JP2011098335A - Apparatus and method for cleaning exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus and an exhaust gas purification method.
近年、環境問題が重視されるようになり、自動車業界では燃費がよく、かつ、環境負荷の小さいエンジンが求められている。
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べて燃費に優れるという長所がある。一方、スス等のパティキュレート（以下、ＰＭともいう）が発生するため、排ガス浄化装置を搭載して排ガスに含まれるＰＭを浄化する必要がある。
In recent years, environmental issues have become more important, and the automobile industry demands an engine with good fuel efficiency and low environmental load.
Diesel engines have the advantage of better fuel efficiency than gasoline engines. On the other hand, since particulates such as soot (hereinafter also referred to as PM) are generated, it is necessary to mount an exhaust gas purification device to purify PM contained in the exhaust gas.
ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べてスス等のパティキュレートの排出量が少ないという長所がある。そのため、通常は、ＰＭを浄化するための排ガス浄化装置を搭載する必要がないと考えられている。一方、ガソリンエンジンはディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。 Gasoline engines have the advantage that they emit less particulates such as soot than diesel engines. Therefore, it is usually considered that it is not necessary to mount an exhaust gas purification device for purifying PM. On the other hand, gasoline engines have the drawback of inferior fuel consumption compared to diesel engines.
近年、自動車購入者が自動車の燃費を重視する傾向があることから、ガソリンエンジンの中でも、燃費に優れた直噴ガソリンエンジン（ＧＤＩ：Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）の搭載数が増大することが予想されている。しかしながら、直噴ガソリンエンジンから排出される排ガス中には少量のＰＭが含まれるため、排ガス浄化装置を搭載して排ガス中のＰＭを浄化する必要があることが予想されている。 In recent years, automobile buyers tend to place importance on the fuel efficiency of automobiles, and it is expected that the number of direct-injection gasoline engines (GDI: Gasoline Direct Injection) with excellent fuel efficiency will increase among gasoline engines. . However, since a small amount of PM is contained in the exhaust gas discharged from the direct injection gasoline engine, it is expected that it is necessary to mount the exhaust gas purification device to purify the PM in the exhaust gas.
ディーゼルエンジンから排出される排ガスの浄化に用いられる排ガス浄化装置は、セラミック等の材料からなるフィルタを金属容器（ケーシング）内に収納することにより作製される。排ガス浄化装置のガス入口側から排ガスを排ガス浄化装置内に導入し、フィルタ内に排ガスを通過させて、排ガス浄化装置のガス出口側から排ガスを排出することによって排ガスを浄化することができる。 An exhaust gas purification device used for purification of exhaust gas discharged from a diesel engine is manufactured by housing a filter made of a material such as ceramic in a metal container (casing). The exhaust gas can be purified by introducing the exhaust gas into the exhaust gas purification device from the gas inlet side of the exhaust gas purification device, passing the exhaust gas through the filter, and discharging the exhaust gas from the gas outlet side of the exhaust gas purification device.
特許文献１には、排ガス中に含まれるＰＭを浄化するためのセラミックス製フィルタとして、ハニカム構造で、ガス入口側の開口の面積をガス出口側の開口の面積よりも大きくしたハニカムフィルタが開示されている。 Patent Document 1 discloses a honeycomb filter having a honeycomb structure in which the area of the opening on the gas inlet side is larger than the area of the opening on the gas outlet side as a ceramic filter for purifying PM contained in the exhaust gas. ing.
特許文献２には、ガス入口側の開口の面積をガス出口側の開口の面積よりも大きくした柱状の多孔質セラミック部材が複数個組み合わされたハニカムフィルタが開示されている。また、特許文献３には、ガス入口側の開口の面積をガス出口側の開口の面積よりも大きくしたフィルタであって、気孔径分布が所定の範囲に調整されたハニカムフィルタが開示されている。 Patent Document 2 discloses a honeycomb filter in which a plurality of columnar porous ceramic members in which the area of the opening on the gas inlet side is larger than the area of the opening on the gas outlet side are combined. Patent Document 3 discloses a honeycomb filter in which the area of the opening on the gas inlet side is larger than the area of the opening on the gas outlet side, and the pore diameter distribution is adjusted to a predetermined range. .
特許文献１〜３に記載された、排ガス中に含まれるＰＭを捕集するためのハニカムフィルタは、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに代表される、ＰＭが多く含まれる排ガスを浄化することを目的としている。このようなハニカムフィルタは、ガス入口側の開口の面積をガス出口側の開口の面積よりも大きくすることによって、大量のＰＭを捕集することができるように設計されている。 The honeycomb filter for collecting PM contained in exhaust gas described in Patent Documents 1 to 3 aims to purify exhaust gas containing a large amount of PM, represented by exhaust gas discharged from a diesel engine. It is said. Such a honeycomb filter is designed so that a large amount of PM can be collected by making the area of the opening on the gas inlet side larger than the area of the opening on the gas outlet side.
このようなハニカムフィルタを用いた排ガス浄化装置の重要な特性として、圧力損失が挙げられる。
圧力損失が高いと燃費の悪化につながるため、圧力損失が低いことが望ましいとされている。
また、圧力損失とＰＭの捕集量の関係については、ハニカムフィルタに堆積したＰＭの量が多くなると圧力損失が上昇することが経験的に知られている。
An important characteristic of an exhaust gas purification apparatus using such a honeycomb filter is pressure loss.
A high pressure loss leads to a deterioration in fuel consumption, so a low pressure loss is desirable.
As for the relationship between the pressure loss and the amount of collected PM, it is empirically known that the pressure loss increases as the amount of PM deposited on the honeycomb filter increases.
上述したように、直噴ガソリンエンジンから排出される排ガス中のＰＭを浄化する必要があることが予想される。その際に用いられる排ガス浄化装置においても、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のＰＭを浄化するための排ガス浄化装置の場合と同様に、圧力損失が低いことが望ましいと考えられる。そのため、直噴ガソリンエンジンから排出される排ガスの浄化に適した、圧力損失の低い排ガス浄化装置が望まれている。 As described above, it is expected that PM in exhaust gas discharged from a direct injection gasoline engine needs to be purified. In the exhaust gas purifying apparatus used at that time, it is considered desirable that the pressure loss is low as in the case of the exhaust gas purifying apparatus for purifying PM in the exhaust gas discharged from the diesel engine. Therefore, there is a demand for an exhaust gas purification device with low pressure loss that is suitable for purification of exhaust gas discharged from a direct injection gasoline engine.
本発明者らは、直噴ガソリンエンジンから排出される排ガスの浄化を試みる実験を行うことによって、排ガス浄化装置を用いて直噴ガソリンエンジンからの排ガスを浄化した場合に圧力損失に影響を与える要因について検討した。 The present inventors have conducted an experiment for purifying exhaust gas discharged from a direct-injection gasoline engine, thereby causing a factor that affects pressure loss when exhaust gas from a direct-injection gasoline engine is purified using an exhaust gas purification device. Was examined.
直噴ガソリンエンジンから排出される排ガスの浄化を試みた実験において、圧力損失の経時変化を観察すると、排ガスの浄化を長期間に渡って行った場合であっても圧力損失の上昇はあまりみられなかった。
この現象は、直噴ガソリンエンジンからの排ガス中に含まれるＰＭの量がディーゼルエンジンからの排ガスに含まれるＰＭの量に比べて少ないため、排ガスの浄化を長期間に渡って行った場合であってもハニカムフィルタ内に堆積するＰＭの量が少ないことに起因するものと考えられる。
In an experiment that tried to purify the exhaust gas discharged from a direct-injection gasoline engine, when observing the change in pressure loss over time, even if the exhaust gas was purified over a long period of time, the pressure loss increased much. There wasn't.
This phenomenon occurs when the exhaust gas is purified over a long period of time because the amount of PM contained in the exhaust gas from the direct injection gasoline engine is smaller than the amount of PM contained in the exhaust gas from the diesel engine. However, it is considered that this is because the amount of PM deposited in the honeycomb filter is small.
このことから、直噴ガソリンエンジン用の排ガス浄化装置の開発にあたっては、初期圧力損失を低くすることが重要であると考えられる。 For this reason, it is considered important to lower the initial pressure loss when developing an exhaust gas purification device for a direct injection gasoline engine.
本発明者らは、排ガス浄化装置の初期圧力損失に影響を与える要因について検討した。
その結果、初期圧力損失の値には、ハニカムフィルタのガス出口側の開口の面積が影響することを見出した。そして、ハニカムフィルタのガス出口側の開口の面積を大きくした場合に初期圧力損失が低くなることを見出した。
そして、このようなハニカムフィルタを備えた排ガス浄化装置が直噴ガソリンエンジンからの排ガスの浄化に特に適していることを見出し、本発明に想到した。
The present inventors have examined factors that affect the initial pressure loss of the exhaust gas purification apparatus.
As a result, it was found that the area of the opening on the gas outlet side of the honeycomb filter affects the value of the initial pressure loss. The inventors have found that the initial pressure loss is reduced when the area of the opening on the gas outlet side of the honeycomb filter is increased.
And it discovered that the exhaust gas purification apparatus provided with such a honey-comb filter was especially suitable for purification | cleaning of the exhaust gas from a direct injection gasoline engine, and came up with this invention.
