スタック型フィルター、及び、モジュール型フィルター
【課題】 耐久性を向上させることができるスタック型フィルター及びモジュール型フィルターを提供する。
【解決手段】電気絶縁性の隔壁１０で仕切られることにより形成された空間１１を備えるチャンバー３と、空間１１に間隔をあけて複数配置された筒状のフィルター４と、複数のフィルター４をそれぞれ囲むように空間１１に充填された導電性を有する緩衝材１２と、を備え、各フィルター４は、電解質用グリーンシート３１、電極用第２グリーンシート３３及び電極用第１グリーンシート３２を積層したグリーンシート積層体３０を筒状に成形し、成形したグリーンシート積層体３０を焼結することにより作製されている、スタック型フィルター２である。
【解決手段】電気絶縁性の隔壁１０で仕切られることにより形成された空間１１を備えるチャンバー３と、空間１１に間隔をあけて複数配置された筒状のフィルター４と、複数のフィルター４をそれぞれ囲むように空間１１に充填された導電性を有する緩衝材１２と、を備え、各フィルター４は、電解質用グリーンシート３１、電極用第２グリーンシート３３及び電極用第１グリーンシート３２を積層したグリーンシート積層体３０を筒状に成形し、成形したグリーンシート積層体３０を焼結することにより作製されている、スタック型フィルター２である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出ガスを浄化するスタック型フィルター、及び、モジュール型フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関の排ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった大気汚染物質が含まれており、これら排出ガスを浄化する為の排出ガス浄化装置について多様な研究がなされている。一例としてＰＭ粒子を捕集するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）やＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒を搭載した排出ガス浄化装置が使用されている。このＮＯｘ浄化触媒としては、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、尿素を添加したＳＣＲ触媒（選択的接触触媒）、ＮＯｘ直接還元型触媒等がある。
【０００３】
これらのディーゼルエンジンの排出ガス浄化装置では、ＤＰＦやＮＯｘ浄化触媒の上流側に酸化触媒を配置している。そして、排出ガスの温度が低い場合に、ポスト直射や排気管噴射によって、ＨＣ等の還元剤を排出ガス中に供給している。このように、還元剤を酸化触媒で酸化することにより、酸化触媒および酸化触媒の下流側の排出ガスを昇温している。そして、酸化触媒を活性温度以上に保ちながら、下流側のＤＰＦのＰＭ燃焼を促進したり、更に下流側のＮＯｘ浄化触媒を活性温度以上に保つことが行われている。
【０００４】
従来のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化は、ＰＭ粒子を捕集するＤＰＦ、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒を搭載した排出ガス浄化装置といった複数の装置により浄化処理が行われている。また、ＰＭ粒子の浄化方法に関しては、フィルターに堆積したＰＭ粒子をいかに除去して再生させるかが課題とされており、これに対して連続再生式ＤＰＦでは、排出ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化させ、このＮＯ２によってフィルターに堆積したＰＭ粒子を酸化させている。しかし、排出ガス温度が２５０℃に達しない場合は、ＰＭ粒子の酸化が起こらないため、別途ＮＯの浄化装置が必要になってくる。
【０００５】
このほか、ＰＭ粒子を処理する方法として、ＤＰＮＲ（ディーゼル・パティキュレート・ＮＯｘ・リダクションシステム）が提案されている。このＤＰＮＲは、多孔質セラミックフィルターにＮＯｘ還元触媒を担持させ、ＮＯｘ吸蔵時に生成する酸素ラジカルによりＰＭ粒子を酸化させ、定期的かつ瞬間的に燃料噴射量を増加させ、その際に排出されるＣＯ，ＨＣにより吸着させたＮＯｘを還元する方法である。しかし、この方法は正確な燃料噴射制御が求められ、耐久性悪化・コスト高・燃費悪化の問題点を有している。
【０００６】
これに対して、特許文献１には、排出ガスの複数工程化や、排出ガス温度の低温化といった課題を解決する浄化装置が提案されている。この浄化装置では、酸素イオン導電性を有する固体電解質の両面それぞれに、同じく酸素イオン導電性を有する電極材と浄化触媒とを混合させた電極を配置している。そして、両電極間に電圧を印加させることで、カソード側に捕捉したＮＯｘをＮ２へ還元し、この化学反応で生じた酸素イオンをカソード側からアノード側へ供給している。これにより、固体電解質のアノード側に存在するＰＭ粒子を酸化させることができるため、１工程でＰＭ粒子とＮＯｘの低減が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２００５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のような浄化装置は、通常、ディーゼルエンジンの近傍に配置されているので、ディーゼルエンジンから排ガスが供給されると共に、ディーゼルエンジンの振動も浄化装置に伝達されている。これにより、浄化装置も振動することになり、振動が大きくなると浄化装置が損傷することがあった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、耐久性を向上させることができるスタック型フィルター及びモジュール型フィルターの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためのスタック型フィルターであり、電気絶縁性の隔壁で仕切られることにより形成された空間を備えるチャンバーと、前記空間に間隔をあけて複数配置された筒状のフィルターと、前記複数のフィルターをそれぞれ囲むように前記空間に充填された導電性を有する緩衝材と、を備え、前記各フィルターは、電解質用グリーンシート、電極用第１グリーンシート及び電極用第２グリーンシートを積層したグリーンシート積層体を筒状に成形し、成形した前記グリーンシート積層体を焼結することにより作製されている。
【００１１】
ここで、本明細書において「筒状」とは、周囲の部材に囲まれることにより、内部に空洞が形成される形状を含む概念であり、断面形状が円形、楕円形、多角形等であってもよい。
【００１２】
このような構成によれば、空間に配置されたフィルターが緩衝材に囲まれているので、振動等によりフィルターに荷重が作用しても、緩衝材でその荷重を吸収することができる。また、複数のフィルター同士が衝突するのを防ぐこともできる。これにより、フィルターの変形や損傷を防止することができる。したがって、個々のフィルターの耐久性が上がるので、スタック型フィルターの耐震性を向上させることができる。
【００１３】
また、上記スタック型フィルターにおいて、前記緩衝材が、ニッケルウールから構成されており、この緩衝材が前記各フィルターの外面全体を囲んでいる構成にすると、柔軟性のある緩衝材によりフィルター全体を覆うことになるので、緩衝材による緩衝効果を更に高めることができる。
