JP7385510B2 - 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、前記セルの断面形状が多角形であり、
前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流入端面側が開口した前記セルを、流入セルとし、
前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流出端面側が開口した前記セルを、流出セルとし、
前記流出セルを区画する前記隔壁の表面の少なくとも一部に、排ガス浄化用触媒が担持され、且つ、
前記流入セルを区画する前記隔壁が、当該流入セルを区画する側の面を表面とし、前記セルの断面形状である前記多角形の各辺を構成する複数の隔壁部から構成され、
前記隔壁部は、第一隔壁部又は第二隔壁部のいずれか一方であり、
前記第一隔壁部は、当該第一隔壁部の表面に、当該第一隔壁部の表面の面積S1に対する排ガス浄化用触媒が担持されている範囲の面積S2の比の百分率が10%を超えるように、排ガス浄化用触媒が担持されたものであり、
前記第二隔壁部は、当該第二隔壁部の表面に、排ガス浄化用触媒が担持されていない、又は、当該第二隔壁部の表面の面積S3に対する排ガス浄化用触媒が担持されている範囲の面積S4の比の百分率が10%以下となるように、排ガス浄化用触媒が担持されたものであり、
前記流入セルを区画する前記隔壁が、前記隔壁部として前記第一隔壁部及び前記第二隔壁部をそれぞれ1つ以上含むように構成されている、ハニカムフィルタであって、
前記セルの断面形状である前記多角形の各辺を構成する前記隔壁が、隣接配置された2つの前記流入セルを区画する前記隔壁を含む、ハニカムフィルタ。
ハニカムフィルタの第一実施形態は、図1~図5に示すようなハニカムフィルタ100である。ここで、図1は、ハニカムフィルタの第一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1に示すハニカムフィルタの流出端面側を示す平面図である。図4は、図2のA-A’断面を模式的に示す断面図である。図5は、図1に示すハニカムフィルタの触媒の担持状態を説明するための部分斜視図である。
次に、本発明のハニカムフィルタの第二実施形態について説明する。本発明のハニカムフィルタの第二実施形態は、図6に示すようなハニカムフィルタ200である。図6は、本発明のハニカムフィルタの第二実施形態の流入端面側を拡大した拡大平面図である。
次に、本発明のハニカムフィルタの第三実施形態について説明する。本発明のハニカムフィルタの第三実施形態は、図7に示すようなハニカムフィルタ300である。図7は、本発明のハニカムフィルタの第三実施形態の流入端面側を拡大した拡大平面図である。
次に、本発明のハニカムフィルタの第四実施形態について説明する。本発明のハニカムフィルタの第四実施形態は、図8に示すようなハニカムフィルタ400である。図8は、本発明のハニカムフィルタの第四実施形態の流入端面側を拡大した拡大平面図である。
次に、本発明のハニカムフィルタの第五実施形態について説明する。本発明のハニカムフィルタの第五実施形態は、図9に示すようなハニカムフィルタ500である。図9は、本発明のハニカムフィルタの第五実施形態の流入端面側を拡大した拡大平面図である。
そして、このような流入セル82aを区画する隔壁81が、これまでに説明したような第一隔壁部(図示せず)及び第二隔壁部(図示せず)をそれぞれ1つ以上含むように構成される。ハニカムフィルタ500においては、隣接配置された2つの流入セル82aを区画する隔壁部90が、第二隔壁部であることが好ましい。即ち、X線CTスキャンによる測定結果を、各断面ごとの3つの組に分けた場合、隣接配置された2つの流入セル82aを区画する隔壁部90は、各断面のいずれの結果においても、触媒担持面積割合が10%以下(0%を含む)であることが好ましい。
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。
スス剥がれ試験として、以下の方法でスス剥がれの有無を評価した。ハニカムフィルタの隔壁に対して、6g/Lのススを堆積させた状態で、ハニカムフィルタの流入端面より高温のガスを通気して、フィルタの連続再生を行った。再生の条件は、流入端面におけるガス温度を500℃とし、ガスの通気時間を10分間とした。その後、連続再生を行った装置からハニカムフィルタを取り外し、ハニカムフィルタに霧吹きで水を吹き付け、ハニカム構造部に十分水分を与えた。次に、130℃に予熱した電気炉にハニカムフィルタを入れ、2時間保持し、取り出した。更に、ハニカムフィルタをセルの延びる方向の全長の10%、50%、90%の3か所で均等に輪切りにした。そして、輪切りにしたそれぞれの断面について、以下の各9点について、スス剥がれ状態を観察した。各断面の9点の観察点としては、まず、1点目の観察点を、ハニカムフィルタの断面における重心点とした。2点目の観察点は、上記した重心点からハニカムフィルタの外周までの一の径方向における中点とした。そして、3~9点目の観察点は、上記した2点目の観察点から、上記径方向における中点を時計回りに45°ずつ移動した7点とした。スス剥がれの観測は、各観察点を含む又は各観察点から最も近い位置に存在する流入セルを取り囲む隔壁とした。スス剥がれの観測を行う流入セルについて、当該流入セルを取り囲む隔壁において、少なくとも1つの表面にてスス剥がれがないと確認された場合を、合格とした。そして、上記した合格以外、即ち、スス剥がれの観測を行う流入セルを取り囲む隔壁において、全ての表面にてスス剥がれが確認された場合を、不合格とした。
