JP2013128913A - Honeycomb filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカムフィルタに関する。 The present invention relates to a honeycomb filter.
ハニカムフィルタは、被捕集物を含む流体から当該被捕集物を除去するセラミックスフィルタとして用いられており、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関から排気される排気ガスを浄化するための排ガスフィルタとして用いられている。このようなハニカムフィルタは、隔壁に仕切られた互いに平行な複数の流路を有しており、複数の流路のうちの一部の一端及び複数の流路のうちの残部の他端が封口されている(例えば、下記特許文献1参照)。 The honeycomb filter is used as a ceramic filter for removing the collected matter from the fluid containing the collected matter, for example, for purifying exhaust gas exhausted from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine. Used as an exhaust gas filter. Such a honeycomb filter has a plurality of parallel flow paths partitioned by partition walls, and one end of a part of the plurality of flow paths and the other end of the remaining part of the plurality of flow paths are sealed. (For example, refer to Patent Document 1 below).
ところで、被捕集物を含む流体がハニカムフィルタ内に供給されるに伴い、ハニカムフィルタにおける隔壁の表面や隔壁の内部に被捕集物が堆積する。この場合、被捕集物がハニカムフィルタ内に過剰に堆積すると、ハニカムフィルタ内における流体の移動が妨げられてハニカムフィルタの浄化性能が低下する。そのため、ハニカムフィルタ内に一定量の被捕集物を堆積させた後に、被捕集物を燃焼除去するためにハニカムフィルタの燃焼再生が行われる。 By the way, as the fluid containing the collected material is supplied into the honeycomb filter, the collected material is deposited on the surface of the partition wall or inside the partition wall in the honeycomb filter. In this case, if the collected material is excessively accumulated in the honeycomb filter, the movement of the fluid in the honeycomb filter is hindered and the purification performance of the honeycomb filter is deteriorated. Therefore, after depositing a certain amount of collected matter in the honeycomb filter, the honeycomb filter is subjected to combustion regeneration in order to burn and remove the collected matter.
ここで、ハニカムフィルタ内に過剰量の被捕集物が堆積した状態で燃焼再生を行うと、ハニカムフィルタに過度の熱応力が負荷され、ハニカムフィルタの熱破損や溶損が引き起こる場合がある。このような観点から、過剰量の被捕集物が堆積する前に再生燃焼を行うことが望ましい。 Here, if combustion regeneration is performed in a state where an excessive amount of trapped material is accumulated in the honeycomb filter, excessive thermal stress is applied to the honeycomb filter, which may cause thermal damage or melting of the honeycomb filter. . From this point of view, it is desirable to perform regenerative combustion before an excessive amount of collected matter is deposited.
ハニカムフィルタ内の被捕集物の堆積量は、被捕集物の堆積に伴い増加する圧力損失に基づき推定されることがある。この場合、過剰量の被捕集物が堆積する前に再生燃焼を行う方法の一つとして、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化し易いハニカムフィルタを用いることが有効である。 The amount of collected matter in the honeycomb filter may be estimated based on the pressure loss that increases with the amount of collected matter. In this case, it is effective to use a honeycomb filter in which the pressure loss is easily changed according to the amount of collected material as one of the methods for performing regeneration combustion before the excessive amount of collected material is deposited. .
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化し易いハニカムフィルタを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the honey-comb filter in which a pressure loss changes easily according to the accumulation amount of a to-be-collected object.
すなわち、本発明に係るハニカムフィルタは、互いに平行な複数の流路を有するハニカムフィルタであって、ハニカムフィルタが、第1の端面と、当該第1の端面の反対側に位置する第2の端面と、を有し、複数の流路が、第2の端面側の端部が封口された複数の第1の流路と、第1の端面側の端部が封口された複数の第2の流路と、を有し、第1の端面における複数の第1の流路の開口面積の合計が、第2の端面における複数の第2の流路の開口面積の合計よりも大きく、第1の流路の水力直径(水力相当径、hydraulic diameter)が1.4mm以下である。なお、本明細書において「流路の水力直径」とは、対象となる流路を当該流路の軸方向(長手方向)に対して垂直に切断して得られる断面の断面積と同等の断面積を有する真円の直径をいう。 That is, the honeycomb filter according to the present invention is a honeycomb filter having a plurality of flow paths parallel to each other, and the honeycomb filter has a first end face and a second end face located on the opposite side of the first end face. A plurality of flow paths, a plurality of first flow paths whose end portions on the second end face side are sealed, and a plurality of second flow paths whose end portions on the first end face side are sealed. A sum of opening areas of the plurality of first passages on the first end face is larger than a sum of opening areas of the plurality of second passages on the second end face, The hydraulic diameter of the channel (hydraulic diameter) is 1.4 mm or less. In the present specification, the “hydraulic diameter of the flow channel” means a cross-sectional area equivalent to a cross-sectional area obtained by cutting the target flow channel perpendicularly to the axial direction (longitudinal direction) of the flow channel. The diameter of a perfect circle having an area.
流体に含まれる被捕集物を捕集するに際しては、被捕集物の捕集効率を向上させる観点から、被捕集物を含む流体が、流路の開口面積の合計が大きい端面側からハニカムフィルタ内に供給されることがある。本発明に係るハニカムフィルタでは、被捕集物を含む流体を第1の端面側からハニカムフィルタ内に供給する場合において、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失を変化し易くすることができる。これにより、過剰量の被捕集物が堆積する前に再生燃焼を行うことが容易となり、再生燃焼に際してハニカムフィルタに過度の熱応力が負荷されてハニカムフィルタの熱破損や溶損が引き起こることを抑制することができる。 When collecting the collected material contained in the fluid, from the viewpoint of improving the collection efficiency of the collected material, the fluid containing the collected material from the end face side where the total of the opening area of the flow path is large. It may be supplied into the honeycomb filter. In the honeycomb filter according to the present invention, when the fluid containing the collected substance is supplied into the honeycomb filter from the first end face side, the pressure loss can be easily changed according to the accumulation amount of the collected substance. it can. This makes it easy to perform regenerative combustion before an excessive amount of collected material accumulates, and excessive thermal stress is applied to the honeycomb filter during regenerative combustion, causing thermal damage or melting of the honeycomb filter. Can be suppressed.