【００１４】
また、本発明は上記課題を解決するためのモジュール型フィルターであり、並んで配置された上記のスタック型フィルターを複数備え、前記複数のスタック型フィルターは、互いのチャンバーの隔壁が対向するように配置されており、対向する前記隔壁の間に熱伝導性を有する中間部材が配置されており、前記隔壁は、絶縁性を有しているので、隔壁を介して設置しているスタック型フィルター同士を電気的に短絡することなく設置することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスタック型フィルター及びモジュール型フィルターによれば、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るモジュール型フィルターの縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】フィルターの製造方法を説明する図である。
【図４】他の実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図５】更に他の実施形態に係るフィルターの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るモジュール型フィルターの縦断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。このモジュール型フィルター１は、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスを浄化する装置であって、図１及び図２に示すように、上下に配置された板状の一対の集電板１４と、一対の集電板１４の間において鉛直方向（図１の上下方向）に延びる複数の隔壁１０とを備えている。また、モジュール型フィルター１は、隔壁１０によって仕切られることにより一対の集電板１４の間に形成された空間１１を備えている。本実施形態では、一対の隔壁１０、１０と、その間に形成された空間１１によりチャンバー３が構成されており、このチャンバー３が水平方向（図１の左右方向）に並んで複数配置されている。また、モジュール型フィルター１は、空間１１に配置された複数のフィルター４、及び、緩衝材１２を備えている。すなわち、このモジュール型フィルター１では、各チャンバー３内に複数のフィルター４及び緩衝材１２が収容されている。本実施形態では、１つのチャンバー３と、このチャンバー３内に配置された３つのフィルター４及び緩衝材１２により、１つのスタック型フィルター２が構成されており、このスタック型フィルター２が水平方向に並んで複数配置されている。また、モジュール型フィルター１は、図示しないケーシング内に配置されている。
【００１８】
各隔壁１０は、壁面から空間１１に向かって突出する突出部材１３を複数備えており、この突出部材１３は、対向する隔壁１０から互いに向き合うように突出している。また、複数の突出部材１３は、鉛直方向に間隔をあけて配置されることにより空間１１を区切っており、突出部材１３で仕切られた空間１１にそれぞれフィルター４が配置されている。本実施形態では、鉛直方向に間隔をあけた２つの突出部材１３により空間１１を３つに仕切っており、３つの空間１１にそれぞれフィルター４が配置されている。また、突出部材１３は、空間１１内の緩衝材１２を支持している。
【００１９】
隔壁１０及び突出部材１３の材質としては、電気絶縁性及び熱伝導性を有していれば特に限定されないが、優れた耐熱性の観点から、例えば、セラミックス系の材料や、アルミナ、マイカ材等が好ましい。
【００２０】
水平方向に隣接するチャンバー３同士の間には、中間部材１５が配置されている。中間部材１５は、板状の部材から構成されており、チャンバー３の隔壁１０と平行になるように配置されている。また、中間部材１５は隣接する隔壁１０に密着している。この中間部材１５の材質としては、熱伝導性を有していれば特に限定されないが、例えば、金属材、合金材、金属フェルト材等を用いることができ、具体的な金属としては、銀、銅、金、ニッケル、鉄、アルミニウムを好ましく用いることができる。
【００２１】
フィルター４は、筒状の固体電解質２０と、固体電解質２０の外面に配置されたカソード２１と、固体電解質２０の内面に配置されたアノード２２とを備えており、これにより筒状に形成されている。また、フィルター４が筒状に形成されることにより、フィルター４の長手方向（図２の左右方向）に延びる排出ガス流路２３が形成されている。つまり、排出ガス流路２３は、固体電解質２０、カソード２１およびアノード２２に囲まれることにより、内部の空洞として形成されている。また、２つの筒状のフィルター４が結合することにより８の字上のフィルター４が形成されている。２つの筒状フィルター４の結合部分には、アノード２２とカソード２１との短絡を防止するためにシール材２４が設置されている。
【００２２】
排出ガス流路２３の一端部には、排出ガス導入部材５０が接続されており、排出ガス導入部材５０から排出ガス流路２３に排出ガスが送られるように構成されている。また、排出ガス流路２３の他端部には、排出ガス流路２３を密封する端部密封材２５が設置されており、排出ガス流路２３に送られた排出ガスが他端部から流出しないように構成されている。
【００２３】
固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１は、多孔質体から構成されており、ガス透過性を有している。したがって、排出ガス流路２３に流入した排出ガスが、アノード２２、固体電解質２０及びカソード２１を順に通過してゆき、空間１１に流入するように構成されている。排出ガスはこの過程で浄化され、浄化ガスとなる。空間１１に流入した浄化ガスは、この空間１１からモジュール型フィルター１の外部に排出される。
【００２４】
また、固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１は、公知のグリーンシートから作製されている。フィルター４の作製方法については、後述する。
【００２５】
緩衝材１２は、フィルター４同士の隙間や、フィルター４と隔壁１０との隙間に充填されることにより、フィルター4の全体を囲むようにチャンバー３内に充填されており、フィルター４の外面全体にわたって接触するように配置されている。集電板１４と緩衝材１２との接触率は８０％〜１００％が好ましく、この接触率を下回ると導電率が低下する。緩衝材１２の材質としては、電気伝導性及び柔軟性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、炭素繊維やニッケルウール、ニッケルフェルトを用いることができる。これにより、緩衝材１２は、フィルター４とフィルター４との間を電気的に接続するインターコネクターの機能を果たす。
【００２６】
また、モジュール型フィルターの上下端に設置された集電板１４の材質としては、導電性かつ緻密性を有していれば特に限定されないが、例えば、金属板を用いることができ、本実施形態では、ニッケル板を用いている。集電板１４は、緩衝材１２と接触するように配置されており、これにより、各フィルター４のカソード２１と集電板１４とが緩衝材１２を介して電気的に接続されている。またチャンバー３の排出ガス流入側の一端部は、排出ガス導入部材５０で連結されている箇所を除いてシール材２８で封止されている。また各フィルター4のアノード２２の内面には各々集電体２６が、アノード２２に沿うように設置されており、集電体２６に固定した集電線２７は、端部密封材２５に形成された孔（図示せず）からフィルター４の外へ取り出されている。また、一対の集電板１４及び集電線２７は、図示しない電源（印加手段）に接続されており、電源から集電板１４と集電線２７を介してアノード２２及びカソード２１に電圧を印加するように構成されている。
