JP6639977B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents
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Description
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態は、図1〜図5に示すようなハニカムフィルタ100である。ハニカムフィルタ100は、ハニカム基材4と、複数の流入側目封止部5aと、複数の流出側目封止部5bと、を備えたものである。ハニカム基材4は、多孔質の隔壁1を有するものである。そして、ハニカム基材4には、流入端面11から流出端面12まで延びる流体の流路となる複数のセル2が、多孔質の隔壁1によって区画形成されている。流入側目封止部5aは、ハニカム基材4の流入端面11側において、複数のセル2のうちの一部のセルである流出セル2bの開口部を目封止するように配設されたものである。流出側目封止部5bは、ハニカム基材4の流出端面12側において、複数のセル2のうちの流出セル2b以外の流入セル2aの開口部を目封止するように配設されたものである。そして、本実施形態のハニカムフィルタ100において、ハニカム基材4は、2つの流入セル2aを分断するように区画する隔壁1aを有するものである。以下、2つの流入セル2aを分断するように区画する隔壁1aを、「流入セル2a同士を分断する隔壁1a」ということがある。また、2つの流入セル2aを分断するように区画する隔壁1aとは、2つの流入セル2aを分断する状態において、その分断方向に、一定以上の幅を有する隔壁のことをいう。
次に、本発明のハニカムフィルタを製造する方法について説明する。
炭化珪素粉末を80質量部と、Si粉末20質量部とを混合して、混合粉末を得た。この混合粉末に、バインダ、造孔材、及び水を添加して、成形原料とした。次に、成形原料を混練して円柱状の坏土を作製した。
連続再生時の煤量評価においては、以下の方法で、「連続再生時の煤の残存量(g/L)」を測定した。連続再生時の煤の残存量の測定においては、まず、2.0Lの4気筒ディーゼルエンジンから排出された排ガスをハニカムフィルタに通気し、ハニカムフィルタに煤を堆積させた。その後、エンジン回転数を一定(2000rpm)にし、ハニカムフィルタに流入するガス温度を450℃にして2時間連続運転した。なお、上記した連続運転により、ハニカムフィルタの連続再生が行われる。そして、上記した連続運転後、ハニカムフィルタの連続再生前後の質量差から煤量を算出した。測定結果を表1に示す。そして、比較例1の連続再生時の煤の残存量(g/L)を基準値として、以下の評価基準に従い、連続再生時の煤量評価を行った。なお、実施例1〜4,6,7、参考例5及び比較例5〜7において、基準となるハニカムフィルタを、比較例1とする。実施例8、9及び比較例8、9において、基準となるハニカムフィルタを、比較例2とする。参考例10〜12及び比較例10、11において、基準となるハニカムフィルタを、比較例3とする。参考例13〜15及び比較例12、13において、基準となるハニカムフィルタを、比較例4とする。
評価「優」:基準となるハニカムフィルタの連続再生時の煤の残存量(g/L)に対して、残存量が0.6g/L以上の減少が見られる場合、その評価を「優」とする。
評価「良」:基準となるハニカムフィルタの連続再生時の煤の残存量(g/L)に対して、残存量が0.3g/L以上、0.6g/L未満の減少が見られる場合、その評価を「良」とする。
評価「可」:基準となるハニカムフィルタの連続再生時の煤の残存量(g/L)に対して、残存量が0.3g/L未満の増加若しくは同じ、又は残存量が減少したとしても0.3g/L未満である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」:基準となるハニカムフィルタの連続再生時の煤の残存量(g/L)に対して、残存量が0.3g/L以上の増加が見られる場合、その評価を「不可」とする。
圧力損失性能評価においては、25℃、1気圧、10Nm3/minのエアーの条件で測定された比較例1のハニカムフィルタの圧力損失の値を基準値として、以下の評価基準に従い、ハニカムフィルタの圧力損失性能評価を行った。なお、実施例1〜4,6,7、参考例5及び比較例5〜7において、基準となるハニカムフィルタを、比較例1とする。実施例8、9及び比較例8、9において、基準となるハニカムフィルタを、比較例2とする。参考例10〜12及び比較例10、11において、基準となるハニカムフィルタを、比較例3とする。参考例13〜15及び比較例12、13において、基準となるハニカムフィルタを、比較例4とする。
評価「優」:基準となるハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの圧力損失の値が、99.5%以下である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」:基準となるハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの圧力損失の値が、99.5%を超え、100%未満である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」:基準となるハニカムフィルタの圧力損失の値を100%とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの圧力損失の値が、100%を超え、101%以下の場合、その評価を「可」とする。
