CN115708417A - 柱状蜂窝过滤器的检查装置以及检查方法 - Google Patents

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CN115708417A CN202180005098.8A CN202180005098A CN115708417A CN 115708417 A CN115708417 A CN 115708417A CN 202180005098 A CN202180005098 A CN 202180005098A CN 115708417 A CN115708417 A CN 115708417A
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Abstract

柱状蜂窝过滤器(1)的检查装置(100)具备：收容部(10)，能够收容柱状蜂窝过滤器(1)；导入管(20)以及排出管(30)，能够供气体流通并且与收容部(10)连接；粒子产生部(40)，产生粒子；粒子导入部(50)，将由粒子产生部(40)产生的粒子导入导入管(20)；气体搅拌部(60)，在气体的流动方向(X)上设置于粒子导入部(50)的上游侧的导入管(20)；和粒子计测器(70a、70b)，在气体的流动方向(X)上设置于粒子导入部(50)的下游侧的导入管(20)以及排出管(30)，计测粒子的个数。

Description

柱状蜂窝过滤器的检查装置以及检查方法
技术领域
本发明涉及柱状蜂窝过滤器的检查装置以及检查方法。
背景技术
在从柴油发动机及汽油发动机等内燃机排出的废气中包含烟灰等粒子状物质(以下，记作PM：Particulate Matter。)。烟灰等PM对人体有害，排出受到限制。当前，为了应对废气限制而广泛使用以使废气通过具有透气性的小细孔隔壁、对烟灰等PM进行过滤的柴油颗粒过滤器(DPF)以及汽油颗粒过滤器(GPF)为代表的过滤器。
作为用于捕集烟灰等PM的过滤器，已知有如下的壁流式的柱状蜂窝结构体(以下，也称为“柱状蜂窝过滤器”。)，其具备划分形成从第一端面延伸到第二端面的多个第一隔室以及第二隔室的隔壁，第一隔室和第二隔室隔着隔壁而相邻配置，第一隔室的第一端面以及第二隔室的第二端面开口，在第一隔室的第二端面以及第二隔室的第一端面设置有封孔部。
近年来，随着废气限制强化，导入了更严格的PM的排出基准(PN限制：ParticleMatter的个数限制)，对于过滤器来说，要求提高PM的捕集性能(PN捕集效率)的检查精度。
作为现有的检查方法，已知如下方法：将具有300nm的中值粒径的烟灰粒子供给至过滤器，用颗粒计数器测定向过滤器供给前后的烟灰粒子的数量，求取其差(专利文献1)。此外，已知如下方法：将含有微粒子的气体供给至柱状蜂窝过滤器的第一端面，并且以覆盖第二端面整体的方式照射与第二端面平行的片状的光，使用照相机对第二端面整体进行拍摄(专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2020/0254435号说明书
专利文献2：日本特许第6756939号公报
发明内容
(发明所要解决的课题)
在专利文献1的检查方法中，根据过滤器内的位置，烟灰粒子的供给量容易变化。这是因为，在专利文献1的检查方法中，由于烟灰粒子难以搅拌，所以在与烟灰粒子的供给方向正交的面内烟灰粒子的浓度分布不均。因此，即使在检查相同产品的情况下，根据过滤器的朝向或设置的方法等，测定值也会产生偏差，捕集性能的检查精度降低。
此外，专利文献2的检查方法由于是基于当片状的光照射到微粒子时发生散射的情况来简单地评价图像上的亮度的差异的方法，因此捕集性能的检查精度不能说充分。
本发明为了解决上述那样的问题而做出，其目的在于提供一种捕集性能的检查精度高的柱状蜂窝过滤器的检查装置以及检查方法。
(用于解决课题的手段)
本发明人发现，通过在柱状蜂窝过滤器的检查装置的给定位置处设置气体搅拌部，有效地搅拌粒子来抑制在与气体的流动方向X垂直的面内的烟灰粒子的浓度分布的不均，由此能够提高捕集性能的检查精度，从而完成了本发明。
即，本发明是一种柱状蜂窝过滤器的检查装置，其具备：
收容部，能够收容柱状蜂窝过滤器；
导入管以及排出管，能够供气体流通并且与所述收容部连接；
粒子产生部，产生粒子；
粒子导入部，将由所述粒子产生部产生的所述粒子导入所述导入管；
气体搅拌部，在所述气体的流动方向上设置于所述粒子导入部的上游侧的所述导入管；以及
粒子计测器，在所述气体的流动方向上设置于所述粒子导入部的下游侧的所述导入管以及所述排出管，计测所述粒子的个数。
此外，本发明是一种柱状蜂窝过滤器的检查方法，其包括：
粒子产生工序，产生粒子；
粒子导入工序，向由气体搅拌部搅拌后的气体中导入在所述粒子产生工序中产生的所述粒子；
粒子供给工序，将导入有所述粒子的所述气体供给到柱状蜂窝过滤器；以及
粒子计测工序，计测在所述气体的流动方向上所述柱状蜂窝过滤器的上游侧以及下游侧的所述气体中的所述粒子的个数。
(发明效果)
根据本发明，能够提供一种捕集性能的检查精度高的柱状蜂窝过滤器的检查装置以及检查方法。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器的检查装置的概略图。
图2是本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器的检查装置中使用的柱状蜂窝过滤器的剖视图。
图3是图2的柱状蜂窝过滤器的端面图。
图4是图1中的粒子导入部周边的放大图。
图5是本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器的检查装置中使用的气体搅拌板的俯视图。
图6是图5的气体搅拌板的a-a’线的剖视图。
图7是本发明的实施方式所涉及的另一柱状蜂窝过滤器的检查装置的概略图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式具体进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式，应当理解，在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的通常的知识，对以下的实施方式适当施加变更、改良等而得到的方案也包含于本发明的范围。
(1)柱状蜂窝过滤器的检查装置
图1是本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器的检查装置的概略图。
如图1所示，柱状蜂窝过滤器的检查装置100具备：收容部10，能够收容柱状蜂窝过滤器；导入管20以及排出管30，能够供气体流通并且与收容部10连接；粒子产生部40，产生粒子；粒子导入部50，将由粒子产生部40产生的粒子导入导入管20；气体搅拌部60，在气体的流动方向X上设置于粒子导入部50的上游侧的导入管20；和粒子计测器70a、70b，在气体的流动方向X上设置于粒子导入部50的下游侧的导入管20以及排出管30，计测粒子的个数。通过设为这样的结构，从而粒子容易扩散于气体中，因此能够抑制在与气体的流动方向X垂直的面内的粒子的浓度分布的不均。并且，由于使用该浓度分布的不均得到了抑制的粒子，由粒子计测器70a、70b计测该粒子的个数，因此能够提高捕集性能的检查精度。
另外，在图1中，示出了将导入管20、排出管30等构件水平配置的情况的例子，但应当注意的一点是，也可以将这些构件垂直配置。
以下，对成为检查对象的柱状蜂窝过滤器、以及柱状蜂窝过滤器的检查装置100的各构成构件详细进行说明。
＜柱状蜂窝过滤器＞
柱状蜂窝过滤器的检查装置100中使用的柱状蜂窝过滤器是壁流式的柱状蜂窝结构体。柱状蜂窝过滤器能够用作安装于来自燃烧装置、典型而言安装于来自车辆所搭载的发动机的废气管线的捕集烟灰等PM的DPF以及GPF。
图2以及3是柱状蜂窝过滤器的示意性剖视图(与隔室延伸的方向平行的剖视图)以及端面图(第一端面的端面图)。
如图2以及图3所示，柱状蜂窝过滤器1具备：外周壁2；多个第一隔室4a，配置于外周壁2的内侧，从第一端面3a延伸至第二端面3b，第一端面3a开口并在第二端面3b设置有封孔部6；多个第二隔室4b，配置于外周壁2的内侧，从第一端面3a延伸至第二端面3b，在第一端面3a设置有封孔部6且第二端面3b开口；以及多孔质的隔壁5，划分形成第一隔室4a以及第二隔室4b。第一隔室4a以及第二隔室4b隔着隔壁5交替地相邻配置，由此第一端面3a以及第二端面3b分别呈蜂窝状。
当包含烟灰等PM的废气被供给到柱状蜂窝过滤器1的上游侧的第一端面3a时，废气被导入到第一隔室4a中并在第一隔室4a内朝向下游前进。由于第一隔室4a在下游侧的第二端面3b具有封孔部6，因此废气透过划分第一隔室4a与第二隔室4b的多孔质的隔壁5而流入第二隔室4b。PM无法通过隔壁5，因此被捕集到第一隔室4a内并沉积。PM被除去后，流入到第二隔室4b的清洁的废气在第二隔室4b内朝向下游前进，并从下游侧的第二端面3b流出。
