WO2011067823A1 - ハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置 - Google Patents

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尾久和丈
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イビデン株式会社
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    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2498The honeycomb filter being defined by mathematical relationships

Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb filter and an exhaust gas purification device.
  • Diesel engines have the advantage of better fuel efficiency than gasoline engines.
  • particulates such as soot (hereinafter also referred to as PM) are generated, it is necessary to mount an exhaust gas purification device to purify PM contained in the exhaust gas.
  • Gasoline engines have the advantage of lower PM emissions than diesel engines. Therefore, normally, it is not necessary to mount an exhaust gas purification device for purifying PM. On the other hand, gasoline engines have the drawback of inferior fuel efficiency compared to diesel engines.
  • An exhaust gas purification apparatus used for purification of exhaust gas discharged from a diesel engine is manufactured by housing a honeycomb filter made of a material such as ceramic in a metal container (casing).
  • the exhaust gas can be purified by introducing the exhaust gas into the exhaust gas purification device from the gas inlet side of the exhaust gas purification device, passing the exhaust gas through the filter, and discharging the exhaust gas from the gas outlet side of the exhaust gas purification device.
  • Patent Document 1 discloses a honeycomb filter having such a structure and an exhaust gas purification device including the honeycomb filter in a casing.
  • the gasoline engine has the disadvantage that the fuel consumption is inferior to that of the diesel engine. Therefore, when using a gasoline engine, it is necessary to prevent deterioration of fuel consumption. Therefore, when considering exhaust gas exhausted from a gasoline engine, a filter for purifying exhaust gas is required to have a low pressure loss. On the other hand, the amount of PM contained in the exhaust gas discharged from the gasoline engine is very small. Therefore, in the filter for purifying the exhaust gas discharged from the gasoline engine, it is considered that the PM collection efficiency may be lower than that of the filter for purifying the exhaust gas discharged from the diesel engine. That is, a filter for a gasoline engine is required to have a low pressure loss even if the PM collection efficiency is lowered, compared to a filter for a diesel engine.
  • the present inventor is representative of the exhaust gas discharged from the direct injection gasoline engine because it is highly likely that it is necessary to purify the PM in the exhaust gas discharged from the direct injection gasoline engine.
  • An attempt was made to develop a honeycomb filter for purifying exhaust gas containing a small amount of PM and an exhaust gas purification apparatus using the honeycomb filter.
  • the present inventor examined factors that affect the pressure loss of the honeycomb filter when purifying exhaust gas.
  • the main factors that affect the pressure loss of the honeycomb filter are the resistance when the exhaust gas flows into the filter, the resistance when the exhaust gas flows out of the filter, and when passing through the cells (inflow side cell and outflow side cell) Friction, resistance when passing through the cell wall, and the like.
  • the present inventor examined in detail the relationship between the PM collection efficiency and the pressure loss in the honeycomb filter. As a result, the ratio of the number of cells that are not sealed at both ends to the number of cells is within a predetermined range, compared to when many cells are sealed alternately. The present inventors have found that the pressure loss can be significantly reduced without significantly reducing the PM collection efficiency.
  • the honeycomb filter according to claim 1 is a honeycomb filter in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction across the cell wall, Most of the large number of cells are sealed cells in which either one end is sealed, Some of the multiple cells are open cells with both ends open, The number of the open cells is 0.1 to 4.9% of the number of the large number of cells.
  • the honeycomb filter according to claim 1 has an open cell in which both ends are opened in a part of a large number of cells. Therefore, since a part of the exhaust gas passes through the open cells, the pressure loss can be reduced as compared with the honeycomb filter having no open cells.
  • the number of open cells is 0.1 to 4.9% of the number of many cells.
  • the honeycomb filter according to claim 1 is suitable for purifying exhaust gas containing a small amount of PM, typified by exhaust gas discharged from a gasoline engine. If the number of open cells is less than 0.1% of the number of many cells, the effect of reducing the pressure loss cannot be obtained sufficiently. Also, if the number of open cells exceeds 4.9% of the number of many cells, the pressure loss can be reduced, but the PM collection efficiency will be reduced too much, so the function as a filter will be reduced. Inferior.
  • the number of the open cells is 0.2 to 1.1% of the number of the many cells.
  • pressure loss can be reduced without reducing PM collection efficiency.
  • the honeycomb filter according to claim 3 on one end face side, the cells whose end portions are sealed and the cells whose end portions are opened are alternately arranged,
  • the cell in which the end portion on the one end surface side is sealed has the end portion on the other end surface side opened, Most of the cells where the end on the one end face side is opened, the end on the other end face side is sealed, A part of the cell in which the end on the one end face side is opened has the end on the other end face side opened.
  • the number of cells having open ends is larger on the other end face side than on one end face side. Therefore, it is considered that the exhaust gas can smoothly flow through the honeycomb filter, so that the pressure loss can be further reduced.
  • the exhaust gas purifying device a metal container provided with a gas inlet side and a gas outlet side;
  • An exhaust gas purification device comprising a honeycomb filter housed in the metal container,
  • the honeycomb filter has a large number of cells arranged in parallel in the longitudinal direction across the cell wall, Most of the large number of cells are sealed cells in which either one end is sealed, Some of the multiple cells are open cells with both ends open, The number of the open cells is 0.1 to 4.9% of the number of the large number of cells.
  • the exhaust gas purifying apparatus includes a honeycomb filter having an open cell in which both ends are opened in a part of a large number of cells. Therefore, since a part of the exhaust gas passes through the open cells, the pressure loss can be reduced as compared with an exhaust gas purification device including a honeycomb filter that does not have open cells.
  • the number of open cells is 0.1 to 4.9% of the number of many cells.
  • the pressure loss can be greatly reduced without significantly reducing the PM collection efficiency. If the number of open cells is less than 0.1% of the number of many cells, the effect of reducing the pressure loss cannot be obtained sufficiently. Also, if the number of open cells exceeds 4.9% of the number of many cells, the pressure loss can be reduced, but the PM collection efficiency will be reduced too much, so the function as a filter will be reduced. Inferior.
  • the number of the open cells is 0.2 to 1.1% of the number of the many cells.
  • the number of open cells is 0.2 to 1.1% of the number of many cells, pressure loss can be reduced without reducing PM collection efficiency.
  • the cells whose end portions are sealed and the cells whose end portions are opened are alternately arranged,
  • the cell in which the end portion on the one end surface side is sealed has the end portion on the other end surface side opened, Most of the cells where the end on the one end face side is opened, the end on the other end face side is sealed, A part of the cell in which the end on the one end face side is opened, the end on the other end face side is opened,
  • One end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas inlet side of the metal container, The other end face side of the honeycomb filter is disposed on the gas outlet side of the metal container.
  • the gas is exhaust gas discharged from a gasoline engine.
  • Such an exhaust gas purification device is suitable for purifying exhaust gas discharged from a gasoline engine with a small amount of PM contained in the exhaust gas.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb filter of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb filter shown in FIG. 3A is a side view schematically showing the cell structure of the honeycomb fired body shown in FIG. 2 from one end face side
  • FIG. 3B is a cell of the honeycomb fired body shown in FIG. It is a side view which shows a structure typically from the other end surface side.
  • 4A is a cross-sectional view taken along the line AA schematically showing the flow of exhaust gas flowing from one end face side of the honeycomb fired body shown in FIG. 2, and FIG. 4B is a cross-sectional view of FIG. FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA schematically showing the flow of exhaust gas flowing from the other end face side of the shown honeycomb fired body.
  • FIG. 5 (a) is a side view schematically showing an example of the honeycomb filter of the first embodiment from one end face side
  • FIG. 5 (b) shows the other side of the honeycomb filter shown in FIG. 5 (a). It is a side view typically shown from the end face side.
  • FIG. 6 is a side view schematically showing an example of a bundling process when the honeycomb filter shown in FIGS. 5A and 5B is manufactured.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
  • FIG. 8 schematically shows a position where the first honeycomb fired body and the second honeycomb fired body are arranged in the bundling process when the honeycomb filter shown in FIGS. 5A and 5B is manufactured. It is explanatory drawing shown.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a PM collection efficiency measuring apparatus.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a pressure loss measuring apparatus.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the ratio of the number of open cells to the number of many cells included in the honeycomb filter in Examples and Comparative Examples and the PM collection efficiency.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the ratio of the number of open cells and the pressure loss with respect to the number of many cells included in the honeycomb filter in Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 13 (a) is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb filter of the second embodiment from one end face side
  • Fig. 13 (b) shows the other side of the honeycomb filter shown in Fig. 13 (a). It is a perspective view shown typically from the end face side.
  • FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views of the honeycomb filter shown in FIG. 13A taken along line BB.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb filter of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb filter shown in FIG. 3A is a side view schematically showing the cell structure of the honeycomb fired body shown in FIG. 2 from one end face side, and
  • FIG. 3B is a cell of the honeycomb fired body shown in FIG. It is a side view which shows a structure typically from the other end surface side.
  • the honeycomb filter 10 shown in FIG. 1 has one end face 14 and the other end face 15.
  • a plurality of honeycomb fired bodies 20 made of porous ceramics are bound together via an adhesive layer 11 to form a ceramic block 13.
  • a coat layer 12 for preventing leakage of exhaust gas is formed around the ceramic block 13.
  • the coat layer should just be formed as needed.
  • Such a honeycomb filter formed by binding a plurality of honeycomb fired bodies is also referred to as a collective honeycomb filter.
  • the honeycomb fired body 20 has a shape shown in FIG.
  • the honeycomb fired body 20 shown in FIG. 2 has one end face 24 and the other end face 25.
  • a large number of cells 21a, 21b and 21c are arranged in parallel in the longitudinal direction (direction a in FIG. 2) with the cell wall 23 therebetween.
  • a cell 21a On one end face 24 side of the honeycomb fired body 20, a cell 21a whose end is sealed with a sealing material 22, and a cell 21b or 21c whose end is open, Are arranged alternately. And as shown in FIG.3 (b), as for the cell 21a, the edge part by the side of the other end surface 25 of the honeycomb fired body 20 is open
  • the cell 21c which is a part of the cells, is open at the end on the other end face 25 side of the honeycomb fired body 20. Therefore, on the other end face 25 side of the honeycomb fired body 20, there are more cells whose ends are opened than the one end face 24 side of the honeycomb fired body 20 by the number of open cells 21 c.
  • the honeycomb fired body 20 As described above, most of the large number of cells provided in the honeycomb fired body 20 are sealed cells in which one end of the honeycomb fired body 20 is sealed.
  • the part is an open cell in which both ends of the honeycomb fired body 20 are opened. That is, in the honeycomb fired body 20 shown in FIG. 2, FIG. 3A and FIG. 3B, the cells 21a and 21b are sealing cells, and the cells 21c are open cells.
  • a sealed cell in which the end portion on the one end face 24 side of the honeycomb fired body 20 is sealed as the cell 21a is also referred to as a first sealed cell, and the honeycomb fired body as in the cell 21b.
  • the sealed cell in which the end portion on the other end face 25 side of 20 is sealed is also referred to as a second sealed cell.
  • the number of sealing cells corresponds to the number obtained by removing the number of open cells from the number of many cells of the honeycomb filter or the honeycomb fired body. Therefore, in this specification, for example, when the number of open cells is 0.1 to 4.9% of the number of many cells, “a part of many cells” means “the number of many cells”. “0.1 to 4.9% of the number” means “the majority of many cells” means “95.1 to 99.9% of the number of many cells”.
  • the number of open cells in the entire honeycomb filter formed by binding a plurality of honeycomb fired bodies is 0. Open cells are provided so as to be 1 to 4.9%. It is desirable that the open cells are provided so that the number of open cells in the entire honeycomb filter is 0.2 to 1.1% of the number of cells in the entire honeycomb filter.
  • the honeycomb fired body is provided with the open cells, the pressure loss can be reduced as compared with the case where the honeycomb fired body is not provided with the open cells. If the number of open cells is less than 0.1% of the number of many cells, the effect of reducing the pressure loss cannot be obtained sufficiently.
  • the pressure loss can be reduced, but the PM collection efficiency will be reduced too much, so the function as a filter will be reduced. Inferior. In particular, when the number of open cells is 0.2 to 1.1% of the number of many cells, the pressure loss can be greatly reduced without reducing the PM collection efficiency.
  • the honeycomb fired body having a total of 324 cells of 18 in the vertical direction and 18 in the horizontal direction is bundled.
  • the honeycomb fired body is provided with the open cells so that the number of open cells in the whole honeycomb filter is about 5 to 220.
  • one honeycomb fired body provided with open cells and 15 honeycomb fired bodies not provided with open cells may be bundled, or a honeycomb fired body provided with a predetermined number of open cells.
  • a predetermined number of honeycomb fired bodies that are not provided with open cells may be bundled.
  • the number of open cells included in the honeycomb fired body constituting the honeycomb filter may be the same for all the honeycomb fired bodies or may be different from each other.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA schematically showing the flow of exhaust gas flowing from one end face side of the honeycomb fired body shown in FIG. 2, and FIG. 4B is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA schematically showing the flow of exhaust gas flowing from the other end face side of the shown honeycomb fired body.
  • 4 (a) and 4 (b) schematically show a cross section taken along the line AA of the honeycomb fired body 20 shown in FIG. 2, and the number of longitudinal cells of the honeycomb fired body 20 is shown. Is schematically nine.
  • the waste gas G1 which flowed into the 2nd sealing cell 21b from the one end surface 24 side of the honeycomb calcination body 20 is the 1st sealing cell 21a and the 2nd sealing cell 21b.
  • the cell wall 23 functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the exhaust gas G2 flowing into the open cell 21c from the one end face 24 side of the honeycomb fired body 20 passes through the open cell 21c as it is.
  • the exhaust gas G3 that has flowed into the first sealing cell 21a from the other end face 25 side of the honeycomb fired body 20 flows into the first sealing cell 21a and the second sealing cell. After passing through the cell wall 23 separating the cell 21b, it flows out from the second sealed cell 21b. Accordingly, the cell wall 23 functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the exhaust gas G4 flowing into the open cell 21c from the other end face 25 side of the honeycomb fired body 20 passes through the open cell 21c as it is.
