JPH1099648A - ハニカム状フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理性能をより一層向上させることができる
ハニカム状フィルタを提供する。 【解決手段】 フィルタ１はその一端面１ａから他端面
１ｂに延びる複数個の貫通孔２が形成されたハニカム形
状である。そして、この貫通孔２を形成する壁３にはそ
の両端部において、貫通孔２の内部に向かって突出する
突出部４が形成されている。即ち、この貫通孔２の断面
積はその両端部において、貫通孔２の中央部分の断面積
よりも小さくなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体、気体又はスラ
リー等の流体を通過させてこの流体を処理するフィルタ
に関し、特に、処理能力を向上させることができるハニ
カム状フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルタは、一般的に、単一成分の流体
又は混合成分の流体をその内部に通過させることによっ
て、この流体に対して物理化学的な処理を施すために使
用され、例えば、触媒機能、吸着機能又は形状選択機能
を有している。従来のフィルタとしては、例えば、Ｏ₃
の分解に好適である活性炭成形体が開示されている（特
開昭６２−２０７７０６号公報）。また、公害防止用、
悪臭脱臭用及び合成ガス製造時の有毒ガス除去用に好適
である触媒成形体についても提案されている（特開昭６
２−２６６１４３号公報）。更に、フィルタ等を構成す
る部材として、耐久性及び脱臭性能の向上を図った脱臭
部材も公知である（特開平６−２６９４９０号公報）。
これらは全て成形体又は部材を構成する成分等を規定す
ることによって、所望の物理化学的な機能を得ようとす
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の成形体及び部材を使用しても、これにより得ら
れる効果は十分ではない。従って、近時、より一層優れ
た性能を有するフィルタに対する要求が高まってきてい
る。

【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、処理性能をより一層向上させることができ
るハニカム状フィルタを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るハニカム状
フィルタは、複数個の貫通孔を有するハニカム状フィル
タにおいて、前記貫通孔を形成する壁が貫通孔の１端部
又は両端部で突出して、前記貫通孔の断面積が貫通孔の
１端部又は両端部で、それ以外の部分より小さいことを
特徴とする。

【０００６】例えば、従来のフィルタにおいては、これ
が脱臭フィルタとして作用する場合、悪臭ガスを含んだ
空気はフィルタの貫通孔の壁面と接触しながら脱臭され
る。このとき、従来のフィルタには貫通孔の端部に突出
がないので、フィルタ内部のガスの流れは層流になりや
すくなる。そして、この流れが層流に近いほど、貫通孔
の壁面から遠い領域を流れる悪臭成分はフィルタの壁面
との接触機会が少なくなり、脱臭処理されないままフィ
ルタを通過することになる。

【０００７】本発明においては、貫通孔を形成する壁が
貫通孔の１端部又は両端部で突出しており、貫通孔を通
過する流体が貫通孔内で乱流となるので、処理が施され
る成分がフィルタ壁面に接触する機会は極端に増加す
る。従って、フィルタとしての処理性能を向上させるこ
とができると共に、長時間その性能を維持することがで
きる。なお、壁は貫通孔の１端部のみで突出していて
も、その貫通孔を通過する流体に乱流が発生するが、貫
通孔の両端部で壁が突出していると、乱流を発生させる
効果をより一層高めることができる。

【０００８】このフィルタは、無機物質又は活性炭を主
成分として含有することができる。このように、本発明
のフィルタは、その用途に応じて構成成分を選択するこ
とができ、いずれの用途に対するものであっても、その
処理性能を向上させる効果を得ることができる。

【０００９】また、壁が突出して形成された突出部は、
前記貫通孔の内周の２０乃至５０％の領域にわたって分
布していることが好ましい。これは、突出部の分布が貫
通孔の内周の２０％未満であると、貫通孔内部を通過す
る流体に十分に乱流を発生させることができず、突出部
の分布が５０％を超えると、圧力損失が大きくなってし
まうからである。