ハニカムフィルタの隔壁に対して、6g/Lのススを堆積させた状態で、ハニカムフィルタの流入端面より高温のガスを通気して、フィルタの強制再生を行った。強制再生の条件は、流入端面におけるガス温度を650℃とし、ガスの通気時間を15分間とした。また、強制再生の前に、ススを堆積させた状態のハニカムフィルタの質量を測定した。強制再生後に、ハニカムフィルタの質量を測定し、強制再生により消失したススの質量を求めた。堆積させたススの質量M1と、強制再生により消失したススの質量M2とから、再生効率(M2/M1×100%)を求めた。また、後述する比較例2,4,6,8,10のハニカムフィルタを「基準ハニカムフィルタ」とした。基準ハニカムフィルタの再生効率をP1とし、評価対象のハニカムフィルタの再生効率P2とから、再生効率低下率((P1-P2)/P1×100%)を求めた。実施例1~3及び比較例1については、比較例2が基準ハニカムフィルタとなる。実施例4,5及び比較例3については、比較例4が基準ハニカムフィルタとなり、実施例6,7及び比較例5については、比較例6が基準ハニカムフィルタとなり、実施例8,9及び比較例7については、比較例8が基準ハニカムフィルタとなり、実施例10,11及び比較例9については、比較例10が基準ハニカムフィルタとなる。再生効率低下率が、10%以内である場合を「A」とした。10%以上である場合を「B」とした。上記評価が、「A」の場合を合格とした。結果を表3に示す。
実施例2~11及び比較例1~10においては、表1及び表2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2~11及び比較例1~10のハニカムフィルタについても、「スス剥がれ試験」及び「再生効率試験」を行った。結果を表3に示す。以下、実施例1~3を、参考例1~3と読み替える。
実施例1~11のハニカムフィルタは、「スス剥がれ試験」及び「再生効率試験」の双方において良好な結果を得ることができた。比較例2,4,6,8、10のハニカムフィルタは、「スス剥がれ試験」において、観測対象の隔壁の表面の全てにおいてスス剥がれが確認された。また、比較例1,3,5,7,9のハニカムフィルタは、再生効率試験において不合格であった。
Claims (3)
- 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、前記セルの断面形状が多角形であり、
前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流入端面側が開口した前記セルを、流入セルとし、
前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設され、前記流出端面側が開口した前記セルを、流出セルとし、
前記流出セルを区画する前記隔壁の表面の少なくとも一部に、排ガス浄化用触媒が担持され、且つ、
前記流入セルを区画する前記隔壁が、当該流入セルを区画する側の面を表面とし、前記セルの断面形状である前記多角形の各辺を構成する複数の隔壁部から構成され、
前記隔壁部は、第一隔壁部又は第二隔壁部のいずれか一方であり、
前記第一隔壁部は、当該第一隔壁部の表面に、当該第一隔壁部の表面の面積S1に対する排ガス浄化用触媒が担持されている範囲の面積S2の比の百分率が10%を超えるように、排ガス浄化用触媒が担持されたものであり、
前記第二隔壁部は、当該第二隔壁部の表面に、排ガス浄化用触媒が担持されていない、又は、当該第二隔壁部の表面の面積S3に対する排ガス浄化用触媒が担持されている範囲の面積S4の比の百分率が10%以下となるように、排ガス浄化用触媒が担持されたものであり、
前記流入セルを区画する前記隔壁が、前記隔壁部として前記第一隔壁部及び前記第二隔壁部をそれぞれ1つ以上含むように構成されている、ハニカムフィルタであって、
前記セルの断面形状である前記多角形の各辺を構成する前記隔壁が、隣接配置された2つの前記流入セルを区画する前記隔壁を含む、ハニカムフィルタ。 - 前記ハニカム構造部は、断面形状が四角形の前記セルと断面形状が八角形の前記セルとが前記隔壁を挟んで交互に配置される繰り返し単位を有するか、断面形状が六角形の前記セルによる繰り返し単位を有するか、又は、断面形状が四角形の前記セルの周囲を断面形状が六角形の4つの前記セルが取り囲むように配置される繰り返し単位を有する、請求項1に記載のハニカムフィルタ。
- 前記ハニカム構造部は、前記流出セルの周囲を8つの前記流入セルが取り囲むように配置される繰り返し単位を有し、前記流出セルの断面形状が八角形であり、前記流入セルの断面形状が四角形及び八角形である、請求項1に記載のハニカムフィルタ。
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