚さ
と、周縁部31bの厚さとの差が上記のように設定され
ている理由は、次の通りである。その厚さの差ΔTを
0.3mm未満とするには、封止材31の成形材料の粘
度を極端に小さくしなければならない。粘度を小さくす
れば、封止材31が隣接するセル壁27から貫通孔25
の開口部を介してはみ出すという不良を招くからであ
る。又、厚さの差ΔTが1.0mmを超えると、セル壁
27と封止材31との界面や、封止材31の中央部31
aに応力が集中する。このため、封止材31にクラック
が発生する原因となるからである。Here, the reason why the difference between the thickness of the central portion 31a of the sealing material 31 and the thickness of the peripheral portion 31b is set as described above is as follows. In order to make the thickness difference ΔT less than 0.3 mm, the viscosity of the molding material of the sealing material 31 must be extremely small. If the viscosity is reduced, the sealing material 31 can move from the adjacent cell wall 27 to the through hole 25.
This causes a defect of protruding through the opening. If the thickness difference ΔT exceeds 1.0 mm, the interface between the cell wall 27 and the sealing material 31 or the central portion 31 of the sealing material 31
Stress concentrates on a. For this reason, cracks may occur in the sealing material 31.
【0024】次に、前記封止材31の製造方法について
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
封止用ペーストをあらかじめ作製しておいた。Next, a method of manufacturing the sealing material 31 will be described. [Raw Material Adjustment Step] In the present embodiment, the ceramic raw material slurry used in the extrusion molding step and the sealing paste used in the end face sealing step were prepared in advance.
【0025】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。又、封止用ペースト
の粘度は、10000〜70000mPa・Sの範囲の
ものを使用する。これは、封止材31の中央部31aの
厚さと、周縁部31bの厚さとの差ΔTを、上述した範
囲(0.3〜1.0mm)内に収めるための大きな要因
の1つだからである。 [押出成形工程]セラミック原料スラリーを押出成形機
により押出成形することにより、断面形状のハニカム成
形体を連続的に形成した。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し
た。 [端面封止工程]図5,図6に示すように、得られたハ
ニカム成形体41の端面全体に紙や樹脂からなる可撓性
の封止用フィルム44を貼着し、かつ所定部分にペース
ト導入孔44aとなる孔を形成する。この状態で、フィ
ルム貼着側端面側を封止用ペースト43にディップし
た。すると、封止用フィルム44に透設されたペースト
導入孔44aを介してペースト43を充填した。その結
果、貫通孔45の開口部を封止した。その後、ペースト
乾燥工程、封止材31の修正工程、フィルム剥離工程、
穴修正工程等を実施した後、ハニカム成形体41を焼成
する。 [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41及び封止材
31を完全に焼結させた。その結果、多数のセルを有す
るハニカムフィルタ22を得た。As the ceramic raw material slurry, a mixture obtained by mixing a predetermined amount of an organic binder and water with silicon carbide powder and kneading the mixture was used. As the sealing paste, a mixture obtained by mixing and kneading an organic binder, a lubricant, a plasticizer, and water with silicon carbide powder was used. Further, the viscosity of the sealing paste is in the range of 10,000 to 70000 mPa · S. This is because one of the major factors for keeping the difference ΔT between the thickness of the central portion 31a of the sealing material 31 and the thickness of the peripheral portion 31b within the above-described range (0.3 to 1.0 mm). is there. [Extrusion Forming Step] A honeycomb formed body having a cross-sectional shape was continuously formed by extruding a ceramic raw material slurry using an extruder. The extruded honeycomb formed body was cut into equal lengths using a cutter (not shown). [End face sealing step] As shown in FIGS. 5 and 6, a flexible sealing film 44 made of paper or resin is attached to the entire end face of the obtained honeycomb formed body 41, and A hole to be the paste introduction hole 44a is formed. In this state, the end face side of the film sticking side was dipped in the sealing paste 43. Then, the paste 43 was filled through the paste introduction hole 44a provided in the sealing film 44. As a result, the opening of the through hole 45 was sealed. After that, a paste drying step, a repair step of the sealing material 31, a film peeling step,
After performing the hole correcting step and the like, the honeycomb formed body 41 is fired. [Firing Step] After drying in advance, main firing was performed at a predetermined temperature for a predetermined time, and the honeycomb formed body 41 and the sealing material 31 were completely sintered. As a result, a honeycomb filter 22 having many cells was obtained.