すなわち、請求項１に記載の排ガス浄化装置は、
ガス入口側及びガス出口側を備えた金属容器と、
上記金属容器内に収容されたハニカムフィルタとを備えた排ガス浄化装置であって、
上記ハニカムフィルタは、セル壁を隔てて長手方向に並設された多数のセルと、第１の端面と、第２の端面とを有し、
上記多数のセルは、上記第１の端面側の端部が開口され上記第２の端面側の端部が封止された第１のセルと、上記第２の端面側の端部が開口され上記第１の端面側の端部が封止された第２のセルとが交互に配設されてなり、
上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積は、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積よりも小さく、
ハニカムフィルタの上記第１の端面側が上記金属容器の上記ガス入口側に配置され、ハニカムフィルタの上記第２の端面側が上記金属容器の上記ガス出口側に配置されていることを特徴とする。
That is, the exhaust gas purifying device according to claim 1 is:
A metal container having a gas inlet side and a gas outlet side;
An exhaust gas purification device comprising a honeycomb filter housed in the metal container,
The honeycomb filter has a large number of cells arranged in parallel in the longitudinal direction across a cell wall, a first end surface, and a second end surface,
The plurality of cells include a first cell in which an end on the first end face side is opened and an end on the second end face side is sealed, and an end on the second end face side is opened. The second cells in which the end portion on the first end face side is sealed are alternately arranged,
The area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell,
The first end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas inlet side of the metal container, and the second end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas outlet side of the metal container.
請求項１に記載の排ガス浄化装置は、ガス入口側の開口の面積がガス出口側の開口の面積よりも小さいハニカムフィルタを備えるため、初期圧力損失を低くすることができる。
そして、このような初期圧力損失の低い排ガス浄化装置は、排ガス中に含まれるＰＭの量が少ない、直噴ガソリンエンジンの排ガスの浄化に好適に使用することができる。
Since the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect includes the honeycomb filter in which the area of the opening on the gas inlet side is smaller than the area of the opening on the gas outlet side, the initial pressure loss can be reduced.
Such an exhaust gas purification device with a low initial pressure loss can be suitably used for purification of exhaust gas from a direct injection gasoline engine with a small amount of PM contained in the exhaust gas.
請求項２に記載の排ガス浄化装置は、上記第１の端面の開口率が１５〜３０％であり、上記第２の端面の開口率が３５〜５０％である。
第１の端面の開口率が１５％未満であると、排ガスがセルに流入しにくいため圧力損失が高くなってしまう。一方、第１の端面の開口率が３０％を超えると、ガス出口側の開口の面積が相対的に小さくなるので初期圧力損失が高くなってしまう。
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 2 has an opening ratio of the first end face of 15 to 30% and an opening ratio of the second end face of 35 to 50%.
If the opening ratio of the first end face is less than 15%, exhaust gas hardly flows into the cell, resulting in high pressure loss. On the other hand, if the opening ratio of the first end face exceeds 30%, the area of the opening on the gas outlet side becomes relatively small, and the initial pressure loss becomes high.
請求項３に記載の排ガス浄化装置では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積は、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の６０〜８５％である。
上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積が、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の６０％未満であると、第１のセルの容積が小さくなりすぎて、セルに排ガスが流入する際の抵抗に起因する圧力損失が増大してしまう。
In the exhaust gas purification apparatus according to claim 3, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is 60 to 85% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell. .
When the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is less than 60% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell, the volume of the first cell becomes too small. Thus, the pressure loss due to the resistance when the exhaust gas flows into the cell is increased.
請求項４に記載の排ガス浄化装置では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略八角形である。
請求項５に記載の排ガス浄化装置では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は少なくとも１つの角部に相当する部分が円弧状となっている略四角形である。
請求項６に記載の排ガス浄化装置では、上記第１のセル及び上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面は、セルの各辺が曲線である。
請求項７に記載の排ガス浄化装置では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である。
これらの形状のセルを有するハニカムフィルタを備えた排ガス浄化装置は、直噴ガソリンエンジンの排ガスの浄化に特に好適に使用することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 4, the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is substantially quadrilateral, and the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell is approximately eight. It is square.
In the exhaust gas purifying apparatus according to
In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, each of the sides of each of the first cell and the second cell is perpendicular to the longitudinal direction of the cell.
In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 7, the shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is substantially square, and the shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell is substantially square. It is.
An exhaust gas purifying apparatus including a honeycomb filter having cells of these shapes can be particularly suitably used for purifying exhaust gas of a direct injection gasoline engine.
請求項８に記載の排ガス浄化装置では、上記ハニカムフィルタは、複数のハニカム焼成体が接着剤層を介して複数個結束されてなる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to an eighth aspect, the honeycomb filter is formed by binding a plurality of honeycomb fired bodies through an adhesive layer.
請求項９に記載の排ガス浄化装置では、上記ガスはガソリンエンジンから排出された排ガスである。
このような排ガス浄化装置は、排ガス中に含まれるＰＭの量が少ないガソリンエンジンからの排ガスの浄化に適している。
In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 9, the gas is exhaust gas discharged from a gasoline engine.
Such an exhaust gas purification device is suitable for purifying exhaust gas from a gasoline engine with a small amount of PM contained in the exhaust gas.
請求項１０に記載の排ガス浄化方法は、排ガス浄化装置を用いてエンジンから排出された排ガスを浄化する排ガス浄化方法であって、
上記排ガス浄化方法は、エンジンから排出された排ガスを金属容器のガス入口側から排ガス浄化装置に流入させる工程、及び、
上記金属容器のガス出口側から流出させる工程を含んでおり、
上記排ガス浄化装置は、ガス入口側及びガス出口側を備えた金属容器と、
上記金属容器内に収容されたハニカムフィルタとを備え、
上記ハニカムフィルタは、セル壁を隔てて長手方向に並設された多数のセルと、第１の端面と、第２の端面とを有し、
上記多数のセルは、上記第１の端面側の端部が開口され上記第２の端面側の端部が封止された第１のセルと、上記第２の端面側の端部が開口され上記第１の端面側の端部が封止された第２のセルとが交互に配設されてなり、
上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積は、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積よりも小さく、
ハニカムフィルタの上記第１の端面側が上記金属容器の上記ガス入口側に配置され、ハニカムフィルタの上記第２の端面側が上記金属容器の上記ガス出口側に配置されていることを特徴とする。
The exhaust gas purification method according to
The exhaust gas purification method includes a step of causing exhaust gas discharged from the engine to flow into the exhaust gas purification device from the gas inlet side of the metal container, and
Including a step of flowing out from the gas outlet side of the metal container,
The exhaust gas purification apparatus includes a metal container having a gas inlet side and a gas outlet side,
A honeycomb filter housed in the metal container,
The honeycomb filter has a large number of cells arranged in parallel in the longitudinal direction across a cell wall, a first end surface, and a second end surface,
The plurality of cells include a first cell in which an end on the first end face side is opened and an end on the second end face side is sealed, and an end on the second end face side is opened. The second cells in which the end portion on the first end face side is sealed are alternately arranged,
The area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell,
The first end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas inlet side of the metal container, and the second end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas outlet side of the metal container.
請求項１０に記載の排ガス浄化方法では、長手方向に垂直な断面の面積が小さい第１のセルから排ガスを流入させて、長手方向に垂直な断面の面積が大きい第２のセルから排ガスを流出させる。排ガス浄化装置にこのような向きで排ガスを流すと、排ガス浄化の際の初期圧力損失を低くすることができる。
In the exhaust gas purification method according to
請求項１１に記載の排ガス浄化方法では、上記第１の端面の開口率が１５〜３０％であり、上記第２の端面の開口率が３５〜５０％である。
In the exhaust gas purification method according to
請求項１２に記載の排ガス浄化方法では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積は、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の６０〜８５％である。
In the exhaust gas purification method according to
請求項１３に記載の排ガス浄化方法では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略八角形である。
請求項１４に記載の排ガス浄化方法では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は少なくとも１つの角部に相当する部分が円弧状となっている略四角形である。
請求項１５に記載の排ガス浄化方法では、上記第１のセル及び上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面は、セルの各辺が曲線である。
請求項１６に記載の排ガス浄化方法では、上記第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である。
In the exhaust gas purification method according to claim 13, the shape of the cross section of the first cell perpendicular to the longitudinal direction is substantially a quadrangle, and the shape of the cross section of the second cell perpendicular to the longitudinal direction is substantially eight. It is square.
In the exhaust gas purification method according to
In the exhaust gas purification method according to
In the exhaust gas purification method according to claim 16, the shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is substantially square, and the shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell is substantially square. It is.
請求項１７に記載の排ガス浄化方法では、上記ハニカムフィルタは、複数のハニカム焼成体が接着剤層を介して複数個結束されてなる。 In the exhaust gas purification method according to claim 17, the honeycomb filter is formed by binding a plurality of honeycomb fired bodies through an adhesive layer.
請求項１８に記載の排ガス浄化方法では、上記エンジンはガソリンエンジンである。
ガソリンエンジンからの排ガスに含まれるＰＭの量は、ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれるＰＭの量に比べて少ない。そのため、排ガスの浄化を長期間に渡って行った場合であってもハニカムフィルタ内に堆積するＰＭの量が少なく、初期圧力損失からの圧力損失の上昇が少ない。そのため、初期圧力損失を低くすることのできる排ガス浄化方法を用いることによって、長期間に渡って排ガスの浄化を圧力損失が低い状態で行うことができる。
In the exhaust gas purification method according to claim 18, the engine is a gasoline engine.
The amount of PM contained in the exhaust gas from the gasoline engine is smaller than the amount of PM contained in the exhaust gas from the diesel engine. Therefore, even when exhaust gas purification is performed over a long period of time, the amount of PM deposited in the honeycomb filter is small, and the increase in pressure loss from the initial pressure loss is small. Therefore, by using an exhaust gas purification method that can reduce the initial pressure loss, the exhaust gas can be purified over a long period of time with a low pressure loss.
