JP4699596B2 - ハニカムフィルタのコート装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハニカムフィルタのコート装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、集塵装置は紙や繊維、高分子樹脂を使用したバグフィルタが主流であったが、近年、公害防止等の環境対策、高温ガスからの製品回収、クリーンな高温エネルギー回収のため、高分子材料が使用不可能である２５０℃以上の温度域における集塵が必要な市場が増えてきた。
【０００３】
このような状況下、セラミックスは、耐熱性、耐食性に優れ、高温、腐食性ガス雰囲気でのフィルタ材料として好ましい特性を有している。このセラミックスを材料としたセラミックスフィルタとしては、例えば管状のもの、或いは、一方が閉じた管状であるキャンドルタイプと呼ばれる形状のもの等を挙げることができ、現在、集塵用ハニカムフィルタは、高温ガスからの製品の回収、環境対策を狙いとした排ガスからのダストの除去等を目的として、化学、電力、鉄鋼、産業廃棄物処理産業等多岐に渡る分野において用いられている。
【０００４】
かかる集塵用のハニカムフィルタは、図２に示すように、ハニカムの多数の流通路１の端部を上流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに目封じ部２によって封じられた構造を有し、上流側Ｂから入った高温ガスは、多孔質の隔壁３を通って下流側Ｃの穴より抜けていくが、その際に、高温ガス中のダストは隔壁中の気孔内に捕捉されるといった仕組みを有している。
【０００５】
なお、このような一般的なハニカムフィルタにおいては、捕捉効率を上げつつ、小圧力損失を実現すべく、通常、比較的大きな平均気孔径を有するハニカム構造の多孔質基材の表面に、当該多孔質基材よりも平均気孔径の小さいフィルタ層をコートすることにより形成している。
【０００６】
係るフィルタ層を形成するための多孔質基材のコート方法としては、従来から、気孔を液体で飽和させた多孔質基材の一端側を減圧し、他端側よりセラミックス粒子を含むスラリーを供給する動加圧真空法（特開昭６１−２３８３１５号公報）、セラミックス粒子からなる粉末を気流中で多孔質基材の表面に付着させた後、水分を付与して吸着させる気流コート法（特開平１０−２４９１２４号公報）、セラミックス粒子を含むスラリーを多孔質基材の表面に接触・保持した後、排出するスラリー注入・排出法、多孔質基材をセラミックス粒子粉末からなるスラリーに浸漬するディッピング法、セラミックス粒子粉末からなるスラリーを多孔質基材であるハニカム構造体の各セルに供給し、スラリー中の水分を多孔質内を透過させて除去することにより、セラミックス粒子をハニカム構造体の表面に付着させるスラリー直濾過法等が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動加圧真空法は、ハニカム構造のような複雑な形状を有する多孔質基材に適用することは困難であり、適用しようとすれば複雑な装置が必要となり、生産効率、製造コスト上好ましくない。
【０００８】
また、気流コート法では、セラミックス粒子が凝集状態となって多孔質基材に付着するため、コート層の平均気孔径が大きくなり、高い捕捉効率を実現することが困難であるとともに、目詰まりが発生することにより、圧損上昇率が高くなるという問題があった。
【０００９】
さらに、スラリー注入・排出法及びディッピング法では、コート厚の制御が困難であり、そのため、フィルタ間で捕捉効率や圧力損失の程度にバラツキが生じるという問題があった。
【００１０】
一方、スラリー直濾過法では、平均粒子径の小さいセラミックス粒子を用いてコート層を形成しようとすると、セラミックス粒子が多孔質基材の気孔内に侵入して、多孔質基材とコート層の間に緻密な構造を有する両者の混合層を形成し、圧力損失が大きくなるという問題があった。
【００１１】
また、これらのハニカムフィルタのコート方法においては、各々が抱える問題点にも起因して、その実施を自動的に制御することが可能なコート装置であって、量産可能である等の実用性を有するコート装置は未だ提案されていないのが現状である。
【００１２】