上記のとおり圧力損失が変化し易くなる要因について、本発明者は以下のとおり推測している。但し、要因は下記に限られるものではない。すなわち、本発明者の知見によれば、第1の流路の水力直径が大きい場合には、各第1の流路に流入する被捕集物の量が多くなることにより、流路における第2の端面側に被捕集物が堆積し易くなり、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化しにくくなるものと推測される。一方、本発明では、第1の流路の水力直径が1.4mm以下であることにより、各第1の流路に流入する被捕集物の量を少なくすることができる。これにより、第1の流路の水力直径が1.4mmを超える場合に比して、第1の流路における第2の端面側に被捕集物が堆積することが抑制され、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化し易くなる。 As described above, the present inventor presumes the factors that make the pressure loss easily change as follows. However, the factors are not limited to the following. That is, according to the knowledge of the present inventor, when the hydraulic diameter of the first flow path is large, the amount of the trapped material flowing into each first flow path increases, so that It is presumed that the collected matter is likely to be deposited on the end face side of 2, and the pressure loss is less likely to change depending on the amount of collected matter. On the other hand, in the present invention, when the hydraulic diameter of the first flow path is 1.4 mm or less, the amount of collected matter flowing into each first flow path can be reduced. Thereby, compared with the case where the hydraulic diameter of the first flow path exceeds 1.4 mm, it is possible to suppress the collection of the collected matter on the second end face side in the first flow path, The pressure loss is likely to change depending on the amount of deposits.
第2の流路の水力直径は、第1の流路の水力直径よりも大きいことが好ましい。この場合、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失を更に変化し易くすることができる。 The hydraulic diameter of the second flow path is preferably larger than the hydraulic diameter of the first flow path. In this case, the pressure loss can be further easily changed according to the accumulation amount of the collected object.
本発明によれば、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化し易いハニカムフィルタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a honeycomb filter in which the pressure loss is easily changed according to the amount of collected matter to be collected.
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
<ハニカムフィルタ>
図1は、第1実施形態に係るハニカムフィルタを模式的に示す図であり、図1(b)は、図1(a)における領域R1の拡大図である。図2は、図1のII−II矢視図である。ハニカムフィルタ100は、一方の端面(第1の端面)100aと、端面100aの反対側に位置する他方の端面(第2の端面)100bと、を有している。
<Honeycomb filter>
FIG. 1 is a diagram schematically showing the honeycomb filter according to the first embodiment, and FIG. 1B is an enlarged view of a region R1 in FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG. The
ハニカムフィルタ100は、互いに平行に伸びる複数の流路110を有する円柱体である。複数の流路110は、ハニカムフィルタ100の中心軸に平行に伸びる隔壁120により仕切られている。複数の流路110は、複数の流路(第1の流路)110aと、流路110aに隣接する複数の流路(第2の流路)110bとを有している。流路110a及び流路110bは、端面100a,100bに対して垂直に、端面100aから端面100bまで伸びている。
The
流路110のうちの一部を構成する流路110aの一端は、端面100aにおいて開口しており、流路110aの他端は、端面100bにおいて封口部130により封口されている。複数の流路110のうちの残部を構成する流路110bの一端は、端面100aにおいて封口部130により封口されており、流路110bの他端は、端面100bにおいて開口している。ハニカムフィルタ100において、例えば、流路110aにおける端面100a側の端部はガス流入口として開口しており、流路110bにおける端面100b側の端部はガス流出口として開口している。
One end of the
流路110a及び流路110bにおける当該流路の軸方向に垂直な断面は、六角形状である。流路110bの断面は、例えば、当該断面を形成する辺140の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路110aの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路110aの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに略等しい。流路110aの断面は、当該断面を形成する辺150として、互いに長さの略等しい二つ(一対)の長辺150aと、互いに長さの略等しい四つ(二対)の短辺150bと、を有している。短辺150bは、長辺150aの両側にそれぞれ配置されている。長辺150a同士は、互いに平行に対向しており、短辺150b同士は、互いに平行に対向している。
Cross sections perpendicular to the axial direction of the
隔壁120は、流路110a及び流路110bを仕切る部分として隔壁120aを有している。すなわち、流路110a及び流路110bは、隔壁120aを介して互いに隣接している。隣接する流路110bの間に一つの流路110aが配置されることにより、流路110bは、流路110bの配列方向(辺140に略直交する方向)において流路110aと交互に配置されている。
The
流路110bの辺140のそれぞれは、複数の流路110aのいずれか一つの流路の長辺150aと平行に対向している。すなわち、流路110bを形成する壁面のそれぞれは、流路110a及び流路110bの間に位置する隔壁120aにおいて、流路110aを形成する一壁面と平行に対向している。また、流路110は、1つの流路110bと、当該流路110bを囲む6つの流路110aとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路110bの辺140の全てが流路110aの長辺150aと対向している。ハニカムフィルタ100では、流路110bの辺140の少なくとも一つの長さが、対向する長辺150aの長さと略等しくてもよく、辺140のそれぞれの長さが、対向する長辺150aの長さと略等しくてもよい。
Each of the
隔壁120は、互いに隣接する流路110a同士を仕切る部分として隔壁120bを有している。すなわち、流路110bを囲む流路110a同士は、隔壁120bを介して互いに隣接している。
The
流路110aの短辺150bのそれぞれは、隣接する流路110aの短辺150bと平行に対向している。すなわち、流路110aを形成する壁面は、隣接する流路110aの間に位置する隔壁120bにおいて互いに平行に対向している。ハニカムフィルタ100では、隣接する流路110aの間において、流路110aの短辺150bの少なくとも一つの長さが、対向する短辺150bの長さと略等しくてもよく、短辺150bのそれぞれの長さが、対向する短辺150bの長さと略等しくてもよい。
Each of the
図3は、第2実施形態に係るハニカムフィルタを模式的に示す図であり、図3(b)は、図3(a)における領域R2の拡大図である。図4は、図3のIV−IV矢視図である。ハニカムフィルタ200は、一方の端面(第1の端面)200aと、端面200aの反対側に位置する他方の端面(第2の端面)200bと、を有している。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a honeycomb filter according to the second embodiment, and FIG. 3B is an enlarged view of a region R2 in FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows IV-IV in FIG. The