【００２７】
次に、フィルターの材料について説明する。
【００２８】
フィルター４の固体電解質２０としては、従来より知られているイットリウム安定化ジルコニア（ジルコニア系電解質ＹＳＺ）、セリア系酸化物（ＧＤＣ，ＳＤＣ）、がある。ジルコニア系電解質の場合、３５０℃以上の高い排気温度下では十分な酸素イオン供給が可能になる、一方、２５０〜３５０℃の低温下では、後述するＰＭ粒子の酸化反応を促進させるために、固体電解質２０の形状、厚さを調整することで、イオン導電性を向上させることができる。例えば、固体電解質２０はその厚さが１μｍ以上で５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは１０μｍ以上で５００μｍ以下である。固体電解質２０の厚さが厚すぎると、流入した排出ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。多孔質である固体電解質２０における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのが良く、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。また、気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると導入されるガスの圧力損失が大きくなり、値が大きすぎると単位面積あたりのイオン導電率が小さくなるおそれがある。
【００２９】
アノード２２及びカソード２１は、銀粒子に固体電解質材料を混合し、これを焼成することにより形成される。この際、銀粒子の粒径および固体電解質粒子を０．０１μｍ以上１０μｍ以下とするのが好ましく、例えば１μｍの銀粒子と０．１μｍの固体電解質粒子とを混合することができる。また、銀と固体電解質材料の混合比率は、固体電解質材料を全体の６０vol％以下とするのが好ましく、より好ましくは固体電解質材料を全体において２０vol％以上４０vol％以下である。
【００３０】
また、カソード２１には、ＮＯｘ吸蔵剤を含ませることができる。すなわち、アルカリ土類金属またはアルカリ金属などを含有させることができ、具体的にはカルシウム，ストロンチウム，バリウム，ラジウム，リチウム，ナトリウム，カリウム，ルビジウム，セシウム，フランシウムとすることができる。このうち、安定性等の性質やコスト面で好ましいのは、カルシウム，ストロンチウム，バリウム，カリウムである。
【００３１】
アノード２２は、厚さが１μｍ以上５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下である。この厚さが厚すぎると排ガスの圧力損失が大きくなる恐れがある。また、多孔質であるアノード２２における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのがよく、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると流入する排出ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３２】
カソード２１は、厚さが１μｍ以上５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下である。この厚さが厚すぎると排ガスの圧力損失が大きくなる恐れがある。また、多孔質であるカソード２１における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのがよく、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると流入する排出ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３３】
前述した固体電解質20、アノード２２およびカソード２１は、固体電解質２０を中央に挟んだ３層構成であり、３層の総合の厚みは、フィルター４の製造時に曲げる工程を考慮して機械的強度が必要なことから、１００μm以上５mm以下とするのが良く、好ましくは５００μm以上１mm以下である。これによりフィルター４の破損を防ぐことができる。
【００３４】
シール材２４の材質としては、ＢａＯ−ＳｉＯ２系ガラス，Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＺｎＯ−ＢａＯ−Ｂ−ＳｉＯ２系ガラス，又は、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを好適に用いることができる。
【００３５】
次に、フィルターの製造方法について説明する。
【００３６】
図３は、フィルター４の製造方法を説明するための図である。
【００３７】
フィルター４を製造するには、まず、固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１を作製するための電解質用グリーンシート３１、電極用第１グリーンシート３２、及び、電極用第２グリーンシート３３を作製する。
【００３８】
例えば、ドクターブレード法の場合、電極用第１グリーンシート３２、あるいは、電極用第２グリーンシート３３は、以下の方法で作製することができる。すなわち、上記アノードあるいはカソード材料の粉末に、造孔剤を添加し、バインダー、分散剤および可塑剤を加え、エタノール、２−プロパノールといったアルコール系溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。造孔剤の添加量は、５〜２０ｗｔ％が好ましい。添加されている造孔剤は、焼結の際に燃焼して気化するため、造孔剤が存在していた箇所には空孔が形成される。なお、造孔剤としては、カーボン系粉末や樹脂系粉末が挙げられるが、焼結の際に気化して空孔が形成可能な材料であれば、他の材料を用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記スラリー組成物あるいは混練組成物を作製する際に用いられるバインダーの種類にも制限はなく、公知の有機質もしくは無機質のバインダーを使用することができる。有機質バインダーとしては、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系及びメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルアルコール系樹脂、エチルセルロース等のセルロース類、ワックス類等が例示される。
【００４０】
次に、作製したスラリーを公知のドクターブレード法により成形してポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリーの層を形成し、このスラリーの層より溶媒を除去することで乾燥させ、電極用第１或いは第２グリーンシートが形成された状態とする。溶媒としては、アルコール系溶媒に限らず、トルエン，キシレン，及びケトン系などの他の有機溶媒を用いてもよい。また、有機溶媒に限らず、上記混合粉末が、水に分散されたスラリーを用いるようにしてもよい。例えば、所定の分散剤を用いることで、上記混合粉末が水に分散された状態とすることができる。