（第一実施形態）
以下、本発明の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法の一実施形態である第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本実施形態の排ガス浄化装置について説明する。
図１は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment which is an embodiment of an exhaust gas purification apparatus and an exhaust gas purification method of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the exhaust gas purification apparatus of this embodiment will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
図１に示す排ガス浄化装置１０は、ガス入口側１４とガス出口側１５を備えた金属容器１１と、金属容器１１内に収容されたハニカムフィルタ１００とを備えている。ハニカムフィルタ１００と金属容器１１の間には保持シール材１２が配設されており、保持シール材１２でハニカムフィルタ１００が保持されている。
金属容器１１のガス入口側１４には、直噴ガソリンエンジン等の内燃機関から排出された排ガスを排ガス浄化装置１０内に導入するための導入管が接続される。一方、金属容器１１のガス出口側１５には、排ガス浄化装置１０内を通過した排ガスを外部に排出する排出管が接続される。
An exhaust
An inlet pipe for introducing exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a direct injection gasoline engine into the exhaust
このような排ガス浄化装置に用いられるハニカムフィルタの一例について以下に説明する。
図２は、第一実施形態の排ガス浄化装置に用いられるハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
図３（ａ）は、図２に示したハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したハニカム焼成体のＡ−Ａ線断面図である。
An example of the honeycomb filter used in such an exhaust gas purification apparatus will be described below.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb filter used in the exhaust gas purification apparatus of the first embodiment.
Fig. 3 (a) is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb filter shown in Fig. 2, and Fig. 3 (b) is a honeycomb fired body shown in Fig. 3 (a). It is an AA sectional view taken on the line.
図２に示すハニカムフィルタ１００では、多孔質セラミックからなるハニカム焼成体１１０が接着剤層１０１を介して複数個結束されてセラミックブロック１０３を構成し、このセラミックブロック１０３の周囲には、排ガスの漏れを防止するためのコート層１０２が形成されている。なお、コート層は、必要に応じて形成されていればよい。
このような、ハニカム焼成体が複数個結束されてなるハニカムフィルタは、集合型ハニカムフィルタともいう。
集合型ハニカムフィルタの主な構成材料としては、炭化ケイ素又はシリコン含有炭化ケイ素等を用いることができる。
In the
Such a honeycomb filter formed by binding a plurality of honeycomb fired bodies is also referred to as a collective honeycomb filter.
Silicon carbide, silicon-containing silicon carbide, or the like can be used as a main constituent material of the aggregated honeycomb filter.
ハニカムフィルタ１００は、セル壁を隔てて長手方向に並設された多数のセルと、第１の端面１０４と、第２の端面１０５とを有する。第１の端面１０４及び第２の端面１０５と上記多数のセルの位置関係につき、以下に説明する。
なお、ハニカムフィルタ１００の長手方向は、図２において両矢印ａで示す向きである。
The longitudinal direction of the
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すハニカム焼成体１１０において、多数のセルは、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に小さい第１のセル１１１ａと、上記断面の面積が相対的に大きい第２のセル１１１ｂが交互に配設されてなる。
第１のセル１１１ａは、その長手方向（図３（ａ）において両矢印ｂで示す）に垂直な断面の形状が略四角形であり、第２のセル１１１ｂは、その長手方向に垂直な断面の形状が略八角形である。
また、ハニカム焼成体１１０は第１の端面１１４と第２の端面１１５を有する。
第１のセル１１１ａは、ハニカム焼成体１１０の第１の端面１１４側の端部が開口され、第２の端面１１５側の端部で封止材１１２ａにより封止される。一方、第２のセル１１１ｂは、ハニカム焼成体１１０の第２の端面１１５側の端部が開口され、第１の端面１１４側の端部で封止材１１２ｂにより封止される。そして、第１のセル１１１ａ及び第２のセル１１１ｂを隔てるセル壁１１３がフィルタとして機能するようになっている。
即ち、第１のセル１１１ａに流入した排ガスＧ（図３（ｂ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、必ずこれらのセル壁１１３を通過した後、第２のセル１１１ｂから流出するようになっている。
In the honeycomb fired
The
The honeycomb fired
In the
That is, the exhaust gas G flowing into the
ハニカムフィルタ１００は、各ハニカム焼成体１１０の第１の端面１１４がハニカムフィルタ１００の第１の端面１０４となるように、複数のハニカム焼成体１１０の向きを揃えて結束されてなる。この際、各ハニカム焼成体１１０の第２の端面１１５はハニカムフィルタ１００の第２の端面１０５となる。
The
従って、ハニカムフィルタ１００において、第１のセル１１１ａは、ハニカムフィルタ１００の第１の端面１０４側の端部で開口され、第２の端面１０５側の端部で封止されている。一方、第２のセル１１２ａは、ハニカムフィルタ１００の第２の端面１０５側の端部で開口され、第１の端面１０４側の端部で封止されている。
Accordingly, in the
本実施形態のハニカムフィルタ１００では、第１の端面１０４の開口率は、１５〜３０％であり、第２の端面１０５の開口率は３５〜５０％となっている。第１の端面１０４の開口率は２１〜２５％がより好ましく、第２の端面１０５の開口率は３９〜４６％がより好ましい。
第１の端面の開口率は、「第１の端面の開口率（％）＝（第１のセルの開口面積の合計／第１の端面の面積）×１００」として求められる。第２の端面の開口率も「第２の端面の開口率（％）＝（第２のセルの開口面積の合計／第２の端面の面積）×１００」として求められる。
In the
The aperture ratio of the first end face is obtained as “the aperture ratio (%) of the first end face = (the sum of the opening areas of the first cells / the area of the first end face) × 100”. The aperture ratio of the second end face is also obtained as “the aperture ratio (%) of the second end face = (the total opening area of the second cells / the area of the second end face) × 100”.
本実施形態のハニカムフィルタ１００では、第１のセル１１１ａの長手方向に垂直な断面の面積は、第２のセル１１１ｂの長手方向に垂直な断面の面積の６０〜８５％となっている。
本明細書においては、このようなセルの断面の面積の比率を開口比率ともいう。
上記開口比率は、７０〜８４％がより好ましい。さらに、上記開口比率は、７０〜８０％がより一層好ましい。
In the
In the present specification, such a ratio of the cross-sectional area of the cell is also referred to as an opening ratio.
The opening ratio is more preferably 70 to 84%. Furthermore, the opening ratio is more preferably 70 to 80%.
本実施形態の排ガス浄化装置１０においては、ハニカムフィルタ１００の第１の端面１０４側が金属容器のガス入口側１４に配置され、ハニカムフィルタ１００の第２の端面１０５側が金属容器のガス出口側１５に配置されている。
このような向きに配置されたハニカムフィルタ１００を備えた排ガス浄化装置１０を用いて排ガスを浄化する本実施形態の排ガス浄化方法について図１を用いて以下に説明する。
In the exhaust
An exhaust gas purification method of the present embodiment for purifying exhaust gas using the exhaust
図１に示したように、内燃機関から排出され、排ガス浄化装置１０にガス入口側１４から流入した排ガス（図１中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカムフィルタ１００の第１の端面１０４側からハニカムフィルタ１００に流入する。ハニカムフィルタ１００の第１の端面１０４側では、セルの断面の面積が小さい第１のセル１１１ａが開口しているため、排ガスＧは第１のセル１１１ａに流入する。
そして、排ガスＧは第１のセル１１１ａと第２のセル１１１ｂを隔てるセル壁１１３を通過する。この際、排ガスＧ中のＰＭがセル壁１１３で捕集され、排ガスＧが浄化される。
浄化された排ガスＧは、セルの断面の面積が大きい第２のセル１１１ｂに流入し、ハニカムフィルタ１００の第２の端面１０５側からハニカムフィルタ１００の外に排出される。そして、排ガスＧは排ガス浄化装置１０のガス出口側１５から排ガス浄化装置１０の外に排出される。
As shown in FIG. 1, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the exhaust
The exhaust gas G passes through the
The purified exhaust gas G flows into the
上述した排ガス浄化方法では、セルの断面の面積が小さい第１のセル１１１ａから排ガスを流入させ、セルの断面の面積が大きい第２のセル１１１ｂから排ガスを流出させる。このように排ガスをハニカムフィルタ１００に流入させ、ハニカムフィルタ１００から流出させた場合、初期圧力損失が低い状態で排ガスの浄化を行うことができる。
In the exhaust gas purification method described above, the exhaust gas is caused to flow from the
また、本実施形態の排ガス浄化方法においては、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化する。
すなわち、本実施形態の排ガス浄化方法に用いられる排ガス浄化装置は、ガソリンパティキュレートフィルタ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）として好適に用いられる。
Moreover, in the exhaust gas purification method of this embodiment, the exhaust gas from a gasoline engine is purified.
That is, the exhaust gas purifying apparatus used in the exhaust gas purifying method of the present embodiment is suitably used as a gasoline particulate filter (Gasoline Particulate Filter).
続いて、本実施形態の排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
最初に、排ガス浄化装置に用いられるハニカムフィルタの製造方法について説明する。
まず、セラミック原料としての平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末と、有機バインダと液状の可塑剤と潤滑剤と水とを混合して、成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
Then, the manufacturing method of the exhaust gas purification apparatus of this embodiment is demonstrated.
Initially, the manufacturing method of the honey-comb filter used for an exhaust gas purification apparatus is demonstrated.
First, a silicon carbide powder having a different average particle size as a ceramic raw material, an organic binder, a liquid plasticizer, a lubricant, and water are mixed to prepare a wet mixture for forming a molded body.