ハニカムフィルタ200は、互いに平行に伸びる複数の流路210を有する円柱体である。複数の流路210は、ハニカムフィルタ200の中心軸に平行に伸びる隔壁220により仕切られている。複数の流路210は、複数の流路(第1の流路)210aと、流路210aに隣接する複数の流路(第2の流路)210bとを有している。流路210a及び流路210bは、端面200a,200bに対して垂直に、端面200aから端面200bまで伸びている。
The
流路210のうちの一部を形成する流路210aの一端は、端面200aにおいて開口しており、流路210aの他端は、端面200bにおいて封口部230により封口されている。複数の流路210のうちの残部を形成する流路210bの一端は、端面200aにおいて封口部230により封口されており、流路210bの他端は、端面200bにおいて開口している。ハニカムフィルタ200において、例えば、流路210aにおける端面200a側の端部はガス流入口として開口しており、流路210bにおける端面200b側の端部はガス流出口として開口している。
One end of the
流路210a及び流路210bにおける当該流路の軸方向に垂直な断面は、六角形状である。流路210bの断面は、例えば、当該断面を形成する辺240の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路210aの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路210aの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに異なっている。流路210aの断面は、当該断面を形成する辺250として、互いに長さの略等しい三つの長辺250aと、互いに長さの略等しい三つの短辺250bと、を有している。長辺250a及び短辺250bは、互いに平行に対向しており、短辺250bは、長辺250aの両側にそれぞれ配置されている。
Cross sections perpendicular to the axial direction of the
隔壁220は、流路210a及び流路210bを仕切る部分として隔壁220aを有している。すなわち、流路210a及び流路210bは、隔壁220aを介して互いに隣接している。隣接する流路210bの間には、当該流路210bの配列方向に略直交する方向に隣接する二つの流路210aが配置されており、当該隣接する二つの流路210aは、隣接する流路210bの断面の中心同士を結ぶ線を挟んで対称に配置されている。
The
流路210bの辺240のそれぞれは、複数の流路210aのいずれか一つの流路の長辺250aと平行に対向している。すなわち、流路210bを形成する壁面のそれぞれは、流路210a及び流路210bの間に位置する隔壁220aにおいて、流路210aを形成する一壁面と平行に対向している。また、流路210は、1つの流路210bと、当該流路210bを囲む6つの流路210aとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路210bの辺240の全てが流路210aの長辺250aと対向している。流路210bの断面の各頂点は、隣接する流路210bの頂点と流路210bの配列方向に対向している。ハニカムフィルタ200では、流路210bの辺240の少なくとも一つの長さが、対向する長辺250aの長さと略等しくてもよく、辺240のそれぞれの長さが、対向する長辺250aの長さと略等しくてもよい。
Each of the
隔壁220は、互いに隣接する流路210a同士を仕切る部分として隔壁220bを有している。すなわち、流路210bを囲む流路210a同士は、隔壁220bを介して互いに隣接している。
The
流路210aの短辺250bのそれぞれは、隣接する流路210aの短辺250bと平行に対向している。すなわち、流路210aを形成する壁面は、隣接する流路210aの間に位置する隔壁220bにおいて互いに平行に対向している。また、1つの流路210aは、3つの流路210bに囲まれている。ハニカムフィルタ200では、隣接する流路210aの間において、流路210aの短辺250bの少なくとも一つの長さが、対向する短辺250bの長さと略等しくてもよく、短辺250bのそれぞれの長さが、対向する短辺250bの長さと略等しくてもよい。
Each of the
流路の軸方向におけるハニカムフィルタ100,200の長さは、例えば50〜300mmである。ハニカムフィルタ100,200の外径は、例えば50〜250mmである。ハニカムフィルタ100において、辺140の長さは、例えば0.4〜2.0mmである。長辺150aの長さは、例えば0.4〜2.0mmであり、短辺150bの長さは、例えば0.3〜2.0mmである。ハニカムフィルタ200において、辺240の長さは、例えば0.4〜2.0mmである。長辺250aの長さは、例えば0.4〜2.0mmであり、短辺250bの長さは、例えば0.3〜2.0mmである。隔壁120,220の厚み(セル壁厚)は、例えば0.1〜0.8mmである。ハニカムフィルタ100,200におけるセル密度(例えば、ハニカムフィルタ100において、端面100aにおける流路110a及び流路110bの密度の合計)は、50〜600cpsiが好ましく、100〜500cpsiがより好ましい。
The lengths of the honeycomb filters 100 and 200 in the axial direction of the flow path are, for example, 50 to 300 mm. The outer diameter of the honeycomb filters 100 and 200 is, for example, 50 to 250 mm. In the
ハニカムフィルタ100において、端面100aにおける複数の流路110aの開口面積の合計は、端面100bにおける流路110bの開口面積の合計よりも大きい。ハニカムフィルタ200において、端面200aにおける複数の流路210aの開口面積の合計は、端面200bにおける流路210bの開口面積の合計よりも大きい。
In the
端面100a,200aにおける流路110a,210aの水力直径は、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化し易くなる観点から、1.4mm以下である。流路110a,210aの水力直径は、流路内における端面側の領域に被捕集物が堆積することを更に抑制する観点から、0.5mm以上が好ましく、0.7mm以上がより好ましい。
The hydraulic diameter of the
端面100b,200bにおける流路110b,210bの水力直径は、端面100a,200aにおける流路110a,210aの水力直径よりも大きいことが好ましい。端面100b,200bにおける流路110b,210bの水力直径は、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が更に変化し易くなる観点から、1.7mm以下が好ましく、1.6mm以下がより好ましい。流路110b,210bの水力直径は、流路内における端面側の領域に被捕集物が堆積することを更に抑制する観点から、0.5mm以上が好ましく、0.7mm以上がより好ましく、0.9mm以上が更に好ましい。
The hydraulic diameter of the
なお、ハニカムフィルタの形状は、上記のハニカムフィルタ100,200のように、第1の流路(流路110a,210a)の軸方向に垂直な第1の流路の断面が、第1の辺(長辺150a,250a)と、当該第1の辺の両側にそれぞれ配置された第2の辺(短辺150b,250b)とを有しており、第2の流路(流路110b,210b)の軸方向に垂直な第2の流路の断面を形成する辺(辺140,240)のそれぞれが、第1の流路の第1の辺と対向しており、第1の流路の第2の辺のそれぞれが、隣接する第1の流路の第2の辺と対向している形態であってもよいが、必ずしも上述した形状に限定されるものではない。
The shape of the honeycomb filter is such that the cross section of the first channel perpendicular to the axial direction of the first channel (
また、ハニカムフィルタにおける流路の軸方向に垂直な当該流路の断面は、六角形状であることに限定されず、三角形状、矩形状、八角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。また、流路には、径の異なるものが混在していてもよく、断面形状の異なるものが混在していてもよい。また、流路の配置は特に限定されるものではなく、流路の中心軸の配置は、正三角形の頂点に配置される正三角形配置、千鳥配置等であってもよい。さらに、ハニカムフィルタは円柱体であることに限られず、楕円柱、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等であってもよい。 Further, the cross section of the channel perpendicular to the axial direction of the channel in the honeycomb filter is not limited to the hexagonal shape, and may be a triangular shape, a rectangular shape, an octagonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like. . Moreover, in the flow path, those having different diameters may be mixed, or those having different cross-sectional shapes may be mixed. In addition, the arrangement of the flow paths is not particularly limited, and the arrangement of the central axes of the flow paths may be an equilateral triangle arrangement, a staggered arrangement, or the like arranged at the apex of the equilateral triangle. Furthermore, the honeycomb filter is not limited to a cylindrical body, and may be an elliptical column, a triangular column, a quadrangular column, a hexagonal column, an octagonal column, or the like.
