(57)【要約】内燃機関排気ガスフィルタ用のフィルタエレメントの製造に際して、先ず可燃性の非セラミック製の担持シート（１、２）にセラミックスラッジを浸透させ、ついで所要の幾何学形状において前記担持シート（１、２）が焼失するまで焼成して強固なフィルタ体を形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先ず可燃性の非セラミック製の担持シート（１、２）にセラミックスラッジを浸透させ、ついで所要の幾何学形状において前記担持シート（１、２）が焼失するまで焼成して強固なフィルタ体を形成する内燃機関排気ガスフィルタ用のフィルタエレメント（６）の製造方法。
【請求項２】
前記セラミックスラッジに触媒物質を混入することを特徴とする請求項１記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項３】
前記担持シート（１、２）は有機材料、例えばセルロースからなることを特徴とする請求項１あるいは２記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項４】
前記担持シート（１、２）は合成材料からなることを特徴とする請求項１あるいは２記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項５】
前記担持シート（１、２）は支持体により支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項６】
前記担持シート（１、２）はセラミックスラッジを浸透させる前に浸透の間および続く焼成の間形状が保持されるような所要の形状に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項７】
前記２枚の重ね合わされた担持シート（１、２）は互いに接合され、少なくとも１枚の担持シート（２）は流路（３）が形成されるような形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項８】
前記重ね合わされた担持シート（１、２）の接合にはポリマー接着剤を用いられることを特徴とする請求項７記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項９】
前記流路（３）はセラミック接着剤（５）で閉鎖されることを特徴とする請求項７あるいは８記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項１０】
前記担持シート（１、２）に電導体の加熱部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項１１】
前記スラッジのセラミック材としては、酸化アルミニューム、コリディーリット(Cordierit)、ムリット(Mullit)、あるいはシリコンカーバイドが用いられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のフィルタエレメント製造方法。
【請求項１２】
硬化後の前記フィルタ体の多孔性細孔の大きさが皮膜形成により、例えばゾル−ゲル技法により変えられることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のフィルタエレメント製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用排気ガスフィルタにおけるセラミックフィルタエレメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開昭６３−１３４０２０号公報）の要約書に、波状のフィルタシートを渦巻き状に巻いて形成した内燃機関の排気ガスフィルタ用のフィルタエレメントが開示されている。このフィルタシートを製作するには、耐熱性無機繊維を水に懸濁させたスラリにセラミック原料粉末を混合し、シートに抄造する。多数の重なり合うシートが所要のフィルタ体の形状に巻かれるが、その際隣り合うフィルタシートによってハニカム状の流路が形成される。そして、該フィルタ体は高温で焼成される。
【０００３】
この製造方法の欠点は、比較的に手間がかかることである。というのは、まず第１の工程で耐熱性無機繊維の懸濁液とセラミック原料粉末とからフィルタシートを製作しなければならず、ついで第２の工程で所要のフィルタ体形状に形成した後に、第３の工程で焼結されるからである。さらなる欠点は、完成したフィルタ体において無機繊維は濾過性能を減ずることがあることである。
【特許文献１】特開昭６３−１３４０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、製造が容易で、濾過性能に優れた内燃機関の排気ガスフィルタ用のセラミックフィルタエレメントを提供することを目的とする。この種のフィルタエレメントは、高い安定性と耐熱性を有することが必要であり、特に多様な形状に形成可能でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明の請求項１に記載の特徴によって解決される。そして、目的にかなう、さらなる方法が付属項に記載されている。
【０００６】
本発明による内燃機関の排気ガスフィルタ用のセラミックフィルタの製造方法においては、第１の工程で可燃性で非セラミックの担持シートにセラミックスラッジが浸透される。これらの非セラミック担持シートには有機材料あるいはまた無機材料を使用することができる。担持シートとしては紙を用いるのが特に有利である。
【０００７】
続く第２の工程では、セラミックスラッジが浸透され、所要の形状に形成された担持シートは、該担持シートの材料が焼失されて堅固なフィルタ体が形成されるまで焼成される。セラミックスラッジが担持シートに完全に浸透しているので、担持シートの材料が焼失した後には、担持シートの幾何学形状を保つセラミック材料からなる完全なコピーが残る。
【０００８】