【００１０】更に、貫通孔はその断面形状が四辺形であ
り、前記突出部は前記四辺形を構成する辺のうち同一方
向の辺に形成されていることが好ましい。突出部がこの
ように形成されていると、流体に十分に乱流を発生させ
る効果と、圧力損失の増加を抑制する効果とを同時に得
ることができる。更にまた、前記突出部の高さはその長
さ方向に変化していることが望ましい。このようにする
ことにより、更に一層、流体に乱流が生じやすくなる。

【００１１】また、突出部の１貫通孔あたりの断面積を
Ｐ、前記貫通孔の両端部以外の部分における貫通孔の１
貫通孔あたりの断面積をＳとすると、ＰはＳの０．１乃
至３６％であることが好ましく、ＰはＳの０．５乃至７
％であると、更に一層好ましい。ＰがＳの０．１％未満
であると、流体に十分に乱流を発生させることができな
い。一方、ＰがＳの３６％を超えると、圧力損失が大き
くなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）は本
発明の第１の実施例に係るハニカム状フィルタを示す斜
視図であり、（ｂ）はその断面図である。図１に示すよ
うに、フィルタ１はその一端面１ａから他端面１ｂに延
びる複数個の貫通孔２が形成されたハニカム形状であ
る。そして、この貫通孔２を形成する壁３にはその両端
部において、貫通孔２の内部に向かって突出する突出部
４が形成されている。即ち、この貫通孔２の断面積はそ
の両端部において、貫通孔２の中央部分の断面積よりも
小さくなっている。

【００１３】このように形成された第１の実施例におい
ては、例えば、フィルタ１が脱臭フィルタとして機能す
る場合、悪臭成分を含んだ気体が貫通孔２内を通過す
る。このとき、図２に示すように、貫通孔を通過する空
気は、突出部４によって貫通孔２内で乱流となるので、
悪臭成分が貫通孔２の内壁に接触する機会は極端に増加
する。従って、フィルタとしての処理性能、即ち、脱臭
性能を向上させることができると共に、長時間その性能
を維持することができる。

【００１４】なお、突出部４は貫通孔の１端部のみに形
成されていてもよいが、本実施例に示すように、突出部
４が貫通孔２の両端部に形成されていると、乱流を発生
させる効果をより一層高めることができる。

【００１５】図３（ａ）は本発明の第２の実施例に係る
ハニカム状フィルタを部分的に示す正面図であり、
（ｂ）はその断面図である。第２の実施例が第１の実施
例と異なる点は、突出部４が形成される位置のみである
ので、図３において図１と同一物には同一符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。

【００１６】第１の実施例は貫通孔２の全内周部分に突
出部４が形成されているものであったが、第２の実施例
においては、貫通孔２を構成する４辺のうち、同一方向
の辺のみに突出部４ａが形成されている。

【００１７】このように形成された第２の実施例におい
ては、突出部４ａが壁３の同一方向の辺のみに形成され
ているので、フィルタ１を通過する流体に十分に乱流を
発生させることができる。また、第１の実施例と比較し
て、フィルタ１に流体が通過するときの突出部４ａによ
る圧力損失を低減することができる。

【００１８】図４は本発明の第３の実施例に係るハニカ
ム状フィルタを部分的に示す正面図である。第３の実施
例が第２の実施例と異なる点は、突出部の形状のみであ
るので、図４において図３と同一物には同一符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。第３の実施例において
は、突出部４ｂが形成されている辺の一方の端部から他
方の端部に向かって、突出部４ｂが傾斜した形状になっ
ている。

【００１９】このように、第３の実施例は、突出部４ｂ
の高さがその長さ方向に変化しているので、第２の実施
例と比較して、更に一層、流体に乱流が生じやすくなる
と共に、圧力損失を低減することができる。

【００２０】図５は本発明の第４の実施例に係るハニカ
ム状フィルタの形状を示す斜視図である。上述の第１乃
至第３の実施例においては、フィルタ１は四辺形の断面
形状を有する貫通孔２が行列状に配列されたものである
が、本発明において、貫通孔の形状及びフィルタ形状は
特に限定しない。即ち、図５に示すように、断面形状が
円形である複数個の貫通孔２ａが形成されたものでもよ
く、貫通孔２ａを形成する壁３ａの１端部又は両端部
に、貫通孔２ａの内部に向かって突出する突出部４ｃが
形成されていれば、第１乃至第３の実施例と同様の効果
を得ることができる。