したがって、これまでに上記問題点が解消され、かつ、製造コストにも配慮がなされたハニカムフィルタのコート方法及びそれに用いる装置はなく、このような技術の開発が待たれていた。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、均一な厚みを有するコート層を多孔質基材であるハニカム構造体に対して簡便に設けることが可能で、しかも多孔質基材相互間においてもコート層厚にバラツキがなく、ハニカムフィルタ製造コストの低減にも寄与することが可能となるハニカムフィルタのコート装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、水平に配置されるとともに少なくとも１８０°回転可能な回転軸と、該回転軸に平行に配設されたフレームと、該回転軸及び該フレームを回転させるための駆動手段と、該フレームの内側上方に配設された１または複数の、エアシリンダと、該エアシリンダに連動する棒状固定具と、該棒状固定具と上面で接する押さえ板とを備え、押さえ板と接する棒状固定具の先端部が球面である多孔質基材上部固定手段と、該フレームの内側下方に配設された１または複数の多孔質基材下部固定手段と、該多孔質基材下部固定手段に内設されたスラリー供給口と、該スラリー供給口に連結されたスラリー供給手段とを備えたことを特徴とするハニカムフィルタのコート装置が提供される。
【００１７】
さらに、本発明においては、多孔質基材上部固定手段が、鉛直方向に可動域を有するエアシリンダと、エアシリンダに連動する棒状固定具と、棒状固定具と上面で接するとともに下面に弾性体を有する押さえ板とを備えていることが好ましい。
【００１８】
本発明においては、多孔質基材下部固定手段にシールパッキンが組み込まれてなることが好ましく、さらに、そのシールパッキンが多孔質基材に接する面と、水平面とのなす角度が３０〜６０°であることが好ましい。
【００１９】
なお、本発明においては、スラリー供給手段が、スラリー供給口に連結するスラリー配管及びエア配管と、スラリータンク、並びにスラリー供給ポンプとを備えていることが好ましく、また、前記スラリータンクには当該スラリータンク内のスラリーの液面を感知するセンサーと、そのセンサーとスラリー供給ポンプに連動する制御装置とを備えていることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明においては、１のスラリー供給口に対して１のスラリー供給手段が連結することが好ましく、スラリー供給口の上方に網目状部材を備えていることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００２２】
図１は本発明に係るハニカムフィルタのコート装置の一実施例を示す概略構成図である。このハニカムフィルタのコート装置５においては、水平に配設された回転軸６と回転軸６に対して平行にフレーム７が配設されている。このフレーム７の内側上方には１または複数の多孔質基材上部固定手段８が設置されている。この多孔質基材上部固定手段８は、鉛直方向に可動域を有するエアシリンダ９、エアシリンダ９に連動する棒状固定具１０、並びに棒状固定具１０と上面で接する押さえ板１１から構成されており、１または複数の多孔質基材１２が立設されるようになっている。
【００２３】
そして、フレーム７の内側下方には１または複数の多孔質基材下部固定手段１３が設置されており、多孔質基材下部固定手段１３にはスラリー配管１４及びエア配管１５が連結されている。なお、１６はモーター、１７は回転軸受、１８は支柱、１９は台座を示す。
【００２４】
上記のような構造を備えたハニカムフィルタのコート装置５において、乾燥した１または複数のハニカム構造を有する多孔質基材１２を、その流通路が鉛直方向となるように下部固定手段１３に立設し、上部固定手段８を構成するエアシリンダ９によって適当な圧力で固定する。なお、図３に示すように、多孔質基材１２を固定した際には、多孔質基材上部固定手段８を構成する押さえ板１１と多孔質基材１２の間に隙間部２０が形成されるように、押さえ板１１は構成されている。また、多孔質基材下部固定手段１３は後述するように、その内部にシールパッキンを有しており、多孔質基材１２と多孔質基材下部固定手段１３を構成する下受台との間をシールするように構成されているものである。さらに、ここでいう多孔質基材１２は、図２において示すような、多数の流通路１の端部を上流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに目封じ部２によって封じられた構造を有しているものである。また、ここでいう「乾燥した」とは、乾燥機を使用して適当な温度・時間をかけ、恒量になるまで乾燥した状態であることを意味する。
【００２５】
次に、スラリー配管１４を通じて、所定濃度のセラミックス粒子のスラリーを、適当な圧力をかけて多孔質基材１２の下方から圧入する。ここで、圧入されたスラリー中のセラミックス粒子は、多孔質基材１２の気孔を透過せずに、隔壁表面に層を形成する。一方、スラリー中の水分は多孔質基材１２の気孔から透過する。多孔質基材１２の気孔を透過した水分は、次第に多孔質基材１２の上方へと移動し、図３に示す隙間部２０から流出する。
【００２６】
所定量のスラリーを圧入したことを確認した後でスラリーの圧入を停止する。次いで、モーター１６によって回転軸６を回転してフレーム７を、その内側に固定された多孔質基材１２とともに１８０°回転させ、多孔質基材１２の気孔を透過して多孔質基材１２の流通路内に溜まった水分を下方へと排出する。なお、必要に応じて多孔質基材１２の下方に、流出、及び排出した水を受けるための容器等を設置してもよい。