  • the honeycomb filter of the present embodiment is obtained by binding a plurality of honeycomb fired bodies through an adhesive layer.
  • at least one honeycomb fired body is a honeycomb fired body having open cells in a part of many cells as described above. Therefore, the honeycomb filter of the present embodiment may be composed only of a honeycomb fired body having an open cell in a part of a large number of cells, or may include a honeycomb fired body having no open cell. .
  • FIG. 5 (a) is a side view schematically showing an example of the honeycomb filter of the first embodiment from one end face side
  • FIG. 5 (b) shows the other side of the honeycomb filter shown in FIG. 5 (a). It is a side view typically shown from the end face side.
  • a plurality of honeycomb fired bodies 20 shown in FIGS. 2, 3 (a), and 3 (b) are bundled through an adhesive layer 11.
  • the number of cells of one honeycomb fired body 20 is schematically 9 in length and 9 in width.
  • the honeycomb filter 10 since the outer periphery of the honeycomb filter 10 is cut as will be described later, the cross-sectional shape of the honeycomb fired body positioned on the outer periphery of the honeycomb filter 10 The shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is not a shape surrounded by four straight lines. Therefore, the honeycomb filter 10 includes a honeycomb fired body 20 having a cross-sectional shape surrounded by four straight lines, a honeycomb fired body 26 having a cross-sectional shape surrounded by two straight lines and one curve, and 3 It can also be considered that the honeycomb fired body is composed of three types of honeycomb fired bodies 27 having a cross-sectional shape surrounded by a straight line and a single curve.
  • honeycomb fired bodies 20, 26 and 27 constituting the honeycomb filter 10 are provided on one end face 24 (sealing cell and open cell) of the honeycomb fired body 20 shown in FIGS. 2, 3 (a) and 3 (b). Are arranged so that they are all arranged in the same direction (one end face 14 side of the honeycomb filter 10).
  • the honeycomb filter 10 has a first sealed cell 21a in which an end portion on the one end face 14 side of the honeycomb filter 10 is sealed and an end portion on the other end face 15 side of the honeycomb filter 10 is opened.
  • Both the second sealing cell 21b in which the end portion on the one end face 14 side of the honeycomb filter 10 is opened and the end portion on the other end face 15 side of the honeycomb filter 10 is sealed, and the honeycomb filter 10 are both.
  • the open cell 21c is opened at its end.
  • the cells 21a whose end portions are sealed and the cells 21b or 21c whose end portions are opened are alternately arranged.
  • the other end face 15 side of the honeycomb filter 10 there are more cells whose ends are opened than the one end face 14 side of the honeycomb filter 10 by the number of the open cells 21c.
  • the number of open cells is 0.1 to 4.9% of the number of many cells. Further, the number of open cells is preferably 0.2 to 1.1% of the number of many cells.
  • the number of many cells includes the number of cells partially cut away by cutting processing described later.
  • the cell 21d is a cell existing on the outer peripheral portion of the honeycomb filter 10 and has a cross-sectional shape that is not a quadrangle.
  • most of the cells existing on the outer peripheral portion of the honeycomb filter 10 have a non-square cross section.
  • the cross-sectional shape of the cells is a quadrangle.
  • the number of cells is the total number of the sealing cells 21a and 21b having a square cross-sectional shape and the number of open cells 21c.
  • a method for manufacturing the honeycomb filter of the present embodiment will be described.
  • a method for manufacturing the honeycomb filter shown in FIGS. 5A and 5B will be described.
  • a forming process is performed in which a ceramic raw material is formed to produce a columnar honeycomb formed body in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with cell walls interposed therebetween.
  • a ceramic raw material (wet mixture) for manufacturing a honeycomb formed body is prepared by mixing a silicon carbide powder as a ceramic powder, an organic binder, a liquid plasticizer, a lubricant, and water.
  • the wet mixture is put into an extruder, and after extrusion, a raw honeycomb formed body having a predetermined shape is manufactured by performing a cutting process of cutting to a predetermined length.
  • the honeycomb was dried by performing a drying process of drying the raw honeycomb molded body using a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, a freeze dryer, or the like. A molded body is produced.
  • a sealing process is performed in which predetermined cells of the dried honeycomb formed body are filled with a sealing material paste to plug the cells.
  • the sealing process will be described by taking the honeycomb fired body shown in FIGS. 2, 3 (a) and 3 (b) as an example. First, on one end face side of the honeycomb formed body, a sealing material is provided at an end portion of a predetermined cell so that cells whose end portions are sealed and cells whose end portions are opened are alternately arranged. Fill with sealant paste. Next, for the cells in which the end portion on one end face side of the honeycomb formed body is not filled with the plug material paste, the majority of the cells are filled with the plug material paste on the other end face side.
  • the end of the other end face is not filled with the sealing material paste.
  • the end portion on one end face side of the honeycomb formed body is filled with the plug material paste
  • the end portion on the other end face side is not filled with the plug material paste.
  • a sealing material paste the thing similar to the said wet mixture can be used.
  • a firing process for producing a honeycomb fired body is performed by firing the honeycomb formed body subjected to the sealing treatment.
  • a degreasing process is performed in which the organic matter in the honeycomb molded body in which the end portions of the cells are sealed is removed by heating in a degreasing furnace, and then a firing process is performed, whereby FIGS. A honeycomb fired body as shown in FIGS. 3A and 3B can be manufactured.
  • the sealing material paste with which the edge part of the cell was filled is solidified by heating, and becomes a sealing material.
  • the conditions conventionally used when manufacturing a honeycomb fired body can be applied to the conditions of the cutting treatment, the drying treatment, the sealing treatment, the degreasing treatment, and the firing treatment.
  • FIG. 6 is a side view schematically showing an example of a bundling process when the honeycomb filter shown in FIGS. 5A and 5B is manufactured.
  • the honeycomb fired body 20 is fired on a table 100 whose upper cross section is configured in a V shape so that the honeycomb fired bodies 20 can be stacked in an inclined state.
  • the body 20 is placed in an inclined state.
  • the adhesive paste 16 is applied to the two side surfaces 28a, 28b of the honeycomb fired body 20 facing upward with a uniform thickness.
  • the process of sequentially stacking the other honeycomb fired bodies 20 on the adhesive paste 16 is repeated.
  • the honeycomb fired body 20 the honeycomb fired so that one end face 24 in which the cells with the sealed end portions and the cells with the open end portions are alternately arranged is all arranged in the same direction.
  • the body 20 is laminated.
  • an aggregate of honeycomb fired bodies in which an adhesive paste is applied to the side surfaces of the honeycomb fired bodies is manufactured.
  • the number of cells included in one honeycomb fired body 20 is schematically set to 5 vertically and 5 horizontally.
  • the adhesive paste for example, a paste containing inorganic fibers such as alumina fibers, inorganic particles such as silicon carbide, and an inorganic binder such as silica sol is used.
  • the adhesive paste may further contain whiskers.
  • the aggregate of the honeycomb fired bodies is heated using a dryer or the like, and the adhesive paste is dried and solidified to produce a ceramic block in which an adhesive layer is formed between the honeycomb fired bodies. I do.
  • the outer periphery process process which cuts a ceramic block is performed. Specifically, a ceramic block whose outer periphery is processed into a substantially cylindrical shape is manufactured by cutting the ceramic block using a diamond cutter.
  • a coating layer forming step is performed in which the coating material paste is applied to the outer peripheral surface of the ceramic block whose outer periphery is processed into a substantially cylindrical shape, and the coating material paste is dried and solidified to form a coating layer.
  • a coating material paste is applied to the outer peripheral surface of a ceramic block whose outer periphery is processed into a substantially cylindrical shape.
  • a honeycomb filter having a coating layer formed on the outer peripheral surface is manufactured.
  • a coating material paste what consists of the same material as the said adhesive material paste can be used.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
  • the exhaust gas purifying apparatus 30 shown in FIG. 7 includes a metal container 31 having a gas inlet side 33 and a gas outlet side 34 and a honeycomb filter 10 accommodated in the metal container 31.
  • the honeycomb filter shown in FIGS. 5A and 5B is used as the honeycomb filter 10.
  • the cells 21a whose end portions are sealed with the sealing material 22 and the cells 21b or 21c whose end portions are opened are alternately arranged. .
  • the honeycomb filter 10 On the other hand, on the other end face 15 side of the honeycomb filter 10, there are more cells whose ends are opened than the one end face 14 side of the honeycomb filter 10 by the number of the open cells 21c.
  • one end face 14 side of the honeycomb filter 10 is arranged on the gas inlet side 33 of the metal container 31, and the other end face 15 side of the honeycomb filter 10 is arranged on the gas outlet side 34 of the metal container 31. Has been.
  • a holding sealing material 32 is disposed between the honeycomb filter 10 and the metal container 31, and the honeycomb filter 10 is held by the holding sealing material 32.
  • the holding sealing material is a mat-like member having a substantially rectangular shape in plan view mainly made of inorganic fibers such as alumina.
  • an inlet pipe for introducing exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a direct injection gasoline engine into the exhaust gas purification device 30 is connected to the gas inlet side 33 of the metal container 31.
  • a discharge pipe for discharging the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification device 30 to the outside is connected to the gas outlet side 34 of the metal container 31.
  • the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the exhaust gas purification device 30 from the gas inlet side 33 (in FIG. 7, the exhaust gas is indicated by G5 and G6, and the flow of the exhaust gas is indicated by an arrow) It flows into the honeycomb filter 10 from one end face 14 side of the honeycomb filter 10.
  • the exhaust gas G5 flows into the second sealing cell 21b, and the exhaust gas G6 flows into the open cell 21c.
  • the exhaust gas G5 flowing into the second sealed cell 21b passes through the cell wall 23 separating the first sealed cell 21a and the second sealed cell 21b.
  • PM in the exhaust gas G5 is collected by the cell wall 23, and the exhaust gas G5 is purified.
  • the purified exhaust gas G5 flows into the first sealing cell 21a and is discharged out of the honeycomb filter 10 from the other end face 15 side of the honeycomb filter 10.
  • the exhaust gas G ⁇ b> 5 is discharged out of the exhaust gas purification device 30 from the gas outlet side 34 of the exhaust gas purification device 30.
  • the exhaust gas G6 flowing into the open cell 21c passes through the open cell 21c as it is, and is discharged out of the honeycomb filter 10 from the other end face 15 side of the honeycomb filter 10.
  • the exhaust gas G6 is discharged out of the exhaust gas purification device 30 from the gas outlet side 34 of the exhaust gas purification device 30.
  • the exhaust gas G5 which is most of the exhaust gas
  • the exhaust gas G6 which is a part of the exhaust gas
  • the pressure loss is lower than that in the exhaust gas purification device including a honeycomb filter that does not have an open cell.
  • the exhaust gas purification apparatus of this embodiment can be used as a gasoline particulate filter for purifying exhaust gas discharged from a gasoline engine.
  • one honeycomb filter of the present embodiment may be accommodated in a metal container, or may be arranged together with a honeycomb structure used as another catalyst carrier. .
  • the honeycomb filter of this embodiment manufactured by the above method is placed in a metal container.
  • one end face side in which the cells with the sealed end portions and the cells with the open end portions are alternately arranged is the metal container. It arrange
  • a mat having a substantially rectangular shape in plan view mainly made of inorganic fibers is prepared as a holding sealing material, and the mat is wound around the honeycomb filter.
  • the metal container is formed in a shape that can be separated into two parts, a first metal container and a second metal container, and a honeycomb filter around which a mat made of inorganic fibers is wound is placed on the first metal container. It can also be set as an exhaust gas purification apparatus by sealing with a second metal container later.
  • honeycomb filter of the present embodiment most of the large number of cells provided in the honeycomb filter are sealed cells in which any one end is sealed, and a part of the large number of cells. Is an open cell with both ends open. If some of the many cells have open cells with both ends open, a part of the exhaust gas passes through the open cells, so compared to a honeycomb filter that does not have open cells. Pressure loss can be reduced.
  • the number of open cells is 0.1 to 4.9% of the number of many cells provided in the honeycomb filter.
  • the pressure loss can be greatly reduced without significantly reducing the PM collection efficiency.
  • the honeycomb filter of the present embodiment on one end face side, the cells whose end portions are sealed and the cells whose end portions are opened are alternately arranged, The cell whose end is sealed is open at the end on the other end face, and most of the cells whose end on the one end face is open are sealed at the end on the other end face. A part of the cells that are stopped and open at the end on the one end face are open at the other end face. That is, in the honeycomb filter of the present embodiment, there are more cells having open ends on the other end face side than on one end face side. Therefore, it is considered that the exhaust gas can smoothly flow through the honeycomb filter, so that the pressure loss can be further reduced.
  • the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment uses the honeycomb filter of the present embodiment, and the honeycomb filter is alternately arranged with cells whose ends are sealed and cells whose ends are open. One end face side thus arranged is arranged on the gas inlet side, and the other end face side of the honeycomb filter is arranged on the gas outlet side. That is, in the exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment, there are more cells with open ends on the gas outlet side than on the gas inlet side. Therefore, it is considered that the exhaust gas can smoothly flow through the honeycomb filter, so that the pressure loss can be greatly reduced.
  • the exhaust gas discharged from the gasoline engine is purified.
  • the amount of PM contained in the exhaust gas discharged from the gasoline engine is smaller than the amount of PM contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine. Therefore, by using the exhaust gas purification apparatus of this embodiment provided with the honeycomb filter that can significantly reduce the pressure loss without significantly reducing the PM collection efficiency, the fuel consumption caused by the increase in pressure loss can be reduced. Deterioration can be prevented and PM contained in the exhaust gas can be sufficiently collected.
  • one honeycomb filter is accommodated in the metal container.
  • the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment since the amount of PM contained in the exhaust gas is small, even if the number of honeycomb filters is one, PM is sufficiently Can be collected. Moreover, since it is not necessary to house a plurality of honeycomb filters in the metal container, the size of the entire exhaust gas purification device can be reduced.