セル形状、流入側目封止部の目封止長さLINの平均値、及び流出側目封止部の目封止長さLOUTの平均値を、表1〜表4に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。実施例2〜4,6〜9及び参考例5,10〜15のハニカムフィルタについて、実施例1と同様の方法で、「連続再生時の煤量評価」、及び「圧力損失性能評価」を行った。結果を表1〜表4に示す。
セル形状、流入側目封止部の目封止長さLINの平均値、及び流出側目封止部の目封止長さLOUTの平均値を、表1〜表4に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。比較例2〜4,6〜13のハニカムフィルタについて、実施例1と同様の方法で、「連続再生時の煤量評価」、及び「圧力損失性能評価」を行った。結果を表1〜表4に示す。
比較例5においては、まず、流入セルと流出セルとが共に四角形であり、流入セルと流出セルとが隔壁を隔てて交互に配置されたハニカムセグメントを16個作製し、このハニカムセグメントの側面同士を接合材によって接合してハニカム接合体を作製した。次に、ハニカム接合体の外周部を研削によって加工して、ハニカム接合体のセルの延びる方向に垂直な断面の形状を円形にした。その後、研削加工したハニカム接合体の最外周に、セラミックス原料を含む外周コート材を塗工した。次に、外周コート材を塗工したハニカム接合体を、600℃で熱処理して、比較例5のハニカムフィルタを作製した。比較例5のハニカムフィルタについて、実施例1と同様の方法で、「連続再生時の煤量評価」を行った。結果を表1に示す。
実施例1〜4,6〜9のハニカムフィルタは、連続再生時の煤量評価、及び圧力損失性能評価において、全て「優」〜「可」の結果を得ることができた。特に、実施例1,2,8,9のハニカムフィルタは、連続再生時の煤量評価において、特に良好な結果を得ることができた。また、実施例3,4,6,7のハニカムフィルタは、圧力損失性能評価において、特に良好な結果を得ることができた。また、比較例5のように、流入セル同士を分断する隔壁を有しない場合には、連続再生時の煤量評価において、「不可」という結果となった。また、比較例6〜13のように、流入側目封止部の目封止長さLINの平均値が、流出側目封止部の目封止長さLOUTの平均値よりも小さい場合についても、連続再生時の煤量評価において、「不可」という結果となった。
Claims (5)
- 流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する、柱状のハニカム基材と、
前記ハニカム基材の前記流入端面側において、複数の前記セルのうちの一部のセルである流出セルの開口部を目封止するように配設された、流入側目封止部と、
前記ハニカム基材の前記流出端面側において、複数の前記セルのうちの前記流出セル以外の流入セルの開口部を目封止するように配設された、流出側目封止部と、を備え、
前記ハニカム基材は、前記流出セルの周囲を、複数個の前記流入セルが取り囲むように配置され、2つの前記流入セルを分断するように区画する前記隔壁を有するセル構造を有し、前記流出セルのセル形状が、四角形であり、前記流入セルのセル形状が、五角形又は六角形であり、セル密度が31〜62個/cm 2 であり、前記流出セルの開口部の面積S OUT が、前記流入セルの開口部の面積S IN よりも大きいものであり、
前記ハニカム基材の前記流出セル内に配設された前記流入側目封止部の目封止長さLINの平均値が、当該ハニカム基材の前記流入セル内に配設された前記流出側目封止部の目封止長さLOUTの平均値よりも、1.0〜4.0mm大きく、且つ、前記流入側目封止部の目封止長さLINの平均値が3.5〜7.0mmである、ハニカムフィルタ。 - 一の前記流出セル内に配設された前記流入側目封止部の前記セルの延びる方向の目封止長さLINが、当該一の前記流出セルと前記隔壁を隔てて隣接する前記流入セル内に配設された前記流出側目封止部の前記セルの延びる方向の目封止長さLOUTよりも長い、請求項1に記載のハニカムフィルタ。
- 一の前記流出セル内に配設された前記流入側目封止部の前記目封止長さLINが、当該一の前記流出セルと前記隔壁を隔てて隣接する前記流入セル内に配設された前記流出側目封止部の前記目封止長さLOUTよりも、少なくとも1.0mm長い、請求項2に記載のハニカムフィルタ。
- 一の前記流出セル内に配設された前記流入側目封止部の前記目封止長さLINが、当該一の前記流出セルと前記隔壁を隔てて隣接する前記流入セル内に配設された前記流出側目封止部の前記目封止長さLOUTよりも、1.0〜4.0mm長い、請求項3に記載のハニカムフィルタ。
- 前記ハニカム基材を複数個備えるとともに、複数個の前記ハニカム基材の側面相互間に配設された接合層を、更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
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