【0026】次に、上記の排気ガス浄化装置11による
微粒子トラップ作用について簡単に説明する。図1にお
いて矢印で示されるように、ケーシング18内に収容さ
れたハニカムフィルタ22には、上流側端面22aの側
から排気ガスが供給される。ディーゼルエンジン12か
らの排気ガスは、まず、上流側端面22a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
27を通過し、それに隣接しているセル、即ち下流側端
面22b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ハニカムフィルタ2
2の下流側端面22bから流出する。Next, the function of trapping particles by the exhaust gas purifying apparatus 11 will be briefly described. As shown by an arrow in FIG. 1, exhaust gas is supplied to the honeycomb filter 22 housed in the casing 18 from the upstream end face 22 a side. Exhaust gas from the diesel engine 12 first flows into a cell that opens at the upstream end face 22a. Next, the exhaust gas passes through the cell wall 27 and reaches the inside of the cell adjacent thereto, that is, the cell opened at the downstream end face 22b. And
The exhaust gas passes through the honeycomb filter 2 through the opening of the cell.
2 flows out from the downstream end face 22b.
【0027】しかし、排気ガス中に含まれるパティキュ
レートはセル壁27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
ハニカムフィルタ22の下流側端面22bから排出され
る。浄化された排気ガスは、更に第2排気管17を通過
した後、最終的には大気へと放出される。ハニカムフィ
ルタ22は、上記のごとく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。又、トラップされた微粒子
は、ハニカムフィルタ22の内部温度が所定の温度に達
すると、前記触媒の作用により着火して燃焼するように
なっている。However, the particulates contained in the exhaust gas cannot pass through the cell wall 27 and are trapped there. As a result, the purified exhaust gas is discharged from the downstream end face 22b of the honeycomb filter 22. The purified exhaust gas further passes through the second exhaust pipe 17 and is finally released to the atmosphere. Since the honeycomb filter 22 removes particulates as described above, it is also called a diesel particulate filter (DPF). When the internal temperature of the honeycomb filter 22 reaches a predetermined temperature, the trapped fine particles are ignited by the action of the catalyst and burn.
【0028】なお、本実施形態の排気ガス浄化装置11
の場合、ハニカムフィルタ22の上流側端面の側に、バ
ーナやヒータ等といった、再生処理用の加熱手段は特に
設けられていない。つまり、この装置11は自然着火方
式を採用している。そのため、排気ガスの熱のみにより
捕集されたディーゼルパティキュレートが燃焼する。The exhaust gas purifying apparatus 11 of the present embodiment
In this case, no heating means such as a burner or a heater for regeneration processing is provided on the upstream end face of the honeycomb filter 22. That is, the device 11 employs a spontaneous ignition system. Therefore, the collected diesel particulates are burned only by the heat of the exhaust gas.
【0029】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)ハニカムフィルタ22は、セル壁27により区画
される複数の貫通孔25を有し、各貫通孔25の端部が
封止材31によって封止されている。封止材31におけ
るセル壁27に接する周縁部31bの厚さは、1.0〜
6.0mmの範囲に設定されている。又、封止材31の
中央部31aの厚さT2と周縁部31bの厚さT1との
差ΔTは、0.3〜1.0mmの範囲に設定されてい
る。封止材31の両部31a,31bの厚さの差ΔTを
0.3mm未満としていないので、封止材31を成形す
るための封止用ペースト43の粘度を極端に小さくしな
くて済む。この結果、封止用ペースト43が隣接するセ
ル壁27からはみ出たり、貫通孔25毎の封止状態が不
揃いになることもない。従って、ハニカムフィルタ22
の製造において不良品が出るのを確実に防止することが
できる。又、封止材31の両部31a,31bの厚さの
差ΔTが1.0mmを超えていないので、封止材31と
セル壁27との界面や、封止材31の中央部31aとい
った箇所に応力がほとんど集中しなくなる。この結果、
封止材31にクラックが発生するのを防止することがで
きる。更に、封止材31とセル壁27との間に隙間がで
きるおそれはないので、封止材31が脱落するのを防止
することができる。Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. (1) The honeycomb filter 22 has a plurality of through-holes 25 defined by cell walls 27, and an end of each through-hole 25 is sealed with a sealing material 31. The thickness of the peripheral portion 31b of the sealing material 31 that contacts the cell wall 27 is 1.0 to
It is set in the range of 6.0 mm. The difference ΔT between the thickness T2 of the central portion 31a of the sealing material 31 and the thickness T1 of the peripheral portion 31b is set in the range of 0.3 to 1.0 mm. Since the thickness difference ΔT between the two portions 31a and 31b of the sealing material 31 is not less than 0.3 mm, the viscosity of the sealing paste 43 for forming the sealing material 31 does not need to be extremely reduced. As a result, the sealing paste 43 does not protrude from the adjacent cell wall 27, and the sealing state of each through hole 25 does not become uneven. Therefore, the honeycomb filter 22
It is possible to reliably prevent defective products from appearing in the manufacture of the. In addition, since the difference ΔT in thickness between the two portions 31a and 31b of the sealing material 31 does not exceed 1.0 mm, the difference between the interface between the sealing material 31 and the cell wall 27 and the central portion 31a of the sealing material 31 is reduced. Almost no stress is concentrated at the location. As a result,
Cracks can be prevented from occurring in the sealing material 31. Further, since there is no possibility that a gap is formed between the sealing material 31 and the cell wall 27, it is possible to prevent the sealing material 31 from falling off.