次に、エア配管１５を通じ、多孔質基材１２に対して前記スラリーの圧入方向と同方向に適当な圧力をかけてエアを圧入し、スラリー中の水分を多孔質基材１２の気孔から強制的に透過させて排出する。
【００２７】
乾燥していない状態の多孔質基材に対して上記したコート方法を実施した場合においては、スラリー圧入側と反対側のコート層が厚く形成されるといった不具合を生ずるおそれがある。したがって、本発明においては乾燥した多孔質基材を使用するために、全体として均一な厚みを有するコート層を、多孔質基材の表面に形成することができる。
【００２８】
また、多孔質基材の上方よりスラリーを圧入した場合においては、多孔質基材下方のコート層が厚く形成されるといった不具合を生ずるおそれがある。したがって、本発明のコート方法は、多孔質基材をその流通路が鉛直方向となるように立設し、下方からスラリーを圧入する方式を採用しているために、さらに全体として均一な厚みを有するコート層を、多孔質基材の表面に形成することができる。
【００２９】
さらに、本発明においては、流通路内の水分を排出するに際しては、多孔質基材を１８０°回転して逆さにするとともに、スラリーの圧入方向と同方向に適当な圧力をかけてエアを圧入し、水分を多孔質基材の気孔から強制的に透過させて排出する。したがって、コートに要する時間を大幅に短縮することが可能であり、ひいては単位時間当たりの処理本数が増加するといった効果を奏する。
【００３０】
なお、コートに用いるセラミックス粒子のスラリーの濃度は０．５〜２．０重量％であることが好ましく、０．８〜１．５重量％であることがさらに好ましく、１．０〜１．３重量％であることが特に好ましい。スラリーの沈殿性と多孔質基材への粒子の付着性とのバランスという観点より、当該数値範囲内とすることが好適である。
【００３１】
また、コートに用いるセラミックス粒子のスラリーの体積は、被コートセルの総容積の３〜６倍であることが好ましく、３．５〜５．５倍であることがさらに好ましく、４〜５倍であることが特に好ましい。３倍未満の場合はセルの上方と下方で膜厚差が生じ、６倍を超える場合は、コート層の厚さと濃度との兼ね合い、及び、コート層の形成に必要なスラリーが多量になるため、作業がし難くなるという不都合があるからである。
【００３２】
なお、必要に応じて２層以上のコート層を設けることが可能である。２層目以降のコート層の形成は、１層目のコート層を焼成してフィルタ層を形成した後、上記と同様の方法にて行えばよい。
【００３３】
また、図１において示すように、本発明のコート装置５は多孔質基材１２をフレーム７内に固定する構造であるために、装置全体が安定であるとともに、多孔質基材１２を確実に固定し、保持することができる。したがって、回転軸６を回転して多孔質基材１２を倒立させる際にも安定した操作性を確保することができる。なお、回転軸６を回転するための駆動手段は図１に示すような電動のモーター１６に限られるものでなく、フレーム７、多孔質基材１２等が備えられている回転軸６を少なくとも１８０°回転することができる手段であれば問題なく用いることができる。
【００３４】
図３は上部固定手段の一実施例を示す概略構成図である。
この上部固定手段においては、多孔質基材１２は鉛直方向に可動域を有するエアシリンダ９によって下方に適当な圧力がかけられ、棒状固定具１０の先端部２１を通じ、押さえ板１１及び弾性体２２を介して固定されている。
【００３５】
また、図４は多孔質基材であるハニカム構造体の角部を示す概略図であり、図５は押さえ板を下方から見た状態を示す平面図である。ここで用いる多孔質基材１２は、流通路１の端部を１マスごとに目封じ部２によって封じられた構造を有している。このとき、強度確保のため多孔質基材の角部を構成する流通路は上流側・下流側、どちら側も封じた構造を有している。したがって、本発明においては図３に示すように、押さえ板１１の下面であって多孔質基材１２と接する面の４隅に４個の弾性体２２を設けていることが好ましい。このことにより、エアシリンダ９による固定圧力によって、多孔質基材１２に欠けや破損が起こることを防止するとともに、フレーム７とともに多孔質基材１２を回転した場合においても多孔質基材１２が脱落することがなく、確実に固定することが可能であるという効果を示す。
【００３６】
なお、図４においては押さえ板１１の下面であって多孔質基材１２と接する面の４隅に４個の弾性体２２を設けた状態を示しているが、本発明はこの一例に限られず、流通路１を封鎖することなく、目封じ部２と押さえ板１１の間に弾性体を設けた状態であればよい。このような構成とすることにより前記効果を示す。
【００３７】
また、図３において示すように、本発明においては押さえ板１１と接する棒状固定具１０の先端部２１が球面である。すなわち、棒状固定具１０と押さえ板１１が点で接しているために、エアシリンダ９から発生する固定圧力を、押さえ板１１上に均等に分散することが可能であり、固定圧力に偏りが生ずることに起因する多孔質基材１２の欠けや破損を防止するとともに、多孔質基材１２を確実に固定することが可能であるといった効果を示す。
