ES2300563T3 - Filtro de tipo para purificacion de gas de escape y aparato de purificacion de gas de escape. - Google Patents

Filtro de tipo para purificacion de gas de escape y aparato de purificacion de gas de escape. Download PDF

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Abstract

Un filtro de tipo panal para purificar gases de escape que tiene una estructura en la que: un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende un número de orificios de paso que se colocan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared interpuesta entre ellos; cada uno de dichos orificios de paso se sella con un tapón en el extremo del lado de entrada del gas de escape y un extremo del lado de salida del gas de escape; y una parte o toda dicha parte de pared que separa dichos orificios de paso funciona como filtro para recoger materiales particulados en el que una longitud l (mm) del lado más largo de una sección transversal perpendicular a dicha dirección longitudinal de dicho orificio de paso y una longitud L (mm) en la dirección longitudinal de dicho cuerpo columnar satisfacen la siguiente relación: 60 <_ L/l <_ 500, y una rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna de dicho orificio de paso satisface la siguiente relación: Ra <_ 100 µm.

Description

Filtro de tipo panal para purificación de gas de escape y aparato de purificación de gas de escape.
Referencia cruzada a la solicitud relacionada
Esta solicitud reivindica beneficios de prioridad respecto a la Solicitud de Patente Japonesa Nº 2002-57887, presentada el 4 de marzo de 2002, cuyos contenidos se incorporan a este documento como referencia.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un filtro de tipo panal para purificar gases de escape que se usan como filtro para retirar materiales particulados y similares contenidos en dos gases de escape descargados de un motor de combustión interna tal como un motor diésel o similar, y un dispositivo de purificación de gas de escape que usa el filtro de tipo panal para purificar gases de escape.
Técnica anterior
En los últimos años, las PM (materias particuladas, en lo sucesivo, denominadas en este documento materiales particulados) contenidos en los gases de escape descargados de motores de combustión interna de vehículos, tales como autobuses, camiones o similares y máquinas de construcción y similares han causado graves problemas ya que estas partículas son peligrosas para el medioambiente y para el cuerpo humano.
Se han propuestos diversos filtros cerámicos que permiten que los gases de escape pasen a través de cerámicos porosos y se recojan los materiales particulados en los gases de escape para purificar los gases de escape.
Convencionalmente, con respecto al filtro cerámico de este tipo, se han propuesto filtros de tipo panal que tienen una estructura en la que numerosos orificios de paso se sitúan en paralelo entre sí en una dirección y una parte de pared que separa los orificios de paso entre sí se permite que funcione como filtros. En otras palabras, cada uno de los orificios de paso formado en el filtro cerámico está sellado con un tapón en cualquiera de sus extremos de su lado de entrada de gas de escape y lado de salida de manera que los gases se escape que han entrado en un orificio de paso se descargan de otro orificio de paso después de haber pasado siempre a través de cada parte de pared que separa los orificios de paso.
Un dispositivo de purificación de gas de escape tiene una estructura en la que el filtro de tipo panal que tiene la disposición mencionada anteriormente se proporciona en un pasaje de gas de escape de un motor de combustión interna, y cuando los materiales particulados en los gases de escape se descargan del motor de combustión interna se hacen que pasen a través del filtro de tipo panal, los materiales particulados se capturan mediante la parte de pared de manera que los gases de escape se purifica.
Como tal un proceso de purificación para que los gases de escape progresen, los materiales particulados se acumulan gradualmente en la pared de división que separa los orificios de paso del filtro cerámico para provocar la obturación y posterior interrupción en la permeabilidad a gas. Por esta razón el filtro cerámico mencionado anteriormente necesita someterse a un proceso de regeneración regularmente permitiendo calentar los gases mediante un medio de calentamiento tal como una caldera o similar para que fluyan a través del orificio de paso para calcinar y retirar los materiales particulados que provocan la obturación.
En dicho proceso de regeneración del filtro de tipo panal convencional, sin embargo, es difícil calcinar completamente y retirar los materiales particulados acumulados en la pared de división, y el proceso de regeneración del filtro de tipo panal provoca que los componentes de ceniza residual (cenizas) derivadas de componentes metálicos de los materiales particulados en la pared de división. Normalmente, estas cenizas permanecen sobre toda la cara de la parte de pared en estado uniforme, y el filtro de tipo panal convencional provoca una dificultad para separar las cenizas de la parte de pared y apenas puede mover las cenizas hacia dentro del orificio de paso usando gases que entra en el orificio de paso en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal (véase Figuras 9(a) a 9(c)).
Aquí, la Figura 9(a) es una fotografía de sección transversal que muestra una sección transversal de dicho filtro de tipo panal tomada en paralelo con la dirección longitudinal, la Figura 9(b) muestra fotografías de sección transversal parcialmente ampliadas que muestran secciones transversales del filtro de tipo panal de la Figura 9(a) en las proximidades del lado de entrada del gas de escape, la parte central y el lado de salida del gas de escape, y la Figura 9(c) muestra fotografías de sección transversal parcialmente amplias perpendiculares a la dirección longitudinal en las proximidades del lado de entrada del gas de escape, la parte central y el lado de salida del gas de escape del filtro de tipo panal. En el filtro de tipo panal mencionado anteriormente, se confirma que las cenizas blancas permanecen sobre casi toda la cara de la parte de pared.
Por esta razón, en el caso de que el proceso de recogida de material particulado se realice usando el dispositivo de purificación de gas de escape usado en el filtro de tipo panal convencional, como la eficacia de regeneración es baja en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, la pérdida de presión aumenta rápidamente para provocar la necesidad de un proceso de regeneración frecuente del filtro de tipo panal.
