JP7327871B2 - 高温集塵セラミックフィルターエレメント - Google Patents
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高温集塵フィルターエレメントの寸法を測定して算出した体積でその質量を除算することで求めた。このかさ密度が250~600kg/m3の範囲内のものを「良」と評価した。
高温集塵フィルターエレメントを長さ150mm×幅50mm×厚さ25mmに加工し、スパン100mmで支持したときの中央を載荷することによる3点曲げ試験により求めた。この方法で破断しないものを「良」と評価した。
高温集塵フィルターエレメントの1次側の硬度をJIS K7312に準拠してタイプCデュロメータにより測定し、45以上のものを「良」と評価した。なお、デュロメータとは、測定対象物の表面に計器の加圧面を当接させることで、該加圧面から突出する押針の突出方向に付勢するスプリングの力と該測定対象物の弾性力とをバランスさせ、その際指針が指示する0-100の範囲内の目盛りを読みとることで硬度を測定する計器である。
高温集塵フィルターエレメントを雰囲気温度1000℃に加熱した加熱炉に装入して15分間保持した後、取り出して常温空気雰囲気で15分間自然冷却させ、その後再び加熱炉に装入して同じ条件で15分間保持した後、取り出して常温空気雰囲気で15分間自然冷却をした。この加熱と冷却のサイクルを合計10サイクル繰り返したときの外観変化を目視で観察し、損傷ない場合に耐熱衝撃性は「良」と評価した。
室温の空気をろ過速度1m/minで高温集塵フィルターエレメントに流しながら、その1次側の圧力と2次側の圧力の圧力差を、静圧ピトー管を用いて測定した。この圧力差が100~500Paのものを「良」と評価した。
高温集塵フィルターエレメントをろ過集塵装置に取り付け、室温の空気をろ過速度1m/minで高温集塵フィルターエレメントに流し、圧力0.25MPaの逆洗エアーを打ち込み間隔10秒(バルブ開放時間0.5秒)に設定して6時間運転を行った。その際、1時間おきに5gの試験用ダスト投入した。6時間経過後、捕集したダストの質量を供給したダストの全質量で除算して得た割合が95%以上のものを「良」と評価した。
上記除塵性能試験での測定開始時の圧力損失の値をP0とし、6時間後の圧力損失の値をP1としたとき、P0/P1が0.6以上のものを「良」と評価した。
耐熱性無機繊維としてシリカ・マグネシア・カルシア系の生体溶解性繊維質からなるイソライト工業株式会社製のかさ密度100kg/m3、厚さ12.5mmのニードルブランケット(BSSR)の一方の面に、日産化学株式会社製の固形分濃度40質量%のシリカゾルのスラリー(スノーテックス40)を、フィルターエレメントとして用いるときの1次側に厚み0.4mmの硬化剤の層が形成されるように、スプレー法により含浸させた。
実施例1と同様にして含浸させたニードルブランケットを2層に代えて4層とし、以降は実施例1と同様に厚さ20mmに圧縮してからフィラーを塗布し、乾燥処理及び焼成処理を行った。得られた平板状の高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度600kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度70、圧力損失500Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は95%であり、除塵の耐久性は0.6であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト繊維質からなる株式会社ITM社製のかさ密度100kg/m3、厚さ12.5mmのニードルブランケット(ファイバーマックス)を耐熱性無機繊維に用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失180Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が10μm)とガラス繊維(平均繊維径10μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失100Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が2μm)とガラス繊維(平均繊維径10μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失は200Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が10μm)とガラス繊維(平均繊維径10μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失100Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が2μm)とアルミナ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が10μm)とアルミナ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が2μm)とアルミナ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が10μm)とアルミナ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が2μm)とムライト繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が10μm)とムライト繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が2μm)とムライト繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が10μm)とムライト繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が2μm)とシリカ・アルミナ繊維(平均繊維径3μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が10μm)とシリカ・アルミナ繊維(平均繊維径3μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が2μm)とシリカ・アルミナ繊維(平均繊維径3μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が10μm)とシリカ・アルミナ繊維(平均繊維径3μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が2μm)とシリカ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が10μm)とシリカ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が2μm)とシリカ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が10μm)とシリカ繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が2μm)とシリカ・マグネシア・カルシア系の生体溶解性繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が10μm)とシリカ・マグネシア・カルシア系の生体溶解性繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が2μm)とシリカ・マグネシア・カルシア系の生体溶解性繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失250Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ムライト粒子(メジアン径D50が10μm)とシリカ・マグネシア・カルシア系の生体溶解性繊維(平均繊維径4μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65、圧力損失150Paであり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、除塵の耐久性は0.7であり、これらの評価も全て「良」であった。
ニードルブランケットに代えてイソライト工業株式会社製のマット状集積体を用意し、このマット状集積体に、実施例1と同様にしてシリカゾルのスラリーを1次側に厚み0.4mmの硬化剤の層が形成されるように含浸させた。これを2層に重ねて厚さ20mmになるように均等に圧縮して平板状に成型し、雰囲気温度105℃で8時間かけて乾燥処理した。
実施例1と同様にして作製した含浸させたニードルブランケットと、実施例27と同様にして作製した含浸させたマット状集積体とをこの順で上下になるように1層ずつ重ねて厚さ20mmになるように均等に圧縮し、平板状に成形した。
ムライト繊維質からなる株式会社ITM社製のバルク(ファイバーマックス)を耐熱性無機繊維に用い、これに無機バインダーとしてのシリカゾルと有機バインダーと水とを混合してスラリーを調製した。得られたスラリーを外径90mmの成形型を用いて湿式成形することで、肉厚20mmのキャンドル型成型体を得た。この成型体を表面側から雰囲気温度105℃で8時間かけて乾燥処理した後、雰囲気温度730℃で0.5時間かけて焼成処理した。
アルミナ粒子(メジアン径D50が12μm)とガラス繊維(平均繊維径10μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、硬度65、圧力損失100Paとなり、これらの評価はいずれも「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、これら評価も「良」であった。しかし、除塵の耐久性が0.5となり、評価基準を満たさなかった。
アルミナ粒子(メジアン径D50が1μm)とガラス繊維(平均繊維径10μm)との混合物をフィラーに用いた以外は上記実施例1と同様にして平板状の高温集塵フィルターエレメントを作製した。得られた高温集塵フィルターエレメントは、かさ密度250kg/m3、曲げ特性で破断がなく、硬度65であり、これらの評価は全て「良」であった。また、耐熱衝撃性は10サイクル後でも損傷がなく、除塵性能は99%であり、これらの評価も全て「良」であった。しかし、圧力損失が520Pa、除塵の耐久性が0.4となり、これらについては評価基準を満たさなかった。
S 表面処理層
Claims (6)
- 1種以上の耐熱性無機繊維をマット状に成形した集積体、若しくは該集積体をニードリング処理したニードルブランケット、又はこれらの両方を基材として用いたセラミックフィルターエレメントであって、無機バインダーとフィラーとからなる表面処理層を有し、かさ密度が250~600kg/m3であり、
前記フィラーは、メジアン径D50が2~10μmの少なくともアルミナ又はムライトからなる無機粒子と、アルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ・アルミナ繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、及び生体溶解性繊維からなる群のうちの1種以上の無機繊維とからなることを特徴とする高温集塵セラミックフィルターエレメント。 - 前記表面処理層は、JIS K7312に準拠してタイプCデュロメータにより測定した硬度が45以上であることを特徴とする、請求項1に記載の高温集塵セラミックフィルターエレメント。
- 前記耐熱性無機繊維は耐熱温度が500℃以上1600℃以下であって、アルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ・アルミナ繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、及び生体溶解性繊維からなる群のうちの1種以上であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の高温集塵セラミックフィルターエレメント。
- 前記無機バインダーは、シリカゾル、アルミナゾル若しくはジルコニアゾル又はそれらの2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1~3のうちいずれか1項に記載の高温集塵セラミックフィルターエレメント。
- 前記セラミックフィルターエレメントは、前記ニードリング処理された基材が単層又は複層で平板状、曲板状、又はジグザグ状に折り畳んだ形状に成形されていることを特徴とする、請求項1~4のうちいずれか1項に記載の高温集塵セラミックフィルターエレメント。
- 前記セラミックフィルターエレメントは、前記ニードリング処理された基材が単層又は複層で円筒若しくは角筒の形状に成形されており、かつその軸方向の両端部が開放されているか、若しくは一端部が封止されていることを特徴とする、請求項1~4のうちいずれか1項に記載の高温集塵セラミックフィルターエレメント。
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