JP7365954B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents
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Description
前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、複数の前記セルは、一の方向及び前記一の方向に直交する他の方向に沿って前記隔壁を挟んで格子状に配置されており、
複数の前記セルのうちの一の前記セルを第一セルとし、前記一の方向において前記第一セルと隣接配置された他の前記セルを第二セルとし、前記第一セルと前記第二セルとを区画する部位に配設された前記隔壁を第一隔壁部とした場合に、
前記第一セルの形状は、四角形の4つ辺のうちの少なくとも前記第二セルに対向する側の辺が前記第二セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、
前記第二セルの形状は、四角形の4つ辺のうちの少なくとも前記第一セルに対向する側の辺が前記第一セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、且つ、
前記第一セルの前記第二セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点A1とし、当該辺の他端を頂点A2とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点A0とし、前記頂点A1と隣接する四角形における他の頂点を頂点A3とし、前記頂点A2と隣接する四角形における他の頂点を頂点A4とし、
前記第二セルの前記第一セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点B1とし、当該辺の他端を頂点B2とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点B0とし、前記頂点B1と隣接する四角形における他の頂点を頂点B3とし、前記頂点B2と隣接する四角形における他の頂点を頂点B4とし、
前記頂点A1と前記頂点B1との距離をT[mm]とし、
前記頂点A1と前記頂点A2を結ぶ線分L1と、前記頂点B3と前記頂点B4を結ぶ線分L3との距離をP2[mm]とし、
前記頂点B1と前記頂点B2を結ぶ線分L2と、前記頂点A3と前記頂点A4を結ぶ線分L4との距離をP1[mm]とし、
前記頂点A0から前記線分L1に下ろした垂線の長さをX1[mm]とし、
前記頂点B0から前記線分L2に下ろした垂線の長さをX2[mm]とし、
前記線分L1の中点N1から、前記頂点A0から前記線分L1に下ろした垂線の足N2までの距離をY1[mm]とし、
前記線分L2の中点N3から、前記頂点B0から前記線分L2に下ろした垂線の足N4までの距離をY2[mm]とした場合に、
前記中点N1と前記中点N3とを結ぶ線分L0を挟んで、前記頂点A0と前記頂点B0とが相互に反対側の位置に存在し、
前記線分L1の長さと、前記距離P1から前記距離Tを減じた距離P1-Tの長さとが等しく、且つ、前記線分L2の長さと、前記距離P2から前記距離Tを減じた距離P2-Tの長さとが等しく、
下記式(1)~式(4)のそれぞれの関係を満たすように構成されている、ハニカムフィルタ。
式(2):T/3≦X2<T/2
式(3):(P1-T)/4≦Y1<3(P1-T)/8
式(4):(P2-T)/4≦Y2<3(P2-T)/8
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態は、図1~図4に示すようなハニカムフィルタ100である。ここで、図1は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示すハニカムフィルタの流入端面側を示す平面図である。図3は、図2のA-A’断面を模式的に示す断面図である。図4は、図1に示すハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面の一部を拡大した拡大断面図である。
式(2):T/3≦X2<T/2
式(3):(P1-T)/4≦Y1<3(P1-T)/8
式(4):(P2-T)/4≦Y2<3(P2-T)/8
本発明のハニカムフィルタを製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造部を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造部を作製するための坏土は、原料粉末として、前述の隔壁の好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。
タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを用意し、これらを混合してコージェライト化原料を得た。コージェライト化原料は、その化学組成が、SiO2が42~56質量%、Al2O3が30~45質量%、及びMgOが12~16質量%となるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを、所定の割合で調合したものである。
まず、酸化触媒成分を含む触媒スラリーを調製し、実施例1のハニカムフィルタの流出端面側から触媒スラリーを導入し、ハニカムフィルタの流出セルを区画する隔壁に触媒を担持した。その後、ハニカムフィルタの隔壁に対して、5.0g/Lのススを堆積させ、入口端面から霧吹きをし、ハニカムフィルタ内部に至るまで十分湿らせた後に130℃の定温乾燥機で十分に乾燥させた。その後、セル内のスス詰まりを確認し、以下の評価基準に基づいて評価を行った。ここで標準圧損とは、セル形状が正方形であり、隔壁厚さが各実施例の隔壁厚さの平均厚さと同じであり、材質、セル密度、セルピッチが同じであるハニカムフィルタを用いてスス詰まりを評価したときの圧力損失の値を意味する。
評価「優」:スス詰まりのない標準圧損の1.0倍以上、1.1倍未満の場合を、評価「優」とした。
評価「良」:スス詰まりのない標準圧損の1.1倍以上、1.5倍未満の場合を、評価「良」とした。
評価「不可」:スス詰まりのない標準圧損の1.5倍以上の場合を、評価「不可」とした。
実施例及び比較例のハニカムフィルタについて、直径190.5mm実体品を作製して、アイソスタティック強度の測定を行った。そして、アイソスタティック強度の測定結果について、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
評価「優」:1.0MPa以上の場合を、評価「優」とした。