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入して押出成形する成形工程を行い、所定の形状のハニカム成形体を作製する。
この際、長手方向に垂直な断面の形状が略四角形であり、断面の面積が小さい第１のセルと、長手方向に垂直な断面の形状が略八角形であり、断面の面積が大きい第２のセルとが交互に配設されたハニカム成形体が作製されるような金型を用いてハニカム形成体を作製する。
Subsequently, a molding process is performed in which the wet mixture is put into an extruder and extrusion molding is performed, and a honeycomb molded body having a predetermined shape is manufactured.
At this time, the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is substantially quadrilateral, the first cell having a small cross sectional area, and the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is substantially octagonal, the second having a large cross sectional area. A honeycomb formed body is manufactured by using a mold for manufacturing a honeycomb formed body in which the cells are alternately arranged.
次に、ハニカム成形体の両端を切断装置を用いて切断する切断工程を行い、ハニカム成形体を所定の長さに切断し、切断したハニカム成形体を乾燥機を用いて乾燥する。
次いで、第１のセル及び第２のセルのいずれか一方の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。このような工程を経て、セル封止ハニカム成形体を作製する。
Next, a cutting process is performed in which both ends of the honeycomb formed body are cut using a cutting device, the honeycomb formed body is cut into a predetermined length, and the cut honeycomb formed body is dried using a dryer.
Next, a predetermined amount of a sealing material paste serving as a sealing material is filled in one of the end portions of the first cell and the second cell, and the cells are sealed. A cell-sealed honeycomb formed body is manufactured through such steps.
次に、セル封止ハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱する脱脂工程を行い、ハニカム脱脂体を作製する。このハニカム脱脂体の形状は図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すハニカム焼成体の形状とほぼ同様である。 Next, a degreasing step of heating the organic matter in the cell-sealed honeycomb molded body in a degreasing furnace is performed to produce a honeycomb degreased body. The shape of this honeycomb degreased body is substantially the same as the shape of the honeycomb fired body shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
そして、ハニカム脱脂体を焼成炉に搬送し、アルゴン雰囲気下、２０００〜２３００℃で焼成する焼成工程を行うことによって、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す形状のハニカム焼成体を作製する。 Then, the honeycomb degreased body is transported to a firing furnace and subjected to a firing step of firing at 2000 to 2300 ° C. in an argon atmosphere, thereby producing a honeycomb fired body having the shape shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). To do.
続いて、ハニカム焼成体間に接着剤ペースト層を形成し、接着剤ペースト層を加熱固化して接着剤層とし、接着剤層を介して複数のハニカム焼成体を結束させてセラミックブロックとする結束工程を行う。
接着剤ペーストとしては、無機繊維及び／又はウィスカ、無機バインダ、並びに、有機バインダを含む接着剤ペーストが好適に用いられる。
Subsequently, an adhesive paste layer is formed between the honeycomb fired bodies, the adhesive paste layer is heated and solidified to form an adhesive layer, and a plurality of honeycomb fired bodies are bound through the adhesive layer to form a ceramic block. Perform the process.
As the adhesive paste, an adhesive paste containing inorganic fibers and / or whiskers, an inorganic binder, and an organic binder is suitably used.
この結束工程においては、各ハニカム焼成体の第１の端面同士が同じ向きになるように各ハニカム焼成体の向きを揃えて複数のハニカム焼成体を結束させる。 In this binding step, a plurality of honeycomb fired bodies are bundled by aligning the directions of the honeycomb fired bodies so that the first end faces of the honeycomb fired bodies are in the same direction.
その後、ダイヤモンドカッターを用いてセラミックブロックの外周を研削して略円柱状のセラミックブロックとする外周研削工程を行う。
さらに、略円柱状のセラミックブロックの外周面にシール材ペーストを塗布し、シール材ペーストを乾燥固化させてコート層を形成するコート層形成工程を行う。
なお、上記シール材ペーストとしては、上記接着剤ペーストと同様のペーストを使用することができる。以上の工程によって、ハニカムフィルタを製造する。
Then, the outer periphery grinding process which grinds the outer periphery of a ceramic block using a diamond cutter to make a substantially cylindrical ceramic block is performed.
Further, a coating layer forming step is performed in which a sealing material paste is applied to the outer peripheral surface of the substantially cylindrical ceramic block, and the sealing material paste is dried and solidified to form a coating layer.
In addition, as the sealing material paste, a paste similar to the adhesive paste can be used. A honeycomb filter is manufactured through the above steps.
続いて、このハニカムフィルタを用いて排ガス浄化装置を製造する。
排ガス浄化装置を製造する際には、ハニカムフィルタの第１の端面が金属容器のガス入口側になるように、ハニカムフィルタの第２の端面が金属容器のガス出口側になるように向きを確認してハニカムフィルタを金属容器内に配置する。
具体的には、保持シール材として、主に無機繊維からなる平面視略矩形状のマットを準備し、このマットをハニカムフィルタに巻き付ける。そして、円筒状の金属容器に圧入することによって排ガス浄化装置とすることができる。
また、金属容器を、第１の金属容器及び第２の金属容器の２つの部品に分離可能な形状としておき、無機繊維からなるマットを巻き付けたハニカムフィルタを第１の金属容器上に載置した後に第２の金属容器をハニカムフィルタに被せて金属容器を密封することによって排ガス浄化装置とすることもできる。
Subsequently, an exhaust gas purification device is manufactured using this honeycomb filter.
When manufacturing the exhaust gas purification device, confirm the orientation so that the first end face of the honeycomb filter is on the gas inlet side of the metal container and the second end face of the honeycomb filter is on the gas outlet side of the metal container Then, the honeycomb filter is disposed in the metal container.
Specifically, a mat having a substantially rectangular shape in plan view mainly made of inorganic fibers is prepared as a holding sealing material, and the mat is wound around the honeycomb filter. And it can be set as an exhaust gas purification apparatus by press-fitting in a cylindrical metal container.
In addition, the metal container is shaped so as to be separable into two parts, a first metal container and a second metal container, and a honeycomb filter around which a mat made of inorganic fibers is wound is placed on the first metal container. The exhaust gas purifying apparatus can also be obtained by covering the honeycomb container with a second metal container later and sealing the metal container.
以下、本実施形態の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法の作用効果について列挙する。
（１）本実施形態の排ガス浄化装置は、ガス入口側の開口の面積がガス出口側の開口の面積よりも小さいハニカムフィルタを備えるため、初期圧力損失を低くすることができる。
Hereinafter, effects of the exhaust gas purification apparatus and the exhaust gas purification method of the present embodiment will be listed.
(1) Since the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment includes the honeycomb filter in which the area of the opening on the gas inlet side is smaller than the area of the opening on the gas outlet side, the initial pressure loss can be reduced.
（２）本実施形態の排ガス浄化装置では、第１の端面の開口率が１５〜３０％であり、第２の端面の開口率が３５〜５０％である。
開口率がこのような範囲内であると、排ガスがセルに流入しやすく、かつ、ガス出口側の開口面積が充分に大きいために初期圧力損失を低くすることができる。
(2) In the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, the opening ratio of the first end face is 15 to 30%, and the opening ratio of the second end face is 35 to 50%.
When the opening ratio is within such a range, the exhaust gas easily flows into the cell, and the opening area on the gas outlet side is sufficiently large, so that the initial pressure loss can be reduced.
（３）本実施形態の排ガス浄化装置では、第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積は、第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の６０〜８５％である。
第１のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積が、上記第２のセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の６０％以上であるため、第１のセルの容積が充分に大きく、セルに排ガスが流入する際の抵抗に起因する圧力損失が低くなる。
(3) In the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is 60 to 85% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell.
Since the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is 60% or more of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell, the volume of the first cell is sufficiently large, Pressure loss due to resistance when exhaust gas flows into the cell is reduced.
（４）本実施形態の排ガス浄化方法では、長手方向に垂直な断面の面積が小さい第１のセルから排ガスを流入させて、長手方向に垂直な断面の面積が大きい第２のセルから排ガスを流出させる。排ガス浄化装置にこのような向きで排ガスを流すと、排ガス浄化の際の初期圧力損失を低くすることができる。 (4) In the exhaust gas purification method of the present embodiment, exhaust gas is caused to flow from the first cell having a small cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction, and the exhaust gas is discharged from the second cell having a large cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction. Spill. When exhaust gas is allowed to flow through the exhaust gas purification device in such a direction, initial pressure loss during exhaust gas purification can be reduced.
（５）本実施形態の排ガス浄化方法では、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化する。
ガソリンエンジンからの排ガスに含まれるＰＭの量は、ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれるＰＭの量に比べて少ない。そのため、排ガスの浄化を長期間に渡って行った場合であってもハニカムフィルタ内に堆積するＰＭの量が少なく、初期圧力損失からの圧力損失の上昇が少ない。そのため、初期圧力損失を低くすることのできる本実施形態の排ガス浄化方法を用いることによって、長期間に渡って排ガスの浄化を圧力損失が低い状態で行うことができる。
(5) In the exhaust gas purification method of this embodiment, exhaust gas from a gasoline engine is purified.
The amount of PM contained in the exhaust gas from the gasoline engine is smaller than the amount of PM contained in the exhaust gas from the diesel engine. Therefore, even when exhaust gas purification is performed over a long period of time, the amount of PM deposited in the honeycomb filter is small, and the increase in pressure loss from the initial pressure loss is small. Therefore, by using the exhaust gas purification method of the present embodiment that can reduce the initial pressure loss, the exhaust gas can be purified with a low pressure loss over a long period of time.