【００４１】
電解質用グリーンシート３１は以下の方法で作製する。上記電解質材料の粉末に、バインダー及び分散剤および可塑剤、溶媒を加え、分散されているスラリーを作製する。作製したスラリーは上記電極用グリーンシート３２、３３と同様にドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリー層を形成する。このスラリーの層より溶媒を除去することで乾燥させ、電解質用グリーンシート３１が形成された状態とする。
【００４２】
次に、上記の電解質用グリーンシート３１、電極用第１グリーンシート３２、及び、電極用第２グリーンシート３３を用いてフィルター４を作製する。
【００４３】
具体的には、図３に示すように、電解質用グリーンシート３１の上面に電極用第１グリーンシート３２を積層し、下面に電極用第２グリーンシート３３を積層し、熱プレスによりグリーンシート同士を融着させることにより、グリーンシート積層体３０を作製する（図３（ａ））。この場合、電解質用グリーンシート３１の上面および下面に積層した電極用グリーンシート３２、３３は各々、電解質用グリーンシート３１よりも短く、両端部に電解質用グリーンシート３１が露呈した構造となる。次に、グリーンシート積層体３０を湾曲させることにより、グリーンシート積層体３０の両端部を中心部に接近させ、８の字状のグリーンシート積層体３０を作製する（図３（ｂ））。これにより、グリーンシート積層体３０を筒状に成形することができる。８の字状にすると、筒状のグリーンシート積層体３０が２つ形成される。次に、グリーンシート積層体３０の両端部と中心部との間にシール材２４を配置する（図３（ｃ））。続いて、グリーンシート積層体３０を焼結することにより、筒状のフィルター４が作製される。その後、フィルター４の外面にあるカソード全体にＮＯｘ吸蔵剤を吹き付けることにより、ＮＯｘ吸蔵剤が担持されたカソード２１が作製される。本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵剤として、バリウムを用いている。また、フィルター４の内面はアノード２２となる。
【００４４】
以上のようにして、固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１を備える筒状のフィルター４が作製される。
【００４５】
次に、以上のように構成されたモジュール型フィルターを用いて排ガスを浄化する方法について説明する。
【００４６】
まず、図示しないディーゼルエンジンから排出された排出ガスを、図２に矢印で示したように、排出ガス導入部材５０を介して排出ガス流路２３に導入する。排出ガス流路２３に流入した排出ガスは、アノード２２、固体電解質２０及びカソード２１がガス透過性を有するので、これらを順に通過してゆき、空間１１に導入される。このとき、排出ガス中に含まれるＰＭ粒子は、アノード２２の表面に捕捉されるため、排出ガスは、ＰＭ粒子が除去された状態でカソード２１側へ排出される。そして、カソード２１にはＮＯｘ吸蔵剤が担持されているため、排出ガス中に含まれるＮＯｘが吸蔵される。こうして、排出ガスフィルター４を通過して空間１１に排出された排出ガスからはＰＭ粒子及びＮＯｘが除去されるため、排出ガスを浄化し、浄化ガスを生成することができる。
【００４７】
こうして、排出ガスの処理が行われている際には、アノード２２の表面にＰＭ粒子が堆積し、また、カソード２１でＮＯｘが吸蔵されていく。これに対しては、アノード２２とカソード２１との間に電圧を印加する。これにより、カソード２１側に吸蔵したＮＯｘをＮ２へ還元することができるとともに、この化学反応で生じた酸素イオンをカソード２１側からアノード２２側へ供給することができる。その結果、固体電解質２０のアノード２２側に存在するＰＭ粒子を酸化して分解することができる。こうして、アノード２２及びカソード２１でＰＭ粒子及びＮＯｘを除去することができるため、長期間に亘る排出ガスフィルター４の使用が可能になる。
【００４８】
以上のようなモジュール型フィルター１によれば、空間１１に配置されたフィルター４が緩衝材１２に囲まれているので、ディーゼルエンジン等の振動がフィルター４に伝達されても、緩衝材１２によりその振動を吸収することができる。また、複数のフィルター４同士が衝突するのを防ぐこともできる。これにより、フィルター４の変形や損傷を防止することができる。したがって、個々のフィルター４の耐久性が上がるので、スタック型フィルター２の耐久性を向上させることができる。
【００４９】
また、緩衝材１２にニッケルウールを用いて、フィルター４の外面全体を覆うと、緩衝材１２による緩衝効果を更に高めることができる。
【００５０】
また、隣接するチャンバー同士の間に熱伝導性を有する中間部材１５を配置しているので、並列して配置されたスタック型フィルター２相互間において、熱を伝達することができる。したがって、複数のスタック型フィルター２における熱が均一になるように、各スタック型フィルター２に熱を分散させることができる。これにより、不均一な熱分布によるフィルター４の損傷を防止することができ、耐久性を更に向上させることができる。
【００５１】
また、シール材２４により、カソード２１とアノード２２との短絡を防止することができると共に、排出ガス流路２３からガスが漏出するのを防ぐことができる。
【００５２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、フィルター４は、８の字に形成されることにより、２つの筒状部分を備えていたが、筒状に形成されていればその構成は特に限定されず、図４に示すように、円筒状にすることもできる。また、楕円筒状等、種々の形状にすることができる。また、図５に示すように、メガネ形状のフィルター４にすることもできる。メガネ形状にすると、筒状のフィルター４が２つ形成される。このような各種の形状のフィルター４を作製する場合も上述したフィルター４の製造方法と同様に、グリーンシート積層体３０を各形状に成形した後、焼結することにより筒状のフィルター４を作製し、その後、フィルター４の外面にＮＯｘ吸蔵剤を吹き付ける。
【符号の説明】
【００５４】
１ モジュール型フィルター
２ スタック型フィルター
３ チャンバー
４ フィルター
１０ 隔壁
１１ 空間
１２ 緩衝材
１４ 集電板
２０ 固体電解質
２１ カソード
２２ アノード
３０ グリーンシート積層体
３１ 電解質用グリーンシート
３２ 電極用第１グリーンシート
３３ 電極用第２グリーンシート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出ガスを浄化するスタック型フィルター、及び、モジュール型フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関の排ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった大気汚染物質が含まれており、これら排出ガスを浄化する為の排出ガス浄化装置について多様な研究がなされている。一例としてＰＭ粒子を捕集するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）やＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒を搭載した排出ガス浄化装置が使用されている。このＮＯｘ浄化触媒としては、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、尿素を添加したＳＣＲ触媒（選択的接触触媒）、ＮＯｘ直接還元型触媒等がある。