【００２１】本発明において、ハニカム状フィルタの製
造方法についても、特に限定しない。即ち、上述した種
々の形状の突出部を得ることができる製造方法であれば
よい。図６は本発明の第２の実施例に係るハニカム状フ
ィルタの製造方法の１例を示す正面図である。

【００２２】先ず、常法に従って、所定の材料により所
定の形状の貫通孔２を有するハニカム状の成形体を作製
する。次に、図６に示すように、貫通孔２よりも若干小
さい寸法の四角柱形状の補助部材５を準備し、この補助
部材５を各貫通孔２に挿入する。そうすると、貫通孔２
と補助部材５との間にわずかな空隙部６が形成される。

【００２３】次いで、成形体と同一の成分の粘土状物質
を空隙部６にすり込むようにして圧入した後、これを乾
燥固化させる。これにより、貫通孔２の同一方向の辺に
のみ突出部が形成されたフィルタ１を製造することがで
きる。

【００２４】なお、本発明に係るフィルタは、その用途
に応じて構成成分を選択することができ、例えば、無機
物質又は活性炭を主成分として含有することができる。
従って、いずれの用途に対するものであっても、その処
理性能を向上させる効果を得ることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係るフィルタの実施例につい
てその比較例と比較して具体的に説明する。

【００２６】先ず、実施例として、マンガン酸化物触媒
を主成分として、図１に示す形状で、貫通孔２の軸方向
のフィルタ長さがｔ（ｍｍ）であり、突出部４の断面積
を変化させた脱臭フィルタを製造すると共に、比較例と
して、実施例と同一の成分及び寸法を有し、突出部が形
成されていない脱臭フィルタを製造した。図７（ａ）は
比較例の脱臭フィルタの形状を示す斜視図であり、
（ｂ）はその断面図である。比較例として製造した四角
柱形状のフィルタ１１には、実施例と同様に、断面形状
が四辺形である貫通孔１２が行列状に形成されている
が、貫通孔１２の端部において、貫通孔１２を形成する
壁１３には突出部は形成されていない。

【００２７】図８は突出部の面積率の算出方法を示す模
式図である。図８（ｂ）に示すように、突出部４ｄが貫
通孔２の両端部において、貫通孔２の１角を塞ぐ三角形
状に形成されている場合について説明する。本発明にお
いては、貫通孔２の両端部以外の部分において、図８
（ａ）に示す１貫通孔あたりの貫通孔２の断面積（ｇ×
ｈ）をＳとし、貫通孔２の端部において、図８（ｂ）に
斜線で示す１貫通孔あたりの突出部４ｄの断面積（（ｋ
×ｍ）／２）をＰとして、ＰのＳに対する面積率（（Ｐ
／Ｓ）×１００）を規定している。

【００２８】従って、下記表１に示すように、実施例Ｎ
ｏ．１〜５については突出部４の面積率（（Ｐ／Ｓ）×
１００）を０．１乃至３６％の範囲で変化させたもので
ある。また、実施例Ｎｏ．６は実施例Ｎｏ．１と同一の
断面積を有する突出部４が形成されたフィルタを５個連
結したものである。即ち、貫通孔２の軸方向のフィルタ
長さが５×ｔ（ｍｍ）となっており、その内部には、両
端部を含めて６カ所に突出部４が形成されている。比較
例Ｎｏ．７は貫通孔１２の軸方向のフィルタ長さがｔ
（ｍｍ）であり、比較例Ｎｏ．８は、実施例Ｎｏ．６と
同様に、貫通孔１２の軸方向のフィルタ長さが５×ｔ
（ｍｍ）である。