  • honeycomb filter (Example 1) A mixture of 52.8% by weight of silicon carbide coarse powder having an average particle diameter of 22 ⁇ m and 22.6% by weight of fine powder of silicon carbide having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m was obtained. 0.1% by weight, 4.6% by weight of organic binder (methylcellulose), 2.8% by weight of lubricant (Unilube manufactured by NOF Corporation), 1.3% by weight of glycerin and 13.8% by weight of water and kneaded. To obtain a wet mixture. Then, the wet mixture is extruded and then cut to obtain a shape substantially the same as the shape shown in FIGS. 2, 3 (a) and 3 (b), in which the cells are not sealed. A honeycomb formed body was prepared. Next, the dried honeycomb formed body was manufactured by drying the raw honeycomb formed body using a microwave dryer.
  • the cells were sealed by filling predetermined cells of the dried honeycomb formed body with a sealing material paste having the same composition as the wet mixture.
  • a first honeycomb fired body having one open cell and a second honeycomb fired body having no open cell are manufactured.
  • the honeycomb molded body that is the first honeycomb fired body was subjected to the first sealing, while the honeycomb molded body that was the second honeycomb fired body was subjected to the second sealing.
  • the first sealing first, on one end face side of the dried honeycomb formed body, a predetermined number of cells are arranged so that cells whose end portions are sealed and cells whose end portions are opened are alternately arranged. The end of the cell was filled with a sealing material paste.
  • one of the cells also has the end plug on the other end face side.
  • the paste was not filled, and the remaining cells were filled with the sealing material paste at the other end face side.
  • the end portion on the other end surface side was not filled with the plug material paste.
  • the second sealing first, in one end face side of the dried honeycomb formed body, a predetermined number of cells are arranged so that cells whose end portions are sealed and cells whose end portions are opened are alternately arranged. The end of the cell was filled with a sealing material paste.
  • the end part on the other end face side was filled with the plug material paste.
  • the honeycomb formed body filled with the plug material paste was dried again using a dryer.
  • the porosity is 42%
  • the average pore diameter is 11 ⁇ m
  • the size is 34.3 mm ⁇ 34.3 mm ⁇ 150 mm
  • the number of cells (cell density) is 31.0 / cm 2 (200 / inch 2 )
  • a first honeycomb fired body and a second honeycomb fired body made of a silicon carbide sintered body having a cell wall thickness of 0.4 mm (16 mil) were produced.
  • the cell structure of the first honeycomb fired body subjected to the first sealing is the same as the cell structure shown in FIGS. 3A and 3B, and there is one open cell. ing.
  • the cell structure of the second honeycomb fired body subjected to the second sealing is the same as the cell structure shown in FIG. 3A on both end surfaces of the honeycomb fired body, and the end portions are sealed. The cells and the cells whose ends are opened are alternately arranged.
  • a honeycomb fired body having open cells is referred to as a first honeycomb fired body, like the honeycomb fired body subjected to the first sealing.
  • a honeycomb fired body having no open cells, such as the honeycomb fired body subjected to the second sealing, is referred to as a second honeycomb fired body.
  • alumina fibers having an average fiber length of 20 ⁇ m 30% by weight of alumina fibers having an average fiber length of 20 ⁇ m, 21% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 ⁇ m, 15% by weight of silica sol, 5.6% by weight of carboxymethylcellulose, and 28.4% by weight of water were added.
  • a heat resistant adhesive paste containing was prepared.
  • a bundle of honeycomb fired bodies was produced by performing a bundling process in which a total of 16 first honeycomb fired bodies or second honeycomb fired bodies were bonded in a vertical direction and 4 lateral widths.
  • FIG. 8 is an explanatory view schematically showing positions where the first honeycomb fired body and the second honeycomb fired body are arranged in the binding step when the honeycomb filter shown in FIGS. 5A and 5B is manufactured.
  • FIG. 8 When the positions of the 16 honeycomb fired bodies constituting the aggregate of honeycomb fired bodies are the positions 101a to 101p as shown in FIG. 8, the first honeycomb fired bodies are located at the positions 101f, 101g, 101j, 101k, and The first honeycomb fired body and the second honeycomb fired body are disposed at 101o and the second honeycomb fired bodies are disposed at the remaining positions (101a to 101e, 101h, 101i, 101l to 101n, and 101p). Were laminated.
  • the first honeycomb fired body has the first end face in which the end faces in which the cells with the sealed end portions and the cells with the open end portions are alternately arranged are all arranged in the same direction. A honeycomb fired body was laminated.
  • the aggregate of honeycomb fired bodies was heated at 120 ° C. to dry and solidify the adhesive paste, thereby producing a quadrangular columnar ceramic block with an adhesive layer having a thickness of 1.0 mm.
  • the outer periphery of the ceramic block was cut using a diamond cutter to produce a ceramic block whose outer periphery was processed into a cylindrical shape.
  • a coating material paste was applied to the outer peripheral surface of the ceramic block whose outer periphery was processed into a columnar shape to form a coating material paste layer.
  • this coating material paste layer was dried and solidified at 120 ° C. to form a coating layer, whereby a cylindrical honeycomb filter having a diameter of 143.8 mm and a length of 150 mm with a coating layer formed on the outer periphery was manufactured.
  • a paste having the same composition as the adhesive paste was used as the coating material paste.
  • the honeycomb filter manufactured in Example 1 had five open cells.
  • the number of open cells was 0.1% of the number of cells (about 4500) included in the honeycomb filter.
  • Example 2 First, a first honeycomb fired body having one open cell and a second honeycomb fired body having no open cell were manufactured by the same method as in Example 1. Next, an aggregate of honeycomb fired bodies was manufactured by the same method as in Example 1 using 10 first honeycomb fired bodies and 6 second honeycomb fired bodies. At this time, in FIG. 8, the first honeycomb fired bodies are arranged at positions 101b, 101e to 101l and 101o, and the second honeycomb fired bodies are placed at the remaining positions (positions 101a, 101c, 101d, 101m, 101n and 101 p), the first honeycomb fired body and the second honeycomb fired body were laminated. Thereafter, a honeycomb filter was produced in the same manner as in Example 1. The number of open cells included in the honeycomb filter manufactured in Example 2 was 10, and the ratio of the number of open cells to the number of cells (approximately 4500) included in the honeycomb filter was 0.2%. .
  • Examples 3 to 7 By changing the number of open cells included in the first honeycomb fired body as shown in Table 1, the number of open cells included in the honeycomb filter and the number of open cells relative to the number of cells included in the honeycomb filter are increased.
  • a honeycomb filter was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the ratio was changed as shown in Table 1.
  • Example 1 First, by the same method as in Example 1, a first honeycomb fired body having 23 open cells and a second honeycomb fired body having no open cells were produced. Next, an aggregate of honeycomb fired bodies was produced by the same method as in Example 2 using 10 first honeycomb fired bodies and 6 second honeycomb fired bodies. Thereafter, a honeycomb filter was produced in the same manner as in Example 1. The number of open cells included in the honeycomb filter manufactured in Comparative Example 1 was 230, and the ratio of the number of open cells to the number of cells (about 4500) included in the honeycomb filter was 5.1%. .
  • Example 2 A honeycomb filter was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first honeycomb fired body was not used, and 16 second honeycomb fired bodies were used to produce an aggregate of honeycomb fired bodies. In the honeycomb filter manufactured in Comparative Example 2, all the cells were alternately sealed, and there were no open cells. That is, the ratio of the number of open cells to the number of cells (about 4500) included in the honeycomb filter is 0%.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a PM collection efficiency measuring apparatus.
  • the gas inlet side 33 of the exhaust gas purification device 30 is disposed in the exhaust gas pipe 42 of a 1.6 L common rail diesel engine 41. Further, the PM collection efficiency measuring device 40 is sampled by the sampler 43 that samples the exhaust gas before flowing through the honeycomb filter 110, the sampler 44 that samples the exhaust gas after flowing through the honeycomb filter 110, and the sampler 43 or 44.
  • a PM counter 46 manufactured by TSI, agglomerated particle counter 3022A-S for measuring the amount of particulates contained in the diluted exhaust gas. It is comprised as a diameter analyzer (Scanning Mobility Particle Sizer SMPS). The PM collection efficiency was measured using a diesel engine having a high PM content in the exhaust gas so that the measurement time can be shortened and the measurement can be performed with high accuracy.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a pressure loss measuring apparatus.
  • the gas inlet side 33 of the exhaust gas purification device 30 is disposed in the exhaust gas pipe 52 of the blower 51, and a pressure gauge 53 is attached so that the pressure before and after the honeycomb filter 110 can be detected. Yes.
  • the blower 51 was operated so that the flow rate of gas (air) was 750 m 3 / h, and the differential pressure (pressure loss) after 5 minutes from the start of the operation was measured. Table 1 shows the measurement results of the pressure loss.
  • the number of open cells included in the first honeycomb fired body, the first honeycomb fired body and the second honeycomb fired body constituting the aggregate of honeycomb fired bodies Table shows the number of bodies, the number of open cells in the honeycomb filter, the ratio of the number of open cells to the number of many cells in the honeycomb filter, the measurement result of PM collection efficiency, and the measurement result of pressure loss. It was shown in 1. Further, from the measurement results of the PM collection efficiency in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, the relationship between the ratio of the number of open cells to the number of many cells of the honeycomb filter and the PM collection efficiency is shown. This is shown in the graph of FIG.
  • the graph of FIG. 12 shows the relationship between the ratio of the number of open cells to the number of cells in the honeycomb filter and the pressure loss. It was.
  • Table 1 the graph of FIG. 11 and the graph of FIG. 12, the “ratio of the number of open cells to the number of cells included in the honeycomb filter” is simply referred to as “ratio of open cells”.
  • the PM collection efficiency decreases substantially linearly with respect to the ratio of the number of open cells to the number of many cells of the honeycomb filter.
  • the pressure of collecting PM is not reduced so much. It has been found that the loss can be greatly reduced. In particular, when the ratio of the number of open cells to the number of cells in the honeycomb filter is 0.2 to 1.1%, the PM collection efficiency is maintained at a high value of 91 to 98%. The pressure loss was as low as 3.8 to 4.4 kPa.
  • the honeycomb filter having the open cells at a predetermined ratio can be used as a gasoline particulate filter.
  • the honeycomb filter is composed of one honeycomb fired body.
  • a honeycomb filter made of one honeycomb fired body is also referred to as an integral honeycomb filter.
  • Fig. 13 (a) is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb filter of the second embodiment from one end face side
  • Fig. 13 (b) shows the other side of the honeycomb filter shown in Fig. 13 (a). It is a perspective view shown typically from the end face side.
  • FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views of the honeycomb filter shown in FIG. 13A taken along line BB.
  • the honeycomb filter 60 shown in FIG. 13A has one end face 64 and the other end face 65.
  • the honeycomb filter 60 has a ceramic block 63 made of a single pillar-shaped honeycomb fired body in which a large number of cells 71 a, 71 b and 71 c are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall 73 interposed therebetween.
  • a coat layer 62 is formed on the surface.
  • the coat layer should just be formed as needed.
  • cordierite or aluminum titanate can be used as the main constituent material of the integral honeycomb filter.
  • the honeycomb filter 60 has one end surface 64 side end sealed with a sealing material 72, and the other end surface side 65 end portion is sealed.
  • the first sealed cell 71a opened and the second sealed cell in which the end on the one end face 64 side is opened and the end on the other end face 65 side is sealed with the sealing material 72 71b and an open cell 71c having both ends opened.
  • the cells 71a whose end portions are sealed and the cells 71b or 71c whose end portions are open are alternately arranged.
  • the other end face 65 side of the honeycomb filter 60 there are more cells whose ends are opened than the one end face 64 side of the honeycomb filter 60 by the number of the open cells 71c.
  • most of the large number of cells are sealed cells in which one of the ends is sealed, and some of the large number of cells have both ends. It is an open cell.
  • the number of open cells is 0.1 to 4.9% of the number of many cells, like the honeycomb filter of the first embodiment. Further, the number of open cells is preferably 0.2 to 1.1% of the number of many cells.
  • the honeycomb filter is provided with the opening cell, the pressure loss can be reduced as compared with the case where the honeycomb filter is not provided with the opening cell. If the number of open cells is less than 0.1% of the number of many cells, the effect of reducing the pressure loss cannot be obtained sufficiently. Also, if the number of open cells exceeds 4.9% of the number of many cells, the pressure loss can be reduced, but the PM collection efficiency will be reduced too much, so the function as a filter will be reduced. Inferior. In particular, when the number of open cells is 0.2 to 1.1% of the number of many cells, the pressure loss can be greatly reduced without reducing the PM collection efficiency.
  • the waste gas G7 which flowed into the 2nd sealing cell 71b from the one end surface 64 side of the honey-comb filter 60 is the 1st sealing cell 71a, the 2nd sealing cell 71b, After passing through the cell wall 73 separating the two, the first sealed cell 71a flows out. Accordingly, the cell wall 73 functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the exhaust gas G8 flowing into the open cell 71c from the one end face 64 side of the honeycomb filter 60 passes through the open cell 71c as it is.
  • the exhaust gas G9 that has flowed into the first sealing cell 71a from the other end face 65 side of the honeycomb filter 60 is separated into the first sealing cell 71a and the second sealing cell. After passing through the cell wall 73 separating 71b, it flows out from the second sealed cell 71b. Accordingly, the cell wall 73 functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the exhaust gas G10 flowing into the open cell 71c from the other end face 65 side of the honeycomb filter 60 passes through the open cell 71c as it is.
  • such a honeycomb filter has an end surface side in which cells having end portions sealed and cells having end portions opened alternately arranged on the gas inlet side of the metal container.
  • This is an exhaust gas purification device in which the other end face side is disposed on the gas outlet side of the metal container.
  • exhaust gas is purified in the same manner as when the exhaust gas purification apparatus of the first embodiment is used.
  • the size of the honeycomb formed body formed by extrusion is larger than the size of the honeycomb formed body described in the first embodiment, and the outer shape is different. In the same manner as in the first embodiment, a honeycomb formed body is manufactured.
  • honeycomb filter is formed of one honeycomb fired body, it is not necessary to perform a bundling process and it is not necessary to perform an outer periphery processing process.
  • an exhaust gas purification device can be manufactured like the first embodiment using the manufactured honeycomb filter. Also in the honeycomb filter and the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the effects (1) to (6) described in the first embodiment can be exhibited.
  • the cells whose end portions are sealed and the cells whose end portions are opened are alternately arranged on one end face side of the honeycomb filter.
