JPWO2010110011A1 - ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法 - Google Patents
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- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
- F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
Abstract
Description
本発明のハニカムフィルタ1は、図1〜図4Aに示されるように、細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁4によって区画された、排ガスの流路となる複数のセル3を備えるハニカム構造の基材からなり、前記複数のセル3の一方の開口端部11aと他方の開口端部11bには互い違いに目封じされてなる目封止部13が形成されてなり、前記排ガス流入側の隔壁の表層部分4aにおいて、少なくとも前記隔壁4の表層に形成された細孔7、及び隔壁細孔内に、前記隔壁4の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子5を堆積させてコンポジット領域が形成されるとともに、前記隔壁4の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁4の気孔率が35〜75%であり、前記堆積させる粒子5の平均粒子径が1〜15μmであり、前記コンポジット領域の高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下であるハニカムフィルタ1として構成されている。
本実施形態におけるコンポジット領域は、排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させて形成されている。すなわち、コンポジット領域は、排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させて、隔壁の表層と堆積させた粒子との複合層として構成されている。このように、排ガス流入側の隔壁の表層部分においてコンポジット領域を形成するのは、隔壁に、平均細孔径の小さい細孔特性を施さなくとも、隔壁の圧損が生じる割合を低減し、PMの捕集効率を改善するためである。換言すれば、隔壁上に平均細孔径の小さい細孔特性を持つ層を形成しなくとも、本実施形態におけるコンポジット領域を形成することで、隔壁の上に平均細孔径の小さい細孔特性を持つ層を形成したのと、同じ効果を得ながら、且つ、排ガスが高流量で隔壁を通過する際に生じる、隔壁の圧損が生じる割合を低減できる。
本実施形態のコンポジット領域は、少なくとも隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させて形成されている。すなわち、「堆積させる粒子」は、コンポジット領域の一部を構成するものであり、前述のとおり「模擬アッシュ」として隔壁に堆積させるものである(以下、「堆積させる粒子」を適宜、「模擬アッシュ」という。)。この模擬アッシュとしての粒子を堆積させることによって、エンジンから排出されるスートやアッシュ(Ash)が、隔壁上、或いは隔壁の開細孔、及び隔壁細孔内に堆積していない、エンジンの初期回転状態であっても、コンポジット領域では、スートやアッシュ(Ash)の開細孔、及び隔壁細孔内への浸入を阻止できる。そのため隔壁の圧損が生じることを防ぐことができる。
本実施形態におけるハニカム構造の基材は、図1〜3に示されるように、多数の細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁4によって区画された、排ガスの流路となる複数のセルを備えるハニカム構造の基材からなる。このハニカム構造の基材は、その備えるセル3の隔壁4が、排ガスの流入側となる上流層13と排ガスの流出側となる下流層15とからなるハニカムフィルタとして構成されている。なお、このハニカムフィルタに必要に応じて、触媒を担持させて、触媒担持フィルタとして構成してもよい。
本発明のハニカムフィルタの第1の製造方法の一実施形態として、セラミック原料を含有する成形原料を押出成形してハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体の一方の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部とに目封止部を形成し、その後、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成し、前記ハニカム焼成体の一方の開口端部より、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、前記排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径より小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させてコンポジット領域を形成するハニカムフィルタの製造方法であり、前記隔壁の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁の気孔率が35〜75%であり、前記堆積させる粒子の平均粒子径が1〜15μmであり、前記コンポジット領域高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下のハニカムフィルタを製造することが望ましい。このように製造することで堆積粒子同士の接触面積が小さくなり、粒子同士の隙間、すなわち流路の確保が容易となり、圧力損失を抑制しやすいためである。