上記ハニカムフィルタ100,200において隔壁は、多孔質であり、例えば多孔質セラミックス焼結体を含んでいる。隔壁は、流体が透過できるような構造を有している。具体的には、流体が通過し得る多数の連通孔(流通経路)が隔壁内に形成されている。 In the honeycomb filters 100 and 200, the partition walls are porous, and include, for example, a porous ceramic sintered body. The partition has a structure that allows fluid to pass therethrough. Specifically, a large number of communication holes (flow channels) through which fluid can pass are formed in the partition wall.
隔壁の気孔率は、ハニカムフィルタの捕集効率及び圧力損失を更に向上させる観点から、20体積%以上が好ましく、30体積%以上がより好ましい。隔壁の気孔率は、70体積%以下が好ましく、60体積%以下がより好ましい。隔壁の平均気孔径は、ハニカムフィルタの捕集効率及び圧力損失を更に向上させる観点から、5μm以上が好ましく、8μm以上がより好ましい。隔壁の平均気孔径は、30μm以下が好ましく、25μm以下がより好ましい。隔壁の気孔率及び平均気孔径は、原料の粒子径、造孔剤の添加量、造孔剤の種類、焼成条件により調整可能であり、水銀圧入法により測定することができる。 The porosity of the partition walls is preferably 20% by volume or more, and more preferably 30% by volume or more from the viewpoint of further improving the collection efficiency and pressure loss of the honeycomb filter. The porosity of the partition walls is preferably 70% by volume or less, and more preferably 60% by volume or less. The average pore diameter of the partition walls is preferably 5 μm or more, and more preferably 8 μm or more from the viewpoint of further improving the collection efficiency and pressure loss of the honeycomb filter. The average pore diameter of the partition walls is preferably 30 μm or less, and more preferably 25 μm or less. The porosity and average pore diameter of the partition walls can be adjusted by the particle diameter of the raw material, the amount of pore former added, the kind of pore former, and the firing conditions, and can be measured by mercury porosimetry.
隔壁の構成材料は、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム系セラミックス等の酸化物;シリコンカーバイド;窒化珪素が挙げられ、これらの中でも、チタン酸アルミニウム系セラミックスが好ましく、チタン酸アルミニウムやチタン酸アルミニウムマグネシウムがより好ましい。 Examples of the material constituting the partition include oxides such as alumina, silica, mullite, cordierite, glass, and aluminum titanate ceramics; silicon carbide; silicon nitride. Among these, aluminum titanate ceramics are preferable. Aluminum titanate and aluminum magnesium titanate are more preferable.
隔壁がチタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する場合、Al2O3に換算したアルミニウムと、TiO2に換算したチタンとのモル比(アルミニウム:チタン)は、35:65〜45:55が好ましく、40:60〜45:55がより好ましい。隔壁がチタン酸アルミニウムマグネシウムを含有する場合、チタン酸アルミニウムマグネシウムの組成式は、例えばAl2(1−x)MgxTi(1+x)O5であり、xの値は、0.03以上が好ましく、0.03〜0.20がより好ましく、0.03〜0.18が更に好ましい。 When the partition contains an aluminum titanate ceramic, the molar ratio of aluminum converted to Al 2 O 3 and titanium converted to TiO 2 (aluminum: titanium) is preferably 35:65 to 45:55, and 40 : 60-45: 55 is more preferable. When the partition contains aluminum magnesium titanate, the composition formula of aluminum magnesium titanate is, for example, Al 2 (1-x) Mg x Ti (1 + x) O 5 , and the value of x is preferably 0.03 or more. 0.03-0.20 is more preferable, and 0.03-0.18 is still more preferable.
チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁は、例えば、主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる多孔性セラミックスから形成されている。「主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる」とは、セラミックス焼成体を構成する主結晶相がチタン酸アルミニウム系結晶相であることを意味し、チタン酸アルミニウム系結晶相は、例えば、チタン酸アルミニウム結晶相、チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相である。 The partition containing the aluminum titanate-based ceramics is formed of, for example, porous ceramics mainly made of aluminum titanate-based crystals. “Mainly composed of an aluminum titanate crystal” means that the main crystal phase constituting the ceramic fired body is an aluminum titanate crystal phase. The aluminum titanate crystal phase is, for example, aluminum titanate. Crystal phase, aluminum magnesium titanate crystal phase.
チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁は、ケイ素源粉末由来のガラス相を含んでいてもよい。ガラス相は、SiO2が主要成分である非晶質相を指す。また、チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁は、チタン酸アルミニウム系結晶相やガラス相以外の結晶相を含んでいてもよい。このような結晶相としては、セラミックス焼成体の作製に用いる原料由来の相等を挙げることができる。原料由来の相は、例えば、ハニカムフィルタの製造に際してチタン酸アルミニウム系結晶相を形成することなく残存したアルミニウム源粉末、チタン源粉末、マグネシウム源粉末等に由来する相であり、アルミナ、チタニア、マグネシア等の相が挙げられる。隔壁を形成する結晶相は、X線回折スペクトルにより確認することができる。 The partition containing the aluminum titanate ceramic may contain a glass phase derived from silicon source powder. The glass phase refers to an amorphous phase in which SiO 2 is the main component. Moreover, the partition containing an aluminum titanate ceramic may contain crystal phases other than an aluminum titanate crystal phase and a glass phase. Examples of such a crystal phase include a phase derived from a raw material used for producing a ceramic fired body. The phase derived from the raw material is, for example, a phase derived from an aluminum source powder, a titanium source powder, a magnesium source powder, or the like remaining without forming an aluminum titanate-based crystal phase during the manufacture of the honeycomb filter, such as alumina, titania, magnesia. And the like. The crystal phase forming the partition can be confirmed by an X-ray diffraction spectrum.