作为构成柱状蜂窝过滤器1的材料，并无特别限定，但能够举出多孔质陶瓷。作为陶瓷，可举出堇青石、多铝红柱石、磷酸锆、钛酸铝、碳化硅、硅-碳化硅复合材料(例：Si结合SiC)、堇青石-碳化硅复合体、氧化锆、尖晶石、印度石，假蓝宝石，刚玉、二氧化钛、氮化硅等。这些陶瓷能够单独使用或组合两种以上使用。
柱状蜂窝过滤器1也可以在隔壁5的表面或其内部担载有辅助PM的燃烧那样的催化剂。作为催化剂，例如，可举出贵金属(Pt、Pd、Rh等)、碱金属(Li、Na、K、Cs等)、碱土金属(Ca、Ba、Sr等)、稀土类(Ce、Sm、Gd、Nd、Y、Zr、Ca、La、Pr等)、过渡金属(Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr等)等。
柱状蜂窝过滤器1的端面形状并不特别限定，但例如能够设为圆形、椭圆形、跑道形以及长圆形等圆弧形状、三角形、四边形等多边形。另外，图示的柱状蜂窝过滤器1是端面形状为圆形状、外形为圆柱状的情况的例子。
在与隔室(第一隔室4a以及第二隔室4b)的流路方向垂直的剖面中的隔室的形状并无特别限定，但优选为四边形、六边形、八边形或它们的组合。其中，优选为正方形以及六边形。通过这样形成隔室形状，能够减小使流体流过柱状蜂窝过滤器1时的压力损失。
关于隔室密度(每单位截面积的隔室的数量)也没有特别限定，例如能够设为6～2000隔室/平方英寸(0.9～311隔室/cm2)，进一步优选为50～1000隔室/平方英寸(7.8～155隔室/cm2)，特别优选为100～400隔室/平方英寸(15.5～62.0隔室/cm2)。
柱状蜂窝过滤器1也可以作为一体成型品提供。此外，柱状蜂窝过滤器1也可以作为将分别具有外周壁2的多个柱状蜂窝单元在侧面彼此接合而一体化的单元接合体提供。通过将柱状蜂窝过滤器1作为单元接合体提供，能够提高耐热冲击性。
柱状蜂窝过滤器1能够使用该技术领域中公知的方法来制造。关于柱状蜂窝过滤器1的制造方法，以下例示性地进行说明。
首先，对含有陶瓷原料、分散介质、造孔材料以及粘合剂的原料组合物进行混炼而形成坯土之后，对坯土进行挤出成型，由此成型为所希望的柱状蜂窝成型体。在原料组合物中可以根据需要混配分散剂等添加剂。在挤出成型时，能够使用具有所希望的整体形状、隔室形状、隔壁厚度、隔室密度等的口模。
将柱状蜂窝成型体干燥后，在柱状蜂窝成型体的两端面形成封孔部之后将封孔部干燥，得到具有封孔部的柱状蜂窝成型体。然后，通过对柱状蜂窝成型体实施脱脂以及烧成来制造柱状蜂窝过滤器1。
作为陶瓷原料，能够使用在烧成后能够形成上述陶瓷的原料。陶瓷原料例如能够以粉末的形态提供。作为陶瓷原料，可举出堇青石、多铝红柱石、锆石、钛酸铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、尖晶石、印度石、假蓝宝石、刚玉、二氧化钛等用于得到陶瓷的原料。更具体而言，并无限定，可举出二氧化硅、滑石粉、氧化铝、高岭土、蛇纹石、叶蜡石、水镁石、勃姆石、多铝红柱石、菱镁矿、氢氧化铝等。陶瓷原料能够单独使用或组合两种以上使用。
在DPF以及GPF等过滤器用途的情况下，能够优选使用堇青石作为陶瓷。在该情况下，作为陶瓷原料，能够使用堇青石化原料。所谓堇青石化原料，是通过烧成而成为堇青石的原料。堇青石化原料优选由氧化铝(Al2O3)(包含转化为氧化铝的氢氧化铝的量)：30～45质量％、氧化镁(MgO)：11～17质量％以及二氧化硅(SiO2)：42～57质量％的化学组成构成。
作为分散介质，能够举出水、或水与醇等有机溶剂的混合溶剂等，但可以特别优选使用水。
作为造孔材料，只要是在烧成后成为气孔的材料，并无特别限定，例如，能够举出小麦粉、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、多孔质二氧化硅、碳(例：石墨)、陶瓷球、聚乙烯，聚苯乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯、丙烯、苯酚等。造孔材料能够单独使用或组合两种以上使用。从提高烧成体的气孔率这样的观点出发，造孔材料的含量相对于陶瓷原料100质量份优选为0.5质量份以上，更优选为2质量份以上，进一步优选为3质量份以上。从确保烧成体的强度这样的观点出发，造孔材料的含量相对于陶瓷原料100质量份优选为10质量份以下，更优选为7质量份以下，进一步优选为4质量份以下。
作为粘合剂，可举出甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等有机粘胶剂。其中，优选同时使用甲基纤维素以及羟丙基甲基纤维素。此外，从提高蜂窝成型体的强度这样的观点出发，粘合剂的含量相对于陶瓷原料100质量份优选为4质量份以上，更优选为5质量份以上，进一步优选为6质量份以上。从抑制烧成工序中的异常发热所引起的龟裂产生的观点出发，粘合剂的含量相对于陶瓷原料100质量份优选为9质量份以下，更优选为8质量份以下，进一步优选为7质量份以下。粘合剂能够单独使用或组合两种以上使用。