（実施例）
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂２．１重量％、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）２．８重量％、グリセリン１．３重量％、及び、水１３．８重量％を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する押出成形工程を行い、図３（ａ）に示した形状と略同様の形状であって、セルの目封じをしていない生のハニカム成形体を作製した。
(Example)
Examples that more specifically disclose the first embodiment of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
A mixture of 52.8% by weight of silicon carbide coarse powder having an average particle diameter of 22 μm and 22.6% by weight of fine powder of silicon carbide having an average particle diameter of 0.5 μm is obtained. 2.1% by weight, 4.6% by weight of organic binder (methylcellulose), 2.8% by weight of lubricant (Unilube manufactured by NOF Corporation), 1.3% by weight of glycerin, and 13.8% by weight of water A raw honeycomb molded body that is kneaded to obtain a wet mixture and then subjected to an extrusion molding step for extrusion molding, and has a shape substantially similar to the shape shown in FIG. Was made.
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成のペースト（湿潤混合物）を所定のセルに充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。 Next, the raw honeycomb molded body is dried using a microwave dryer to obtain a dried honeycomb molded body, and then a predetermined cell is filled with a paste (wet mixture) having the same composition as the generated molded body, It was dried again using a dryer.
ハニカム成形体の乾燥体を４００℃で脱脂する脱脂工程を行い、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間の条件で焼成工程を行い、気孔率が４５％、平均気孔径が１５μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セルの数（セル密度）が３００個／ｉｎｃｈ２、セル壁の厚さが０．２５ｍｍ（１０ｍｉｌ）の炭化ケイ素焼結体からなるハニカム焼成体を製造した。 A degreasing process of degreasing the dried honeycomb molded body at 400 ° C. is performed under a normal pressure argon atmosphere at 2200 ° C. for 3 hours. The porosity is 45%, the average pore diameter is 15 μm, and the size is large. Manufactured a honeycomb fired body made of a silicon carbide sintered body having a size of 34.3 mm × 34.3 mm × 150 mm, a cell number (cell density) of 300 / inch 2 , and a cell wall thickness of 0.25 mm (10 mil). did.
図４は、実施例１で製造したハニカム焼成体のセル構造を模式的に示す第１の端面の側面図である。
実施例１で製造したハニカム焼成体１２０の第１のセル１２１ａの断面形状は略四角形（略正方形）であり、その一辺の長さ（図４でＸで示す）は０．８７ｍｍである。また、第２のセル１２１ｂの断面形状は八角形であり、図４でＹで示す長さが１．３７ｍｍである。そして、第１のセル１２１ａと第２のセル１２１ｂの間のセル壁１２３の厚さ（図４でＺで示す）が０．２５ｍｍ（１０ｍｉｌ）である。
第１のセルの開口面積は０．７６ｍｍ２であり、第２のセルの開口面積は１．０９ｍｍ２である。従って、開口比率は６９．４％である。
また、第１の端面の開口率は２０．３％、第２の端面の開口率は４６．９％である。
4 is a side view of the first end face schematically showing the cell structure of the honeycomb fired body manufactured in Example 1. FIG.
The cross-sectional shape of the
The opening area of the first cell is 0.76 mm 2, the opening area of the second cell is 1.09 mm 2. Therefore, the aperture ratio is 69.4%.
The aperture ratio of the first end face is 20.3%, and the aperture ratio of the second end face is 46.9%.
続いて、平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒子径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％（固形分３０重量％）、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性の接着剤ペーストを用いてハニカム焼成体を多数結束させ、さらに、接着剤ペーストを１２０℃で乾燥固化させて接着材層を形成して四角柱状のセラミックブロックを作製した。 Subsequently, 30% by weight of alumina fibers having an average fiber length of 20 μm, 21% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 μm, 15% by weight of silica sol (solid content of 30% by weight), 5.6% by weight of carboxymethyl cellulose, and A square pillar-shaped ceramic block is formed by binding a large number of honeycomb fired bodies using a heat-resistant adhesive paste containing 28.4% by weight of water, and further drying and solidifying the adhesive paste at 120 ° C. to form an adhesive layer. Was made.
続いて、四角柱状のセラミックブロックの外周をダイヤモンドカッターを用いて切断することにより略円柱状のセラミックブロックを作製した。 Then, the substantially cylindrical ceramic block was produced by cut | disconnecting the outer periphery of a square pillar-shaped ceramic block using a diamond cutter.
続いて、接着剤ペーストと同様の組成からなるシール材ペーストをセラミックブロックの外周面に塗布し、シール材ペーストを１２０℃で乾燥固化させてシール材層を形成して、円柱状のハニカムフィルタを製造した。
以下、このようなハニカムフィルタを、ハニカムフィルタαとする。
ハニカムフィルタαは、第１の端面と第２の端面を有し、第１の端面側では第１のセル、すなわち断面の面積が小さいセルが開口している。また、第２の端面側では第２のセル、すなわち断面の面積が大きいセルが開口している。
Subsequently, a sealing material paste having the same composition as the adhesive paste is applied to the outer peripheral surface of the ceramic block, and the sealing material paste is dried and solidified at 120 ° C. to form a sealing material layer. Manufactured.
Hereinafter, such a honeycomb filter is referred to as a honeycomb filter α.
The honey-comb filter (alpha) has the 1st end surface and the 2nd end surface, and the 1st cell, ie, the cell with a small cross-sectional area, has opened in the 1st end surface side. On the second end face side, a second cell, that is, a cell having a large cross-sectional area is opened.
続いて、ハニカムフィルタαに保持シール材を巻き付け、金属容器内に配置することによって排ガス浄化装置を製造した。ハニカムフィルタαを金属容器内に配置する際に、金属容器のガス入口側にハニカムフィルタαの第１の端面側を配置し、金属容器のガス出口側にハニカムフィルタαの第２の端面側を配置した。 Subsequently, an exhaust gas purifying apparatus was manufactured by winding a holding sealing material around the honeycomb filter α and placing it in a metal container. When the honeycomb filter α is disposed in the metal container, the first end face side of the honeycomb filter α is disposed on the gas inlet side of the metal container, and the second end face side of the honeycomb filter α is disposed on the gas outlet side of the metal container. Arranged.
（比較例１）
実施例１と同様のハニカムフィルタαを用いて、ハニカムフィルタを金属容器に配置する向きを実施例１と反対にした他は実施例１と同様にして排ガス浄化装置を製造した。
すなわち、金属容器のガス入口側にハニカムフィルタαの第２の端面側を配置し、金属容器のガス出口側にハニカムフィルタαの第１の端面側を配置した。
(Comparative Example 1)
An exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the honeycomb filter α similar to that in Example 1 was used, and the direction in which the honeycomb filter was disposed in the metal container was reversed.
That is, the second end face side of the honeycomb filter α is arranged on the gas inlet side of the metal container, and the first end face side of the honeycomb filter α is arranged on the gas outlet side of the metal container.
（実施例２）
平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５４．６重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２３．４重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．３重量％、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）２．６重量％、グリセリン１．２重量％、及び、水１３．９重量％を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する押出成形工程を行い、図３（ａ）に示した形状と略同様の形状であって、セルの目封じをしていない生のハニカム成形体を作製した。
(Example 2)
A silicon carbide coarse powder of 54.6% by weight having an average particle diameter of 22 μm and a silicon carbide fine powder of 23.4% by weight of an average particle diameter of 0.5 μm were mixed. (Methylcellulose) 4.3 wt%, lubricant (Unilube made by NOF Corporation) 2.6 wt%, glycerin 1.2 wt%, and water 13.9 wt% were added and kneaded to obtain a wet mixture. Thereafter, an extrusion molding step of extrusion molding was performed, and a raw honeycomb molded body having substantially the same shape as that shown in FIG. 3A and having no cell plugged was produced.
以下、実施例１と同様にしてハニカム成形体の乾燥、脱脂、焼成工程を行い、気孔率が４２％、平均気孔径が１２μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セルの数（セル密度）が３５０個／ｉｎｃｈ２、セル壁の厚さが０．２８ｍｍ（１１ｍｉｌ）の炭化ケイ素焼結体からなるハニカム焼成体を製造した。 Thereafter, the honeycomb formed body was dried, degreased and fired in the same manner as in Example 1. The porosity was 42%, the average pore diameter was 12 μm, the size was 34.3 mm × 34.3 mm × 150 mm, and the number of cells. A honeycomb fired body made of a silicon carbide sintered body having a (cell density) of 350 / inch 2 and a cell wall thickness of 0.28 mm (11 mil) was manufactured.
図５は、実施例２で製造したハニカム焼成体のセル構造を模式的に示す第１の端面の側面図である。
実施例２で製造したハニカム焼成体１３０の第１のセル１３１ａの断面形状は略四角形（略正方形）であり、その一辺の長さ（図５でＸで示す）は０．９７ｍｍである。また、第２のセル１３１ｂの断面形状は八角形であり、図５でＹで示す長さが１．２１ｍｍである。そして、第１のセル１３１ａと第２のセル１３１ｂの間のセル壁１３３の厚さ（図５でＺで示す）が０．２８ｍｍ（１１ｍｉｌ）である。
第１のセルの開口面積は０．９４ｍｍ２であり、第２のセルの開口面積は１．１２ｍｍ２である。従って、開口比率は８４．０％である。
また、第１の端面の開口率は２５．１％、第２の端面の開口率は３８．２％である。
FIG. 5 is a side view of the first end face schematically showing the cell structure of the honeycomb fired body manufactured in Example 2. FIG.