評価「良」:0.7MPa以上、1.0MPa未満の場合を、評価「良」とした。
評価「不可」:0.7MPa未満の場合を、評価「不可」とした。
実施例2~3においては、表1に示すような構成としたこと以外は、実施例1と同様にしてハニカムフィルタを作製した。実施例3のハニカムフィルタは、セルの形状が、図5に示すような、四角形の4つ辺のうちの対向する2つの辺がそれぞれ外側に向かって折れ曲がった変形四角形であった。実施例3のハニカムフィルタは、1セル当たりの特定関係セルの組数が二組であった。
比較例1~5においては、表1に示すような構成としたこと以外は、実施例1と同様にしてハニカムフィルタを作製した。比較例3のハニカムフィルタは、図8に示すハニカムフィルタ400のように、各セル202の形状が、四角形の1つの辺が斜辺となる台形であり、隣接する2つのセル202,202が、両者を区画する隔壁201を挟んで点対称となるような位置関係となっていた。比較例4のハニカムフィルタは、図9に示すハニカムフィルタ500のように、各セル302の形状が、四角形の4つ辺のうちの一つ辺のみが外側に向かって折れ曲がった変形四角形であった。そして、図9に示すハニカムフィルタ500のように、隣接する2つのセル302,302が、両者を区画する隔壁301を挟んで線対称となるような位置関係となっていた。
実施例1~3のハニカムフィルタは、スス詰まり、及びアイソスタティック強度の評価において、共に良好な結果が得られた。一方で、比較例1のハニカムフィルタは、スス詰まりの評価結果が不可であった。また、比較例2~5のハニカムフィルタは、アイソスタティック強度の評価結果が不可であった。
Claims (7)
- 流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部と、前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部を封止するように配置された目封止部と、を備え、
前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、複数の前記セルは、一の方向及び前記一の方向に直交する他の方向に沿って前記隔壁を挟んで格子状に配置されており、
複数の前記セルのうちの一の前記セルを第一セルとし、前記一の方向において前記第一セルと隣接配置された他の前記セルを第二セルとし、前記第一セルと前記第二セルとを区画する部位に配設された前記隔壁を第一隔壁部とした場合に、
前記第一セルの形状は、四角形の4つ辺のうちの少なくとも前記第二セルに対向する側の辺が前記第二セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、
前記第二セルの形状は、四角形の4つ辺のうちの少なくとも前記第一セルに対向する側の辺が前記第一セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、且つ、
前記第一セルの前記第二セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点A1とし、当該辺の他端を頂点A2とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点A0とし、前記頂点A1と隣接する四角形における他の頂点を頂点A3とし、前記頂点A2と隣接する四角形における他の頂点を頂点A4とし、
前記第二セルの前記第一セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点B1とし、当該辺の他端を頂点B2とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点B0とし、前記頂点B1と隣接する四角形における他の頂点を頂点B3とし、前記頂点B2と隣接する四角形における他の頂点を頂点B4とし、
前記頂点A1と前記頂点B1との距離をT[mm]とし、
前記頂点A1と前記頂点A2を結ぶ線分L1と、前記頂点B3と前記頂点B4を結ぶ線分L3との距離をP2[mm]とし、
前記頂点B1と前記頂点B2を結ぶ線分L2と、前記頂点A3と前記頂点A4を結ぶ線分L4との距離をP1[mm]とし、
前記頂点A0から前記線分L1に下ろした垂線の長さをX1[mm]とし、
前記頂点B0から前記線分L2に下ろした垂線の長さをX2[mm]とし、
前記線分L1の中点N1から、前記頂点A0から前記線分L1に下ろした垂線の足N2までの距離をY1[mm]とし、
前記線分L2の中点N3から、前記頂点B0から前記線分L2に下ろした垂線の足N4までの距離をY2[mm]とした場合に、
前記中点N1と前記中点N3とを結ぶ線分L0を挟んで、前記頂点A0と前記頂点B0とが相互に反対側の位置に存在し、
前記線分L1の長さと、前記距離P1から前記距離Tを減じた距離P1-Tの長さとが等しく、且つ、前記線分L2の長さと、前記距離P2から前記距離Tを減じた距離P2-Tの長さとが等しく、
下記式(1)~式(4)のそれぞれの関係を満たすように構成されている、ハニカムフィルタ。
式(1):T/3≦X1<T/2
式(2):T/3≦X2<T/2
式(3):(P1-T)/4≦Y1<3(P1-T)/8
式(4):(P2-T)/4≦Y2<3(P2-T)/8 - 前記一の方向に沿って配置されたそれぞれの前記セルが、隣接配置された2つの前記セル相互間において、前記式(1)~式(4)のそれぞれの関係を満たすように構成されている、請求項1に記載のハニカムフィルタ。
- 前記他の方向に沿って配置されたそれぞれの前記セルが、隣接配置された2つの前記セル相互間において、前記式(1)~式(4)のそれぞれの関係を満たすように構成されている、請求項2に記載のハニカムフィルタ。
- 前記頂点A0と前記頂点B0とが、前記中点N1と前記中点N3とを結ぶ線分L0の中点N0を対称点とした点対称の位置に存在する、請求項1~3のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記距離Tが、0.15~0.35mmである、請求項1~4のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記距離P1及び前記距離P2が、1.35~2.10mmである、請求項1~5のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記距離P1と前記距離P2が等しい値である、請求項1~6のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
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