分散剂能够使用乙二醇、糊精、脂肪酸皂、聚醚多元醇等。分散剂能够单独使用或组合两种以上使用。分散剂的含量优选相对于陶瓷原料100质量份为0～2质量份。
将柱状蜂窝成型体的端面进行封孔的方法并无特别限定，能够采用公知的方法。关于封孔部6的材料，没有特别限制，但从强度、耐热性的观点出发，优选为陶瓷。作为陶瓷，优选为含有选自堇青石、多铝红柱石、锆石、钛酸铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、尖晶石、印度石、假蓝宝石、刚玉以及二氧化钛所构成的组中的至少一种的陶瓷材料。为了能够使烧成时的膨胀率相同，提高耐久性，封孔部6更优选设为与蜂窝成型体的主体部分相同的材料组成。
将蜂窝成型体干燥后，实施脱脂以及烧成，由此能够制造柱状蜂窝过滤器1。干燥工序、脱脂工序以及烧成工序的条件只要根据蜂窝成型体的材料组成采用公知的条件即可，虽不需要特别说明，但以下列举具体的条件的例子。
在干燥工序中，例如，能够使用热风干燥、微波干燥、介电干燥、减压干燥、真空干燥、冷冻干燥等现有公知的干燥方法。其中，在能够迅速并且均匀地将成型体整体干燥这一点上，优选将热风干燥与微波干燥或介电干燥组合的干燥方法。在形成封孔部的情况下，优选在干燥后的蜂窝成型体的两端面形成了封孔部之后将封孔部干燥。
接下来对脱脂工序进行说明。粘合剂的燃烧温度为200℃左右，造孔材料的燃烧温度为300～1000℃左右。因此，脱脂工序只要将蜂窝成型体加热到200～1000℃左右的范围来实施即可。加热时间并无特别限定，通常为10～100小时左右。经过脱脂工序后的蜂窝成型体被称为预烧体。
烧成工序也取决于蜂窝成型体的材料组成，例如能够通过将预烧体加热到1350～1600℃并保持3～10小时来进行。
烧成后的蜂窝成型体可以直接作为过滤器来使用，但为了提高PN捕集效率，也可以隔壁5上另外形成用于捕集PM的多孔质膜。多孔质膜的形成方法能够采用公知的任意方法。在一个实施方式中，多孔质膜可以含有合计50质量％以上的选自碳化硅、堇青石、氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石以及钛酸铝中的一种或两种以上。
＜收容部10＞
收容部10是能够收容柱状蜂窝过滤器1的构件。
作为收容部10的形状，并无特别限定，可以根据柱状蜂窝过滤器1的形状适当设定。例如，在柱状蜂窝过滤器1的外形为圆柱状的情况下，收容部10可以设为圆筒状。
在收容部10中，柱状蜂窝过滤器1以第一端面3a朝向导入管20侧、第二端面3b朝向排出管30侧的方式被收容。
作为用于收容部10的材料，例如，能够使用金属、陶瓷等。作为金属，可举出不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。基于耐久可靠性较高这样的理由，收容部10的材料优选为不锈钢。
＜导入管20以及排出管30＞
导入管20以及排出管30是能够供气体流通并且与收容部10连接的构件。导入管20在气体的流动方向X上位于收容部10的上游侧。此外，排出管30在气体的流动方向X上，位于收容部10的下游侧。
作为导入管20以及排出管30的形状，并无特别限定，可以设为与气体的流动方向X垂直的剖面为圆形的圆筒状、该剖面为三角形、四边形、五边形、六边形等的方筒状、该剖面为椭圆形的楕圆筒状等。其中，导入管20以及排出管30优选为圆筒状。
导入管20以及排出管30的直径(外径以及内径)并无特别限定，也可以一部分扩径以及缩径。通过设为这样的结构，例如，容易与其他构件连接，或者配置其他构件。
作为用于导入管20以及排出管30的材料，例如，能够使用金属、陶瓷等。作为金属，可举出不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。基于耐久可靠性较高这样的理由，导入管20以及排出管30的材料优选为不锈钢。
＜粒子产生部40＞
粒子产生部40是产生向柱状蜂窝过滤器1导入的粒子的部分。粒子产生部40能够生成包含粒子的气体。包含粒子的气体中的气体并无特别限定，例如，可举出空气、氮气、氦气、氢气、氩气等。其中，从成本以及安全性的观点出发，优选空气。