【００２９】

【表１】

【００３０】これらの脱臭フィルタに対して、メチルメ
ルカプタンの脱臭効率を測定することにより、処理性能
を評価した。図９は脱臭効率の測定方法を示す模式図で
ある。図９に示すように、試験材（フィルタ）２１は、
測定治具２２内にその内部のガスの流れに対して堰とな
るように設置される。この測定治具２２の一方の端部は
悪臭ガス（メチルメルカプタン）ボンベに連結されてお
り、この悪臭ガスボンベからメチルメルカプタンが測定
治具２２の一端部に供給され、他端部から排出される。
この場合に、測定治具２２におけるガス入口濃度測定点
Ａで悪臭ガスの入り口濃度が測定され、試験材２１を通
過して脱臭されたガスの濃度が出口濃度測定点Ｂにて測
定される。そして、このように測定された入口濃度及び
出口濃度を下記数式１に代入することにより、脱臭効率
を評価した。

【００３１】

【数１】脱臭効率＝（１−出口濃度／入口濃度）×１０
０（％）。

【００３２】図１０は縦軸に脱臭効率をとり、横軸に時
間をとって、種々の実施例及び比較例におけるメチルメ
ルカプタンに対する脱臭効率の評価結果を示すグラフ図
である。但し、図１０のグラフ中に示す番号は実施例Ｎ
ｏ．及び比較例Ｎｏ．に対応している。図１０に示すよ
うに、同一の長さのフィルタで比較すると、突出部４を
有する実施例Ｎｏ．１乃至５は比較例Ｎｏ．７と比較し
て、メチルメルカプタンに対する脱臭効率が極めて優れ
たものとなり、実施例Ｎｏ．６についても、比較例Ｎ
ｏ．８と比較して優れた脱臭効率を示している。また、
比較例は時間の経過に従って脱臭効率が低下しているの
に対し、実施例は脱臭効率の低下が殆どないものとなっ
ている。

【００３３】次いで、実施例として、マンガン酸化物触
媒を主成分として、図４に示す形状で、貫通孔２の軸方
向のフィルタ長さがｔ（ｍｍ）であり、突出部４ｂの断
面積を変化させた脱臭フィルタを製造すると共に、比較
例として、図７に示す形状で、実施例と同一の成分及び
寸法を有する脱臭フィルタを製造した。そして、これら
のフィルタに対して、ＳＯ_x、ＮＯ_x及びオゾンに対する
除去効率を測定した。突出部４ｂの面積率（（Ｐ／Ｓ）
×１００）を下記表２に示し、ＳＯ_x、ＮＯ_x及びオゾン
に対する除去効率を夫々、図１１〜１３に示す。なお、
突出部４ｂの面積率及び除去効率の算出方法は図８及び
９並びに上記数式１に示す方法と同様とし、図中の番号
は実施例Ｎｏ．及び比較例Ｎｏ．に対応している。

【００３４】

【表２】

【００３５】図１１〜１３に示すように、実施例Ｎｏ．
１１乃至１４は比較例Ｎｏ．１５と比較して、ＳＯ_x、
ＮＯ_x及びオゾンのいずれに対しても優れた脱臭効率を
示した。

【００３６】次いで、活性炭を主成分として、実施例Ｎ
ｏ．１１乃至１４及び比較例Ｎｏ．１５と同一の形状及
び寸法を有する脱臭フィルタを製造し、各脱臭フィルタ
について、一定時間後のたばこの煙による臭気強度を比
較した。また、シリカゲルを主成分として、実施例Ｎ
ｏ．１１乃至１４及び比較例Ｎｏ．１５と同一の形状及
び寸法を有する除湿フィルタを製造し、各除湿フィルタ
について、一定時間後の湿度を測定した。

【００３７】図１４は臭気強度の比較及び湿度測定の試
験装置を示す模式図である。密閉容器２５内にファン２
７が配置されており、容器２５内に気流を形成するよう
になっている。また、ファン２７の近傍には、容器２５
内の気流に対して堰となるように試験材（フィルタ）２
６が配置されている。たばこの煙による臭気強度の比較
方法としては、たばこ１０本分の煙を容器２５内に充填
し、試験開始後から３０分後の臭気強度を比較して、そ
の脱臭効率が高い方から順に番号をつけた。また、湿度
の測定方法においては、容器２５内の初期の相対湿度を
９０％に設定し、試験開始後から３０分後の容器２５内
の湿度を測定した。これらの試験結果を下記表３に示
す。