本発明のハニカムフィルタの第2の製造方法の一実施形態として、セラミック原料を含有する成形原料を押出成形してハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体の一方の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部とに目封止部を形成し、その後、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成し、前記ハニカム焼成体の一方の開口端部より、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、前記排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径より小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させてコンポジット領域を形成するとともに、更に熱処理を行なうハニカムフィルタの製造方法であり、前記隔壁の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁の気孔率が35〜75%であり、前記堆積させる粒子の平均粒子径が1〜15μmであり、前記コンポジット領域の高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下であるハニカムフィルタを製造することも望ましい。すなわち、所望なコンポジット領域を形成する工程を経た後、更に熱処理工程を経て、ハニカムフィルタを製造することが望ましい。このように熱処理を行うことにより、堆積させる粒子同士、粒子群、前記粒子層同士、及び/又は前記隔壁の表面とを十分に結合でき、コンポジット領域の耐久性を向上させることができる。
本発明のハニカムフィルタの第3の製造方法の一実施形態として、セラミック原料を含有する成形原料を押出成形してハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体の一方の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部とに目封止部を形成し、その後、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成し、前記ハニカム焼成体の隔壁に触媒を担持させて触媒付ハニカム構造体を作成した後、前記触媒付ハニカム構造体の一方の開口端部より、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、前記排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径より小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させてコンポジット領域を形成するとともに、更に熱処理を行なうハニカムフィルタの製造方法であり、前記隔壁の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁の気孔率が35〜75%であり、前記堆積させる粒子の平均粒子径が1〜15μmであり、前記コンポジット領域の高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下である触媒付きハニカムフィルタを製造することも望ましい。このように、触媒をコートした後でコンポジット領域を形成するため、コンポジット領域内に、実質的に触媒の堆積がない。そのため、コンポジット領域における、粒子間の隙間(空間)の閉塞が実質的に起こらない。その結果、隔壁の圧損が発生する割合が上昇する懸念が小さい。また、触媒をコートする際に、コンポジット領域に触媒をコートしてコンポジット領域を閉塞させてしまうことを回避するなどの注意をする必要もない。したがって、触媒コート工程の制約が小さくなり、低コストで触媒コートが出来る。
スート堆積のない状態での圧損を評価するために、DPFを2.2Lエンジンに搭載し、5分間のエンジン暖気後4000rpmで、フルロード状態を5分間キープし、その際のハニカムフィルタ(DPF)の前後の圧損を計測した。
スート堆積時の圧損を評価するため、同エンジンにDPFを搭載し、2000rpm×50Nm一定でスートを堆積させながら、圧損上昇の挙動を計測した。試験後重量を測定し、堆積スート量を確認した。
[2]のスート付圧損測定時に、DPFをエンジンに搭載した直後のDPF前後(DPFの、ガス入口側とガス出口側)のスート量をSMPS(Scanning Mobility Particle Sizer TSI社製)にて測定し、DPFの捕集効率を計算した。
DPF内部に水が入らないように、ゴムカバーでDPFを覆い、水中でDPFに静水圧をかけ、DPFが破壊される圧力を測定した。
タルク粒子40質量%に、カオリン粒子(平均粒子径:7μm、BET比表面積:7m2/g)15質量%、仮焼カオリン粒子(平均粒子径:3μm、BET比表面積:10m2/g)18質量%、シリカ粒子(平均粒子径:4μm、BET比表面積:3m2/g)5質量%、アルミナ粒子(平均粒子径:4μm、BET比表面積:2m2/g)13質量%、及び水酸化アルミニウム粒子(平均粒子径:2μm、BET比表面積:15m2/g)9質量%を混合してコージェライト化原料を調製した。調製したコージェライト化原料の100質量部に対して、有機バインダ(メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース)を6質量部、界面活性剤(ステアリン酸ナトリウム)を0.5質量部、及び水を30質量部添加するとともに混合機(ミキサー)に投入し、3分間混合することにより湿式混合物を得た。得られた湿式混合物をスクリュー式の押出混練機に投入し、混練して円筒状の坏土を作製し、この坏土を押出成形機に投入して押出成形することによりハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を誘電乾燥及び熱風乾燥した後、所定の寸法となるように両端面を切断してハニカム乾燥体を得た。得られたハニカム乾燥体を、さらに目封止をして、1420〜1440℃で5時間焼成した。
実施例1と同様の隔壁特性を備え、コンポジット領域/層特性として、コンポジット領域深さ(隔壁の厚さ方向のコンポジット領域の厚さ)20μm、コンポジット領域深さ割合(隔壁の厚さに対するコンポジット領域深さの割合)6.7%のみ実施例1と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の触媒処理工程を経た後、円柱形状に研削加工した。その後、その周面を、ハニカム成形体と同等の材料からなる外周コート層で被覆し、乾燥により硬化させることにより、直径144×長さ152mmからなり、セル密度46.5セル/cm2の円柱形状のハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例2とした。なお、実施例3〜24においても、直径144×長さ152mmからなり、セル密度46.5セル/cm2の円柱形状のハニカムフィルタとしているため、この記載については以下省略する。