The cross-sectional shape of the
The opening area of the first cell is 0.94 mm 2 and the opening area of the second cell is 1.12 mm 2 . Therefore, the aperture ratio is 84.0%.
The aperture ratio of the first end face is 25.1%, and the aperture ratio of the second end face is 38.2%.
このようなハニカム焼成体を用いて、実施例１と同様にして円柱状のハニカムフィルタを製造した。
以下、このようなハニカムフィルタを、ハニカムフィルタβとする。
ハニカムフィルタβは、第１の端面と第２の端面を有し、第１の端面側では第１のセル、すなわち断面の面積が小さいセルが開口している。また、第２の端面側では第２のセル、すなわち断面の面積が大きいセルが開口している。
Using such a honeycomb fired body, a cylindrical honeycomb filter was produced in the same manner as in Example 1.
Hereinafter, such a honeycomb filter is referred to as a honeycomb filter β.
The honey-comb filter (beta) has a 1st end surface and a 2nd end surface, and the 1st cell, ie, the cell with a small cross-sectional area, is opening in the 1st end surface side. On the second end face side, a second cell, that is, a cell having a large cross-sectional area is opened.
続いて、ハニカムフィルタβに保持シール材を巻き付け、金属容器内に配置することによって排ガス浄化装置を製造した。ハニカムフィルタβを金属容器内に配置する際に、金属容器のガス入口側にハニカムフィルタβの第１の端面側を配置し、金属容器のガス出口側にハニカムフィルタβの第２の端面側を配置した。 Subsequently, an exhaust gas purification device was manufactured by wrapping a holding sealing material around the honeycomb filter β and placing it in a metal container. When the honeycomb filter β is disposed in the metal container, the first end face side of the honeycomb filter β is disposed on the gas inlet side of the metal container, and the second end face side of the honeycomb filter β is disposed on the gas outlet side of the metal container. Arranged.
（比較例２）
実施例２と同様のハニカムフィルタβを用いて、ハニカムフィルタを金属容器に配置する向きを実施例２と反対にした他は実施例１と同様にして排ガス浄化装置を製造した。
すなわち、金属容器のガス入口側にハニカムフィルタβの第２の端面側を配置し、金属容器のガス出口側にハニカムフィルタβの第１の端面側を配置した。
(Comparative Example 2)
An exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the honeycomb filter β similar to that in Example 2 was used and the direction in which the honeycomb filter was disposed in the metal container was reversed from that in Example 2.
That is, the second end face side of the honeycomb filter β is arranged on the gas inlet side of the metal container, and the first end face side of the honeycomb filter β is arranged on the gas outlet side of the metal container.
（圧力損失測定）
各実施例及び各比較例で製造した排ガス浄化装置について、図６に示したような圧力損失測定装置を用いて圧力損失を測定した。
図６は、圧力損失測定方法を模式的に示す断面図である。
この圧力損失測定装置５１０は、送風機５１１の排ガス管５１２に、排ガス浄化装置１０のガス入口側１４を配置し、ハニカムフィルタ１００の前後の圧力を検出可能になるように圧力計５１４が取り付けられている。
そして、送風機５１１を運転してガス（空気）をハニカムフィルタ内に流通させ、運転開始から５分後の差圧（圧力損失）を測定した。
そして、各実施例及び各比較例で製造した排ガス浄化装置についてガス（空気）の流速を変化させて圧力損失の測定を行い、ハニカムフィルタにＰＭが堆積していない状態での圧力損失、すなわち初期圧力損失を測定した。得られた測定結果を下記表１に示す。
(Pressure loss measurement)
About the exhaust gas purification apparatus manufactured by each Example and each comparative example, the pressure loss was measured using the pressure loss measuring apparatus as shown in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a pressure loss measuring method.
In this pressure
And the
Then, the pressure loss is measured by changing the flow rate of the gas (air) for the exhaust gas purifying apparatus manufactured in each example and each comparative example, and the pressure loss in a state where PM is not deposited on the honeycomb filter, that is, the initial stage The pressure loss was measured. The obtained measurement results are shown in Table 1 below.
図７は、表１に示す実施例及び比較例の初期圧力損失の測定結果を示すグラフである。
ハニカムフィルタαを用いた実施例１と比較例１を比べると、実施例１の方が流速によらず圧力損失が低いことが判る。また、ハニカムフィルタβを用いた実施例２と比較例２を比べても、実施例２の方が流速によらず圧力損失が低いことが判る。
すなわち、ガス入口側の開口の面積がガス出口側の開口の面積よりも小さいハニカムフィルタを備える排ガス浄化装置では、初期圧力損失を低くすることができた。
FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the initial pressure loss of the examples and comparative examples shown in Table 1.
When Example 1 using honeycomb filter α is compared with Comparative Example 1, it can be seen that Example 1 has a lower pressure loss regardless of the flow rate. Further, even when Example 2 using honeycomb filter β is compared with Comparative Example 2, it can be seen that Example 2 has a lower pressure loss regardless of the flow rate.
That is, in the exhaust gas purification apparatus including the honeycomb filter in which the area of the opening on the gas inlet side is smaller than the area of the opening on the gas outlet side, the initial pressure loss can be reduced.
（第二実施形態）
以下、本発明の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本実施形態では、排ガス浄化装置内に配置されるハニカムフィルタが一つのハニカム焼成体からなる。このような、一つのハニカム焼成体からなるハニカムフィルタは、一体型ハニカムフィルタともいう。
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment which is an embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the honeycomb filter disposed in the exhaust gas purification apparatus is composed of one honeycomb fired body. Such a honeycomb filter made of one honeycomb fired body is also called an integral honeycomb filter.
図８（ａ）は、第二実施形態の排ガス浄化装置に用いられるハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すハニカムフィルタのＢ−Ｂ線断面図である。
図８（ａ）に示すハニカムフィルタ２００は、第１の端面２０４及び第２の端面２０５を有する略円柱状であり、長手方向（図８（ａ）において両矢印ｃで示す）に垂直な断面の面積が小さい第１のセル２１１ａ及び長手方向に垂直な断面の面積が大きい第２のセル２１１ｂを有する。
第１のセル２１１ａは、その長手方向に垂直な断面の形状が略四角形であり、第２のセル２１１ｂは、その長手方向に垂直な断面の形状が略八角形である。
ハニカムフィルタ２００の外周側面にはコート層２０２が設けられている。
また、一体型ハニカムフィルタの主な構成材料としては、コージェライト又はチタン酸アルミニウム等を用いることができる。
Fig.8 (a) is a perspective view which shows typically an example of the honey-comb filter used for the exhaust gas purification apparatus of 2nd embodiment. FIG. 8B is a cross-sectional view of the honeycomb filter shown in FIG.
A
The
A
In addition, cordierite, aluminum titanate, or the like can be used as a main constituent material of the integral honeycomb filter.
第１のセル２１１ａは、ハニカムフィルタ２００の第１の端面２０４側の端部が開口され、第２の端面２０５側の端部で封止材２１２ａにより封止される。一方、第２のセル２１１ｂは、ハニカムフィルタ２００の第２の端面２０５側の端部が開口され、第１の端面２０４側の端部で封止材２１２ｂにより封止される。そして、第１のセル２１１ａ及び第２のセル２１１ｂを隔てるセル壁２１３がフィルタとして機能するようになっている。
即ち、第１のセル２１１ａに流入した排気ガスＧは、必ずこれらのセル壁２１３を通過した後、第２のセル２１１ｂから流出するようになっている。
In the
That is, the exhaust gas G flowing into the
本実施形態の排ガス浄化装置は、このようなハニカムフィルタ２００を、第１の端面２０４側を金属容器のガス入口側に、第２の端面２０５側を金属容器のガス出口側に配置してなる排ガス浄化装置である。また、本実施形態の排ガス浄化方法は、本実施形態の排ガス浄化装置を用いて、第一実施形態の排ガス浄化方法と同様にして排ガスを浄化する方法である。
The exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment has such a
本実施形態において使用するハニカムフィルタを製造する場合には、押出成形により成形するハニカム成形体の大きさが、第一実施形態において説明したハニカム成形体の大きさに比べて大きく、その外形が異なる他は、第一実施形態と同様にしてハニカム成形体を作製する。 When manufacturing the honeycomb filter used in the present embodiment, the size of the honeycomb formed body formed by extrusion is larger than the size of the honeycomb formed body described in the first embodiment, and the outer shape thereof is different. Otherwise, the honeycomb formed body is manufactured in the same manner as in the first embodiment.
その他の工程は第一実施形態におけるハニカムフィルタの製造工程とほぼ同様である。但し、本実施形態ではハニカムフィルタが一つのハニカム焼成体からなるため、結束工程を行う必要はない。また、円柱状のハニカム成形体を作製した場合には、外周研削工程を行う必要はない。 Other processes are almost the same as the manufacturing process of the honeycomb filter in the first embodiment. However, in this embodiment, since the honeycomb filter is formed of a single honeycomb fired body, it is not necessary to perform a bundling process. Further, when a columnar honeycomb formed body is produced, it is not necessary to perform the outer periphery grinding process.
そして、作製したハニカムフィルタを用いて、第一実施形態と同様にして排ガス浄化装置を製造することができる。
本実施形態の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法においても、第一実施形態と同様の作用効果（１）〜（５）を発揮することができる。
And an exhaust gas purification apparatus can be manufactured like the first embodiment using the manufactured honeycomb filter.
In the exhaust gas purification device and the exhaust gas purification method of the present embodiment, the same effects (1) to (5) as in the first embodiment can be exhibited.