【０００３】
これらのディーゼルエンジンの排出ガス浄化装置では、ＤＰＦやＮＯｘ浄化触媒の上流側に酸化触媒を配置している。そして、排出ガスの温度が低い場合に、ポスト直射や排気管噴射によって、ＨＣ等の還元剤を排出ガス中に供給している。このように、還元剤を酸化触媒で酸化することにより、酸化触媒および酸化触媒の下流側の排出ガスを昇温している。そして、酸化触媒を活性温度以上に保ちながら、下流側のＤＰＦのＰＭ燃焼を促進したり、更に下流側のＮＯｘ浄化触媒を活性温度以上に保つことが行われている。
【０００４】
従来のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化は、ＰＭ粒子を捕集するＤＰＦ、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒を搭載した排出ガス浄化装置といった複数の装置により浄化処理が行われている。また、ＰＭ粒子の浄化方法に関しては、フィルターに堆積したＰＭ粒子をいかに除去して再生させるかが課題とされており、これに対して連続再生式ＤＰＦでは、排出ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化させ、このＮＯ２によってフィルターに堆積したＰＭ粒子を酸化させている。しかし、排出ガス温度が２５０℃に達しない場合は、ＰＭ粒子の酸化が起こらないため、別途ＮＯの浄化装置が必要になってくる。
【０００５】
このほか、ＰＭ粒子を処理する方法として、ＤＰＮＲ（ディーゼル・パティキュレート・ＮＯｘ・リダクションシステム）が提案されている。このＤＰＮＲは、多孔質セラミックフィルターにＮＯｘ還元触媒を担持させ、ＮＯｘ吸蔵時に生成する酸素ラジカルによりＰＭ粒子を酸化させ、定期的かつ瞬間的に燃料噴射量を増加させ、その際に排出されるＣＯ，ＨＣにより吸着させたＮＯｘを還元する方法である。しかし、この方法は正確な燃料噴射制御が求められ、耐久性悪化・コスト高・燃費悪化の問題点を有している。
【０００６】
これに対して、特許文献１には、排出ガスの複数工程化や、排出ガス温度の低温化といった課題を解決する浄化装置が提案されている。この浄化装置では、酸素イオン導電性を有する固体電解質の両面それぞれに、同じく酸素イオン導電性を有する電極材と浄化触媒とを混合させた電極を配置している。そして、両電極間に電圧を印加させることで、カソード側に捕捉したＮＯｘをＮ２へ還元し、この化学反応で生じた酸素イオンをカソード側からアノード側へ供給している。これにより、固体電解質のアノード側に存在するＰＭ粒子を酸化させることができるため、１工程でＰＭ粒子とＮＯｘの低減が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２００５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のような浄化装置は、通常、ディーゼルエンジンの近傍に配置されているので、ディーゼルエンジンから排ガスが供給されると共に、ディーゼルエンジンの振動も浄化装置に伝達されている。これにより、浄化装置も振動することになり、振動が大きくなると浄化装置が損傷することがあった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、耐久性を向上させることができるスタック型フィルター及びモジュール型フィルターの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためのスタック型フィルターであり、電気絶縁性の隔壁で仕切られることにより形成された空間を備えるチャンバーと、前記空間に間隔をあけて複数配置された筒状のフィルターと、前記複数のフィルターをそれぞれ囲むように前記空間に充填された導電性を有する緩衝材と、を備え、前記各フィルターは、電解質用グリーンシート、電極用第１グリーンシート及び電極用第２グリーンシートを積層したグリーンシート積層体を筒状に成形し、成形した前記グリーンシート積層体を焼結することにより作製されている。
【００１１】
ここで、本明細書において「筒状」とは、周囲の部材に囲まれることにより、内部に空洞が形成される形状を含む概念であり、断面形状が円形、楕円形、多角形等であってもよい。
【００１２】
このような構成によれば、空間に配置されたフィルターが緩衝材に囲まれているので、振動等によりフィルターに荷重が作用しても、緩衝材でその荷重を吸収することができる。また、複数のフィルター同士が衝突するのを防ぐこともできる。これにより、フィルターの変形や損傷を防止することができる。したがって、個々のフィルターの耐久性が上がるので、スタック型フィルターの耐震性を向上させることができる。
【００１３】
また、上記スタック型フィルターにおいて、前記緩衝材が、ニッケルウールから構成されており、この緩衝材が前記各フィルターの外面全体を囲んでいる構成にすると、柔軟性のある緩衝材によりフィルター全体を覆うことになるので、緩衝材による緩衝効果を更に高めることができる。
【００１４】
また、本発明は上記課題を解決するためのモジュール型フィルターであり、並んで配置された上記のスタック型フィルターを複数備え、前記複数のスタック型フィルターは、互いのチャンバーの隔壁が対向するように配置されており、対向する前記隔壁の間に熱伝導性を有する中間部材が配置されており、前記隔壁は、絶縁性を有しているので、隔壁を介して設置しているスタック型フィルター同士を電気的に短絡することなく設置することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスタック型フィルター及びモジュール型フィルターによれば、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るモジュール型フィルターの縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】フィルターの製造方法を説明する図である。
【図４】他の実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図５】更に他の実施形態に係るフィルターの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るモジュール型フィルターの縦断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。このモジュール型フィルター１は、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスを浄化する装置であって、図１及び図２に示すように、上下に配置された板状の一対の集電板１４と、一対の集電板１４の間において鉛直方向（図１の上下方向）に延びる複数の隔壁１０とを備えている。また、モジュール型フィルター１は、隔壁１０によって仕切られることにより一対の集電板１４の間に形成された空間１１を備えている。本実施形態では、一対の隔壁１０、１０と、その間に形成された空間１１によりチャンバー３が構成されており、このチャンバー３が水平方向（図１の左右方向）に並んで複数配置されている。また、モジュール型フィルター１は、空間１１に配置された複数のフィルター４、及び、緩衝材１２を備えている。すなわち、このモジュール型フィルター１では、各チャンバー３内に複数のフィルター４及び緩衝材１２が収容されている。本実施形態では、１つのチャンバー３と、このチャンバー３内に配置された３つのフィルター４及び緩衝材１２により、１つのスタック型フィルター２が構成されており、このスタック型フィルター２が水平方向に並んで複数配置されている。また、モジュール型フィルター１は、図示しないケーシング内に配置されている。