  • the ratio of the number of open cells to the number of many cells may be within a predetermined range, and the position where the open cells are provided is not particularly limited. Therefore, the cells whose end portions are sealed and the cells whose end portions are open may not be alternately arranged on both end face sides of the honeycomb filter.
  • the cells whose end portions are sealed and the cells whose end portions are opened are alternately arranged.
  • the one end face side is disposed on the gas inlet side of the metal container, and the other end face side is disposed on the gas outlet side of the metal container.
  • the honeycomb fired body constituting the collective honeycomb filter is provided with open cells as long as a predetermined ratio of open cells is provided in the entire honeycomb filter.
  • the number of the honeycomb fired bodies is not particularly limited. For example, all the honeycomb fired bodies constituting the aggregated honeycomb filter may be provided with open cells, or only one of the honeycomb fired bodies constituting the aggregated honeycomb filter may be provided with open cells. .
  • the shape of the honeycomb filter of the present invention is not limited to a substantially cylindrical shape, and may be any column shape such as a substantially elliptical column shape or a substantially polygonal column shape.
  • the porosity of the honeycomb fired body and the integral honeycomb filter constituting the aggregated honeycomb filter is not particularly limited, but is desirably 35 to 60%. If the porosity is less than 35%, the honeycomb filter may be clogged immediately. On the other hand, when the porosity exceeds 60%, the strength of the honeycomb filter is lowered and may be easily broken.
  • the average pore diameter of the honeycomb fired body and the integral honeycomb filter constituting the aggregated honeycomb filter is preferably 5 to 30 ⁇ m. If the average pore diameter is less than 5 ⁇ m, the particulates may easily clog. On the other hand, when the average pore diameter exceeds 30 ⁇ m, the particulates pass through the pores, and the particulates cannot be collected and may not function as a filter.
  • the porosity and pore diameter can be measured by a conventionally known method such as a mercury intrusion method, an Archimedes method, or a measurement using a scanning electron microscope (SEM).
  • a conventionally known method such as a mercury intrusion method, an Archimedes method, or a measurement using a scanning electron microscope (SEM).
  • the thickness of the cell wall of the honeycomb filter of the present invention is not particularly limited, but is desirably 0.2 to 0.4 mm. If the cell wall thickness is less than 0.2 mm, the cell wall thickness supporting the honeycomb structure becomes thin, and the strength of the honeycomb structure may not be maintained. On the other hand, if the cell wall thickness exceeds 0.4 mm, the pressure loss may increase.
  • the cell density in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb filter of the present invention is not particularly limited, but a desirable lower limit is 31.0 cells / cm 2 (200 cells / inch 2 ), and a desirable upper limit is 93.0 cells / inch. cm 2 (600 / inch 2 ), more desirable lower limit is 38.8 / cm 2 (250 / inch 2 ), and more desirable upper limit is 77.5 / cm 2 (500 / inch 2 ). is there.
  • the number of cells is the total number of sealed cells and the number of open cells, and does not include the number of cells having a cross-sectional shape different from the cross-sectional shape of other cells. .
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body of each cell is not limited to a substantially square shape, for example, a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, a substantially pentagonal shape, a substantially hexagonal shape, Any shape such as a substantially trapezoidal shape or a substantially octagonal shape may be used. Various shapes may be mixed.
  • the bundling process when manufacturing the aggregated honeycomb filter is substantially the same as the shape of the ceramic block (or aggregate of honeycomb fired bodies) to be produced, for example, in addition to the method of applying the adhesive paste to the side surfaces of each honeycomb fired body.
  • the honeycomb fired bodies may be temporarily fixed in a shape mold, and an adhesive paste may be injected between the honeycomb fired bodies.
  • honeycomb fired bodies having different cross-sectional shapes are manufactured, and a plurality of types of honeycomb fired bodies are combined, and a plurality of honeycomb fired bodies are bundled through an adhesive layer.
  • the outer peripheral machining step may be omitted by producing a ceramic block.
  • the following three types of honeycomb fired bodies having different cross-sectional shapes may be manufactured.
  • the first honeycomb fired body has a cross-sectional shape surrounded by two straight lines and one arc.
  • the second honeycomb fired body has a cross-sectional shape surrounded by three straight lines and one arc.
  • the third honeycomb fired body has a cross-sectional shape surrounded by four straight lines (substantially square).
  • honeycomb fired bodies having different cross-sectional shapes can be manufactured by changing the shape of a die used in extrusion forming. Then, a substantially cylindrical honeycomb filter can be manufactured by combining eight first honeycomb fired bodies and four second honeycomb fired bodies and four third honeycomb fired bodies.
  • the main component of the constituent material of the honeycomb fired body constituting the aggregated honeycomb filter and the integral honeycomb filter is not limited to silicon carbide, but as other ceramic raw materials, for example, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, Examples thereof include ceramic powders such as nitride ceramics such as titanium nitride, carbide ceramics such as zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide, and oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, mullite, and aluminum titanate.
  • ceramic powders such as nitride ceramics such as titanium nitride, carbide ceramics such as zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide, and oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, mullite, and aluminum titanate.
  • the main component of the constituent material of the honeycomb fired body constituting the aggregated honeycomb filter is preferably a non-oxide ceramic, and particularly preferably silicon carbide. It is because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, thermal conductivity and the like.
  • ceramic raw materials such as silicon-containing ceramics in which metallic silicon is mixed with the above-mentioned ceramics, and ceramics in which the above-described ceramics are bonded with silicon or a silicate compound can be cited as constituent materials.
  • Those containing silicon (silicon-containing silicon carbide) are desirable.
  • a silicon-containing silicon carbide ceramic containing 60% by weight or more of silicon carbide is desirable.
  • cordierite or aluminum titanate is desirable as a main component of the constituent material of the integral honeycomb filter.
  • the organic binder contained in the wet mixture used in manufacturing the honeycomb fired body constituting the aggregated honeycomb filter and the integral honeycomb filter is not particularly limited, and examples thereof include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, and the like. Is mentioned. Of these, methylcellulose is desirable.
  • the blending amount of the organic binder is usually preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
  • a plasticizer contained in a wet mixture For example, glycerol etc. are mentioned.
  • the lubricant contained in the wet mixture is not particularly limited, and examples thereof include polyoxyalkylene compounds such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxypropylene alkyl ether. Specific examples of the lubricant include polyoxyethylene monobutyl ether and polyoxypropylene monobutyl ether. In some cases, the plasticizer and the lubricant may not be contained in the wet mixture.
  • a dispersion medium liquid may be used.
  • the dispersion medium liquid include water, an organic solvent such as benzene, and an alcohol such as methanol.
  • a molding aid may be added to the wet mixture.
  • the molding aid is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty acid soap, polyalcohol and the like.
  • a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the wet mixture as necessary.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
  • the thing similar to a wet mixture is used as a sealing material paste which seals a cell.
  • the sealing material paste is not particularly limited, and it is desirable that the sealing material manufactured through a subsequent process has a porosity of 30 to 75%.
  • Examples of the inorganic binder contained in the adhesive paste and the coating material paste include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic binders, silica sol is desirable.
  • organic binder contained in the adhesive paste and the coating material paste examples include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among organic binders, carboxymethylcellulose is desirable.