【0030】(2)封止材31の外端面は半球凹状に窪
んでいるため、封止材31の中央部31aにかかる応力
を分散させることができる。このため、封止材31にク
ラックが発生するのをいっそう確実に防止することがで
きる。(2) Since the outer end surface of the sealing material 31 is depressed in a hemispherical concave shape, the stress applied to the central portion 31a of the sealing material 31 can be dispersed. For this reason, cracks can be more reliably prevented from being generated in the sealing material 31.
【0031】(3)封止材31は、ハニカムフィルタ2
2と同じ種類の材料を用いて形成されている。そのた
め、封止材31をハニカムフィルタ22の熱膨張係数と
近似させることができる。この結果、熱応力が生じにく
くなり、ハニカムフィルタ22から封止材31が剥離す
るのを防止することができる。(3) The sealing material 31 is made of the honeycomb filter 2
2 are formed using the same type of material. Therefore, the sealing material 31 can be approximated to the thermal expansion coefficient of the honeycomb filter 22. As a result, thermal stress is less likely to occur, and peeling of the sealing material 31 from the honeycomb filter 22 can be prevented.
【0032】(4)ハニカムフィルタ22及び封止材3
1は、多孔質炭化珪素焼結体であるため、耐熱性を向上
することができる。従って、温度の高くなりやすい箇所
に配設されたとしても、ハニカムフィルタ22及び封止
材31が変質したり焼失したりするようなことはない。
従って、長期間にわたって効率のよい排気ガスの浄化を
行うことができる。(4) Honeycomb filter 22 and sealing material 3
Since 1 is a porous silicon carbide sintered body, heat resistance can be improved. Therefore, even if the honeycomb filter 22 and the sealing material 31 are disposed in a place where the temperature tends to be high, the honeycomb filter 22 and the sealing material 31 do not deteriorate or burn out.
Therefore, efficient exhaust gas purification can be performed over a long period of time.
【0033】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 封止材31の各部の具体的な数値を次のように変更
してもよい。封止材31の周縁部31bの厚さT1を、
3.0〜5.0mmの範囲に設定する。封止材31の中
央部31aの厚さT2を、1.0〜4.0mmの範囲に
設定する。そして、封止材31の中央部31aの厚さ
と、周縁部31bの厚さとの差ΔTを1.0〜2.0m
mの範囲に設定すること。The embodiment of the present invention may be modified as follows. -The specific numerical value of each part of the sealing material 31 may be changed as follows. The thickness T1 of the peripheral portion 31b of the sealing material 31 is
It is set in the range of 3.0 to 5.0 mm. The thickness T2 of the central portion 31a of the sealing material 31 is set in a range of 1.0 to 4.0 mm. The difference ΔT between the thickness of the central portion 31a of the sealing material 31 and the thickness of the peripheral portion 31b is 1.0 to 2.0 m.
Set within the range of m.