【００３８】
図６は、下部固定手段の一実施例を示す概略構成図であり、多孔質基材１２はシールパッキン３０を介して下受台３１上に立設されるように構成されており、下受台３１内部にはスラリー供給口３２が内設され、スラリー供給口３２の上方であって、立設固定されたハニカムフィルタ１２の下方に網目状部材３３が組み込まれている状態を示している。このように、本発明においては、多孔質基材下部固定手段１３にシールパッキン３０が組み込まれてなることが好ましく、さらには、当該シールパッキン３０が多孔質基材１２に接する面、すなわち、シールパッキン３０の上面と水平面とのなす角度θが３０〜６０°であることが好ましい。
【００３９】
本発明においては、多孔質基材１２がシールパッキン３０を介して下受台３１に固定されているために、多孔質基材１２の下方からスラリーを圧入するに際して、下受台３１と多孔質基材１２との間に隙間が生ずることがなく、したがって、スラリーの漏洩といった不具合を生ずることなく、本発明のコート方法を実施することが可能である。また、スラリーの漏洩が起こらない程度の固定圧力によって多孔質基材１２を立設固定すればよく、過剰な固定圧力による多孔質基材１２の破損等の発生を防止することが可能である。
【００４０】
図７は、下部固定手段の他の一例を示す概略構成図であり、多孔質基材１２はシールパッキン３０を介して下受台３１上に立設されるように構成されている。このとき、シールパッキン３０の上面に角度を設けず、すなわち、水平面と平行とした場合においては、最外周及び最外周付近の流通路１が封鎖されるおそれがある。したがって、前記流通路内にスラリーを圧入することができないといった不具合を生ずるおそれがある。本発明においては、前記シールパッキン３０は、その多孔質基材１２に接する面と水平面とのなす角度θが３０〜６０°であることが好ましい。この場合、シールパッキン３０は多孔質基材１２の外周部と接する状態であり、最外周及び最外周付近の流通路１が封鎖されることはなく、全ての流通路１にスラリーを圧入することが可能となる。
【００４１】
図８は、スラリー供給手段の一実施例を示す概略構成図である。
このように、本発明に係るハニカムフィルタのコート方法を実施するための装置を構成するスラリー供給手段３５は、セラミックス粒子のスラリーを収容するためのスラリータンク３６と、それに通ずるスラリー配管１４、スラリー供給ポンプ３７を有しており、スラリー配管１４はスラリー供給口（図示せず）に連結して下部固定手段１３に内接されている。また、エア配管１５は切換弁３８を介してスラリー配管１４と合流しており、スラリー供給口の他にエアを供給するための供給口を新たに下部固定手段１３に設けるといった手間は不要であり、切換弁３８の操作のみでエアを下部固定手段１３へと送ることが可能な構成である。
上記のスラリー供給手段を結合してハニカムフィルタのコート方法を実施するための装置を構成することにより、安定且つ確実にハニカムフィルタのコート方法を実施することが可能である。また、本発明に係るハニカムフィルタのコート装置は、このような簡便な構成であることから、ひいてはハニカムフィルタの製造コスト低減等の効果を奏する。
【００４２】
また、図８において示すように、本発明においてはスラリータンク３６に、スラリータンク３６内のスラリーの液面を感知するセンサー（金属片４０）と、センサーとスラリー供給ポンプ３７に連動する制御装置（近接スイッチ４１）とを備えていることが好ましい。このことにより、本発明に係るハニカムフィルタのコート方法を実施するためのスラリー量の調整を自動制御することが可能であり、ひいてはハニカムフィルタの製造コスト低減等の効果を奏する。
【００４３】
なお、センサーに関しては図８において示すような金属片４０に限られることはなく、スラリーの液面を感知することが可能な仕組みであればよく、また、制御装置に関しても近接スイッチ４１に限られることはなく、センサーに連動してスラリーの供給を適当に制御することが可能な仕組みであれば問題なく用いることができ、上記の効果を奏する。
【００４４】
さらに、本発明においては、１のスラリー供給口に対して１のスラリー供給手段が連結していることが好ましい。１つの供給手段に対して複数の多孔質基材を連結してコート方法を実施した場合においては、多孔質基材間の気孔率、通気差圧等の僅かな差異に起因して、均等な量のスラリーを供給することが困難になるといったおそれがある。したがって前述のように、１のスラリー供給口に対して１のスラリー供給手段を連結することにより、上記問題点を効果的に解消することができ、品質にバラツキのないハニカムフィルタを製造することが可能である。
【００４５】