  • inorganic fibers contained in the adhesive paste and the coating material paste examples include ceramic fibers such as silica-alumina, mullite, alumina, and silica. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic fibers, alumina fiber is desirable.
  • Examples of the inorganic particles contained in the adhesive paste and the coating material paste include carbide particles and nitride particles. Specific examples include silicon carbide particles, silicon nitride particles, and boron nitride particles. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, silicon carbide particles having excellent thermal conductivity are desirable.
  • a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide-based ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the adhesive paste and the coating material paste as necessary.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
  • a catalyst may be supported on the honeycomb filter of the present invention.
  • a catalyst capable of purifying harmful gas components in exhaust gas such as CO, HC and NOx
  • a catalyst that helps combustion of PM it becomes possible to burn and remove PM more easily.
  • the catalyst may be supported on the honeycomb filter or on the honeycomb fired body.
  • a method for forming an alumina film on the surface of the honeycomb filter for example, a method of impregnating a honeycomb filter with a solution of a metal compound containing aluminum such as Al (NO 3 ) 3 and heating, a solution containing alumina powder is used.
  • a method of impregnating and heating a honeycomb filter can be exemplified.
  • Examples of the method for applying a promoter to the alumina film include a method in which a honeycomb filter is impregnated with a solution of a metal compound containing a rare earth element such as Ce (NO 3 ) 3 and heated.
  • a dinitrodiammine platinum nitric acid solution [Pt (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 ] HNO 3 , platinum concentration of about 4.53% by weight
  • the catalyst may be applied by a method in which a catalyst is applied to alumina particles in advance and a honeycomb filter impregnated with a solution containing the alumina powder to which the catalyst is applied is heated.
  • Honeycomb filter 14 64 One end face 15, 65 of honeycomb filter The other end face 21a, 21b, 71a, 71b of honeycomb filter Sealed cell 21c, 71c Open cell 23, 73 Cell wall 24 Honeycomb fired body One end face 25 The other end face 30 of the honeycomb fired body Exhaust gas purification device 31 Metal container 33 Gas inlet side 34 Gas outlet side

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Abstract

本発明の目的は、PMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができるハニカムフィルタを提供することであり、本発明のハニカムフィルタは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムフィルタであって、上記多数のセルの大部分は、いずれか一方の端部が封止された封止セルであり、上記多数のセルの一部は、両方の端部が開放された開口セルであり、上記開口セルの個数は、上記多数のセルの個数の0.1~4.9%であることを特徴とする。

Description

ハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置
本発明は、ハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置に関する。
近年、環境問題が重視されるようになり、自動車業界では燃費が良く、かつ、環境負荷の小さいエンジンが求められている。
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べて燃費に優れるという長所がある。一方、スス等のパティキュレート(以下、PMともいう)が発生するため、排ガス浄化装置を搭載して排ガスに含まれるPMを浄化する必要がある。
ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べてPMの排出量が少ないという長所がある。そのため、通常は、PMを浄化するための排ガス浄化装置を搭載する必要がない。一方、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。
近年、自動車購入者が自動車の燃費を重視する傾向があることから、ガソリンエンジンの中でも、燃費に優れた直噴ガソリンエンジン(GDI:Gasoline Direct Injection)の搭載数が増大することが予想されている。しかしながら、直噴ガソリンエンジンから排出される排ガス中には少量のPMが含まれることがあり、排ガス浄化装置を搭載して排ガス中のPMを浄化する必要があることが予想されている。
ディーゼルエンジンから排出される排ガスの浄化に用いられる排ガス浄化装置は、セラミック等の材料からなるハニカムフィルタを金属容器(ケーシング)内に収納することにより作製される。排ガス浄化装置のガス入口側から排ガスを排ガス浄化装置内に導入し、フィルタ内に排ガスを通過させて、排ガス浄化装置のガス出口側から排ガスを排出することによって排ガスを浄化することができる。
このようなフィルタでは、多数のセルが、セル壁を隔てて長手方向に並設されている。また、多数のセルはすべて、いずれか一方の端部が封止されているため、一のセルに流入した排ガスは、必ずセル同士を隔てるセル壁を通過した後、他のセルから流出するようになっている。すなわち、このようなフィルタが排ガス浄化装置に備えられていると、排ガス中に含まれるPMは、フィルタを通過する際に、セル壁により捕捉され、その結果、排ガスが浄化される。
特許文献1には、このような構造を有するハニカムフィルタ、及び、ハニカムフィルタをケーシング内に備えた排ガス浄化装置が開示されている。
特開2001-96113号公報
上述したように、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。従って、ガソリンエンジンを使用する際には、燃費の悪化を防ぐ必要がある。そのため、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化することを考えた場合、排ガスを浄化するためのフィルタには、圧力損失が低いことが求められる。一方、ガソリンエンジンから排出される排ガス中に含まれるPMの量は微量である。そのため、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化するためのフィルタにおいては、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化するためのフィルタと比べて、PMの捕集効率は低くてもよいと考えられる。すなわち、ガソリンエンジン用のフィルタには、ディーゼルエンジン用のフィルタに比べて、PMの捕集効率を低下させても圧力損失が低いことが求められている。
本発明者は、上述したように、直噴ガソリンエンジンから排出される排ガス中のPMを浄化することが必要になる可能性が高いことを踏まえて、直噴ガソリンエンジンから排出される排ガスに代表される、少量のPMが含まれる排ガスを浄化するためのハニカムフィルタ、及び、上記ハニカムフィルタを用いた排ガス浄化装置の開発を試みた。
本発明者は、排ガスを浄化する際に、ハニカムフィルタの圧力損失に影響を与える要因について検討した。
ハニカムフィルタの圧力損失に影響を及ぼす主な要因としては、排ガスがフィルタに流入する際の抵抗、排ガスがフィルタから流出する際の抵抗、セル(流入側セル及び流出側セル)を通過する際の摩擦、セル壁を通過する際の抵抗等が挙げられる。
ここで、圧力損失を低下させるための1つの方法として、ハニカムフィルタのセルについて両方の端部を開放することが考えられる。
しかしながら、ハニカムフィルタのセルについて両方の端部を開放すると、圧力損失を低下させることはできるものの、セル壁を通過しない排ガスに含まれるPMは、セル壁に捕集されないため、PMの捕集効率は大きく低下してしまう。
そのような中、本発明者は、ハニカムフィルタにおけるPMの捕集効率と圧力損失との間の関係を詳細に検討した。その結果、多数のセルの個数に対する、両方の端部が封止されていないセルの個数の割合を所定の範囲にすることによって、多数のセルがすべて交互に封止されている場合に比べてPMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、請求項1に記載のハニカムフィルタは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムフィルタであって、
上記多数のセルの大部分は、いずれか一方の端部が封止された封止セルであり、
上記多数のセルの一部は、両方の端部が開放された開口セルであり、
上記開口セルの個数は、上記多数のセルの個数の0.1~4.9%であることを特徴とする。
請求項1に記載のハニカムフィルタは、多数のセルの一部に、両方の端部が開放された開口セルを有している。従って、排ガスの一部が、開口セルを通過するため、開口セルを有していないハニカムフィルタと比べて圧力損失を低下させることができる。
請求項1に記載のハニカムフィルタでは、開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1~4.9%である。開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1~4.9%であると、PMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができる。
そして、請求項1に記載のハニカムフィルタは、ガソリンエンジンから排出される排ガスに代表される、少量のPMが含まれる排ガスを浄化する場合に適している。
開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1%未満であると、圧力損失を低下させる効果が充分に得られない。また、開口セルの個数が、多数のセルの個数の4.9%を超えると、圧力損失を低下させることはできるが、PMの捕集効率が低下しすぎてしまうため、フィルタとしての機能が劣る。
請求項2に記載のハニカムフィルタにおいては、上記開口セルの個数が、上記多数のセル個数の0.2~1.1%である。
開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.2~1.1%であると、PMの捕集効率を低下させることなく、圧力損失を低下させることができる。
請求項3に記載のハニカムフィルタにおいては、一方の端面側において、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されており、
上記一方の端面側の端部が封止されたセルは、他方の端面側の端部が開放されており、
上記一方の端面側の端部が開放されたセルの大部分は、他方の端面側の端部が封止されており、
上記一方の端面側の端部が開放されたセルの一部は、他方の端面側の端部が開放されている。
請求項3に記載のハニカムフィルタでは、端部が開放されたセルが、一方の端面側よりも他方の端面側に多く存在している。そのため、排ガスが、ハニカムフィルタ内を円滑に流通することができると考えられるので、圧力損失をより低下させることができる。
請求項4に記載の排ガス浄化装置は、ガス入口側及びガス出口側を備えた金属容器と、
上記金属容器内に収容されたハニカムフィルタとを備えた排ガス浄化装置であって、
上記ハニカムフィルタは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されており、
上記多数のセルの大部分は、いずれか一方の端部が封止された封止セルであり、
上記多数のセルの一部は、両方の端部が開放された開口セルであり、
上記開口セルの個数は、上記多数のセルの個数の0.1~4.9%であることを特徴とする。
請求項4に記載の排ガス浄化装置は、多数のセルの一部に、両方の端部が開放された開口セルを有したハニカムフィルタを備えている。従って、排ガスの一部が、開口セルを通過するため、開口セルを有していないハニカムフィルタを備える排ガス浄化装置と比べて圧力損失を低下させることができる。
請求項4に記載の排ガス浄化装置を構成するハニカムフィルタでは、開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1~4.9%である。開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1~4.9%であると、PMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができる。
開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1%未満であると、圧力損失を低下させる効果が充分に得られない。また、開口セルの個数が、多数のセルの個数の4.9%を超えると、圧力損失を低下させることはできるが、PMの捕集効率が低下しすぎてしまうため、フィルタとしての機能が劣る。
請求項5に記載の排ガス浄化装置では、上記開口セルの個数が、上記多数のセルの個数の0.2~1.1%である。
開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.2~1.1%であると、PMの捕集効率を低下させることなく、圧力損失を低下させることができる。
請求項6に記載の排ガス浄化装置では、上記ハニカムフィルタの一方の端面側において、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されており、
上記一方の端面側の端部が封止されたセルは、他方の端面側の端部が開放されており、
上記一方の端面側の端部が開放されたセルの大部分は、他方の端面側の端部が封止されており、
上記一方の端面側の端部が開放されたセルの一部は、他方の端面側の端部が開放されており、
上記ハニカムフィルタの一方の端面側が、上記金属容器のガス入口側に配置されており、
上記ハニカムフィルタの他方の端面側が、上記金属容器のガス出口側に配置されている。
請求項6に記載の排ガス浄化装置では、端部が開放されたセルが、ガス入口側に比べてガス出口側に多く存在している。そのため、排ガスが、ハニカムフィルタ内を円滑に流通することができると考えられるので、圧力損失をより大幅に低下させることができる。
請求項7に記載の排ガス浄化装置では、上記ガスは、ガソリンエンジンから排出された排ガスである。
このような排ガス浄化装置は、排ガス中に含まれるPMの量が少ないガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化する場合に適している。
図1は、第一実施形態のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。 図2は、図1に示したハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。 図3(a)は、図2に示したハニカム焼成体のセル構造を一方の端面側から模式的に示す側面図であり、図3(b)は、図2に示したハニカム焼成体のセル構造を他方の端面側から模式的に示す側面図である。 図4(a)は、図2に示したハニカム焼成体の一方の端面側から流入する排ガスの流れを模式的に示すA-A線断面図であり、図4(b)は、図2に示したハニカム焼成体の他方の端面側から流入する排ガスの流れを模式的に示すA-A線断面図である。 図5(a)は、第一実施形態のハニカムフィルタの一例を一方の端面側から模式的に示す側面図であり、図5(b)は、図5(a)に示したハニカムフィルタを他方の端面側から模式的に示す側面図である。 図6は、図5(a)及び図5(b)に示したハニカムフィルタを製造する際の結束工程の一例を模式的に示す側面図である。 図7は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。 図8は、図5(a)及び図5(b)に示したハニカムフィルタを製造する際の結束工程において第1のハニカム焼成体と第2のハニカム焼成体とを配置する位置を模式的に示す説明図である。 図9は、PMの捕集効率測定装置を模式的に示す断面図である。 図10は、圧力損失測定装置を模式的に示す断面図である。 図11は、実施例及び比較例におけるハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合とPMの捕集効率との関係を示すグラフである。 図12は、実施例及び比較例におけるハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合と圧力損失との関係を示すグラフである。 図13(a)は、第二実施形態のハニカムフィルタの一例を一方の端面側から模式的に示す斜視図であり、図13(b)は、図13(a)に示したハニカムフィルタを他方の端面側から模式的に示す斜視図である。 図14(a)及び図14(b)は、図13(a)に示したハニカムフィルタのB-B線断面図である。
(第一実施形態)
以下、本発明のハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置の一実施形態である第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の実施形態に係るハニカムフィルタについて説明する。
図1は、第一実施形態のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。また、図2は、図1に示したハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。図3(a)は、図2に示したハニカム焼成体のセル構造を一方の端面側から模式的に示す側面図であり、図3(b)は、図2に示したハニカム焼成体のセル構造を他方の端面側から模式的に示す側面図である。