【0034】・ 図7に示すように、あらかじめ作製し
ておいた複数個のハニカムフィルタ小片F1,F2を接
着剤により接着することにより、ハニカムフィルタ22
を構成してもよい。より具体的に説明すると、ハニカム
フィルタ22の中心部に、四角柱状をしたハニカムフィ
ルタ小片F1を複数個配置する。各々のハニカムフィル
タ小片F1の外形寸法は、ここでは33×33×150
mmに設定されている。各ハニカムフィルタ小片F1の
周囲に、四角柱状でない異型のハニカムフィルタ小片F
2を複数個配置する。全体としてみると円柱状のハニカ
ムフィルタ22を構成する。なお、接着剤にはセラミッ
クス製のものを用いる。そして、この構成にすれば、加
熱による温度勾配に起因する応力によってクラックが発
生するのを防止でき、熱衝撃にも強くなる。従って、ハ
ニカムフィルタ22を大型化した場合に特に有効的であ
る。As shown in FIG. 7, a plurality of honeycomb filter pieces F1 and F2 prepared in advance are bonded with an adhesive to form a honeycomb filter 22.
May be configured. More specifically, in the center of the honeycomb filter 22, a plurality of rectangular honeycomb filter pieces F1 are arranged. The outer dimensions of each honeycomb filter piece F1 are 33 × 33 × 150 here.
mm. Around each honeycomb filter small piece F1, a non-rectangular prism shaped honeycomb filter small piece F
2 are arranged. As a whole, a cylindrical honeycomb filter 22 is formed. Note that an adhesive made of ceramics is used. With this configuration, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to the stress caused by the temperature gradient due to heating, and to increase the thermal shock resistance. Therefore, it is particularly effective when the size of the honeycomb filter 22 is increased.
【0035】・ 排気ガスの熱のみによりディーゼルパ
ティキュレートを燃焼させるものではなく、バーナやヒ
ータ等の加熱手段によりディーゼルパティキュレートを
燃焼してもよい。この場合、図1に示すように、加熱手
段19をハニカムフィルタ22の上流側に配置するのが
好ましい。The diesel particulates may not be burned only by the heat of the exhaust gas, but may be burned by heating means such as a burner or a heater. In this case, as shown in FIG. 1, it is preferable that the heating means 19 be disposed upstream of the honeycomb filter 22.
【0036】・ 断熱材層23はセラミックファイバー
を主材料とするものに限定されず、例えば金属線材等を
主材料とするものであってもよい。 ・ ハニカムフィルタ22に対して充分に高温の排気ガ
スが供給されるような場合には、断熱材層23を省略す
ることも許容される。The heat insulating material layer 23 is not limited to a material mainly made of ceramic fibers, but may be a material mainly made of a metal wire or the like. If the exhaust gas having a sufficiently high temperature is supplied to the honeycomb filter 22, the heat insulating layer 23 may be omitted.
【0037】・ ハニカムフィルタ22の形成材料とし
てセラミック焼結体以外のもの、例えば金属や合金を選
択することもできる。 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
その効果とともに以下に列挙する。As a material for forming the honeycomb filter 22, a material other than the ceramic sintered body, for example, a metal or an alloy can be selected. Next, in addition to the technical ideas described in the claims, technical ideas grasped by the above-described embodiments are listed below together with their effects.
【0038】(1) セル壁により区画される複数の貫
通孔を有し、各貫通孔の端部が封止材によって封止され
ているハニカムフィルタを備えた排気ガス浄化装置にお
いて、前記封止材における前記セル壁に接する周縁部の
厚さを1.0〜6.0mmの範囲に設定し、前記封止材
の中央部を前記セル壁に接する周縁部よりも薄くし、か
つ前記封止材の中央部の厚さに対する周縁部の厚さの比
を0.7〜5.0の範囲に設定したことを特徴とする排
気ガス浄化装置。この構成によれば、請求項1と同様の
効果を奏する。(1) In an exhaust gas purifying apparatus provided with a honeycomb filter having a plurality of through holes defined by cell walls, and an end of each through hole is sealed by a sealing material. A thickness of a peripheral portion of the material contacting the cell wall is set in a range of 1.0 to 6.0 mm; a central portion of the sealing material is thinner than a peripheral portion contacting the cell wall; An exhaust gas purifying apparatus, wherein a ratio of a thickness of a peripheral portion to a thickness of a central portion of the material is set in a range of 0.7 to 5.0. According to this configuration, the same effect as the first aspect is obtained.
【0039】(2) 請求項1〜5,(1)のいずれか
において、貫通孔の断面積は、1.50〜3.00mm
2に設定されていることを特徴とする排気ガス浄化装
置。 (3) 請求項1〜5,(1),(2)のいずれかにお
いて、前記ハニカムフィルタの外周面には、セラミック
ファイバーを主原料とする断熱材層が設けられている排
気ガス浄化装置。この構成にすれば、ハニカムフィルタ
の外周部からケーシング側へ熱が逃げ出しにくくなり、
熱のロスが少なくなる。従って、ハニカムフィルタ内に
おける部分的な燃え残りの発生がより確実に回避するこ
とができる。(2) In any one of claims 1 to 5, (1), the cross-sectional area of the through hole is 1.50 to 3.00 mm.