また、本発明においては図６に示すように、スラリー供給口３２の上方に網目状部材３３を備えていることが好ましい。スラリー供給口３２から流出されたスラリーを直に多孔質基材１２に圧入した場合においては、内側の流通路に比して外側の流通路にスラリーが圧入され難くなるといった不具合が起こり、流通路の内外でコート層の厚みに差が生ずるおそれがある。したがって前述のように、スラリー供給口３２の上方に網目状部材３３を備え、圧入されるスラリーに適当な圧力を付すことにより、内外の流通路間において差を生ずることなくスラリーを圧入することができ、ひいてはコート層厚さ等の品質にバラツキのないハニカムフィルタを製造することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハニカムフィルタのコート装置によれば、所定の構成を有しているためにハニカムフィルタ相互間においてもコート層厚にバラツキが生ずることがなく、さらには同時に複数の多孔質基材の処理が可能であることから、ハニカムフィルタ製造コストの低減にも寄与することができ、また該装置を用いたコートによれば、乾燥した多孔質基材であるハニカム構造体に対してセラミックス粒子のスラリーを所定の方法により圧入し、かつ、透過した水分を排出するために、均一な厚みを有するコート層をハニカムフィルタに対して簡便に設けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るハニカムフィルタのコート装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】 ハニカムフィルタを説明する部分断面図である。
【図３】 上部固定手段の一実施例を示す概略構成図である。
【図４】 多孔質基材であるハニカム構造体の角部を示す概略構成図である。
【図５】 押さえ板を下方から見た状態を示す平面図である。
【図６】 多孔質基材下部固定手段の一実施例を示す概略構成図である。
【図７】 多孔質基材下部固定手段の他の一例を示す概略構成図である。
【図８】 スラリー供給手段の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…流通路、２…目封じ部、３…隔壁、５…コート装置、６…回転軸、７…フレーム、８…多孔質基材上部固定手段、９…エアシリンダ、１０…棒状固定具、１１…押さえ板、１２…多孔質基材、１３…多孔質基材下部固定手段、１４…スラリー配管、１５…エア配管、１６…モーター、１７…回転軸受、１８…支柱、１９…台座、２０…隙間部、２１…先端部、２２…弾性体、２３…隔壁、２４…外周部、３０…シールパッキン、３１…下受台、３２…スラリー供給口、３３…網目状部材、３５…スラリー供給手段、３６…スラリータンク、３７…スラリー供給ポンプ、３８…切換弁、４０…金属片、４１…近接スイッチ、４２…支柱、４３…台座、４４…トラペット。

Claims (8)

1. 水平に配置されるとともに少なくとも１８０°回転可能な回転軸と、該回転軸に平行に配設されたフレームと、該回転軸及び該フレームを回転させるための駆動手段と、
   該フレームの内側上方に配設された１または複数の、エアシリンダと、該エアシリンダに連動する棒状固定具と、該棒状固定具と上面で接する押さえ板とを備え、押さえ板と接する棒状固定具の先端部が球面である多孔質基材上部固定手段と、
   該フレームの内側下方に配設された１または複数の多孔質基材下部固定手段と、
   該多孔質基材下部固定手段に内設されたスラリー供給口と、
   該スラリー供給口に連結されたスラリー供給手段とを備えたことを特徴とするハニカムフィルタのコート装置。
2. エアシリンダが、鉛直方向に可動域を有し、押さえ板が、下面に弾性体を有する請求項１記載のハニカムフィルタのコート装置。
3. 多孔質基材下部固定手段にシールパッキンが組み込まれてなる請求項１または２に記載のハニカムフィルタのコート装置。
4. シールパッキンが多孔質基材に接する面と、水平面とのなす角度が３０〜６０°である請求項３記載のハニカムフィルタのコート装置。
5. スラリー供給手段が、スラリー供給口に連結するスラリー配管及びエア配管と、スラリータンク、並びにスラリー供給ポンプとを備えた請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタのコート装置。
6. スラリータンクに該スラリータンク内のスラリーの液面を感知するセンサーと、該センサーとスラリー供給ポンプに連動する制御装置とを備えた請求項５記載のハニカムフィルタのコート装置。
7. １のスラリー供給口に対して１のスラリー供給手段が連結する請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタのコート装置。
8. スラリー供給口の上方に網目状部材を備えた請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカムフィルタのコート装置。

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