図1に示すハニカムフィルタ10は、一方の端面14及び他方の端面15を有している。また、多孔質セラミックからなるハニカム焼成体20が、接着材層11を介して複数個結束されてセラミックブロック13を構成している。そして、セラミックブロック13の周囲には、排ガスの漏れを防止するためのコート層12が形成されている。なお、コート層は、必要に応じて形成されていればよい。
このような、複数個のハニカム焼成体が結束されてなるハニカムフィルタは、集合型ハニカムフィルタともいう。
また、ハニカム焼成体20は、図2に示す形状を有している。
図2に示すハニカム焼成体20は、一方の端面24及び他方の端面25を有している。また、ハニカム焼成体20には、多数のセル21a、21b及び21cが、セル壁23を隔てて長手方向(図2中、aの方向)に並設されている。
図3(a)に示すように、ハニカム焼成体20の一方の端面24側においては、端部が封止材22で封止されたセル21aと、端部が開放されたセル21b又は21cとが交互に配置されている。
そして、図3(b)に示すように、セル21aは、ハニカム焼成体20の他方の端面25側の端部が開放されている。一方、ハニカム焼成体20の一方の端面24側の端部が開放されたセルについて、大部分のセルであるセル21bは、ハニカム焼成体20の他方の端面25側の端部が封止材22で封止されており、一部のセルであるセル21cは、ハニカム焼成体20の他方の端面25側の端部が開放されている。
そのため、ハニカム焼成体20の他方の端面25側においては、開口セル21cの個数の分だけ、ハニカム焼成体20の一方の端面24側よりも端部が開放されたセルが多く存在している。
このように、ハニカム焼成体20に設けられている多数のセルの大部分は、ハニカム焼成体20のいずれか一方の端部が封止された封止セルとなっており、多数のセルの一部は、ハニカム焼成体20の両方の端部が開放された開口セルとなっている。すなわち、図2、図3(a)及び図3(b)に示すハニカム焼成体20においては、セル21a及びセル21bが封止セルであり、セル21cが開口セルである。
なお、セル21aのように、ハニカム焼成体20の一方の端面24側の端部が封止された封止セルを第1の封止セルともいい、また、セル21bのように、ハニカム焼成体20の他方の端面25側の端部が封止された封止セルを第2の封止セルともいうこととする。
なお、本発明において、封止セルの個数は、ハニカムフィルタ又はハニカム焼成体が有する多数のセルの個数から開口セルの個数を除いた個数に一致する。従って、本明細書においては、例えば、開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1~4.9%であるとき、「多数のセルの一部」とは、「多数のセルの個数の0.1~4.9%」を意味し、「多数のセルの大部分」とは、「多数のセルの個数の95.1~99.9%」を意味する。
また、本実施形態のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体には、ハニカム焼成体が複数個結束されてなるハニカムフィルタ全体における開口セルの個数が、ハニカムフィルタ全体が有する多数のセルの個数の0.1~4.9%となるように開口セルが設けられている。なお、ハニカムフィルタ全体における開口セルの個数が、ハニカムフィルタ全体が有する多数のセルの個数の0.2~1.1%となるように開口セルが設けられていることが望ましい。
ハニカム焼成体に開口セルが設けられていると、ハニカム焼成体に開口セルが設けられていない場合と比べて圧力損失を低下させることができる。
開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1%未満であると、圧力損失を低下させる効果が充分に得られない。また、開口セルの個数が、多数のセルの個数の4.9%を超えると、圧力損失を低下させることはできるが、PMの捕集効率が低下しすぎてしまうため、フィルタとしての機能が劣る。
特に、開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.2~1.1%である場合、PMの捕集効率を低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができる。
例えば、図2、図3(a)及び図3(b)に示したような、縦18個、横18個の計324個のセルを有するハニカム焼成体が、16個結束されることにより構成されるハニカムフィルタを考えた場合、ハニカムフィルタ全体における開口セルの個数が、5~220個程度となるように、ハニカム焼成体に開口セルが設けられていることが望ましい。この際、開口セルが設けられたハニカム焼成体1個と、開口セルが設けられていないハニカム焼成体15個とを結束させてもよいし、所定の個数の開口セルが設けられたハニカム焼成体と、開口セルが設けられていないハニカム焼成体とを所定の個数結束させてもよい。さらに、ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体が有する開口セルの個数は、すべてのハニカム焼成体について同一でもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
次に、ハニカム焼成体に流入する排ガスの流れについて説明する。
図4(a)は、図2に示したハニカム焼成体の一方の端面側から流入する排ガスの流れを模式的に示すA-A線断面図であり、図4(b)は、図2に示したハニカム焼成体の他方の端面側から流入する排ガスの流れを模式的に示すA-A線断面図である。
なお、図4(a)及び図4(b)では、図2に示したハニカム焼成体20のA-A線断面を模式的に示しており、ハニカム焼成体20が有する縦方向のセルの個数を模式的に9個としている。
図4(a)に示すように、ハニカム焼成体20の一方の端面24側から第2の封止セル21bに流入した排ガスG1は、第1の封止セル21aと第2の封止セル21bとを隔てるセル壁23を通過した後、第1の封止セル21aから流出するようになっている。従って、セル壁23は、PM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
一方、ハニカム焼成体20の一方の端面24側から開口セル21cに流入した排ガスG2は、そのまま開口セル21cを通過する。
また、図4(b)に示すように、ハニカム焼成体20の他方の端面25側から第1の封止セル21aに流入した排ガスG3は、第1の封止セル21aと第2の封止セル21bとを隔てるセル壁23を通過した後、第2の封止セル21bから流出するようになっている。従って、セル壁23は、PM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
一方、ハニカム焼成体20の他方の端面25側から開口セル21cに流入した排ガスG4は、そのまま開口セル21cを通過する。
このように、ハニカム焼成体20のいずれかの端面24又は25側から流入した排ガスにおいては、大部分の排ガスG1及びG3は、セル壁23を通過し、一部の排ガスG2及びG4は、そのまま開口セルを通過する。
本実施形態のハニカムフィルタは、複数のハニカム焼成体が、接着材層を介して結束されたものである。
なお、複数のハニカム焼成体のうち、少なくとも1つのハニカム焼成体は、上述したような、多数のセルの一部に開口セルを有するハニカム焼成体である。従って、本実施形態のハニカムフィルタは、多数のセルの一部に開口セルを有するハニカム焼成体のみから構成されていてもよいし、開口セルを有していないハニカム焼成体を含んでいてもよい。
図5(a)は、第一実施形態のハニカムフィルタの一例を一方の端面側から模式的に示す側面図であり、図5(b)は、図5(a)に示したハニカムフィルタを他方の端面側から模式的に示す側面図である。
ハニカムフィルタ10では、図2、図3(a)及び図3(b)に示したハニカム焼成体20が、接着材層11を介して複数個結束されている。なお、図5(a)及び図5(b)においては、1つのハニカム焼成体20が有するセルの個数を模式的に縦9個、横9個としている。
また、図5(a)及び図5(b)では、後述するように、ハニカムフィルタ10の外周に切削加工が施されているため、ハニカムフィルタ10の外周部に位置するハニカム焼成体の断面形状(その長手方向に垂直な断面の形状)は、4本の直線で囲まれた形状ではない。そのため、ハニカムフィルタ10は、4本の直線で囲まれた断面形状を有するハニカム焼成体20、2本の直線と1本の曲線とで囲まれた断面形状を有するハニカム焼成体26、及び、3本の直線と1本の曲線とで囲まれた断面形状を有するハニカム焼成体27という3種類のハニカム焼成体からなると考えることもできる。
ハニカムフィルタ10を構成するハニカム焼成体20、26及び27は、図2、図3(a)及び図3(b)に示したハニカム焼成体20の一方の端面24(封止セルと開口セルとが交互に配置されている側の端面)同士が、すべて同じ向き(ハニカムフィルタ10の一方の端面14側)に配置されるように結束されている。
そのため、ハニカムフィルタ10は、ハニカムフィルタ10の一方の端面14側の端部が封止され、かつ、ハニカムフィルタ10の他方の端面15側の端部が開放された第1の封止セル21a、ハニカムフィルタ10の一方の端面14側の端部が開放され、かつ、ハニカムフィルタ10の他方の端面15側の端部が封止された第2の封止セル21b、及び、ハニカムフィルタ10の両方の端部が開放された開口セル21cを有している。
ハニカムフィルタ10の一方の端面14側においては、端部が封止されたセル21aと、端部が開放されたセル21b又は21cとが交互に配置されている。
一方、ハニカムフィルタ10の他方の端面15側においては、開口セル21cの個数の分だけ、ハニカムフィルタ10の一方の端面14側よりも端部が開放されたセルが多く存在している。
本実施形態のハニカムフィルタにおいては、開口セルの個数は、多数のセルの個数の0.1~4.9%であることを特徴としている。また、開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.2~1.1%であることが望ましい。
なお、本明細書において、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合を求める場合、多数のセルの個数には、後述する切削加工によって一部が欠けたセルの個数は含まないこととする。
これを図5(a)を参照して説明する。セル21dは、ハニカムフィルタ10の外周部に存在するセルであり、四角形ではない断面形状を有する。セル21dのように、ハニカムフィルタ10の外周部に存在するセルのほとんどは、セルの断面形状が四角形ではない。一方、ハニカムフィルタ10の外周部以外に存在するセルについては、セルの断面形状が四角形である。このように、ハニカムフィルタの外周部に存在するセルであって、ハニカムフィルタの外周部以外に存在するセルと異なる断面形状を有するセルを「一部が欠けたセル」という。
従って、図5(a)に示したハニカムフィルタにおいて、多数のセルの個数は、断面形状が四角形である封止セル21a及び21bの個数、並びに、開口セル21cの個数を合わせた個数である。
次に、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法の一例について説明する。なお、ここでは、図5(a)及び図5(b)に示したハニカムフィルタを製造する方法について説明する。
まず、セラミック原料を成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製する成形工程を行う。
具体的には、まず、セラミック粉末として炭化ケイ素粉末と、有機バインダと液状の可塑剤と潤滑剤と水とを混合することにより、ハニカム成形体製造用のセラミック原料(湿潤混合物)を調製する。
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入し、押出成形した後、所定の長さに切断する切断処理を行うことにより、所定の形状を有する生のハニカム成形体を作製する。
続いて、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて生のハニカム成形体を乾燥させる乾燥処理を行うことにより、乾燥させたハニカム成形体を作製する。
続いて、乾燥させたハニカム成形体の所定のセルに封止材ペーストを充填して上記セルを目封じする封止工程を行う。
図2、図3(a)及び図3(b)に示したハニカム焼成体を例にして封止工程を説明する。まず、ハニカム成形体の一方の端面側において、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されるように、所定のセルの端部に封止材となる封止材ペーストを充填する。次に、ハニカム成形体の一方の端面側の端部に封止材ペーストを充填していないセルに対して、大部分のセルについては、他方の端面側の端部に封止材ペーストを充填し、一部のセルについては、他方の端面側の端部にも封止材ペーストを充填しない。また、ハニカム成形体の一方の端面側の端部に封止材ペーストを充填したセルについては、他方の端面側の端部に封止材ペーストを充填しない。
ここで、封止材ペーストとしては、上記湿潤混合物と同様の組成のものを用いることができる。
次に、封止処理を行ったハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する焼成工程を行う。
封止工程の後、セルの端部が封止されたハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱して除去する脱脂処理を行い、その後、焼成処理を行うことにより、図2、図3(a)及び図3(b)に示したようなハニカム焼成体を作製することができる。
なお、セルの端部に充填された封止材ペーストは、加熱により固化され、封止材となる。
また、切断処理、乾燥処理、封止処理、脱脂処理、及び、焼成処理の条件は、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。
次に、複数個のハニカム焼成体間に接着材層を形成して、複数個のハニカム焼成体を接着材層を介して接着する結束工程を行う。
図6は、図5(a)及び図5(b)に示したハニカムフィルタを製造する際の結束工程の一例を模式的に示す側面図である。
結束工程では、例えば、図6に示すように、ハニカム焼成体20が斜めに傾斜した状態で積み上げることができるように、上部の断面がV字形状に構成された台100の上に、ハニカム焼成体20を傾斜した状態で載置する。その後、上側を向いたハニカム焼成体20の2つの側面28a、28bに、接着材ペースト16を均一な厚さで塗布する。そして、この接着材ペースト16の上に、順次他のハニカム焼成体20を積層する工程を繰り返す。
このとき、ハニカム焼成体20において、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されている一方の端面24が、すべて同じ向きに配置されるようにハニカム焼成体20を積層する。
このような方法により、ハニカム焼成体の側面に接着材ペーストが塗布されてなるハニカム焼成体の集合体を作製する。
なお、図6においては、1つのハニカム焼成体20が有するセルの個数を模式的に縦5個、横5個としている。
接着材ペーストとしては、例えば、アルミナファイバ等の無機繊維と、炭化ケイ素等の無機粒子と、シリカゾル等の無機バインダとを含むペースト等を用いる。また、接着材ペーストには、さらにウィスカが含まれていてもよい。
続いて、ハニカム焼成体の集合体を乾燥機等を用いて加熱して、接着材ペーストを乾燥固化させることによって、ハニカム焼成体間に接着材層が形成されたセラミックブロックを作製する乾燥固化工程を行う。
その後、セラミックブロックに切削加工を施す外周加工工程を行う。
具体的には、セラミックブロックに対して、ダイヤモンドカッターを用いて切削加工を施すことにより、外周が略円柱状に加工されたセラミックブロックを作製する。
続いて、外周が略円柱状に加工されたセラミックブロックの外周面にコート材ペーストを塗布し、上記コート材ペーストを乾燥固化させることによりコート層を形成するコート層形成工程を行う。
まず、外周が略円柱状に加工されたセラミックブロックの外周面にコート材ペーストを塗布する。次に、コート材ペーストを乾燥固化させることにより、外周面にコート層が形成されたハニカムフィルタを作製する。
ここで、コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストと同じ材料からなるものを使用することができる。
以上の工程によって、本実施形態のハニカムフィルタ(図5(a)及び図5(b)参照)を製造することができる。
続いて、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置について説明する。
本実施形態の排ガス浄化装置には、上述したハニカムフィルタが用いられている。
図7は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図7に示す排ガス浄化装置30は、ガス入口側33及びガス出口側34を備えた金属容器31と、金属容器31内に収容されたハニカムフィルタ10とを備えている。
排ガス浄化装置30では、ハニカムフィルタ10として、図5(a)及び図5(b)に示したハニカムフィルタが用いられている。上述したように、ハニカムフィルタ10の一方の端面14側は、端部が封止材22で封止されたセル21aと、端部が開放されたセル21b又は21cとが交互に配置されている。一方、ハニカムフィルタ10の他方の端面15側は、開口セル21cの個数の分だけ、ハニカムフィルタ10の一方の端面14側よりも端部が開放されたセルが多く存在している。排ガス浄化装置30では、ハニカムフィルタ10の一方の端面14側が、金属容器31のガス入口側33に配置されており、ハニカムフィルタ10の他方の端面15側が、金属容器31のガス出口側34に配置されている。
また、ハニカムフィルタ10と金属容器31との間には、保持シール材32が配設されており、保持シール材32によりハニカムフィルタ10が保持されている。
保持シール材は、主にアルミナ等の無機繊維からなる平面視略矩形状のマット状の部材である。
さらに、金属容器31のガス入口側33には、直噴ガソリンエンジン等の内燃機関から排出された排ガスを排ガス浄化装置30内に導入するための導入管が接続される。一方、金属容器31のガス出口側34には、排ガス浄化装置30内を通過した排ガスを外部に排出する排出管が接続される。
次に、このようなハニカムフィルタ10を備えた排ガス浄化装置30を用いて排ガスを浄化する方法について、図7を参照して以下に説明する。
図7に示したように、内燃機関から排出され、ガス入口側33から排ガス浄化装置30に流入した排ガス(図7中、排ガスをG5及びG6で示し、排ガスの流れを矢印で示す)は、ハニカムフィルタ10の一方の端面14側からハニカムフィルタ10に流入する。ハニカムフィルタ10の一方の端面14側においては、排ガスG5は、第2の封止セル21bに流入し、排ガスG6は、開口セル21cに流入する。
このうち、第2の封止セル21bに流入した排ガスG5は、第1の封止セル21aと第2の封止セル21bとを隔てるセル壁23を通過する。この際、排ガスG5中のPMが、セル壁23で捕集され、排ガスG5が浄化される。
浄化された排ガスG5は、第1の封止セル21aに流入し、ハニカムフィルタ10の他方の端面15側からハニカムフィルタ10の外に排出される。そして、排ガスG5は、排ガス浄化装置30のガス出口側34から排ガス浄化装置30の外に排出される。
一方、開口セル21cに流入した排ガスG6は、そのまま開口セル21cを通過し、ハニカムフィルタ10の他方の端面15側からハニカムフィルタ10の外に排出される。そして、排ガスG6は、排ガス浄化装置30のガス出口側34から排ガス浄化装置30の外に排出される。
このように、排ガス浄化装置30では、大部分の排ガスである排ガスG5は浄化される。一方、一部の排ガスである排ガスG6は、開口セル21cを通過する。そのため、排ガス浄化装置30においては、開口セルを有していないハニカムフィルタを備える排ガス浄化装置と比べて圧力損失が低くなる。
また、排ガス浄化装置30では、ハニカムフィルタ10全体が有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数が、所定の割合であるため、PMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができる。
そのため、本実施形態の排ガス浄化装置は、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化するためのガソリンパティキュレートフィルタとして用いることができる。
本実施形態の排ガス浄化装置では、金属容器内に、本実施形態のハニカムフィルタが1つ収容されていてもよいし、他の触媒担体として用いられるハニカム構造体と一緒に配置されていてもよい。
以下、本実施形態の排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
上記の方法で製造した本実施形態のハニカムフィルタを金属容器内に配置する。例えば、図7に示した排ガス浄化装置を製造する場合、ハニカムフィルタにおいて、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されている一方の端面側が金属容器のガス入口側になるように、他方の端面側が金属容器のガス出口側になるように金属容器内に配置する。