この方法は、一つにはセラミックフィルタエレメントの製造には基本的に２つの工程のみで足りる点で優れている。他には、担持シートは所要の幾何学構成に、例えば排気ガスの流路を形成するためにうねり状あるいは波状にしておくことができるので、セラミックスラッジを浸透させた後にさらに形状を与える必要がなくなる点で有利である。最後に、セラミックスラッジを浸透させた後にフィルタ体は幾何学形状を保持しており、したがって硬化および焼成後にさらに加工を施すことなく所定の形状のフィルタエレメントが得られる、あるいは所定の形状が保持されるので有利である。そのほか、該フィルタエレメントは、エレメントの清浄化に影響する可能性のある物質を含むことなく、原則的にセラミック材料のみで構成することで足りるので、フィルタエレメントの清浄化機能が改善される。
【０００９】
このようにして製作されたフィルタエレメントは、特にディーゼル煤煙フィルタおよび触媒担持体として使用できる。
【００１０】
さらに有利な実施形態では、担持シートへのセラミックスラッジと触媒物質の浸透を一工程で行うことができるようにするために、セラミックスラッジに触媒物質を添加する。
【００１１】
セラミックスラッジの浸透に際して望ましくない変形を避けるために欠くことができない担持シートの安定性を確保するために、担持シートに支持体を設けること、例えば担持シートに支持格子を取り付けるのがよい。この支持体自体はフィルタ体の焼成の際に焼失する可燃性の材料とすることができる。また、支持体をセラミック材料製として、フィルタ完成体に該支持体が残り、濾過に参加するようにすることも可能である。最後に、前記支持体を、例えば加熱線形状の加熱用部材として形成してフィルタ体の焼成後にフィルタ体に残り、フィルタエレメントの定期的再生のために加熱エレメントを加熱するようにすることも可能である。
【００１２】
フィルタ体をその断面を波状構造にしてフィルタ体の軸方向に延びる清浄化すべき排気ガスの流路を形成するために、２枚の重なり合う担持シートが接合されるが、その際両担持シートの少なくとも１枚は前記流路を形成するためにうねり状あるいは波状に形成される。重なり合う担持シートの接合はセラミックスラッジを浸透させる前に行うのが得策である。２枚の重なり合う担持シートは略円筒体のフィルタ体に巻き上げられて巻きフィルタに形成される。前記流路の一正面側を閉鎖して排気ガスがフィルタを半径方向に流過させるために、セラミック接着剤を重なり合う担持シートの前記流路の一正面領域に付着するのが有効である。該セラミック接着剤は焼成により硬化し、前記流路の前記一正面部分
に閉鎖栓として残存する。
【００１３】
重なり合う担持シートを焼成前に所要の形状にするために、これら担持シートの硬化時に少なくとも広範囲に亘って残留物することなしに焼失してしまう接着剤で接合するのが有利である。接着剤としては、例えばポリマー接着剤が考慮される。
【００１４】
別の有効な実施形態では、硬化後の前記フィルタ体の多孔性細孔の大きさが皮膜形成により、例えばゾル−ゲル技法により変えられる。ラッカー形態のゾルが、例えば浸漬、吹き付け、あるいは遠心力による従来公知の方法で表面に塗布さて層が形成される。該ゲル層が続く過程でセラミック層に焼結あるいは硬化される。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
さらなる利点および目的にかなう実施形態が付属項、および図面と符号により読み取ることができる。
【００１６】
図１に示すように、内燃機関の排気ガスフィルタ用のフィルタエレメントを製作するために、２枚の担持シート１および２が重ねて置かれ、セラミック接着剤５で互いに接合される。これらの担持シート１および２は、ペーパシートとして形成され、セルロースからなるが、その他の可燃性の有機あるいは無機物質も考慮の対象になる。下側の担持シート２は波状に形成されることにより流路３が形成される。上側に重ねられる担持シート１は平滑面状に形成される。両担持シートは、漏斗４から流路３の正面側領域に供給される接着剤５により互いに接合され、さらに該接着剤は流路３の一端側を閉鎖する追加機能を果たす。
【００１７】
セラミック接着剤を使用すると、接着剤がつづく焼成において焼失されることがなく、流路３が確実に閉鎖されたままに保たれるという利点がある。この流路の一端側を閉鎖する追加機能を要せず単に両担持シート１および２を接合するだけの場合には、両担持シート間の相対位置を確保し焼成後には完全に消失される可燃性の接着剤、例えばポリマー接着剤が考えられる。
【００１８】
両担持シート１および２は、図２に示すように渦巻状に巻かれて最終形状に形成される。この形成は、好ましくはセラミックスラッジを浸透させて担持シートを硬化、焼成する前に行われる。場合によっては、先ず互いに接合された両担持シートにセラミックスラッジをしみ込ませ、その後にフィルタエレメントの完成形状に巻回し、最後に硬化、焼成を行ってもよい。
【００１９】
さらに、図３の正面図から分かるように、巻回されたフィルタエレメントの安定性を向上するために、中心の巻回始端部７に気密剤や接着剤などを注入するのが特に有効である。
【００２０】
スラッジ状のセラミック材としては、酸化アルミニューム、コリディーリット(Cordierit)、ムリット(Mullit)、あるいはシリコンカーバイドを用いることができる。さらに有利な実施形態では、フィルタエレメントのエレメント再生を可能とするために、フィルタエレメント６に加熱用部材、例えば加熱線が取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】２枚の担持シートを示し、これらの担持シートはセラミックスラッジが浸透され接着剤あるいは気密材により互いに接合されることによりこれら担持シートの間に流路が形成される。
【図２】図１の接合された両担持シートが渦巻状に巻かれて円筒体に巻き上げられたフィルタエレメントの斜視図である。
【図３】フィルタエレメントの正面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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