ハニカムフィルタ100,200は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関からの排ガス中に含まれるすす等の被捕集物を捕集するパティキュレートフィルタとして適する。例えば、ハニカムフィルタ100では、図2に示すように、端面100aから流路110aに供給されたガスGが、隔壁120内の連通孔を通過して隣の流路110bに到達し、端面100bから排出される。このとき、ガスG中の被捕集物が隔壁120の表面や連通孔内に捕集されてガスGから除去されることにより、ハニカムフィルタ100はフィルタとして機能する。ハニカムフィルタ200についても、同様にフィルタとして機能する。
The honey-
<ハニカムフィルタの製造方法>
次に、ハニカムフィルタの製造方法について説明する。ハニカムフィルタの製造方法は、例えば、無機化合物粉末や添加剤を含む原料混合物を調製する原料調製工程と、原料混合物を成形して、流路を有する成形体を得る成形工程と、成形体を焼成する焼成工程と、を備え、成形工程と焼成工程の間、又は、焼成工程の後に、各流路の一端を封口する封口工程を更に備える。以下、隔壁がチタン酸アルミニウム系セラミックスを含む場合を一例として、ハニカムフィルタの製造方法を説明する。
<Honeycomb filter manufacturing method>
Next, a method for manufacturing a honeycomb filter will be described. The honeycomb filter manufacturing method includes, for example, a raw material preparation step of preparing a raw material mixture containing inorganic compound powder and additives, a forming step of forming the raw material mixture to obtain a formed body having a flow path, and firing the formed body A sealing step of sealing one end of each flow path between the molding step and the baking step or after the baking step. Hereinafter, a method for manufacturing a honeycomb filter will be described by taking as an example a case where the partition walls include an aluminum titanate ceramic.
[原料調製工程]
原料調製工程では、無機化合物粉末と添加剤とを混合した後に混練して原料混合物を調製する。無機化合物粉末は、例えば、α−アルミナ粉末等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタン源粉末(チタニウム源粉末)を含み、必要に応じて、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末、及び/又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を更に含むことができる。各原料粉末は、1種又は2種以上のいずれでもよい。各原料粉末は、その原料由来又は製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
[Raw material preparation process]
In the raw material preparation step, the inorganic compound powder and the additive are mixed and then kneaded to prepare a raw material mixture. The inorganic compound powder includes, for example, an aluminum source powder such as α-alumina powder, and a titanium source powder (titanium source powder) such as anatase type or rutile type titania powder. A magnesium source powder such as a powder and / or a silicon source powder such as a silicon oxide powder and a glass frit can be further included. Each raw material powder may be one type or two or more types. Each raw material powder may contain a trace component derived from the raw material or inevitably contained in the production process.
各原料粉末について、レーザ回折法により測定される体積基準の累積百分率50%相当粒径(中心粒径、D50)は下記の範囲が好ましい。アルミニウム源粉末のD50は、例えば20〜60μmである。チタン源粉末のD50は、例えば0.1〜25μmである。マグネシウム源粉末のD50は、例えば0.5〜30μmである。ケイ素源粉末のD50は、例えば0.5〜30μmである。 For each raw material powder, the volume-based cumulative particle size equivalent to 50% (center particle size, D50) measured by a laser diffraction method is preferably in the following range. D50 of the aluminum source powder is, for example, 20 to 60 μm. D50 of the titanium source powder is, for example, 0.1 to 25 μm. D50 of the magnesium source powder is, for example, 0.5 to 30 μm. D50 of the silicon source powder is, for example, 0.5 to 30 μm.
原料混合物には、チタン酸アルミニウムやチタン酸アルミニウムマグネシウムが含まれていてもよい。例えば、原料混合物の構成成分としてチタン酸アルミニウムマグネシウムを使用する場合、チタン酸アルミニウムマグネシウムは、アルミニウム源、チタン源及びマグネシウム源を兼ね備えた原料混合物に相当する。 The raw material mixture may contain aluminum titanate or aluminum magnesium titanate. For example, when aluminum magnesium titanate is used as a constituent of the raw material mixture, the aluminum magnesium titanate corresponds to a raw material mixture having an aluminum source, a titanium source, and a magnesium source.
添加剤としては、例えば、造孔剤(孔形成剤)、バインダ、可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。 Examples of the additive include a pore-forming agent (pore-forming agent), a binder, a plasticizer, a dispersant, and a solvent.
造孔剤としては、焼成工程において成形体を脱脂・焼成する温度以下で消失する素材によって形成されたものを使用することができる。脱脂や焼成において、造孔剤を含有する成形体が加熱されると、造孔剤は燃焼等によって消滅する。これにより、造孔剤が存在していた箇所に空間ができると共に、この空間同士の間に位置する無機化合物粉末が焼成の際に収縮することにより、流体を流すことができる連通孔を隔壁内に形成することができる。 As the pore-forming agent, one formed by a material that disappears at a temperature lower than the temperature at which the molded body is degreased and fired in the firing step can be used. In degreasing and firing, when the molded body containing the pore forming agent is heated, the pore forming agent disappears due to combustion or the like. As a result, a space is created at the location where the pore-forming agent was present, and the communication hole through which the fluid can flow is formed in the partition wall by shrinking the inorganic compound powder located between the spaces during firing. Can be formed.
造孔剤は、例えば、トウモロコシ澱粉、大麦澱粉、小麦澱粉、タピオカ澱粉、豆澱粉、米澱粉、エンドウ澱粉、サンゴヤシ澱粉、カンナ澱粉、ポテト澱粉(馬鈴薯デンプン)である。造孔剤において、レーザ回折法により測定される体積基準の累積百分率50%相当粒径(D50)は、例えば5〜50μmである。原料混合物が造孔剤を含有する場合、造孔剤の含有量は、例えば、無機化合物粉末100質量部に対して1〜25質量部である。 Examples of the pore-forming agent include corn starch, barley starch, wheat starch, tapioca starch, bean starch, rice starch, pea starch, coral starch, canna starch, and potato starch (potato starch). In the pore-forming agent, the volume-based cumulative particle size (D50) equivalent to 50% of the volume basis measured by a laser diffraction method is, for example, 5 to 50 μm. When the raw material mixture contains a pore-forming agent, the content of the pore-forming agent is, for example, 1 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic compound powder.
バインダは、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロース等のセルロース類;ポリビニルアルコール等のアルコール類;リグニンスルホン酸塩等の塩;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックスである。原料混合物におけるバインダの含有量は、例えば、無機化合物粉末100質量部に対して20質量部以下である。 Examples of the binder include celluloses such as methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and sodium carboxymethyl cellulose; alcohols such as polyvinyl alcohol; salts such as lignin sulfonate; waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax. Content of the binder in a raw material mixture is 20 mass parts or less with respect to 100 mass parts of inorganic compound powder, for example.