具体的には、保持シール材として、主に無機繊維からなる平面視略矩形状のマットを準備し、このマットをハニカムフィルタに巻き付ける。そして、円筒状の金属容器に圧入することによって排ガス浄化装置とすることができる。
また、金属容器を、第一の金属容器及び第二の金属容器の2つの部品に分離可能な形状としておき、無機繊維からなるマットを巻き付けたハニカムフィルタを第一の金属容器上に載置した後に第二の金属容器を被せて密封することによって排ガス浄化装置とすることもできる。
以下、本実施形態のハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置の作用効果について説明する。
(1)本実施形態のハニカムフィルタにおいては、ハニカムフィルタに設けられている多数のセルの大部分は、いずれか一方の端部が封止された封止セルであり、多数のセルの一部は、両方の端部が開放された開口セルである。
多数のセルの一部に、両方の端部が開放された開口セルを有していると、排ガスの一部が、開口セルを通過するため、開口セルを有していないハニカムフィルタと比べて圧力損失を低下させることができる。
(2)本実施形態のハニカムフィルタにおいては、開口セルの個数が、ハニカムフィルタに設けられている多数のセルの個数の0.1~4.9%である。
開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1~4.9%であると、PMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができる。
(3)本実施形態のハニカムフィルタにおいては、一方の端面側において、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されており、上記一方の端面側の端部が封止されたセルは、他方の端面側の端部が開放されており、上記一方の端面側の端部が開放されたセルの大部分は、他方の端面側の端部が封止されており、上記一方の端面側の端部が開放されたセルの一部は、他方の端面側の端部が開放されている。
つまり、本実施形態のハニカムフィルタでは、端部が開放されたセルが、一方の端面側よりも他方の端面側に多く存在している。そのため、排ガスが、ハニカムフィルタ内を円滑に流通することができると考えられるので、圧力損失をより低下させることができる。
(4)本実施形態の排ガス浄化装置には、本実施形態のハニカムフィルタが用いられており、ハニカムフィルタの、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置された一方の端面側が、ガス入口側に配置されており、ハニカムフィルタの他方の端面側が、ガス出口側に配置されている。
つまり、本実施形態の排ガス浄化装置では、端部が開放されたセルが、ガス入口側に比べてガス出口側に多く存在している。そのため、排ガスが、ハニカムフィルタ内を円滑に流通することができると考えられるので、圧力損失をより大幅に低下させることができる。
(5)本実施形態の排ガス浄化装置では、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化する。
ガソリンエンジンから排出される排ガスに含まれるPMの量は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるPMの量に比べて少ない。そのため、PMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができるハニカムフィルタを備えた本実施形態の排ガス浄化装置を用いることによって、圧力損失の増加に起因する燃費の悪化を防ぐことができるとともに、排ガスに含まれるPMを充分に捕集することができる。
(6)本実施形態の排ガス浄化装置では、金属容器内に、1つのハニカムフィルタが収容されている。
本実施形態の排ガス浄化装置を用いて、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化する場合、排ガスに含まれるPMの量は少ないため、ハニカムフィルタの個数が1つであっても、PMを充分に捕集することができる。
また、複数のハニカムフィルタを金属容器内に収容する必要がないため、排ガス浄化装置全体のサイズを小さくすることができる。
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
(1)ハニカムフィルタの製造
(実施例1)
平均粒子径22μmの炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂2.1重量%、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.8重量%、グリセリン1.3重量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して湿潤混合物を得た。そして、湿潤混合物を押出成形した後、切断することにより、図2、図3(a)及び図3(b)に示した形状と略同様の形状であって、セルを封止していない生のハニカム成形体を作製した。次に、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させることにより、乾燥させたハニカム成形体を作製した。
乾燥させたハニカム成形体の所定のセルに、上記湿潤混合物と同様の組成の封止材ペーストを充填してセルの封止を行った。
本実施例では、後述するように、1個の開口セルを有する第1のハニカム焼成体、及び、開口セルを有さない第2のハニカム焼成体を作製する。そして、第1のハニカム焼成体となるハニカム成形体には、第1の封止を行い、一方、第2のハニカム焼成体となるハニカム成形体には、第2の封止を行った。
第1の封止では、まず、乾燥させたハニカム成形体の一方の端面側において、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されるように、所定のセルの端部に封止材ペーストを充填した。次に、乾燥させたハニカム成形体の一方の端面側の端部に封止材ペーストを充填していないセルのうち、1個のセルについては、他方の端面側の端部にも封止材ペーストを充填せず、残りのセルについては、他方の端面側の端部に封止材ペーストを充填した。また、乾燥させたハニカム成形体の一方の端面側の端部に封止材ペーストを充填したセルについては、他方の端面側の端部に封止材ペーストを充填しなかった。
第2の封止では、まず、乾燥させたハニカム成形体の一方の端面側において、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されるように、所定のセルの端部に封止材ペーストを充填した。次に、乾燥させたハニカム成形体の一方の端面側の端部に封止材ペーストを充填していないセルのすべてについて、他方の端面側の端部に封止材ペーストを充填した。
セルの封止を行った後、封止材ペーストを充填したハニカム成形体を再び乾燥機を用いて乾燥させた。
セルの封止を行ったハニカム成形体を焼成用治具に載置した後、400℃で脱脂処理を行い、さらに、常圧のアルゴン雰囲気下2200℃、3時間の条件で焼成処理を行うことにより、気孔率が42%、平均気孔径が11μm、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セルの数(セル密度)が31.0個/cm(200個/inch)、セル壁の厚さが0.4mm(16mil)の炭化ケイ素焼結体からなる第1のハニカム焼成体及び第2のハニカム焼成体を作製した。
なお、第1の封止を行った第1のハニカム焼成体のセル構造は、図3(a)及び図3(b)に示したセル構造と同様であり、1個の開口セルが存在している。
一方、第2の封止を行った第2のハニカム焼成体のセル構造は、ハニカム焼成体の両端面側において図3(a)に示したセル構造と同様であり、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されている。
なお、各実施例及び比較例においては、上記第1の封止を行ったハニカム焼成体のように、開口セルを有するハニカム焼成体を第1のハニカム焼成体ということとする。また、上記第2の封止を行ったハニカム焼成体のように、開口セルを有していないハニカム焼成体を第2のハニカム焼成体ということとする。
次に、平均繊維長20μmのアルミナファイバ30重量%、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重量%、シリカゾル15重量%、カルボキシメチルセルロース5.6重量%、及び、水28.4重量%を含む耐熱性の接着材ペーストを調製した。
そして、第1のハニカム焼成体を5個、第2のハニカム焼成体を11個用いて、図6に示したように、ハニカム焼成体の側面に接着材ペーストを塗布し、この接着材ペーストを介して第1のハニカム焼成体又は第2のハニカム焼成体を縦4個、横4個の計16個接着させる結束工程を行うことにより、ハニカム焼成体の集合体を作製した。
図8は、図5(a)及び(b)に示したハニカムフィルタを製造する際の結束工程において第1のハニカム焼成体と第2のハニカム焼成体とを配置する位置を模式的に示す説明図である。
ハニカム焼成体の集合体を構成する16個のハニカム焼成体の位置を、図8に示すように位置101a~101pとした場合、第1のハニカム焼成体が、位置101f、101g、101j、101k及び101oに配置され、第2のハニカム焼成体が、残りの位置(101a~101e、101h、101i、101l~101n及び101p)に配置されるように第1のハニカム焼成体及び第2のハニカム焼成体を積層した。
また、第1のハニカム焼成体については、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されている端面が、すべて同じ向きに配置されるように第1のハニカム焼成体を積層した。
さらに、ハニカム焼成体の集合体を120℃で加熱して、接着材ペーストを乾燥固化させることにより、厚さが1.0mmの接着材層が形成された四角柱状のセラミックブロックを作製した。
次に、ダイヤモンドカッターを用いて、セラミックブロックの外周を切断することにより、外周が円柱状に加工されたセラミックブロックを作製した。
次に、外周が円柱状に加工されたセラミックブロックの外周面にコート材ペーストを塗布し、コート材ペースト層を形成した。そして、このコート材ペースト層を120℃で乾燥固化させてコート層を形成することにより、外周にコート層が形成された直径143.8mm×長さ150mmの円柱状のハニカムフィルタを製造した。
この際、コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストと同一の組成のペーストを使用した。
実施例1で製造したハニカムフィルタは、5個の開口セルを有していた。そして、開口セルの個数は、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数(約4500個)の0.1%であった。
(実施例2)
まず、実施例1と同様の方法により、1個の開口セルを有する第1のハニカム焼成体、及び、開口セルを有していない第2のハニカム焼成体を作製した。
次に、第1のハニカム焼成体を10個、第2のハニカム焼成体を6個用いて、実施例1と同様の方法により、ハニカム焼成体の集合体を作製した。この際、図8において、第1のハニカム焼成体が、位置101b、101e~101l及び101oに配置され、第2のハニカム焼成体が、残りの位置(位置101a、101c、101d、101m、101n及び101p)に配置されるように第1のハニカム焼成体及び第2のハニカム焼成体を積層した。
その後、実施例1と同様にしてハニカムフィルタを製造した。
実施例2で製造したハニカムフィルタが有する開口セルの個数は、10個であり、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数(約4500個)に対する開口セルの個数の割合は0.2%であった。
(実施例3~7)
第1のハニカム焼成体が有する開口セルの個数を表1に示すように変更することによって、ハニカムフィルタが有する開口セルの個数、及び、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合を表1に示すように変更した他は、実施例2と同様にしてハニカムフィルタを製造した。
(比較例1)
まず、実施例1と同様の方法により、23個の開口セルを有する第1のハニカム焼成体、及び、開口セルを有していない第2のハニカム焼成体を作製した。
次に、第1のハニカム焼成体を10個、第2のハニカム焼成体を6個用いて、実施例2と同様の方法により、ハニカム焼成体の集合体を作製した。
その後、実施例1と同様にしてハニカムフィルタを製造した。
比較例1で製造したハニカムフィルタが有する開口セルの個数は、230個であり、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数(約4500個)に対する開口セルの個数の割合は5.1%であった。
(比較例2)
第1のハニカム焼成体を用いず、第2のハニカム焼成体を16個用いてハニカム焼成体の集合体を作製した他は、実施例1と同様にしてハニカムフィルタを製造した。
比較例2で製造したハニカムフィルタでは、すべてのセルが交互に封止されており、開口セルは存在しなかった。すなわち、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数(約4500個)に対する開口セルの個数の割合は0%である。
(2)ハニカムフィルタの特性評価
実施例1~7並びに比較例1及び2で製造したハニカムフィルタにおいて、PMの捕集効率及び圧力損失を評価した。
なお、PMの捕集効率及び圧力損失を評価するために、実施例1~7並びに比較例1及び2で製造したハニカムフィルタを備えた排ガス浄化装置を製造し、この排ガス浄化装置を用いてPMの捕集効率及び圧力損失を測定した。
(2-1)排ガス浄化装置の作製
実施例1~7並びに比較例1及び2で製造したハニカムフィルタにアルミナからなるマット状の保持シール材を巻き付け、金属容器内に配置することによって排ガス浄化装置を作製した。
なお、実施例1~7及び比較例1で製造したハニカムフィルタを金属容器内に配置する際には、ハニカムフィルタにおいて、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されている一方の端面側を金属容器のガス入口側に、他方の端面側を金属容器のガス出口側に配置した。
(2-2)PMの捕集効率の測定
PMの捕集効率の測定は、図9に示すようなPMの捕集効率測定装置を用いて行った。図9は、PMの捕集効率測定装置を模式的に示す断面図である。
PMの捕集効率測定装置40は、1.6Lのコモンレール式ディーゼルエンジン41の排ガス管42に、排ガス浄化装置30のガス入口側33を配置している。さらに、PMの捕集効率測定装置40は、ハニカムフィルタ110を流通する前の排ガスをサンプリングするサンプラー43と、ハニカムフィルタ110を流通した後の排ガスをサンプリングするサンプラー44と、サンプラー43又は44によりサンプリングされた排ガスを希釈する希釈器45と、希釈された排ガスに含まれるパティキュレートの量を測定するPMカウンタ46(TSI社製、凝集粒子カウンタ3022A-S)とを備えており、走査型モビリティ粒径分析装置(Scanning Mobility Particle Sizer SMPS)として構成されている。
なお、PMの捕集効率の測定は、測定時間が短縮され、また、精度良く測定することができるように、排ガス中のPM含有量が多いディーゼルエンジンを用いて行った。
そして、エンジン41の回転数が2500min-1、トルクが40Nmとなるようにエンジン41を2時間運転し、エンジン41からの排ガスをハニカムフィルタ110に流通させた。このとき、ハニカムフィルタ110を流通する前のPM量Pと、ハニカムフィルタ110を通過した後のPM量PとをPMカウンタ46を用いて、PM粒子数から把握した。そして、下記計算式(1)を用いてPMの捕集効率を算出した。
PMの捕集効率(%)=(P-P)/P×100・・・(1)
PMの捕集効率の測定結果を表1に示す。
(2-3)圧力損失の測定
圧力損失の測定は、図10に示すような圧力損失測定装置を用いて行った。図10は、圧力損失測定装置を模式的に示す断面図である。
圧力損失測定装置50は、送風機51の排ガス管52に、排ガス浄化装置30のガス入口側33を配置し、ハニカムフィルタ110の前後の圧力の検出が可能になるように圧力計53が取り付けられている。
ガス(空気)の流通量が750m/hになるように送風機51を運転し、運転開始から5分後の差圧(圧力損失)を測定した。
圧力損失の測定結果を表1に示す。
実施例1~7並びに比較例1及び2のハニカムフィルタについて、第1のハニカム焼成体が有する開口セルの個数、ハニカム焼成体の集合体を構成する第1のハニカム焼成体及び第2のハニカム焼成体の個数、ハニカムフィルタが有する開口セルの個数、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合、PMの捕集効率の測定結果、並びに、圧力損失の測定結果をまとめて表1に示した。
また、実施例1~7並びに比較例1及び2におけるPMの捕集効率の測定結果から、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合とPMの捕集効率との関係を図11のグラフに示した。さらに、実施例1~7並びに比較例1及び2における圧力損失の測定結果から、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合と圧力損失との関係を図12のグラフに示した。
なお、表1、図11のグラフ及び図12のグラフでは、「ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合」を単に「開口セルの割合」と記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
まず、PMの捕集効率を測定した結果、比較例2のように、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が0%である場合、すなわち、ハニカムフィルタが開口セルを有していない場合、PMの捕集効率は、99.9%であった。
一方、実施例1~7のように、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が0.1~4.9%である場合、PMの捕集効率は、60~99%であった。つまり、ハニカムフィルタが開口セルを有している場合、ハニカムフィルタが開口セルを有していない場合と比べてPMの捕集効率が低下することがわかる。
一方、比較例1のように、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が5.1%である場合、PMの捕集効率は、59%であった。
また、図11より、PMの捕集効率は、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合に対して、略直線的に低下することがわかる。
次に、圧力損失を測定した結果、比較例2のように、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が0%である場合、すなわち、ハニカムフィルタが開口セルを有していない場合、圧力損失は、5.5kPaと高い値であった。
一方、実施例1~7のように、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が0.1~4.9%である場合、圧力損失は、3.0~4.8kPaであった。つまり、ハニカムフィルタが開口セルを有している場合、ハニカムフィルタが開口セルを有していない場合と比べて圧力損失が低下することがわかる。
一方、比較例1のように、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が5.1%である場合、圧力損失は、2.9kPaであった。
また、図12より、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が0.2~1.1%である場合、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が増加すれば、圧力損失が大幅に低下することがわかる。
以上より、ハニカムフィルタに開口セルを設け、多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合を0.1~4.9%とすることによって、PMの捕集効率をそれほど低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができることがわかった。
特に、ハニカムフィルタが有する多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が0.2~1.1%である場合、PMの捕集効率については、91~98%と高い値を維持しつつ、圧力損失については、3.8~4.4kPaと低い値を得ることができた。