【００１８】
各隔壁１０は、壁面から空間１１に向かって突出する突出部材１３を複数備えており、この突出部材１３は、対向する隔壁１０から互いに向き合うように突出している。また、複数の突出部材１３は、鉛直方向に間隔をあけて配置されることにより空間１１を区切っており、突出部材１３で仕切られた空間１１にそれぞれフィルター４が配置されている。本実施形態では、鉛直方向に間隔をあけた２つの突出部材１３により空間１１を３つに仕切っており、３つの空間１１にそれぞれフィルター４が配置されている。また、突出部材１３は、空間１１内の緩衝材１２を支持している。
【００１９】
隔壁１０及び突出部材１３の材質としては、電気絶縁性及び熱伝導性を有していれば特に限定されないが、優れた耐熱性の観点から、例えば、セラミックス系の材料や、アルミナ、マイカ材等が好ましい。
【００２０】
水平方向に隣接するチャンバー３同士の間には、中間部材１５が配置されている。中間部材１５は、板状の部材から構成されており、チャンバー３の隔壁１０と平行になるように配置されている。また、中間部材１５は隣接する隔壁１０に密着している。この中間部材１５の材質としては、熱伝導性を有していれば特に限定されないが、例えば、金属材、合金材、金属フェルト材等を用いることができ、具体的な金属としては、銀、銅、金、ニッケル、鉄、アルミニウムを好ましく用いることができる。
【００２１】
フィルター４は、筒状の固体電解質２０と、固体電解質２０の外面に配置されたカソード２１と、固体電解質２０の内面に配置されたアノード２２とを備えており、これにより筒状に形成されている。また、フィルター４が筒状に形成されることにより、フィルター４の長手方向（図２の左右方向）に延びる排出ガス流路２３が形成されている。つまり、排出ガス流路２３は、固体電解質２０、カソード２１およびアノード２２に囲まれることにより、内部の空洞として形成されている。また、２つの筒状のフィルター４が結合することにより８の字上のフィルター４が形成されている。２つの筒状フィルター４の結合部分には、アノード２２とカソード２１との短絡を防止するためにシール材２４が設置されている。
【００２２】
排出ガス流路２３の一端部には、排出ガス導入部材５０が接続されており、排出ガス導入部材５０から排出ガス流路２３に排出ガスが送られるように構成されている。また、排出ガス流路２３の他端部には、排出ガス流路２３を密封する端部密封材２５が設置されており、排出ガス流路２３に送られた排出ガスが他端部から流出しないように構成されている。
【００２３】
固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１は、多孔質体から構成されており、ガス透過性を有している。したがって、排出ガス流路２３に流入した排出ガスが、アノード２２、固体電解質２０及びカソード２１を順に通過してゆき、空間１１に流入するように構成されている。排出ガスはこの過程で浄化され、浄化ガスとなる。空間１１に流入した浄化ガスは、この空間１１からモジュール型フィルター１の外部に排出される。
【００２４】
また、固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１は、公知のグリーンシートから作製されている。フィルター４の作製方法については、後述する。
【００２５】
緩衝材１２は、フィルター４同士の隙間や、フィルター４と隔壁１０との隙間に充填されることにより、フィルター4の全体を囲むようにチャンバー３内に充填されており、フィルター４の外面全体にわたって接触するように配置されている。集電板１４と緩衝材１２との接触率は８０％〜１００％が好ましく、この接触率を下回ると導電率が低下する。緩衝材１２の材質としては、電気伝導性及び柔軟性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、炭素繊維やニッケルウール、ニッケルフェルトを用いることができる。これにより、緩衝材１２は、フィルター４とフィルター４との間を電気的に接続するインターコネクターの機能を果たす。
【００２６】
また、モジュール型フィルターの上下端に設置された集電板１４の材質としては、導電性かつ緻密性を有していれば特に限定されないが、例えば、金属板を用いることができ、本実施形態では、ニッケル板を用いている。集電板１４は、緩衝材１２と接触するように配置されており、これにより、各フィルター４のカソード２１と集電板１４とが緩衝材１２を介して電気的に接続されている。またチャンバー３の排出ガス流入側の一端部は、排出ガス導入部材５０で連結されている箇所を除いてシール材２８で封止されている。また各フィルター4のアノード２２の内面には各々集電体２６が、アノード２２に沿うように設置されており、集電体２６に固定した集電線２７は、端部密封材２５に形成された孔（図示せず）からフィルター４の外へ取り出されている。また、一対の集電板１４及び集電線２７は、図示しない電源（印加手段）に接続されており、電源から集電板１４と集電線２７を介してアノード２２及びカソード２１に電圧を印加するように構成されている。
【００２７】
次に、フィルターの材料について説明する。
【００２８】
フィルター４の固体電解質２０としては、従来より知られているイットリウム安定化ジルコニア（ジルコニア系電解質ＹＳＺ）、セリア系酸化物（ＧＤＣ，ＳＤＣ）、がある。ジルコニア系電解質の場合、３５０℃以上の高い排気温度下では十分な酸素イオン供給が可能になる、一方、２５０〜３５０℃の低温下では、後述するＰＭ粒子の酸化反応を促進させるために、固体電解質２０の形状、厚さを調整することで、イオン導電性を向上させることができる。例えば、固体電解質２０はその厚さが１μｍ以上で５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは１０μｍ以上で５００μｍ以下である。固体電解質２０の厚さが厚すぎると、流入した排出ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。多孔質である固体電解質２０における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのが良く、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。また、気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると導入されるガスの圧力損失が大きくなり、値が大きすぎると単位面積あたりのイオン導電率が小さくなるおそれがある。
【００２９】