同様に、実施例3では、コンポジット領域/層特性として、コンポジット領域深さ(隔壁の厚さ方向のコンポジット領域の厚さ)50μm、コンポジット領域深さ割合(隔壁の厚さに対するコンポジット領域深さの割合)16.7%のみ実施例1と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経て、ハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例3とした。同様に、実施例4では、コンポジット領域/層特性として、コンポジット領域深さ(隔壁の厚さ方向のコンポジット領域の厚さ)80μm、コンポジット領域深さ割合(隔壁の厚さに対するコンポジット領域深さの割合)26.7%のみ実施例1と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例4とした。同様に、実施例5では、コンポジット領域/層特性として、コンポジット領域深さ(隔壁の厚さ方向のコンポジット領域の厚さ)90μm、コンポジット領域深さ割合(隔壁の厚さに対するコンポジット領域深さの割合)30.0%のみ実施例1と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例5とした。同様に、実施例6では、コンポジット領域/層特性として、コンポジット領域深さ(隔壁の厚さ方向のコンポジット領域の厚さ)100μm、コンポジット領域深さ割合(隔壁の厚さに対するコンポジット領域深さの割合)33.3%のみ実施例1と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例6とした。このようにして得られた実施例2〜6の触媒付ハニカムフィルタについて、前述のような[1]〜[3]の実験を行った。その実験結果、及び隔壁特性、コンポジット領域/層特性を表1に示す。
また、コンポジット領域/層特性として、平均粒子径1μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例7とした。また、コンポジット領域/層特性として、平均粒子径5μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例8とした。また、コンポジット領域/層特性として、平均粒子径15μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例9とした。このようにして得られた実施例7〜9の触媒付ハニカムフィルタについて、前述のような[1]〜[3]の実験を行った。その実験結果、及び隔壁特性、コンポジット領域/層特性を表1に示す。
また、コンポジット領域/層特性として、最外輪郭線からの距離80μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例10とした。また、コンポジット領域/層特性として、最外輪郭線からの距離70μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例11とした。また、コンポジット領域/層特性として、最外輪郭線からの距離50μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例12とした。また、コンポジット領域/層特性として、最外輪郭線からの距離30μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例13とした。また、コンポジット領域/層特性として、最外輪郭線からの距離10μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例14とした。また、コンポジット領域/層特性として、最外輪郭線からの距離5μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例15とした。このようにして得られた実施例10〜15の触媒付ハニカムフィルタについて、前述のような[1]〜[3]の実験を行った。その実験結果、及び隔壁特性、コンポジット領域/層特性を表1に示す。
また、使用する原料の粒子径のサイズや分布の調整(シャープ、ブロード、二山分布など)と、造孔材の調整(粒子径、粒子径分布、添加量)を行いながら、隔壁特性として、気孔率35%のみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例16とした。同様に、隔壁特性として、気孔率50%のみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例17とした。同様に、隔壁特性として、気孔率60%のみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例18とした。同様に、隔壁特性として、気孔率75%のみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例19とした。このようにして得られた実施例16〜19の触媒付ハニカムフィルタについて、前述のような[1]〜[4]の実験を行った。その実験結果、及び隔壁特性、コンポジット領域/層特性を表2に示す。
また、隔壁特性として、平均細孔径5μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例20とした。また、隔壁特性として、平均細孔径10μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例21とした。また、隔壁特性として、平均細孔径30μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例22とした。また、隔壁特性として、平均細孔径35μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例23とした。また、隔壁特性として、平均細孔径40μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た後、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを実施例24とした。このようにして得られた実施例20〜24の触媒付ハニカムフィルタについて、前述のような[1]〜[3]の実験を行った。その実験結果、及び隔壁特性、コンポジット領域/層特性を表2に示す。