【００３８】

【表３】

【００３９】上記表３に示すように、実施例Ｎｏ．１１
乃至１４は比較例Ｎｏ．１５と比較して、優れた脱臭効
率及び除湿効果を得ることができた。また、突出部の面
積率が大きくなるほど、これらの効果は向上した。しか
しながら、突出部の面積率（（Ｐ／Ｓ）×１００）が３
６％を超えると、圧力損失が大きくなってしまうので、
フィルタとして十分に機能させることが困難になった。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ハニカム状フィルタの開口端部において、前記貫通孔を
形成する壁が貫通孔の１端部又は両端部で突出している
ので、貫通孔内に乱流が発生することにより、処理性能
をより一層向上させることができる。また、突出した突
出部の形状及び寸法を規定すると、より一層処理性能を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例に係るハニカム
状フィルタを示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図で
ある。

【図２】貫通孔２内を通過する気体の状態を示す模式図
である。

【図３】（ａ）は本発明の第２の実施例に係るハニカム
状フィルタを部分的に示す正面図であり、（ｂ）はその
断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係るハニカム状フィル
タを部分的に示す正面図である。

【図５】本発明の第４の実施例に係るハニカム状フィル
タの形状を示す斜視図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係るハニカム状フィル
タの製造方法の１例を示す正面図である。

【図７】（ａ）は比較例の脱臭フィルタの形状を示す斜
視図であり、（ｂ）はその断面図である。

【図８】突出部の面積率の算出方法を示す模式図であ
る。

【図９】脱臭効率の測定方法を示す模式図である。

【図１０】縦軸に脱臭効率をとり、横軸に時間をとっ
て、種々の実施例及び比較例におけるメチルメルカプタ
ンに対する脱臭効率の評価結果を示すグラフ図である。

【図１１】縦軸に脱臭効率をとり、横軸に時間をとっ
て、種々の実施例及び比較例におけるＳＯ_xに対する脱
臭効率の評価結果を示すグラフ図である。

【図１２】縦軸に脱臭効率をとり、横軸に時間をとっ
て、種々の実施例及び比較例におけるＮＯ_xに対する脱
臭効率の評価結果を示すグラフ図である。

【図１３】縦軸に脱臭効率をとり、横軸に時間をとっ
て、種々の実施例及び比較例におけるオゾンに対する脱
臭効率の評価結果を示すグラフ図である。

【図１４】臭気強度の比較及び湿度測定の試験装置を示
す模式図である。

【符号の説明】 １、１１；フィルタ ２、２ａ、１２；貫通孔 ３、３ａ、１３；壁 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ；突出部 ５；補助部材 ６；空隙部 ２１、２６；試験材 ２２；測定治具 ２５；密閉容器 ２７；ファン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の貫通孔を有するハニカム状フィ
   ルタにおいて、前記貫通孔を形成する壁が貫通孔の１端
   部又は両端部で突出して、前記貫通孔の断面積が貫通孔
   の１端部又は両端部で、それ以外の部分より小さいこと
   を特徴とするハニカム状フィルタ。
2. 【請求項２】 無機物質又は活性炭を主成分として含有
   することを特徴とする請求項１に記載のハニカム状フィ
   ルタ。
3. 【請求項３】 前記壁が突出して形成された突出部は、
   前記貫通孔の内周の２０乃至５０％の領域にわたって分
   布していることを特徴とする請求項１又は２に記載のハ
   ニカム状フィルタ。
4. 【請求項４】 前記貫通孔はその断面形状が四辺形であ
   り、前記壁が突出して形成された突出部は前記四辺形を
   構成する辺のうち同一方向の辺に形成されていることを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハニ
   カム状フィルタ。
5. 【請求項５】 前記突出部の高さはその長さ方向に変化
   していることを特徴とする請求項４に記載のハニカム状
   フィルタ。
6. 【請求項６】 前記突出部の１貫通孔あたりの断面積を
   Ｐ、前記貫通孔の両端部以外の部分における貫通孔の１
   貫通孔あたりの断面積をＳとすると、ＰはＳの０．１乃
   至３６％であることを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れか１項に記載のハニカム状フィルタ。
7. 【請求項７】 前記ＰはＳの０．５乃至７％であること
   を特徴とする請求項６に記載のハニカム状フィルタ。