作为由粒子产生部40产生的粒子，并无特别限定，可举出烟灰粒子、碳粒子，DEHS(癸二酸双(2-乙基己炔))粒子那样的油粒子、NaCl粒子、聚苯乙烯胶乳粒子那样的树脂粒子等。能够产生这些粒子的装置在市场上有售，因此能够使用该市场上有售的装置作为粒子产生部40。
作为粒子产生部40，并无特别限定，例如，能够使用能够产生烟灰粒子的烟灰粒子产生器。烟灰粒子产生器例如与丙烷源、氮源以及空气源连接，通过使丙烷不完全燃烧而产生烟灰粒子。
由粒子产生部40产生的粒子的粒度分布接近实际的废气中所包含的PM的粒度分布时，能够提高检查精度。例如，关于汽车的废气中所包含的PM，通过静电式粒子分级器以及凝聚粒子计数器等求出的累积粒度分布中的个数基准的中值粒径D50(以下，将该中值粒径D50称为“平均粒径”)为50～100nm。因此，较为理想的是，由粒子产生部40产生的粒子的平均粒径也在该范围内。但是，即使是具有与实际的废气中所包含的PM的粒度分布不同的粒度分布的粒子，由于到粒径为1000nm为止捕集机理相同的理由，也能够使用。
粒子的捕集主要分为如下四种。
(I)扩散(通过粒子的布朗运动，进行与流动不同的运动而被捕集)
(II)遮挡(即使随着流动也会物理性地接触而被捕集)
(III)沉降(对于较大的粒子来说，由于重力而从流动中脱离，从而无法通过)
(IV)惯性(对于较大的粒子来说，即使流动方向变化，也不完全随着流动而发生碰撞并被捕集)
对于粒径为1000nm为止的粒子来说，扩散以及遮挡占支配地位，因此只要使用比其小的粒子，则能够模拟实际的捕集性能。
因此，由粒子产生部40产生的粒子的平均粒径优选为100～1000nm。通过将粒子的平均粒径控制在这样的范围内，能够稳定地提高捕集性能的检查精度。
此外，如果是具有一般的捕集能力的柱状蜂窝过滤器1的捕集性能的检查，则粒子的平均粒径只要在上述的范围内即可，在检查捕集能力较高的柱状蜂窝过滤器1的捕集性能的情况下，若平均粒径为300nm以上，则检查结果几乎相同，难以得到捕集性能的详情。因此，在这样的情况下，优选将粒子的平均粒径设为30nm以上且小于300nm，更优选设为100～250nm。通过将粒子的平均粒径控制在这样的范围内，即使在检查捕集能力较高的柱状蜂窝过滤器1的情况下，也能够得到捕集性能的详情，因此捕集性能的检查精度提高。
＜粒子导入部50＞
粒子导入部50是将由粒子产生部40产生的粒子导入导入管20的部分。粒子导入部50和粒子产生部40能够使用管等管状构件连接。
作为粒子导入部50，并无特别限定，但从将粒子均匀地导入导入管20的观点出发，优选使用喷雾器。
粒子导入部50中的粒子的导入方向如图4所示，相对于气体的流动方向X，优选为超过90°的角度θ，更优选为100～180°的角度θ，进一步优选为150～180°的角度θ，特别优选为180°的角度θ。另外，图4是图1所示的粒子导入部50周边的放大图。通过这样控制粒子的导入方向，粒子更容易扩散于气体中，因而抑制在与气体的流动方向X垂直的面内的粒子的浓度分布的不均的效果提高。并且，使用该浓度分布的不均得到了抑制的粒子，由粒子计测器70a、70b计测该粒子的个数，因此能够进一步提高捕集性能的检查精度。
粒子导入部50优选在面向气体的流动方向X的位置具有粒子的喷出口，更优选在与气体的流动方向X相对的位置具有粒子的喷出口。通过在这样的位置设置喷出口，能够以相对于气体的流动方向X具有超过90°的角度θ的方式导入粒子。
粒子导入部50中的粒子的导入量以及导入速度等各种条件只要根据粒子导入部50的种类、导入管20的尺寸等适当设定即可，并无特别限定。
＜气体搅拌部60＞
气体搅拌部60是具有搅拌气体的功能的构件。气体搅拌部60在气体的流动方向X上设置于粒子导入部50的上游侧的导入管20。
作为气体搅拌部60，并无特别限定，但优选为气体搅拌板。
在此，在图5中示出典型的气体搅拌板的俯视图(从气体的流动方向X的上游侧观察的俯视图)。此外，在图6中示出图5的a-a’线的剖视图。
如图5以及6所示，气体搅拌板61具有与气体的流动方向X垂直的一对平面62a、62b，并形成有贯通一对平面62a、62b的多个开口部63。
通过使用气体搅拌板61作为气体搅拌部60，气体搅拌板61的后流侧(平面62b侧)成为负压，产生气体的逆流而形成再循环流。通过从粒子导入部50向该部分导入粒子，粒子一边卷入再循环流一边扩散于气体中，因此与气体的流动方向X垂直的面内的粒子的浓度分布的不均得到抑制。其结果，能够向检查对象的柱状蜂窝过滤器1均匀地供给粒子。进而，气体搅拌板61与具有旋转叶片机构的搅拌装置相比构造简单，也不需要外部电力等，因此还能够抑制各种成本。
在气体搅拌板61中，多个开口部63优选设置于气体搅拌板61的外周侧的区域。通过在这样的区域设置多个开口部63，从而在气体搅拌板61的后流侧容易形成再循环流，因此使粒子扩散于气体中的效果提高。