可塑剤は、例えばグリセリン等のアルコール類;カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラギン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸;ステアリン酸Al等のステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(例えばポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル)である。原料混合物における可塑剤の含有量は、例えば、無機化合物粉末100質量部に対して10質量部以下である。 Examples of the plasticizer include alcohols such as glycerin; higher fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, alginic acid, oleic acid, and stearic acid; stearic acid metal salts such as Al stearate, and polyoxyalkylene alkyl ethers (for example, Polyoxyethylene polyoxypropylene butyl ether). Content of the plasticizer in a raw material mixture is 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of inorganic compound powder, for example.
分散剤は、例えば、硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸;シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸等の有機酸;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;ポリカルボン酸アンモニウムである。原料混合物における分散剤の含有量は、例えば、無機化合物粉末100質量部に対して20質量部以下である。 Examples of the dispersant include inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid; organic acids such as oxalic acid, citric acid, acetic acid, malic acid, and lactic acid; alcohols such as methanol, ethanol, and propanol; and ammonium polycarboxylate. Content of the dispersing agent in a raw material mixture is 20 mass parts or less with respect to 100 mass parts of inorganic compound powder, for example.
溶媒は、例えば水であり、不純物が少ない点で、イオン交換水が好ましい。原料混合物が溶媒を含有する場合、溶媒の含有量は、例えば、無機化合物粉末100質量部に対して10〜100質量部である。 The solvent is, for example, water, and ion-exchanged water is preferable in terms of few impurities. When a raw material mixture contains a solvent, content of a solvent is 10-100 mass parts with respect to 100 mass parts of inorganic compound powder, for example.
[成形工程]
成形工程では、ハニカム構造を有するグリーンハニカム成形体を得る。成形工程では、例えば、一軸押出機により原料混合物を混練しながらダイから押出す、いわゆる押出成形法を採用することができる。
[Molding process]
In the forming step, a green honeycomb formed body having a honeycomb structure is obtained. In the molding step, for example, a so-called extrusion molding method in which the raw material mixture is extruded from a die while being kneaded by a single screw extruder can be employed.
[焼成工程]
焼成工程では、成形工程において得られたハニカム構造のグリーンハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得る。焼成工程では、成形体の焼成前に、成形体中(原料混合物中)に含まれるバインダ等を除去するための仮焼(脱脂)が行われてもよい。成形体の焼成において、焼成温度は、通常1300℃以上であり、好ましくは1400℃以上である。また、焼成温度は、通常1650℃以下であり、好ましくは1550℃以下である。昇温速度は特に限定されるものではないが、通常1〜500℃/時間である。焼成時間は、無機化合物粉末がチタン酸アルミニウム系結晶に遷移するのに充分な時間であればよく、原料の量、焼成炉の形式、焼成温度、焼成雰囲気等により異なるが、通常は10分〜24時間である。
[Baking process]
In the firing step, the honeycomb structured green honeycomb formed body obtained in the forming step is fired to obtain a honeycomb fired body. In the firing step, calcination (degreasing) for removing a binder or the like contained in the molded body (in the raw material mixture) may be performed before the molded body is fired. In the firing of the molded body, the firing temperature is usually 1300 ° C. or higher, preferably 1400 ° C. or higher. Moreover, a calcination temperature is 1650 degrees C or less normally, Preferably it is 1550 degrees C or less. The temperature raising rate is not particularly limited, but is usually 1 to 500 ° C./hour. The firing time may be a time sufficient for the inorganic compound powder to transition to the aluminum titanate-based crystal, and varies depending on the amount of raw material, type of firing furnace, firing temperature, firing atmosphere, etc., but usually 10 minutes to 24 hours.
[封口工程]
封口工程は、成形工程と焼成工程の間、又は、焼成工程の後に行われる。成形工程と焼成工程の間に封口工程を行う場合、成形工程において得られた未焼成のグリーンハニカム成形体の各流路の一方の端部を封口材で封口した後、焼成工程においてグリーンハニカム成形体と共に封口材を焼成することにより、流路の一方の端部を封口する封口部を備えるハニカムフィルタが得られる。焼成工程の後に封口工程を行う場合、焼成工程において得られたハニカム焼成体の各流路の一方の端部を封口材で封口した後、ハニカム焼成体と共に封口材を焼成することにより、流路の一方の端部を封口する封口部を備えるハニカムフィルタが得られる。封口材としては、上記グリーンハニカム成形体を得るための原料混合物と同様の混合物を用いることができる。
[Sealing process]
The sealing step is performed between the molding step and the firing step or after the firing step. When a sealing step is performed between the forming step and the firing step, one end of each flow path of the green honeycomb molded body obtained in the forming step is sealed with a sealing material, and then green honeycomb forming is performed in the firing step. By firing the sealing material together with the body, a honeycomb filter having a sealing portion that seals one end of the flow path is obtained. When performing the sealing step after the firing step, after sealing one end of each flow path of the honeycomb fired body obtained in the firing step with the sealing material, the flow path is obtained by firing the sealing material together with the honeycomb fired body. A honeycomb filter provided with a sealing portion that seals one end of the above is obtained. As the sealing material, a mixture similar to the raw material mixture for obtaining the green honeycomb molded body can be used.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.
<ハニカムフィルタの作製>
(実施例1)
Al2O3粉末、TiO2粉末、MgO粉末、SiO2粉末、チタン酸アルミニウムマグネシウムとアルミナとアルミノシリケートガラスとの複合相をもつセラミックス粉末(仕込み時の組成式:41.4Al2O3−49.9TiO2−5.4MgO−3.3SiO2、式中の数値はモル比を表す)、造孔剤、有機バインダ、可塑剤及び水を含む原料混合物を調製した。原料混合物中の主な成分の含有量は下記の値に調整した。
<Production of honeycomb filter>
Example 1
Al 2 O 3 powder, TiO 2 powder, MgO powder, SiO 2 powder, ceramic powder having a composite phase of aluminum magnesium titanate, alumina and aluminosilicate glass (composition formula at the time of preparation: 41.4 Al 2 O 3 -49 .9TiO 2 -5.4MgO-3.3SiO 2 , the numerical values in the formula represent molar ratios), a pore mixture, an organic binder, a plasticizer, and a raw material mixture containing water was prepared. The content of main components in the raw material mixture was adjusted to the following values.