実施例1と同様にしてハニカム構造体を得た後、コンポジット領域に粒子を供給せずそのままの状態で、ハニカム構造体の周面に、ハニカム成形体と同等の材料からなる外周コート層で被覆し、乾燥により硬化させることにより、直径144×長さ152mmからなり、隔壁厚さ300μm、セル密度46.5セル/cm2の円柱形状のハニカムフィルタを得た。なお、比較例2〜11においても、直径144×長さ152mmからなり、隔壁厚さ300μm、セル密度46.5セル/cm2の円柱形状のハニカムフィルタとしているため、この記載については以下省略する。さらに、実施例1と同様に、触媒コートをして、触媒付ハニカムフィルタを得た。この触媒付きハニカムフィルタは、隔壁特性として、リブ厚(隔壁厚さ)300μm、セルピッチ1.47mm、気孔率41%、平均細孔径14μmからなり、コンポジット領域/層特性として、平均粒子径3μm、コンポジット領域深さ(隔壁の厚さ方向のコンポジット領域の厚さ)0μm、コンポジット領域深さ割合(隔壁の厚さに対するコンポジット領域深さの割合)0%、最外輪郭線からの距離50μmからなるもので、比較例1とした。同様に、最外輪郭線からの距離20μmのみ比較例1と異なる触媒付きハニカムフィルタ比較例2とした。同様に、「平均粒子径」を「−」とし、最外輪郭線からの距離0μmとした事のみ比較例1と異なる触媒付きハニカムフィルタを比較例3とした。このようにして、比較例1〜比較例3について、前述の実験[1]〜[3]を行った。その結果を表1に示した。
同様に、コンポジット領域/層特性として、平均粒子径0.5μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例4とした。同様に、コンポジット領域/層特性として、平均粒子径0.8μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例5とした。同様に、コンポジット領域/層特性として、平均粒子径18μmのみ実施例2と異なる、ハニカムセ構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例6とした。同様に、コンポジット領域/層特性として、最外輪郭線からの距離82μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例7とした。このようにして、比較例4〜比較例7について、前述の実験[1]〜[3]を行った。その結果を表1に示した。
また、使用する原料の粒子径のサイズや分布の調整(シャープ、ブロード、二山分布など)と、造孔材の調整(粒子径、粒子径分布、添加量)を行いながら、実施例2と同様にして、隔壁特性として、気孔率33%のみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例8とした。同様に、隔壁特性として、気孔率78%のみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例9とした。同様に、隔壁特性として、平均細孔径4μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例10とした。同様に、隔壁特性として、平均細孔径43μmのみ実施例2と異なる、ハニカム構造体(コンポジット領域形成体)を得た。さらに、実施例1と同様の工程を経てハニカムフィルタを得た。この得られたハニカムフィルタを比較例11とした。このようにして、比較例8〜比較例11について、前述の実験[1]〜[3]を行った。さらに、比較例8、9については、前述の実験[4]を行った。その結果を表2に示した。
表1に示されるように、実施例では良好な結果を得ることができた。他方、比較例3では、隔壁にコンポジット領域を形成していないため、スート付圧損が高く、捕集効率が低くいことが確認された。また、比較例1,2では、コンポジット領域の深さ割合を0としたため、隔壁表層の上に、模擬アッシュ粒子のみの緻密層が形成されてしまった。そのため、ガス透過性が著しく低下し、初期圧損、スート付圧損が生じる割合が大きく上昇した。なお、実施例6では、コンポジット領域が大きすぎてしまい、その結果、隔壁細孔を閉塞する割合が高くなった。そのため、ガス透過性が小さくなり、隔壁の圧損が生じる割合が上昇したが、他の比較例と比べてバランスがとれており、この点で実施例に含まれる。また、比較例4、5では、コンポジットの形成粒子径が小さすぎてしまい、粒子が凝集して緻密化してしまった。そのため、ガス透過性が低下し、隔壁の圧損が生じる割合が上昇した。さらに、比較例6では、粒子径が大きすぎてしまい、隔壁開細孔を効率的に塞ぐ事ができないものであった。そのため十分な捕集効率が得られていない。また、比較例7では、堆積させた粒子の、最外輪郭線からの距離が大きいため、小粒径であるコンポジット形成粒子同士が結合する領域が非常に多くなった。そのため、排ガス流入側セルの有効体積が小さくなって、排ガスがセル内を通過する際の管路抵抗が上昇し、隔壁の圧損が生じる割合が上昇した。また、比較例8では、気孔率が低すぎてしまい、細孔流路が小さくなった。そのため、ガス透過性が低下し、隔壁の圧損が生じる割合が上昇した。比較例9では、気孔率が高すぎてしまい、アイソ強度が低下した。1.0以下であるとキャニング時にクラックが発生する可能性が高くなる。また、比較例10では、細孔径が小さいため、ガス透過性が小さくなり、隔壁の圧損が生じる割合が上昇した。また、比較例11では、気孔径が大きすぎてしまい、コンポジット領域を形成しても十分に細孔を塞ぐことができなかった。そのため捕集効率が十分でない。このように、比較例では、不具合が生じやすく、実現性が低いことが確認された。
Claims (12)
- 細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁によって区画された、排ガスの流路となる複数のセルを備えるハニカム構造の基材からなり、
前記複数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されてなり、
前記排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させてコンポジット領域が形成されるとともに、
前記隔壁の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁の気孔率が35〜75%であり、
前記堆積させる粒子の平均粒子径が1〜15μmであり、