在此，所谓气体搅拌板61的外周侧的区域，是指从气体搅拌板61的外周部起，从气体搅拌板61的中心到外周的直径(例如，为圆板状的情况下是半径)的1/2为止的区域。
在气体搅拌板61中，多个开口部63的开口率优选为5～50％，更优选为10～40％。通过控制为这样的开口率，从而在气体搅拌板61的后流侧容易形成再循环流，因此使粒子扩散于气体中的效果提高。
在此，所谓开口率，是指例如在图5的俯视图中，开口部63的面积相对于平面62a以及开口部63的合计面积的比例。
在导入管20中流通的气体的流速越快(流量越多)，则气体搅拌板61的后流侧的再循环流越容易形成。因此，气体的流量优选为500～10000L/分钟。
气体搅拌板61的尺寸并无特别限定，只要根据设置气体搅拌板61的导入管20的尺寸适当调整即可。例如，气体搅拌板61的外径能够与导入管20的内径对应。
作为用于气体搅拌板61的材料，例如，能够使用金属、陶瓷等。作为金属，可举出不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。基于耐久可靠性较高这样的理由，气体搅拌板61的材料优选为不锈钢。
气体的流动方向X上的粒子导入部50与气体搅拌部60的距离优选为配置气体搅拌部60的位置的导入管20的内径的3倍以下，更优选为2.5倍以下。通过将粒子导入部50与气体搅拌部60的距离控制在这样的范围内，能够向形成再循环流的区域稳定地导入粒子，因此使粒子扩散于气体中的效果提高。
作为由气体搅拌部60搅拌的气体(成为粒子的载体的气体)，并无特别限定，但例如可举出空气、氮气、氦气、氢气、氩气等。其中，从成本以及安全性的观点出发，优选空气。
＜粒子计测器70a、70b＞
粒子计测器70a、70b是计测在导入管20以及排出管30中流通的气体中的粒子的个数的装置。粒子计测器70a在气体的流动方向X上配置于粒子导入部50的下游侧的导入管20。此外，粒子计测器70b设置于排出管30。
作为粒子计测器70a、70b，只要是能够计测气体中所包含的粒子的个数的装置，则没有特别限定。但是，在检查捕集能力较高的柱状蜂窝过滤器1的捕集性能的情况下，如上所述，优选使用平均粒径较小的粒子。为了进行这样的平均粒径较小的粒子的计测，粒子计测器70a、70b优选选择能够计测粒径为100nm以上的粒子的个数的装置。
作为粒子计测器70a、70b，例如，能够使用光学式的颗粒计数器、激光光电计、集尘计。其中，优选使用光学式的颗粒计数器。通过使用光学式的颗粒计数器，能够容易并且准确地计测粒子的个数。另外，光学式的颗粒计数器在市场上有售(例如，RION株式会社制KC-24、KC-22B等)，因此能够使用该市售品作为粒子计测器70a、70b。
气体的流动方向X上的粒子导入部50与设置于导入管20的粒子计测器70a的距离优选为配置粒子计测器70a的位置的导入管20的内径的2倍以上。通过在这样的范围内配置粒子计测器70a，能够准确地计测气体中所包含的粒子的个数。
如图7所示，本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器1的检查装置100能够根据需要在粒子产生部40与粒子导入部50之间还具备调整粒子的浓度的稀释器80。具有这样的功能的稀释器80在市场上有售(例如，TSI社制Model 3332等)，因此能够使用该市售品。
在选择光学式的颗粒计数器作为粒子计测器70a、70b的情况下，光学式的颗粒计数器容易被粒子污染，因此优选降低气体中的粒子的浓度。因此，通过在粒子产生部40与粒子导入部50之间设置稀释器80，从而能够调整粒子的浓度，因此能够抑制光学式的颗粒计数器的污染。
稀释器80优选将由粒子产生部40产生的粒子的浓度稀释为2～1000倍。若为这样的稀释倍率，则能够稳定地抑制光学式的颗粒计数器的污染。
如图7所示，本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器1的检查装置100能够根据需要还具备基于由设置于导入管20以及排出管30的粒子计测器70a、70b计测的粒子的个数来计算粒子的捕集效率的计算部90。作为具有这样的功能的计算部90，可举出计算机等。
通过设置这样的计算部90，能够实时地计算捕集效率，因此能够迅速地进行检查。
(2)柱状蜂窝过滤器1的检查方法