（その他の実施形態）
本発明の排ガス浄化装置に用いられるハニカムフィルタにおいて、第１のセル及び第２のセルの形態は、これまでの実施形態において説明した形態に限定されるものではない。
図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の第１の端面の一例を模式的に示した側面図である。
図１０及び図１１は、一体型ハニカムフィルタの第１の端面の一例を模式的に示した側面図である。
これらの図面は、いずれもハニカム焼成体又はハニカムフィルタの第１の端面側、すなわち第２のセルが封止された端面側から見た側面図である。
これらの図を用いてハニカムフィルタの第１のセル及び第２のセルの断面形状のその他の実施形態を説明する。
(Other embodiments)
In the honeycomb filter used in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the form of the first cell and the second cell is not limited to the form described in the previous embodiments.
9 (a), 9 (b), 9 (c) and 9 (d) are side views schematically showing an example of the first end face of the honeycomb fired body constituting the aggregated honeycomb filter. It is.
10 and 11 are side views schematically showing an example of the first end face of the integral honeycomb filter.
Each of these drawings is a side view as seen from the first end face side of the honeycomb fired body or the honeycomb filter, that is, from the end face side where the second cells are sealed.
Other embodiments of the cross-sectional shapes of the first cell and the second cell of the honeycomb filter will be described with reference to these drawings.
図９（ａ）に示すハニカム焼成体３１０においては、第１のセル３１１ａの長手方向に垂直な断面の形状が略四角形であり、第２のセル３１１ｂの長手方向に垂直な断面の形状は、角部に相当する部分が円弧状になっている略四角形となっている。
In the honeycomb fired
図９（ｂ）に示すハニカム焼成体３２０において、第１のセル３２１ａ及び第２のセル３２１ｂの長手方向に垂直な断面は、セルの各辺が曲線である形状である。
すなわち、図９（ｂ）ではセル壁３２３の断面形状が曲線である。
第１のセル３２１ａの断面形状は、セル壁３２３がセルの断面の外側から中心に向かって凸の形状であり、一方、第２のセル３２１ｂの断面形状は、セル壁３２３がセルの断面の中心から外側に向かって凸の形状である。
セル壁３２３はハニカム焼成体の断面の水平方向及び垂直方向に対して起伏する「波形」の形状を有しており、隣り合うセル壁３２３の波形の山の部分（正弦曲線でいう振幅の極大値の部分）が互いに最近接することで、セルの断面形状が内側に凹んだ第１のセル３２１ａとセルの断面形状が外側に膨らんだ第２のセル３２１ｂとが形成される。なお、波形の振幅は一定でもよくまた変化しても良いが、一定であることが好ましい。
In the honeycomb fired
That is, in FIG. 9B, the cross-sectional shape of the
The cross-sectional shape of the
The
図９（ｃ）に示すハニカム焼成体３３０では、第１のセル３３１ａの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、それぞれ大きな四角形の斜めに対向する部分を占めるように構成されている。
第２のセル３３１ｂの長手方向に垂直な断面の形状は略五角形であり、そのうちの３つの角がほぼ直角となっている。
In the honeycomb fired
The shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the
図９（ｄ）に示すハニカム焼成体３４０では、第１のセル３４１ａ及び第２のセル３４１ｂの長手方向に垂直な断面の形状はともに略四角形（略長方形）であり、２つの第１のセルと２つの第２のセルを組み合わせると、ほぼ正方形となるように構成されている。
In the honeycomb fired
図１０に示す一体型ハニカムフィルタ４１０では、碁盤の目に当たる部分に略四角形の第１のセル４１１ａが形成され、第２のセル４１１ｂは、略四角形の四隅が小さな略四角形状に欠けた（凹んだ）形状となっており、これらを隔てるセル壁４１３ａ、４１３ｂが形成されている。
In the
図１１に示す一体型ハニカムフィルタ４２０では、第１のセル４２１ａの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、第２のセル４２１ｂの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である。
In the
なお、一体型ハニカムフィルタが図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すようなセルの断面形状を有していてもよい。また、集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体が図１０及び図１１に示すようなセルの断面形状を有していてもよい。 The integral honeycomb filter may have a cell cross-sectional shape as shown in FIGS. 9A, 9B, 9C, and 9D. Moreover, the honeycomb fired body constituting the aggregated honeycomb filter may have a cell cross-sectional shape as shown in FIGS. 10 and 11.
本発明の各実施形態においては、隣り合う第１のセルの長手方向に垂直な断面の重心間距離と、隣り合う第２のセルの長手方向に垂直な断面の重心間距離とは、等しいことが望ましい。
「隣り合う第１のセルの長手方向に垂直な断面の重心間距離」とは、一の第１のセルの長手方向に垂直な断面における重心と、隣り合う第１のセルの長手方向に垂直な断面における重心との最小の距離をいい、一方、「隣り合う第２のセルの長手方向に垂直な断面の重心間距離」とは、一の第２のセルの長手方向に垂直な断面における重心と、隣り合う第２のセルの重心との最小の距離のことをいう。
In each embodiment of the present invention, the distance between the centroids of the cross sections perpendicular to the longitudinal direction of the adjacent first cells is equal to the distance between the centroids of the cross sections perpendicular to the longitudinal direction of the adjacent second cells. Is desirable.
“Distance between centroids of cross sections perpendicular to the longitudinal direction of adjacent first cells” means the centroid of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of one first cell and the vertical direction of the adjacent first cells to the longitudinal direction. On the other hand, the “distance between the centroids of the cross sections perpendicular to the longitudinal direction of the adjacent second cells” refers to the cross section perpendicular to the longitudinal direction of one second cell. The minimum distance between the center of gravity and the center of gravity of the adjacent second cell.
上記２つの重心間距離が等しいとき、再生時に熱が均一に拡散することで、ハニカムフィルタ内部の局所的な温度の偏りがなくなり、長期間繰り返し使用しても、熱応力に起因するクラック等が発生することのない耐久性に優れたフィルタとなるからである。
なお、本発明においてセルの長手方向に垂直な断面の形状は、不完全セル（断面の一部が欠けたセル）を除いたセルの形状をいうこととする。
When the distance between the two centers of gravity is equal, the heat is evenly diffused during regeneration, so that local temperature unevenness inside the honeycomb filter is eliminated, and cracks and the like caused by thermal stress are caused even when used repeatedly for a long time. This is because the filter has excellent durability that does not occur.
In the present invention, the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cell refers to the shape of the cell excluding incomplete cells (cells in which a part of the cross section is missing).
ハニカムフィルタの形状は、円柱状に限定されるものではなく、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱の形状であればよい。 The shape of the honeycomb filter is not limited to a columnar shape, and may be any columnar shape such as an elliptical column shape or a polygonal column shape.
ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の気孔率は特に限定されないが、３５〜６０％であることが望ましい。
ハニカム焼成体の気孔率が３５％未満であると、ハニカムフィルタがすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、ハニカム焼成体の気孔率が６０％を超えると、ハニカムフィルタの強度が低下して容易に破壊されることがあるからである。
The porosity of the honeycomb fired body constituting the honeycomb filter is not particularly limited, but is preferably 35 to 60%.
When the porosity of the honeycomb fired body is less than 35%, the honeycomb filter may be clogged immediately. On the other hand, when the porosity of the honeycomb fired body exceeds 60%, the strength of the honeycomb filter decreases. This is because they can be easily destroyed.
ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の平均気孔径は５〜３０μｍであることが望ましい。
ハニカム焼成体の平均気孔径が５μｍ未満であると、パティキュレートが容易に目詰まりを起こすことがあり、一方、ハニカム焼成体の平均気孔径が３０μｍを超えると、パティキュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パティキュレートを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがあるからである。
The average pore diameter of the honeycomb fired body constituting the honeycomb filter is desirably 5 to 30 μm.
If the average pore diameter of the honeycomb fired body is less than 5 μm, the particulates may easily clog. On the other hand, if the average pore diameter of the honeycomb fired body exceeds 30 μm, the particulates pass through the pores. This is because the particulates cannot be collected and cannot function as a filter.
なお、上記気孔率及び気孔径は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等の従来公知の方法により測定することができる。 The porosity and pore diameter can be measured by a conventionally known method such as a mercury intrusion method, an Archimedes method, or a measurement using a scanning electron microscope (SEM).
ハニカム焼成体のセル壁の厚さは、特に限定されないが、０．２〜０．４ｍｍが望ましい。
ハニカム焼成体のセル壁の厚さが０．２ｍｍ未満であると、ハニカム焼成体を支持するセル壁の厚さが薄くなり、ハニカム焼成体の強度を保つことができなくなるおそれがあり、一方、ハニカム焼成体のセル壁の厚さが０．４ｍｍを超えると、圧力損失の上昇を引き起こす場合があるからである。
The thickness of the cell wall of the honeycomb fired body is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 0.4 mm.
If the thickness of the cell wall of the honeycomb fired body is less than 0.2 mm, the thickness of the cell wall supporting the honeycomb fired body may be reduced, and the strength of the honeycomb fired body may not be maintained. This is because if the thickness of the cell wall of the honeycomb fired body exceeds 0.4 mm, an increase in pressure loss may be caused.
また、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎ２）、望ましい上限は、９３個／ｃｍ２（６００個／ｉｎ２）、より望ましい下限は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎ２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎ２）である。 In addition, the cell density in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body is not particularly limited, but a desirable lower limit is 31.0 / cm 2 (200 / in 2 ), and a desirable upper limit is 93 / cm 2 ( 600 pieces / in 2 ), a more desirable lower limit is 38.8 pieces / cm 2 (250 pieces / in 2 ), and a more desirable upper limit is 77.5 pieces / cm 2 (500 pieces / in 2 ).