なお、PMの捕集効率が60%以上、圧力損失が5kPa以下であれば、ガソリンエンジンから排出される排ガスに代表される、少量のPMが含む排ガスを浄化するためのハニカムフィルタとして実用的に使用することができるレベルであると考えることができる。そのため、開口セルを所定の割合で有するハニカムフィルタは、ガソリンパティキュレートフィルタとして用いることができると考えられる。
(第二実施形態)
以下、本発明の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本実施形態では、ハニカムフィルタが、1つのハニカム焼成体からなる。このような、1つのハニカム焼成体からなるハニカムフィルタは、一体型ハニカムフィルタともいう。
図13(a)は、第二実施形態のハニカムフィルタの一例を一方の端面側から模式的に示す斜視図であり、図13(b)は、図13(a)に示したハニカムフィルタを他方の端面側から模式的に示す斜視図である。図14(a)及び図14(b)は、図13(a)に示したハニカムフィルタのB-B線断面図である。
図13(a)に示すハニカムフィルタ60は、一方の端面64及び他方の端面65を有している。また、ハニカムフィルタ60は、多数のセル71a、71b及び71cがセル壁73を隔てて長手方向に並設された柱状の1つのハニカム焼成体からなるセラミックブロック63を有し、セラミックブロック63の周囲にコート層62が形成されてなる。なお、コート層は、必要に応じて形成されていればよい。
一体型ハニカムフィルタの主な構成材料としては、コージェライトやチタン酸アルミニウムを用いることができる。
図13(a)及び図13(b)に示すように、ハニカムフィルタ60は、一方の端面64側の端部が封止材72で封止され、かつ、他方の端面側65の端部が開放された第1の封止セル71aと、一方の端面64側の端部が開放され、かつ、他方の端面65側の端部が封止材72で封止された第2の封止セル71bと、両方の端部が開放された開口セル71cとを有している。
そして、ハニカムフィルタ60の一方の端面64側においては、端部が封止されたセル71aと、端部が開放されたセル71b又は71cとが交互に配置されている。
一方、ハニカムフィルタ60の他方の端面65側においては、開口セル71cの個数の分だけ、ハニカムフィルタ60の一方の端面64側よりも端部が開放されたセルが多く存在している。
このように、ハニカムフィルタ60においては、多数のセルの大部分は、いずれか一方の端部が封止された封止セルとなっており、多数のセルの一部は、両方の端部が開放された開口セルとなっている。
さらに、本実施形態のハニカムフィルタにおいては、第一実施形態のハニカムフィルタと同様、開口セルの個数は、多数のセルの個数の0.1~4.9%であることを特徴としている。また、開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.2~1.1%であることが望ましい。
ハニカムフィルタに開口セルが設けられていると、ハニカムフィルタに開口セルが設けられていない場合と比べて圧力損失を低下させることができる。
開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.1%未満であると、圧力損失を低下させる効果が充分に得られない。また、開口セルの個数が、多数のセルの個数の4.9%を超えると、圧力損失を低下させることはできるが、PMの捕集効率が低下しすぎてしまうため、フィルタとしての機能が劣る。
特に、開口セルの個数が、多数のセルの個数の0.2~1.1%である場合、PMの捕集効率を低下させることなく、圧力損失を大幅に低下させることができる。
次に、ハニカムフィルタに流入する排ガスの流れについて説明する。
図14(a)に示すように、ハニカムフィルタ60の一方の端面64側から第2の封止セル71bに流入した排ガスG7は、第1の封止セル71aと第2の封止セル71bとを隔てるセル壁73を通過した後、第1の封止セル71aから流出するようになっている。従って、セル壁73は、PM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
一方、ハニカムフィルタ60の一方の端面64側から開口セル71cに流入した排ガスG8は、そのまま開口セル71cを通過する。
また、図14(b)に示すように、ハニカムフィルタ60の他方の端面65側から第1の封止セル71aに流入した排ガスG9は、第1の封止セル71aと第2の封止セル71bとを隔てるセル壁73を通過した後、第2の封止セル71bから流出するようになっている。従って、セル壁73は、PM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
一方、ハニカムフィルタ60の他方の端面65側から開口セル71cに流入した排ガスG10は、そのまま開口セル71cを通過する。
このように、ハニカムフィルタ60のいずれかの端面64又は65側から流入した排ガスにおいては、大部分の排ガスG7及びG9は、セル壁73を通過し、一部の排ガスG8及びG10は、そのまま開口セルを通過する。
本実施形態の排ガス浄化装置は、このようなハニカムフィルタを、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されている端面側を金属容器のガス入口側に、他方の端面側を金属容器のガス出口側に配置してなる排ガス浄化装置である。本実施形態の排ガス浄化装置では、第一実施形態の排ガス浄化装置を用いた場合と同様にして排ガスを浄化する。
本実施形態のハニカムフィルタを製造する場合には、押出成形により成形するハニカム成形体の大きさが、第一実施形態において説明したハニカム成形体の大きさに比べて大きく、その外形が異なる他は、第一実施形態と同様にしてハニカム成形体を作製する。
その他の工程は、第一実施形態におけるハニカムフィルタの製造工程とほぼ同様である。ただし、本実施形態では、ハニカムフィルタが1つのハニカム焼成体からなるため、結束工程を行う必要はなく、外周加工工程を行う必要もない。
そして、製造したハニカムフィルタを用いて、第一実施形態と同様にして排ガス浄化装置を製造することができる。
本実施形態のハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置においても、第一実施形態において説明した効果(1)~(6)を発揮することができる。
(その他の実施形態)
第一実施形態及び第二実施形態に示したハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタの一方の端面側において、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されている。しかし、本発明のハニカムフィルタにおいては、多数のセルの個数に対する開口セルの個数の割合が、所定の範囲であればよく、開口セルが設けられている位置は特に限定されない。そのため、ハニカムフィルタの両方の端面側において、端部が封止されたセルと端部が開放されたセルとが交互に配置されていなくてもよい。
また、第一実施形態及び第二実施形態に示した排ガス浄化装置では、ハニカムフィルタの一方の端面側において、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されたハニカムフィルタを用いて、上記一方の端面側を金属容器のガス入口側に、他方の端面側を金属容器のガス出口側に配置している。しかし、本発明の排ガス浄化装置においては、セルの一部に開口セルを有するハニカムフィルタを用いていればよく、また、ハニカムフィルタを配置する向きについても特に限定されない。
本発明のハニカムフィルタが、集合型ハニカムフィルタである場合、集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体については、ハニカムフィルタ全体として所定の割合の開口セルが設けられている限り、開口セルが設けられているハニカム焼成体の個数は特に限定されない。
例えば、集合型ハニカムフィルタを構成するすべてのハニカム焼成体に開口セルが設けられていてもよいし、集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の1つだけに開口セルが設けられていてもよい。
本発明のハニカムフィルタの形状は、略円柱状に限定されるものではなく、略楕円柱状、略多角柱状等の任意の柱の形状であればよい。
本発明のハニカムフィルタにおいて、集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体及び一体型ハニカムフィルタの気孔率は、特に限定されないが、35~60%であることが望ましい。
気孔率が35%未満であると、ハニカムフィルタがすぐに目詰まりを起こすことがある。一方、気孔率が60%を超えると、ハニカムフィルタの強度が低下して容易に破壊されることがある。
また、集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体及び一体型ハニカムフィルタの平均気孔径は、5~30μmであることが望ましい。
平均気孔径が5μm未満であると、パティキュレートが容易に目詰まりを起こすことがある。一方、平均気孔径が30μmを超えると、パティキュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パティキュレートを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがある。
なお、上記気孔率及び気孔径は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡(SEM)による測定等の従来公知の方法により測定することができる。
本発明のハニカムフィルタのセル壁の厚さは、特に限定されないが、0.2~0.4mmであることが望ましい。
セル壁の厚さが0.2mm未満であると、ハニカム構造を支持するセル壁の厚さが薄くなり、ハニカム構造体の強度を保つことができなくなるおそれがある。一方、セル壁の厚さが0.4mmを超えると、圧力損失の上昇を引き起こす場合がある。
本発明のハニカムフィルタの長手方向に垂直な断面におけるセル密度は、特に限定されないが、望ましい下限は、31.0個/cm(200個/inch)、望ましい上限は、93.0個/cm(600個/inch)、より望ましい下限は、38.8個/cm(250個/inch)、より望ましい上限は、77.5個/cm(500個/inch)である。
なお、上述したように、多数のセルの個数は、封止セルの個数と開口セルの個数とを合わせた個数であり、他のセルの断面形状と異なる断面形状を有するセルの個数は含まない。
本発明のハニカムフィルタにおいて、各セルのハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面の形状は、略四角形に限定されるものではなく、例えば、略円形、略楕円形、略五角形、略六角形、略台形、略八角形等の任意の形状であればよい。また、種々の形状を混在させてもよい。
集合型ハニカムフィルタを製造する際の結束工程は、接着材ペーストを各ハニカム焼成体の側面に塗布する方法以外に、例えば、作製するセラミックブロック(又はハニカム焼成体の集合体)の形状と略同形状の型枠内に各ハニカム焼成体を仮固定した状態とし、接着材ペーストを各ハニカム焼成体間に注入する方法等によって行ってもよい。
また、集合型ハニカムフィルタを製造する際に、断面形状が異なる複数種類のハニカム焼成体を作製し、複数種類のハニカム焼成体を組み合わせて、ハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックを作製することにより、外周加工工程を省略してもよい。
例えば、以下のような断面形状が異なる3種類のハニカム焼成体を作製してもよい。第1のハニカム焼成体は、断面形状が2本の直線と1本の円弧とで囲まれた形状である。第2のハニカム焼成体は、断面形状が3本の直線と1本の円弧とで囲まれた形状である。第3のハニカム焼成体は、断面形状が4本の直線で囲まれた形状(略四角形)である。断面形状の異なるこれら3種類のハニカム焼成体は、押出形成において用いるダイスの形状を変更することにより作製することができる。そして、第1のハニカム焼成体を8個、第2のハニカム焼成体及び第3のハニカム焼成体をそれぞれ4個ずつ組み合わせることにより、略円柱状のハニカムフィルタを作製することができる。
集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体及び一体型ハニカムフィルタの構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等のセラミック粉末が挙げられる。
集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の構成材料の主成分としては、これらの中で、非酸化物セラミックが好ましく、炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。なお、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、上述したセラミックがケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられ、これらの中では、炭化ケイ素に金属ケイ素が配合されたもの(ケイ素含有炭化ケイ素)が望ましい。
特に、炭化ケイ素を60重量%以上含むケイ素含有炭化ケイ素質セラミックが望ましい。
また、一体型ハニカムフィルタの構成材料の主成分としては、コージェライト又はチタン酸アルミニウムが望ましい。
集合型ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体及び一体型ハニカムフィルタを製造する際に用いられる湿潤混合物に含まれる有機バインダとしては、特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらのなかでは、メチルセルロースが望ましい。有機バインダの配合量は、通常、セラミック粉末100重量部に対して、1~10重量部が望ましい。
湿潤混合物に含まれる可塑剤としては、特に限定されず、例えば、グリセリン等が挙げられる。
また、湿潤混合物に含まれる潤滑剤としては、特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。
潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、湿潤混合物に含まれていなくてもよい。
また、湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられる。
さらに、湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
さらに、湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが望ましい。
第一実施形態では、セルを封止する封止材ペーストとして、湿潤混合物と同様のものを用いている。しかし、封止材ペーストとしては、特に限定されず、後工程を経て製造される封止材の気孔率が、30~75%となるものが望ましい。
接着材ペースト及びコート材ペーストに含まれる無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機バインダの中では、シリカゾルが望ましい。
接着材ペースト及びコート材ペーストに含まれる有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。有機バインダの中では、カルボキシメチルセルロースが望ましい。
接着材ペースト及びコート材ペーストに含まれる無機繊維としては、例えば、シリカ-アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機繊維の中では、アルミナファイバが望ましい。
接着材ペースト及びコート材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物粒子、窒化物粒子等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機粒子の中では、熱伝導性に優れる炭化ケイ素粒子が望ましい。
さらに、接着材ペースト及びコート材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが望ましい。
本発明のハニカムフィルタには、触媒が担持されていてもよい。
ハニカムフィルタにCO、HC及びNOx等の排ガス中の有害なガス成分を浄化することが可能となる触媒を担持させることにより、触媒反応により排ガス中の有害なガス成分を充分に浄化することが可能となる。また、PMの燃焼を助ける触媒を担持させることにより、PMをより容易に燃焼除去することが可能となる。
上記触媒の担持は、ハニカムフィルタに対して行ってもよく、ハニカム焼成体に行ってもよい。
触媒を担持させる場合には、ハニカムフィルタ又はハニカム焼成体の表面に高い比表面積のアルミナ膜を形成し、このアルミナ膜の表面に助触媒、及び、白金等の触媒を付与することが望ましい。
ハニカムフィルタの表面にアルミナ膜を形成する方法としては、例えば、Al(NO等のアルミニウムを含有する金属化合物の溶液をハニカムフィルタに含浸させて加熱する方法、アルミナ粉末を含有する溶液をハニカムフィルタに含浸させて加熱する方法等を挙げることができる。
上記アルミナ膜に助触媒を付与する方法としては、例えば、Ce(NO等の希土類元素等を含有する金属化合物の溶液をハニカムフィルタに含浸させて加熱する方法等を挙げることができる。
上記アルミナ膜に触媒を付与する方法としては、例えば、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液([Pt(NH(NO]HNO、白金濃度約4.53重量%)等をハニカムフィルタに含浸させて加熱する方法等を挙げることができる。
また、予め、アルミナ粒子に触媒を付与して、触媒が付与されたアルミナ粉末を含有する溶液をハニカムフィルタに含浸させて加熱する方法で触媒を付与してもよい。
10、60、110 ハニカムフィルタ
14、64 ハニカムフィルタの一方の端面
15、65 ハニカムフィルタの他方の端面
21a、21b、71a、71b 封止セル
21c、71c 開口セル
23、73 セル壁
24 ハニカム焼成体の一方の端面
25 ハニカム焼成体の他方の端面
30 排ガス浄化装置
31 金属容器
33 ガス入口側
34 ガス出口側
 

Claims (7)

  1. 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムフィルタであって、
    前記多数のセルの大部分は、いずれか一方の端部が封止された封止セルであり、
    前記多数のセルの一部は、両方の端部が開放された開口セルであり、
    前記開口セルの個数は、前記多数のセルの個数の0.1~4.9%であることを特徴とするハニカムフィルタ。
  2. 前記開口セルの個数は、前記多数のセルの個数の0.2~1.1%である請求項1に記載のハニカムフィルタ。
  3. 一方の端面側において、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されており、
    前記一方の端面側の端部が封止されたセルは、他方の端面側の端部が開放されており、
    前記一方の端面側の端部が開放されたセルの大部分は、他方の端面側の端部が封止されており、
    前記一方の端面側の端部が開放されたセルの一部は、他方の端面側の端部が開放されている請求項1又は2に記載のハニカムフィルタ。
  4. ガス入口側及びガス出口側を備えた金属容器と、
    前記金属容器内に収容されたハニカムフィルタとを備えた排ガス浄化装置であって、
    前記ハニカムフィルタは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されており、
    前記多数のセルの大部分は、いずれか一方の端部が封止された封止セルであり、
    前記多数のセルの一部は、両方の端部が開放された開口セルであり、
    前記開口セルの個数は、前記多数のセルの個数の0.1~4.9%であることを特徴とする排ガス浄化装置。
  5. 前記開口セルの個数は、前記多数のセルの個数の0.2~1.1%である請求項4に記載の排ガス浄化装置。
  6. 前記ハニカムフィルタの一方の端面側において、端部が封止されたセルと、端部が開放されたセルとが交互に配置されており、
    前記一方の端面側の端部が封止されたセルは、他方の端面側の端部が開放されており、
    前記一方の端面側の端部が開放されたセルの大部分は、他方の端面側の端部が封止されており、
    前記一方の端面側の端部が開放されたセルの一部は、他方の端面側の端部が開放されており、
    前記ハニカムフィルタの一方の端面側が、前記金属容器のガス入口側に配置されており、
    前記ハニカムフィルタの他方の端面側が、前記金属容器のガス出口側に配置されている請求項4又は5に記載の排ガス浄化装置。
  7. 前記ガスは、ガソリンエンジンから排出された排ガスである請求項4~6のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
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