本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器1的检查方法包括：粒子产生工序(S1)、粒子导入工序(S2)、粒子供给工序(S3)、以及粒子计测工序(S4)。通过进行这些工序，能够提高柱状蜂窝过滤器1的捕集性能的检查精度。该检查方法能够使用上述的柱状蜂窝过滤器1的检查装置100来进行。
粒子产生工序(S1)是产生粒子的工序。该工序能够通过在柱状蜂窝过滤器1的检查装置100中使粒子产生部40起动来实施。
粒子导入工序(S2)是向由气体搅拌部60搅拌后的气体中导入由粒子产生工序(S1)产生的粒子的工序。该工序能够通过在柱状蜂窝过滤器1的检查装置100中使用粒子导入部50将由粒子产生部40产生的粒子导入导入管20来进行。通过利用这样的方法将粒子导入到气体中，从而粒子容易扩散于气体中，因此能够抑制粒子的浓度分布的不均。
粒子导入工序(S2)中的粒子的导入方向优选相对于气体的流动方向X具有超过90°的角度θ。通过这样控制粒子的导入方向，从而粒子更容易扩散于气体中，因此抑制与气体的流动方向X垂直的面内的粒子的浓度分布的不均的效果提高。
粒子供给工序(S3)是将导入有粒子的气体供给到柱状蜂窝过滤器1的工序。向柱状蜂窝过滤器1供给的气体中的粒子的浓度分布的不均得到了抑制，因此能够使柱状蜂窝过滤器1内的粒子的供给量变得均匀。其结果，即使柱状蜂窝过滤器1的朝向、设置的方法等不同，测定值也难以产生偏差，因此捕集性能的检查精度提高。
粒子计测工序(S4)是计测在气体的流动方向X上柱状蜂窝过滤器1的上游侧以及下游侧的气体中的粒子的个数的工序。该工序在柱状蜂窝过滤器1的检查装置100中使用粒子计测器70a、70b来进行。
本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器1的检查方法能够根据需要，还包括将由粒子产生工序(S1)产生的粒子的浓度稀释的粒子浓度稀释工序(S5)。该工序能够在粒子产生工序(S1)与粒子导入工序(S2)之间实施，在柱状蜂窝过滤器1的检查装置100中使用稀释器80来进行。
粒子浓度稀释工序(S5)优选将如上所述由粒子产生工序产生的粒子的浓度稀释为2～1000倍。通过该工序，能够调整粒子的浓度，因此能够抑制光学式的颗粒计数器的污染。
本发明的实施方式所涉及的柱状蜂窝过滤器1的检查方法能够根据需要，还包括根据由粒子计测工序(S4)得到的粒子的个数来计算粒子的捕集效率的捕集效率计算工序(S6)。捕集效率能够通过以下的算式来计算。
捕集效率[％]＝(柱状蜂窝过滤器1的上游侧的气体中的粒子的个数－柱状蜂窝过滤器1的下游侧的气体中的粒子的个数)/柱状蜂窝过滤器1的上游侧的气体中的粒子的个数×100
捕集效率计算工序(S6)能够在粒子计测工序(S4)之后实施，在柱状蜂窝过滤器1的检查装置100中使用计算部90来进行。通过该工序，能够实时地计算捕集效率，因此能够迅速地进行检查。
符号说明
1柱状蜂窝过滤器
2外周壁
3a第一端面
3b第二端面
4a第一隔室
4b第二隔室
5隔壁
6封孔部
10收容部
20导入管
30排出管
40粒子产生部
50粒子导入部
60气体搅拌部
61气体搅拌板
62a、62b平面
63开口部
70a、70b粒子计测器
80稀释器
90计算部
100检查装置
X气体的流动方向。

Claims (24)

1.一种柱状蜂窝过滤器的检查装置，其具备：
收容部，能够收容柱状蜂窝过滤器；
导入管以及排出管，能够供气体流通并且与所述收容部连接；
粒子产生部，产生粒子；
粒子导入部，将由所述粒子产生部产生的所述粒子导入所述导入管；
气体搅拌部，在所述气体的流动方向上设置于所述粒子导入部的上游侧的所述导入管；以及
粒子计测器，在所述气体的流动方向上设置于所述粒子导入部的下游侧的所述导入管以及所述排出管，计测所述粒子的个数。
2.根据权利要求1所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述气体搅拌部是气体搅拌板，该气体搅拌板具有与所述气体的流动方向垂直的一对平面，并形成有贯通所述一对平面的多个开口部。
3.根据权利要求2所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