ハニカム焼成体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等のセラミック粉末が挙げられる。
これらのなかでは、非酸化物セラミックが好ましく、炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。なお、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられ、これらのなかでは、炭化ケイ素に金属ケイ素が配合されたもの（ケイ素含有炭化ケイ素）が望ましい。
特に、炭化ケイ素を６０ｗｔ％以上含むケイ素含有炭化ケイ素質セラミックが望ましい。
The main component of the constituent material of the honeycomb fired body is not limited to silicon carbide. Other ceramic raw materials include, for example, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride, zirconium carbide, and carbonized Examples thereof include ceramic powders such as carbide ceramics such as titanium, tantalum carbide, and tungsten carbide, and oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, mullite, and aluminum titanate.
Of these, non-oxide ceramics are preferred, and silicon carbide is particularly preferred. It is because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, thermal conductivity and the like. In addition, ceramic raw materials such as silicon-containing ceramics in which metallic silicon is blended with the above-described ceramics, ceramics bonded with silicon or a silicate compound can be cited as constituent materials, and among these, silicon carbide is blended with silicon carbide. (Silicon-containing silicon carbide) is desirable.
In particular, a silicon-containing silicon carbide ceramic containing 60 wt% or more of silicon carbide is desirable.
湿潤混合物における有機バインダとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらのなかでは、メチルセルロースが望ましい。有機バインダの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部が望ましい。 The organic binder in the wet mixture is not particularly limited, and examples thereof include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and polyethylene glycol. Of these, methylcellulose is desirable. In general, the blending amount of the organic binder is desirably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
湿潤混合物における可塑剤は、特に限定されず、例えば、グリセリン等が挙げられる。また、潤滑剤は特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。
潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、混合原料粉末に含まれていなくてもよい。
The plasticizer in the wet mixture is not particularly limited, and examples thereof include glycerin. The lubricant is not particularly limited, and examples thereof include polyoxyalkylene compounds such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxypropylene alkyl ether.
Specific examples of the lubricant include polyoxyethylene monobutyl ether and polyoxypropylene monobutyl ether.
In some cases, the plasticizer and the lubricant may not be contained in the mixed raw material powder.
また、湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられる。
さらに、湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
In preparing the wet mixture, a dispersion medium liquid may be used. Examples of the dispersion medium liquid include water, an organic solvent such as benzene, and an alcohol such as methanol.
Furthermore, a molding aid may be added to the wet mixture.
The molding aid is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty acid soap, polyalcohol and the like.
さらに、湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
Furthermore, a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the wet mixture as necessary.
The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
接着剤ペースト及びシール材ペーストにおける無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。 Examples of the inorganic binder in the adhesive paste and the sealing material paste include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic binders, silica sol is desirable.
接着剤ペースト及びシール材ペーストにおける有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。 Examples of the organic binder in the adhesive paste and the sealing material paste include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among organic binders, carboxymethylcellulose is desirable.
接着剤ペースト及びシール材ペーストにおける無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。 Examples of the inorganic fibers in the adhesive paste and the sealing material paste include ceramic fibers such as silica-alumina, mullite, alumina, and silica. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic fibers, alumina fibers are desirable.
接着剤ペースト及びシール材ペーストにおける無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望ましい。 Examples of the inorganic particles in the adhesive paste and the sealing material paste include carbides and nitrides. Specific examples include inorganic powders made of silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, silicon carbide having excellent thermal conductivity is desirable.
さらに、接着剤ペースト及びシール材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。 Furthermore, a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the adhesive paste and the sealing material paste as necessary. The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
また、ハニカムフィルタには、触媒が担持されていてもよい。
ハニカムフィルタにＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等の排ガス中の有害なガス成分を浄化することが可能となる触媒を担持させることにより、触媒反応により排ガス中の有害なガス成分を充分に浄化することが可能となる。また、ＰＭの燃焼を助ける触媒を担持させることにより、ＰＭをより容易に燃焼除去することが可能となる。
The honeycomb filter may carry a catalyst.
By supporting a catalyst capable of purifying harmful gas components in exhaust gas such as CO, HC and NOx on the honeycomb filter, it is possible to sufficiently purify harmful gas components in the exhaust gas by catalytic reaction. It becomes. In addition, by supporting a catalyst that helps combustion of PM, it becomes possible to burn and remove PM more easily.
上記触媒の担持は、ハニカムフィルタに対して行ってもよく、ハニカム焼成体に行ってもよい。
触媒を担持させる場合には、ハニカムフィルタ又はハニカム焼成体の表面に高い比表面積のアルミナ膜を形成し、このアルミナ膜の表面に助触媒、及び、白金等の触媒を付与することが望ましい。
The catalyst may be supported on the honeycomb filter or on the honeycomb fired body.
When the catalyst is supported, it is desirable to form an alumina film having a high specific surface area on the surface of the honeycomb filter or the honeycomb fired body, and to apply a promoter such as platinum and a catalyst such as platinum to the surface of the alumina film.
１０ 排ガス浄化装置
１１ 金属容器
１４ ガス入口側
１５ ガス出口側
１００、２００、４１０、４２０ ハニカムフィルタ
１０１ 接着剤層
１０４、２０４ 第１の端面（ハニカムフィルタの第１の端面）
１０５、２０５ 第２の端面（ハニカムフィルタの第２の端面）
１１０、１２０、１３０、３１０、３２０、３３０、３４０ ハニカム焼成体
１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、３１１ａ、３２１ａ、３３１ａ、３４１ａ、４１１ａ、４２１ａ 第１のセル
１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂ、３１１ｂ、３２１ｂ、３３１ｂ、３４１ｂ、４１１ｂ、４２１ｂ 第２のセル
１１４ 第１の端面（ハニカム焼成体の第１の端面）
１１５ 第２の端面（ハニカム焼成体の第２の端面）
１１３、１２３、１３３、２１３、３２３、４１３ａ、４１３ｂ セル壁
Ｇ 排ガス
DESCRIPTION OF
105, 205 Second end face (second end face of honeycomb filter)
110, 120, 130, 310, 320, 330, 340 Honeycomb fired
115 Second end face (second end face of honeycomb fired body)
113, 123, 133, 213, 323, 413a, 413b Cell wall G exhaust gas
Claims (18)
前記金属容器内に収容されたハニカムフィルタとを備えた排ガス浄化装置であって、
前記ハニカムフィルタは、セル壁を隔てて長手方向に並設された多数のセルと、第１の端面と、第２の端面とを有し、
前記多数のセルは、前記第１の端面側の端部が開口され前記第２の端面側の端部が封止された第１のセルと、前記第２の端面側の端部が開口され前記第１の端面側の端部が封止された第２のセルとが交互に配設されてなり、
前記第１のセルの前記長手方向に垂直な断面の面積は、前記第２のセルの前記長手方向に垂直な断面の面積よりも小さく、
ハニカムフィルタの前記第１の端面側が前記金属容器の前記ガス入口側に配置され、ハニカムフィルタの前記第２の端面側が前記金属容器の前記ガス出口側に配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。 A metal container having a gas inlet side and a gas outlet side;
An exhaust gas purification device comprising a honeycomb filter housed in the metal container,
The honeycomb filter has a large number of cells arranged in parallel in the longitudinal direction across a cell wall, a first end surface, and a second end surface,
The plurality of cells include a first cell in which an end on the first end face side is opened and an end on the second end face side is sealed, and an end on the second end face side is opened. The second cells in which the end portions on the first end face side are sealed are alternately arranged,
The area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell;
The first end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas inlet side of the metal container, and the second end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas outlet side of the metal container. apparatus.
前記排ガス浄化方法は、エンジンから排出された排ガスを金属容器のガス入口側から排ガス浄化装置に流入させる工程、及び、
前記金属容器のガス出口側から流出させる工程を含んでおり、
前記排ガス浄化装置は、ガス入口側及びガス出口側を備えた金属容器と、
前記金属容器内に収容されたハニカムフィルタとを備え、
前記ハニカムフィルタは、セル壁を隔てて長手方向に並設された多数のセルと、第１の端面と、第２の端面とを有し、
前記多数のセルは、前記第１の端面側の端部が開口され前記第２の端面側の端部が封止された第１のセルと、前記第２の端面側の端部が開口され前記第１の端面側の端部が封止された第２のセルとが交互に配設されてなり、
前記第１のセルの前記長手方向に垂直な断面の面積は、前記第２のセルの前記長手方向に垂直な断面の面積よりも小さく、
ハニカムフィルタの前記第１の端面側が前記金属容器の前記ガス入口側に配置され、ハニカムフィルタの前記第２の端面側が前記金属容器の前記ガス出口側に配置されていることを特徴とする排ガス浄化方法。 An exhaust gas purification method for purifying exhaust gas discharged from an engine using an exhaust gas purification device,
The exhaust gas purification method includes a step of flowing exhaust gas discharged from an engine from a gas inlet side of a metal container to an exhaust gas purification device, and
Including flowing out from the gas outlet side of the metal container,
The exhaust gas purification apparatus includes a metal container having a gas inlet side and a gas outlet side;
A honeycomb filter housed in the metal container,
The honeycomb filter has a large number of cells arranged in parallel in the longitudinal direction across a cell wall, a first end surface, and a second end surface,
The plurality of cells include a first cell in which an end on the first end face side is opened and an end on the second end face side is sealed, and an end on the second end face side is opened. The second cells in which the end portions on the first end face side are sealed are alternately arranged,
The area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first cell is smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second cell;
The first end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas inlet side of the metal container, and the second end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas outlet side of the metal container. Method.
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