[原料混合物の成分]
Al2O3粉末:37.3質量部
TiO2粉末:37.0質量部
MgO粉末:1.9質量部
SiO2粉末:3.0質量部
セラミックス粉末:8.8質量部
造孔剤:D50が25μmの馬鈴薯澱粉、12.0質量部
有機バインダ1:メチルセルロース(三星精密化学社製:MC−40H)、5.5質量部
有機バインダ2:ヒドロキシプロピルメチルセルロース(三星精密化学社製:PMB−40H)、2.4質量部
可塑剤1:グリセリン、0.4質量部
可塑剤2:ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル、4.6質量部
水:28.4質量部
[Components of raw material mixture]
Al 2 O 3 powder: 37.3 parts by mass TiO 2 powder: 37.0 parts by mass MgO powder: 1.9 parts by mass SiO 2 powder: 3.0 parts by mass Ceramic powder: 8.8 parts by mass Porogen: D50 Potato starch having a particle size of 25 μm, 12.0 parts by mass, organic binder 1: methylcellulose (manufactured by Samsung Precision Chemical Co., Ltd .: MC-40H), 5.5 parts by mass of organic binder 2: hydroxypropylmethylcellulose (manufactured by Samsung Precision Chemical Co., Ltd .: PMB-40H) ) 2.4 parts by mass Plasticizer 1: Glycerin, 0.4 parts by mass Plasticizer 2: Polyoxyethylene polyoxypropylene butyl ether, 4.6 parts by mass Water: 28.4 parts by mass
上記の原料混合物を混練した後に押出成形してグリーンハニカム成形体を得た。次に、グリーンハニカム成形体を封口・焼成することにより、図3,4に示す構造を有する円柱状のハニカムフィルタ(DPF)を作製した。焼成温度は、1500℃であった。ハニカムフィルタのチタン酸アルミニウム化率(AT化率)を測定したところ100%であった。なお、AT化率は、ハニカムフィルタを乳鉢にて解砕して得られる粉末の粉末X線回折スペクトルにおける2θ=27.4°の位置に現れるピーク(チタニア・ルチル相(110)面)の積分強度(IT)と、2θ=33.7°の位置に現れるピーク(チタン酸アルミニウムマグネシウム相(230)面)の積分強度(IAT)とから、下記式により算出した。
AT化率(%)=IAT/(IT+IAT)×100
The raw material mixture was kneaded and then extrusion molded to obtain a green honeycomb molded body. Next, the green honeycomb molded body was sealed and fired to produce a cylindrical honeycomb filter (DPF) having the structure shown in FIGS. The firing temperature was 1500 ° C. The honeycomb titanate ratio (AT ratio) of the honeycomb filter was measured and found to be 100%. The AT conversion rate is the integral of the peak (titania / rutile phase (110) plane) appearing at 2θ = 27.4 ° in the powder X-ray diffraction spectrum of the powder obtained by crushing the honeycomb filter with a mortar. From the intensity (I T ) and the integrated intensity (I AT ) of the peak (aluminum magnesium titanate phase (230) plane) appearing at 2θ = 33.7 °, the calculation was performed according to the following formula.
AT conversion rate (%) = I AT / (I T + I AT ) × 100
流路の軸方向におけるハニカムフィルタの長さは152mm(6.00インチ)であった。ハニカムフィルタの外径は144mm(5.66インチ)であった。流路の密度(セル密度)は350cpsiであった。正六角形状の流路の一辺の長さは1.2mmであった。扁平六角形状の流路における長辺の長さは1.2mmであり、短辺の長さは1.1mmであった。流路間の隔壁の厚みは0.31mm(12.3mil)であった。隔壁の気孔率は45体積%であり、隔壁の平均気孔径は、15μmであった。 The length of the honeycomb filter in the axial direction of the flow path was 152 mm (6.00 inches). The outer diameter of the honeycomb filter was 144 mm (5.66 inches). The density of the flow path (cell density) was 350 cpsi. The length of one side of the regular hexagonal channel was 1.2 mm. The length of the long side in the flat hexagonal flow path was 1.2 mm, and the length of the short side was 1.1 mm. The partition wall thickness between the channels was 0.31 mm (12.3 mil). The porosity of the partition walls was 45% by volume, and the average pore diameter of the partition walls was 15 μm.
ハニカムフィルタの一端面における扁平六角形状の流路の開口面積の合計は、ハニカムフィルタの他端面における正六角形状の流路の開口面積の合計よりも大きいものであった。ハニカムフィルタの一端面における扁平六角形状の各流路の水力直径は、1.1mmであった。ハニカムフィルタの他端面における正六角形状の各流路の水力直径は、1.2mmであった。 The total opening area of the flat hexagonal channels on one end face of the honeycomb filter was larger than the total opening area of the regular hexagonal channels on the other end face of the honeycomb filter. The hydraulic diameter of each flat hexagonal flow path on one end face of the honeycomb filter was 1.1 mm. The hydraulic diameter of each regular hexagonal flow path on the other end face of the honeycomb filter was 1.2 mm.
(比較例1)
SiCからなる隔壁により仕切られた互いに平行な複数の流路を有する円柱体をハニカムフィルタとして準備した。複数の流路は、複数の流路A1と、水力直径が流路A1と異なる複数の流路B1とを有しており、流路A1及び流路B1は交互に配置されていた。ハニカムフィルタの一方の端面F11において流路A1は開口しており、ハニカムフィルタの他方の端面F12において流路A1は封口されていた。端面F11において流路B1は封口されており、端面F12において流路B1は開口していた。
(Comparative Example 1)
A cylindrical body having a plurality of parallel flow paths partitioned by partition walls made of SiC was prepared as a honeycomb filter. A plurality of flow paths includes a plurality of flow paths A 1, hydraulic diameter and a plurality of flow passages B 1 which is different from the flow path A 1, the flow path A 1 and the flow path B 1 represents arranged alternately It was. The flow path A 1 was open at one end face F 11 of the honeycomb filter, and the flow path A 1 was sealed at the other end face F 12 of the honeycomb filter. Flow path B 1 at the end face F 11 is sealed, a flow path B 1 at the end face F 12 was opened.
流路の軸方向におけるハニカムフィルタの長さは152mm(6.00インチ)であった。ハニカムフィルタの外径は144mm(5.66インチ)であった。流路の密度(セル密度)は160cpsiであった。流路間の隔壁の厚みは0.38mm(15mil)であった。 The length of the honeycomb filter in the axial direction of the flow path was 152 mm (6.00 inches). The outer diameter of the honeycomb filter was 144 mm (5.66 inches). The density of the flow path (cell density) was 160 cpsi. The partition wall thickness between the channels was 0.38 mm (15 mil).