多个所述开口部设置于所述气体搅拌板的外周侧的区域，并且开口率为5～50％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述粒子导入部中的所述粒子的导入方向相对于所述气体的流动方向具有超过90°的角度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述粒子的平均粒径为100～1000nm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述气体的流量为500～10000L/分钟。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述粒子计测器能够计测粒径为100nm以上的所述粒子的个数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述粒子计测器是光学式的颗粒计数器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述检查装置在所述粒子产生部与所述粒子导入部之间还具备调整所述粒子的浓度的稀释器。
10.根据权利要求9所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述稀释器将由所述粒子产生部产生的所述粒子的浓度稀释为2～1000倍。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述检查装置还具备计算部，该计算部基于由设置于所述导入管以及所述排出管的所述粒子计测器计测出的所述粒子的个数来计算所述粒子的捕集效率。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述气体的流动方向上的所述粒子导入部与所述气体搅拌部之间的距离为配置所述气体搅拌部的位置的所述导入管的内径的3倍以下。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查装置，其中，
所述气体的流动方向上的所述粒子导入部与设置于所述导入管的所述粒子计测器之间的距离为配置所述粒子计测器的位置的所述导入管的内径的2倍以上。
14.一种柱状蜂窝过滤器的检查方法，其包括：
粒子产生工序，产生粒子；
粒子导入工序，向由气体搅拌部搅拌后的气体中导入在所述粒子产生工序中产生的所述粒子；
粒子供给工序，将导入有所述粒子的所述气体供给到柱状蜂窝过滤器；以及
粒子计测工序，计测在所述气体的流动方向上所述柱状蜂窝过滤器的上游侧以及下游侧的所述气体中的所述粒子的个数。
15.根据权利要求14所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述气体搅拌部是气体搅拌板，该气体搅拌板具有与所述气体的流动方向垂直的一对平面，并形成有贯通所述一对平面的多个开口部。
16.根据权利要求15所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
多个所述开口部设置于所述气体搅拌板的外周侧的区域，并且开口率为5～50％。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述粒子导入工序中的所述粒子的导入方向相对于所述气体的流动方向具有超过90°的角度。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述粒子的平均粒径为100～1000nm。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述气体的流量为500～10000L/分钟。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述粒子计测工序计测粒径为100nm以上的所述粒子的个数。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述粒子的个数使用光学式的颗粒计数器来计测。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述检查方法还包括粒子浓度稀释工序，在该粒子浓度稀释工序中，对在所述粒子产生工序中产生的所述粒子的浓度进行稀释。
23.根据权利要求22所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述粒子浓度稀释工序中，将在所述粒子产生工序中产生的所述粒子的浓度稀释为2～1000倍。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的柱状蜂窝过滤器的检查方法，其中，
所述检查方法还包括捕集效率计算工序，在该捕集效率计算工序中，根据在所述粒子计测工序中得到的所述粒子的个数来计算所述粒子的捕集效率。
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