前記コンポジット領域の高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下であるハニカムフィルタ。 - 前記コンポジット領域は、前記排ガスの流入側の隔壁の表層基準線から、隔壁厚さの30%までの前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に形成されている請求項1に記載のハニカムフィルタ。
- 前記コンポジット領域が、前記排ガスの流入側の隔壁の表層基準線から、前記隔壁の平均細孔径の4倍以下の深さまでの、前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に形成されている請求項1又は2に記載のハニカムフィルタ。
- 前記隔壁は、細孔連結型で構成される多孔質構造を有しており、
前記コンポジット領域は、粒子連結型で構成される多孔質構造を有している請求項1〜3のいずれか1項に記載のハニカムフィルタ。 - 前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に堆積させる粒子は、前記隔壁と同じ材料からなる請求項1〜4のいずれか1項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記隔壁は、コージェライト、又はチタン酸アルミニウムからなる請求項1〜5のいずれか1項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に堆積させる粒子は、その粒子の焼結により結合されている請求項1〜6のいずれか1項に記載のハニカムフィルタ。
- 前記隔壁の一部若しくは全部及び/又は前記コンポジット領域の一部若しくは全部に、触媒が担持されている請求項1〜7のいずれか1項に記載のハニカムフィルタ。
- セラミック原料を含有する成形原料を押出成形してハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体の一方の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部とに目封止部を形成し、
その後、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成し、
前記ハニカム焼成体の一方の開口端部より、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、
前記排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径より小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させてコンポジット領域を形成するハニカムフィルタの製造方法であり、
前記隔壁の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁の気孔率が35〜75%であり、
前記堆積させる粒子の平均粒子径が1〜15μmであり、
前記コンポジット領域高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下のハニカムフィルタを製造するハニカムフィルタの製造方法。 - セラミック原料を含有する成形原料を押出成形してハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体の一方の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部とに目封止部を形成し、
その後、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成し、
前記ハニカム焼成体の一方の開口端部より、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、
前記排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径より小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させてコンポジット領域を形成するとともに、
更に熱処理を行なうハニカムフィルタの製造方法であり、
前記隔壁の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁の気孔率が35〜75%であり、
前記堆積させる粒子の平均粒子径が1〜15μmであり、
前記コンポジット領域の高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下であるハニカムフィルタを製造するハニカムフィルタの製造方法。 - セラミック原料を含有する成形原料を押出成形してハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体の一方の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部とに目封止部を形成し、
その後、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成し、
前記ハニカム焼成体の隔壁に触媒を担持させて触媒付ハニカム構造体を作成した後、
前記触媒付ハニカム構造体の一方の開口端部より、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、
前記排ガス流入側の隔壁の表層部分において、少なくとも前記隔壁の表層に形成された細孔、及び隔壁細孔内に、前記隔壁の平均細孔径より小さい平均粒子径で構成される粒子を堆積させてコンポジット領域を形成するとともに、
更に熱処理を行なうハニカムフィルタの製造方法であり、
前記隔壁の平均細孔径が5〜40μmであるとともに、前記隔壁の気孔率が35〜75%であり、
前記堆積させる粒子の平均粒子径が1〜15μmであり、
前記コンポジット領域の高さは、前記隔壁の最外輪郭線から前記隔壁表面方向に対して、80μm以下である触媒付きハニカムフィルタを製造するハニカムフィルタの製造方法。 - 前記ハニカム焼成体の一方の開口端部より、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給すると同時に、
さらに、前記ハニカム焼成体の他方の開口端部より吸引して排ガスの流入側の隔壁に形成される細孔に堆積させることでコンポジット領域を形成してハニカムフィルタを製造する請求項9〜11のいずれかに記載のハニカムフィルタの製造方法。
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