アノード２２及びカソード２１は、銀粒子に固体電解質材料を混合し、これを焼成することにより形成される。この際、銀粒子の粒径および固体電解質粒子を０．０１μｍ以上１０μｍ以下とするのが好ましく、例えば１μｍの銀粒子と０．１μｍの固体電解質粒子とを混合することができる。また、銀と固体電解質材料の混合比率は、固体電解質材料を全体の６０vol％以下とするのが好ましく、より好ましくは固体電解質材料を全体において２０vol％以上４０vol％以下である。
【００３０】
また、カソード２１には、ＮＯｘ吸蔵剤を含ませることができる。すなわち、アルカリ土類金属またはアルカリ金属などを含有させることができ、具体的にはカルシウム，ストロンチウム，バリウム，ラジウム，リチウム，ナトリウム，カリウム，ルビジウム，セシウム，フランシウムとすることができる。このうち、安定性等の性質やコスト面で好ましいのは、カルシウム，ストロンチウム，バリウム，カリウムである。
【００３１】
アノード２２は、厚さが１μｍ以上５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下である。この厚さが厚すぎると排ガスの圧力損失が大きくなる恐れがある。また、多孔質であるアノード２２における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのがよく、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると流入する排出ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３２】
カソード２１は、厚さが１μｍ以上５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下である。この厚さが厚すぎると排ガスの圧力損失が大きくなる恐れがある。また、多孔質であるカソード２１における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのがよく、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると流入する排出ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３３】
前述した固体電解質20、アノード２２およびカソード２１は、固体電解質２０を中央に挟んだ３層構成であり、３層の総合の厚みは、フィルター４の製造時に曲げる工程を考慮して機械的強度が必要なことから、１００μm以上５mm以下とするのが良く、好ましくは５００μm以上１mm以下である。これによりフィルター４の破損を防ぐことができる。
【００３４】
シール材２４の材質としては、ＢａＯ−ＳｉＯ２系ガラス，Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＺｎＯ−ＢａＯ−Ｂ−ＳｉＯ２系ガラス，又は、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを好適に用いることができる。
【００３５】
次に、フィルターの製造方法について説明する。
【００３６】
図３は、フィルター４の製造方法を説明するための図である。
【００３７】
フィルター４を製造するには、まず、固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１を作製するための電解質用グリーンシート３１、電極用第１グリーンシート３２、及び、電極用第２グリーンシート３３を作製する。
【００３８】
例えば、ドクターブレード法の場合、電極用第１グリーンシート３２、あるいは、電極用第２グリーンシート３３は、以下の方法で作製することができる。すなわち、上記アノードあるいはカソード材料の粉末に、造孔剤を添加し、バインダー、分散剤および可塑剤を加え、エタノール、２−プロパノールといったアルコール系溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。造孔剤の添加量は、５〜２０ｗｔ％が好ましい。添加されている造孔剤は、焼結の際に燃焼して気化するため、造孔剤が存在していた箇所には空孔が形成される。なお、造孔剤としては、カーボン系粉末や樹脂系粉末が挙げられるが、焼結の際に気化して空孔が形成可能な材料であれば、他の材料を用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記スラリー組成物あるいは混練組成物を作製する際に用いられるバインダーの種類にも制限はなく、公知の有機質もしくは無機質のバインダーを使用することができる。有機質バインダーとしては、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系及びメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルアルコール系樹脂、エチルセルロース等のセルロース類、ワックス類等が例示される。
【００４０】
次に、作製したスラリーを公知のドクターブレード法により成形してポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリーの層を形成し、このスラリーの層より溶媒を除去することで乾燥させ、電極用第１或いは第２グリーンシートが形成された状態とする。溶媒としては、アルコール系溶媒に限らず、トルエン，キシレン，及びケトン系などの他の有機溶媒を用いてもよい。また、有機溶媒に限らず、上記混合粉末が、水に分散されたスラリーを用いるようにしてもよい。例えば、所定の分散剤を用いることで、上記混合粉末が水に分散された状態とすることができる。
【００４１】
電解質用グリーンシート３１は以下の方法で作製する。上記電解質材料の粉末に、バインダー及び分散剤および可塑剤、溶媒を加え、分散されているスラリーを作製する。作製したスラリーは上記電極用グリーンシート３２、３３と同様にドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリー層を形成する。このスラリーの層より溶媒を除去することで乾燥させ、電解質用グリーンシート３１が形成された状態とする。
【００４２】
次に、上記の電解質用グリーンシート３１、電極用第１グリーンシート３２、及び、電極用第２グリーンシート３３を用いてフィルター４を作製する。
【００４３】
具体的には、図３に示すように、電解質用グリーンシート３１の上面に電極用第１グリーンシート３２を積層し、下面に電極用第２グリーンシート３３を積層し、熱プレスによりグリーンシート同士を融着させることにより、グリーンシート積層体３０を作製する（図３（ａ））。この場合、電解質用グリーンシート３１の上面および下面に積層した電極用グリーンシート３２、３３は各々、電解質用グリーンシート３１よりも短く、両端部に電解質用グリーンシート３１が露呈した構造となる。次に、グリーンシート積層体３０を湾曲させることにより、グリーンシート積層体３０の両端部を中心部に接近させ、８の字状のグリーンシート積層体３０を作製する（図３（ｂ））。これにより、グリーンシート積層体３０を筒状に成形することができる。８の字状にすると、筒状のグリーンシート積層体３０が２つ形成される。次に、グリーンシート積層体３０の両端部と中心部との間にシール材２４を配置する（図３（ｃ））。続いて、グリーンシート積層体３０を焼結することにより、筒状のフィルター４が作製される。その後、フィルター４の外面にあるカソード全体にＮＯｘ吸蔵剤を吹き付けることにより、ＮＯｘ吸蔵剤が担持されたカソード２１が作製される。本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵剤として、バリウムを用いている。また、フィルター４の内面はアノード２２となる。