An exhaust gas purification device, which is set to 2 . (3) The exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 5, (1), and (2), wherein a heat insulating material layer mainly composed of ceramic fibers is provided on an outer peripheral surface of the honeycomb filter. With this configuration, it becomes difficult for heat to escape from the outer peripheral portion of the honeycomb filter to the casing side,
Less heat loss. Therefore, the occurrence of partial unburned residue in the honeycomb filter can be more reliably avoided.
【0040】(4) 請求項1〜5、(1)〜(3)の
いずれかにおいて、前記ハニカムフィルタは、多孔質セ
ラミック焼結体からなる複数のハニカムフィルタ小片の
外周面同士をセラミック質接着剤を用いて接着し、前記
各ハニカムフィルタ小片を一体化することにより構成さ
れている排気ガス浄化装置。この構成にすれば、加熱に
よる温度勾配に起因する応力によってクラックが発生す
るのを防止でき、熱衝撃にも強くすることができる。(4) The honeycomb filter according to any one of (1) to (5), (1) to (3), wherein the outer peripheral surfaces of a plurality of honeycomb filter small pieces made of a porous ceramic sintered body are bonded to each other with a ceramic. An exhaust gas purifying apparatus constituted by adhering using an agent and integrating the respective honeycomb filter pieces. According to this configuration, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to the stress caused by the temperature gradient due to heating, and to increase the resistance to thermal shock.
【0041】(5) 前記(4)において、前記セラミ
ック質接着剤は、セラミック繊維及び炭化珪素粉末を含
むものである排気ガス浄化装置。この構成にすれば、セ
ラミック質接着剤はセラミック繊維及び炭化珪素粉末を
含むものであるため、耐熱性に優れるばかりでなく、熱
膨張係数が多孔質炭化珪素焼結体からなるハニカムフィ
ルタのそれに近似している。よって、当該セラミック質
接着剤の使用は、排気ガスの大きな背圧の印加に起因す
るユニットの破壊防止に貢献する。(5) The exhaust gas purifying apparatus according to (4), wherein the ceramic adhesive contains ceramic fibers and silicon carbide powder. With this configuration, since the ceramic adhesive contains ceramic fibers and silicon carbide powder, it not only has excellent heat resistance, but also has a coefficient of thermal expansion similar to that of a honeycomb filter made of a porous silicon carbide sintered body. I have. Therefore, the use of the ceramic adhesive contributes to prevention of breakage of the unit due to application of a large back pressure of the exhaust gas.
【0042】(6) 請求項1〜3、(1)〜(5)の
いずれかにおいて、前記ハニカムフィルタの上流側に
は、ハニカムフィルタを加熱するヒータが設けられてい
る排気ガス浄化装置。(6) The exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 3 and (1) to (5), wherein a heater for heating the honeycomb filter is provided upstream of the honeycomb filter.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1、5に記
載の発明によれば、封止材による貫通孔の封止状態を良
好にできるとともに、封止材にクラックが生じるのを防
止できる。As described above in detail, according to the first and fifth aspects of the present invention, it is possible to improve the sealing state of the through hole by the sealing material and to prevent the crack from being generated in the sealing material. Can be prevented.
【0044】請求項2に記載の発明によれば、封止材に
クラックが発生するのをいっそう防止することができ
る。請求項3に記載の発明によれば、封止材に熱応力が
生じにくくなるので、ハニカムフィルタから封止材が剥
離するのを防止することができる。According to the second aspect of the present invention, the occurrence of cracks in the sealing material can be further prevented. According to the third aspect of the present invention, since thermal stress is less likely to be generated in the sealing material, it is possible to prevent the sealing material from peeling off from the honeycomb filter.
【0045】請求項4に記載の発明によれば、長期間に
わたって効率のよい排気ガスの浄化を行うことができ
る。According to the fourth aspect of the present invention, exhaust gas can be efficiently purified over a long period of time.
【図1】一実施形態の排気ガス浄化装置を示す概略図。FIG. 1 is a schematic view showing an exhaust gas purification device according to an embodiment.
【図2】ケーシング内にフィルタを収容した状態を示す
断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a state in which a filter is accommodated in a casing.