端面F11における流路A1の開口面積の合計は、端面F12における流路B1の開口面積の合計よりも大きいものであった。端面F11における流路A1の水力直径は、2.0mmであった。端面F12における流路B1の水力直径は、1.2mmであった。 The total opening area of the flow path A 1 at the end face F 11 were those greater than the sum of the opening area of the flow path B 1 at the end face F 12. Hydraulic diameter of the channel A 1 at the end face F 11 was 2.0 mm. Hydraulic diameter of the channel B 1 of the end face F 12 was 1.2 mm.
(比較例2)
SiCからなる隔壁により仕切られた互いに平行な複数の流路を有する円柱体をハニカムフィルタとして準備した。複数の流路は、複数の流路A2と、水力直径が流路A2と異なる複数の流路B2とを有しており、流路A2及び流路B2は交互に配置されていた。ハニカムフィルタの端面F21において流路A2は開口しており、ハニカムフィルタの端面F22において流路A2は封口されていた。端面F21において流路B2は封口されており、端面F22において流路B2は開口していた。
(Comparative Example 2)
A cylindrical body having a plurality of parallel flow paths partitioned by partition walls made of SiC was prepared as a honeycomb filter. A plurality of flow paths includes a plurality of flow paths A 2, hydraulic diameter and a plurality of flow paths B 2 which is different from the flow path A 2, the flow path A 2 and the flow path B 2 are arranged alternately It was. The flow path A 2 was opened at the end face F 21 of the honeycomb filter, and the flow path A 2 was sealed at the end face F 22 of the honeycomb filter. Flow path B 2 in the end face F 21 is sealed, the flow path B 2 at the end face F 22 was opened.
流路の軸方向におけるハニカムフィルタの長さは152mm(6.00インチ)であった。ハニカムフィルタの外径は144mm(5.66インチ)であった。流路の密度(セル密度)は280cpsiであった。流路間の隔壁の厚みは0.28mm(10.9mil)であった。 The length of the honeycomb filter in the axial direction of the flow path was 152 mm (6.00 inches). The outer diameter of the honeycomb filter was 144 mm (5.66 inches). The density of the flow path (cell density) was 280 cpsi. The thickness of the partition between the channels was 0.28 mm (10.9 mil).
端面F21における流路A2の開口面積の合計は、端面F22における流路B2の開口面積の合計よりも大きいものであった。端面F21における流路A2の水力直径は、1.5mmであった。端面F22における流路B2の水力直径は、0.9mmであった。 The total opening area of the flow path A 2 at the end face F 21 were those greater than the sum of the opening area of the flow path B 2 at the end face F 22. Hydraulic diameter of the channel A 2 of the end face F 21 was 1.5 mm. Hydraulic diameter of the channel B 2 at the end face F 22 was 0.9 mm.
<圧力損失測定>
スス堆積時の圧力損失測定を以下のとおり実施した。図5は、圧力損失の測定装置を模式的に示す図である。圧力損失測定には、スス発生装置(Matter Engineering社製、商品名:REXS)400、及び、大型コンプレッサー装置410を用いた。ハニカムフィルタにおける流路の開口面積の合計が大きい方の端面をスス発生装置400に接続し、ハニカムフィルタ(DPF)とスス発生装置400とを接続する配管にコンプレッサー装置410を接続した。
<Pressure loss measurement>
The pressure loss measurement during soot deposition was performed as follows. FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a pressure loss measuring apparatus. For the pressure loss measurement, a soot generator (trade name: REXS, manufactured by Matter Engineering) 400 and a
スス発生装置400には、プロパンガスを流量2L/minで供給し、窒素ガスを流量2L/minで供給し、空気を流量1000L/minで供給した。スス発生装置400から発生するススは、プロパンガスを不完全燃焼することによって生成する人工的なススである。スス発生装置400では、空気流量や酸素濃度等によってススの平均粒子径を制御することができる。測定に際しては、ススの平均粒子径を約90nmに調整した。ススを含む空気の流量はコンプレッサー装置410により200Nm3h−1に調整した。
To the
スス堆積時の圧力損失挙動を把握するため、ハニカムフィルタ内部にススを供給しつつハニカムフィルタ前後の差圧(図5中の圧力P1と圧力P2の差圧ΔP)を記録した。実施例1及び比較例1,2のハニカムフィルタを用いてスス堆積量の増加に伴う圧力損失を測定した結果を図6に示す。図6に示されるように、実施例1では、比較例1,2に比して、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が増加し易いことが確認された。 In order to grasp the pressure loss behavior during soot deposition, the pressure difference before and after the honeycomb filter (the pressure difference ΔP between the pressure P1 and the pressure P2 in FIG. 5) was recorded while supplying soot inside the honeycomb filter. FIG. 6 shows the result of measuring the pressure loss associated with the increase in the amount of soot deposition using the honeycomb filters of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. As shown in FIG. 6, in Example 1, it was confirmed that the pressure loss was likely to increase in accordance with the amount of collected material compared to Comparative Examples 1 and 2.
100,200…ハニカムフィルタ、100a,200a…一方の端面(第1の端面)、100b,200b…他方の端面(第2の端面)、110,210…流路、110a,210a…流路(第1の流路)、110b,210b…流路(第2の流路)、120,220…隔壁。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200 ... Honeycomb filter, 100a, 200a ... One end surface (1st end surface), 100b, 200b ... The other end surface (2nd end surface), 110, 210 ... Channel, 110a, 210a ... Channel (first) 1 channel), 110b, 210b... Channel (second channel), 120, 220.
Claims (2)
前記ハニカムフィルタが、第1の端面と、当該第1の端面の反対側に位置する第2の端面と、を有し、
前記複数の流路が、前記第2の端面側の端部が封口された複数の第1の流路と、前記第1の端面側の端部が封口された複数の第2の流路と、を有し、
前記第1の端面における前記複数の第1の流路の開口面積の合計が、前記第2の端面における前記複数の第2の流路の開口面積の合計よりも大きく、
前記第1の流路の水力直径が1.4mm以下である、ハニカムフィルタ。 A honeycomb filter having a plurality of flow paths parallel to each other,
The honeycomb filter has a first end face and a second end face located on the opposite side of the first end face;
The plurality of flow paths include a plurality of first flow paths whose end portions on the second end face side are sealed, and a plurality of second flow paths whose end portions on the first end face side are sealed. Have
A sum of opening areas of the plurality of first flow paths in the first end face is larger than a sum of opening areas of the plurality of second flow paths in the second end face;
A honeycomb filter having a hydraulic diameter of the first flow path of 1.4 mm or less.
The honeycomb filter according to claim 1, wherein a hydraulic diameter of the second flow path is larger than the hydraulic diameter of the first flow path.
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