【００４４】
以上のようにして、固体電解質２０、アノード２２及びカソード２１を備える筒状のフィルター４が作製される。
【００４５】
次に、以上のように構成されたモジュール型フィルターを用いて排ガスを浄化する方法について説明する。
【００４６】
まず、図示しないディーゼルエンジンから排出された排出ガスを、図２に矢印で示したように、排出ガス導入部材５０を介して排出ガス流路２３に導入する。排出ガス流路２３に流入した排出ガスは、アノード２２、固体電解質２０及びカソード２１がガス透過性を有するので、これらを順に通過してゆき、空間１１に導入される。このとき、排出ガス中に含まれるＰＭ粒子は、アノード２２の表面に捕捉されるため、排出ガスは、ＰＭ粒子が除去された状態でカソード２１側へ排出される。そして、カソード２１にはＮＯｘ吸蔵剤が担持されているため、排出ガス中に含まれるＮＯｘが吸蔵される。こうして、排出ガスフィルター４を通過して空間１１に排出された排出ガスからはＰＭ粒子及びＮＯｘが除去されるため、排出ガスを浄化し、浄化ガスを生成することができる。
【００４７】
こうして、排出ガスの処理が行われている際には、アノード２２の表面にＰＭ粒子が堆積し、また、カソード２１でＮＯｘが吸蔵されていく。これに対しては、アノード２２とカソード２１との間に電圧を印加する。これにより、カソード２１側に吸蔵したＮＯｘをＮ２へ還元することができるとともに、この化学反応で生じた酸素イオンをカソード２１側からアノード２２側へ供給することができる。その結果、固体電解質２０のアノード２２側に存在するＰＭ粒子を酸化して分解することができる。こうして、アノード２２及びカソード２１でＰＭ粒子及びＮＯｘを除去することができるため、長期間に亘る排出ガスフィルター４の使用が可能になる。
【００４８】
以上のようなモジュール型フィルター１によれば、空間１１に配置されたフィルター４が緩衝材１２に囲まれているので、ディーゼルエンジン等の振動がフィルター４に伝達されても、緩衝材１２によりその振動を吸収することができる。また、複数のフィルター４同士が衝突するのを防ぐこともできる。これにより、フィルター４の変形や損傷を防止することができる。したがって、個々のフィルター４の耐久性が上がるので、スタック型フィルター２の耐久性を向上させることができる。
【００４９】
また、緩衝材１２にニッケルウールを用いて、フィルター４の外面全体を覆うと、緩衝材１２による緩衝効果を更に高めることができる。
【００５０】
また、隣接するチャンバー同士の間に熱伝導性を有する中間部材１５を配置しているので、並列して配置されたスタック型フィルター２相互間において、熱を伝達することができる。したがって、複数のスタック型フィルター２における熱が均一になるように、各スタック型フィルター２に熱を分散させることができる。これにより、不均一な熱分布によるフィルター４の損傷を防止することができ、耐久性を更に向上させることができる。
【００５１】
また、シール材２４により、カソード２１とアノード２２との短絡を防止することができると共に、排出ガス流路２３からガスが漏出するのを防ぐことができる。
【００５２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、フィルター４は、８の字に形成されることにより、２つの筒状部分を備えていたが、筒状に形成されていればその構成は特に限定されず、図４に示すように、円筒状にすることもできる。また、楕円筒状等、種々の形状にすることができる。また、図５に示すように、メガネ形状のフィルター４にすることもできる。メガネ形状にすると、筒状のフィルター４が２つ形成される。このような各種の形状のフィルター４を作製する場合も上述したフィルター４の製造方法と同様に、グリーンシート積層体３０を各形状に成形した後、焼結することにより筒状のフィルター４を作製し、その後、フィルター４の外面にＮＯｘ吸蔵剤を吹き付ける。
【符号の説明】
【００５４】
１ モジュール型フィルター
２ スタック型フィルター
３ チャンバー
４ フィルター
１０ 隔壁
１１ 空間
１２ 緩衝材
１４ 集電板
２０ 固体電解質
２１ カソード
２２ アノード
３０ グリーンシート積層体
３１ 電解質用グリーンシート
３２ 電極用第１グリーンシート
３３ 電極用第２グリーンシート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性の隔壁で仕切られることにより形成された空間を備えるチャンバーと、
前記空間に間隔をあけて複数配置された筒状のフィルターと、
前記複数のフィルターをそれぞれ囲むように前記空間に充填された導電性を有する緩衝材と、を備え、
前記各フィルターは、電解質用グリーンシート、電極用第１グリーンシート及び電極用第２グリーンシートを積層したグリーンシート積層体を筒状に成形し、成形した前記グリーンシート積層体を焼結することにより作製されている、スタック型フィルター。
【請求項２】
前記緩衝材は、ニッケルウールから構成されており、前記各フィルターの外面全体を囲んでいる請求項１に記載のスタック型フィルター。
【請求項３】
並んで配置された請求項１又は２に記載のスタック型フィルターを複数備え、
前記複数のスタック型フィルターは、互いのチャンバーの隔壁が対向するように配置されており、
対向する前記隔壁の間に熱伝導性を有する中間部材が配置されており、
前記隔壁は、絶縁性を有している、モジュール型フィルター。
【請求項１】
電気絶縁性の隔壁で仕切られることにより形成された空間を備えるチャンバーと、
前記空間に間隔をあけて複数配置された筒状のフィルターと、
前記複数のフィルターをそれぞれ囲むように前記空間に充填された導電性を有する緩衝材と、を備え、
前記各フィルターは、電解質用グリーンシート、電極用第１グリーンシート及び電極用第２グリーンシートを積層したグリーンシート積層体を筒状に成形し、成形した前記グリーンシート積層体を焼結することにより作製されている、スタック型フィルター。
【請求項２】
前記緩衝材は、ニッケルウールから構成されており、前記各フィルターの外面全体を囲んでいる請求項１に記載のスタック型フィルター。
【請求項３】
並んで配置された請求項１又は２に記載のスタック型フィルターを複数備え、
前記複数のスタック型フィルターは、互いのチャンバーの隔壁が対向するように配置されており、
対向する前記隔壁の間に熱伝導性を有する中間部材が配置されており、
前記隔壁は、絶縁性を有している、モジュール型フィルター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１６３２２２（Ｐ２０１１−１６３２２２Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３７７（Ｐ２０１０−２７３７７）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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