【図3】フィルタの側面図。FIG. 3 is a side view of the filter.
【図4】(a)はフィルタの拡大側面図、(b)はフィ
ルタの拡大正断面図。4A is an enlarged side view of the filter, and FIG. 4B is an enlarged front sectional view of the filter.
【図5】ハニカムフィルタの封止方法を説明するための
概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of sealing a honeycomb filter.
【図6】図5に続く封止方法を説明するためのハニカム
フィルタの概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a honeycomb filter for describing a sealing method following FIG. 5;
【図7】別の実施形態のフィルタの側面図。FIG. 7 is a side view of a filter according to another embodiment.
12…ディーゼルエンジン(内燃機関)、18…ケーシ
ング、22…ハニカムフィルタ、25…貫通孔、27…
セル壁、31…封止材、T1…封止材の周縁部の厚さ、
T2…封止材の中央部の厚さ、ΔT…厚さの差。12 ... diesel engine (internal combustion engine), 18 ... casing, 22 ... honeycomb filter, 25 ... through hole, 27 ...
Cell wall, 31: sealing material, T1: thickness of peripheral portion of sealing material,
T2: thickness at the center of the sealing material, ΔT: difference in thickness.
Claims (5)
グと、前記ケーシング内に収容され、排気ガス中に含ま
れるパティキュレートを除去するハニカムフィルタとを
備え、そのハニカムフィルタは、セル壁により区画され
る複数の貫通孔を有し、各貫通孔の端部が封止材によっ
て封止されている排気ガス浄化装置において、 前記封止材における前記セル壁に接する周縁部の厚さを
1.0〜6.0mmの範囲に設定し、前記封止材の中央
部を周縁部よりも薄くし、かつ前記封止材の中央部の厚
さと周縁部の厚さとの差を0.3〜1.0mmの範囲に
設定したことを特徴とする排気ガス浄化装置。1. A casing provided on an exhaust side of an internal combustion engine, and a honeycomb filter housed in the casing and removing particulates contained in exhaust gas, wherein the honeycomb filter is partitioned by cell walls. In the exhaust gas purifying apparatus having a plurality of through holes formed and the end of each through hole is sealed with a sealing material, the thickness of a peripheral portion of the sealing material which is in contact with the cell wall is set to 1. The thickness is set in the range of 0 to 6.0 mm, the central portion of the sealing material is thinner than the peripheral portion, and the difference between the thickness of the central portion and the thickness of the peripheral portion of the sealing material is 0.3 to 1 An exhaust gas purifying device characterized by being set in a range of 0.0 mm.
いることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化装
置。2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein an outer end surface of the sealing material is depressed in a hemispherical concave shape.
同じ材料を用いて形成されていることを特徴とする請求
項1又は2に記載の排気ガス浄化装置。3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the sealing material is formed using the same material as the honeycomb filter.
孔質炭化珪素焼結体であることを特徴とする請求項1〜
3のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置。4. The method according to claim 1, wherein the honeycomb filter and the sealing material are porous silicon carbide sintered bodies.
3. The exhaust gas purifying device according to any one of the items 3.
有し、その貫通孔の端部が封止材によって封止されてい
るハニカムフィルタにおいて、 前記封止材における前記セル壁に接する周縁部の厚さを
1.0〜6.0mmの範囲に設定し、前記封止材の中央
部を周縁部よりも薄くし、かつ前記封止材の中央部の厚
さと周縁部の厚さとの差を0.3〜1.0mmの範囲に
設定したことを特徴とするハニカムフィルタ。5. A honeycomb filter having a through-hole defined by a plurality of cell walls, and an end of the through-hole sealed with a sealing material, wherein a peripheral edge of the sealing material contacting the cell wall. The thickness of the portion is set in the range of 1.0 to 6.0 mm, the central portion of the sealing material is thinner than the peripheral portion, and the thickness of the central portion of the sealing material and the thickness of the peripheral portion are different. A honeycomb filter, wherein the difference is set in a range of 0.3 to 1.0 mm.
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| JP27619899A JP2001096115A (en) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Exhaust gas cleaning apparatus and honeycomb filter |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7297175B2 (en) | 2002-03-13 | 2007-11-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Exhaust gas purifying filter |
| JP2010221189A (en) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb filter and method for producing honeycomb filter |
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-
1999
- 1999-09-29 JP JP27619899A patent/JP2001096115A/en active Pending
Cited By (5)
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