Cuando el proceso de recogida y el proceso de regeneración de materia es particulado se han llevado a cabo de forma repetida, la cantidad de cenizas que quedan en un estado uniforme sobre casi toda la cara de la pared de división del filtro de tipo panal rápidamente aumenta provocando la obturación en la pared de división debido a las cenizas. En este caso, la pérdida de presión inicial después del proceso de regeneración del filtro de tipo panal debido a las cenizas residuales se hace alta, se hace necesario realizar frecuentemente procesos de lavado para retirar las cenizas.
En los procesos de lavado para retirar las cenizas, normalmente el filtro de tipo panal mencionado anteriormente es necesario separarlo del dispositivo de purificación de gas de escape proporcionado en el pasaje de gas de escape en el motor de combustión interna, y someterlo a un proceso de lavado con agua, un tratamiento químico y similar; por lo tanto, no es posible usar continuamente el dispositivo de purificación de gas de escape convencional durante un largo tiempo.
El documento EP 990 777 describe un sistema de regeneración para un dispositivo de limpieza de gas de escape que comprende un medio de calentamiento y un filtro de tipo panal SiC teselado.
El documento JP-8-028 248 describe un dispositivo de purificación de gas de escape que comprende unidades de filtro unidas integralmente entre sí interponiendo un material de sellado.
El documento JP-2001-286 725 describe un método y aparato para tratar gas de escape usando un catalizador de zeolita relleno en una columna de reacción.
El documento JP-2-146 212 describe un dispositivo para atrapar partículas y describe un diámetro mínimo de celdas internas (sobre 1,5 mm) y la proporción de longitud del pasaje de cada celda al diámetro interno mínimo (menor de 60).
Sumario de la invención
La presente invención se ha concebido para resolver los problemas mencionados anteriormente, y su objeto es proporcionar un filtro de tipo panal para purificar gases de escape que puedan calcinar casi completamente y retirar los materiales particulados acumulados en la pared de división de un proceso de regeneración de filtro de tipo panal, y permitir que las cenizas residuales sobre la parte de pared se muevan fácilmente al interior del orificio después del proceso de regeneración porque las cenizas pueden separarse fácilmente de la parte de pared, y un dispositivo de purificación de gas de escape en el que el filtro de tipo panal es menos susceptible a una alta pérdida de presión inicial incluso después de procesos de regeneración repetitivos del filtro de tipo panal y puede usarse continuamente durante un largo tiempo.
Un filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención tiene una estructura en la que: un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende numerosos orificios de paso que se sitúan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared interpuesta entre ellos; cada uno de los orificios de paso mencionados anteriormente se sella con un tapón en uno del extremo del lado de entrada de gas de escape y un extremo del lado de salida del gas de escape; y una parte o toda la parte de pared mencionada anteriormente que separa los orificios de paso mencionados anteriormente funciona como filtro para recoger materiales particulados, en el que una longitud l (mm) del lado más largo en una sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal mencionada anteriormente del orificio de paso mencionado anteriormente y una longitud L (mm) en la dirección longitudinal del cuerpo columnar mencionado anteriormente satisfacen la siguiente relación: 60 \leq L/l \leq 500,
y una rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna del orificio de paso mencionado anteriormente satisface la siguiente relación: Ra \leq 100 \mum.
Un filtro de tipo panal para purificar gases de escape, de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, tiene una estructura en la que: un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende un número de orificios de paso que se sitúan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared interpuesta entre ellos; cada uno de los orificios de paso mencionados anteriormente se sella con un tapón en un extremo del lado de entrada de gas de escape y un extremo del lado de salida del gas de escape; y una parte o toda la parte de pared mencionada anteriormente que separa los orificios de paso mencionados anteriormente funciona como filtro para recoger los materiales particulados, en el que un área S (mm^{2}) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso mencionado anteriormente y la longitud L (mm) en la dirección longitudinal del cuerpo columnar mencionado anteriormente satisfacen la siguiente relación: 20 \leq L/S \leq 400, y una rugosidad superficial Ra (de acuerdo con
JIS B 0601) de la pared interna del orificio de paso satisface la siguiente relación: Ra \leq 100 \mum.
Además, un dispositivo de purificación de gas de escape de acuerdo con la presente invención comprende: una cubierta conectada a un pasaje de gas de escape de un motor de combustión interna; y el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la presente invención y un medio de calentamiento, que están equipados dentro de la cubierta mencionada anteriormente. Después de realizar el proceso de regeneración para el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la presente invención, los gases calentados por el medio de calentamiento se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal para purificar los gases de escape en condiciones tales como un caudal de entrada de 0,3 m/s o mayor y una concentración de oxígeno del 6% o mayor.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1(a) es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un ejemplo de un filtro de tipo panal para purificar gases de escape de la presente invención, y la Figura 1(b) es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A de la Figura 1(a).
La Figura 2 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente otro ejemplo del filtro de tipo panal de la presente invención.
La Figura 3(a) es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un miembro cerámico poroso usado en el filtro de tipo panal de la presente invención mostrado en la Figura 2 y la Figura 3(b) es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea B-B de la Figura 3(a).
La Figura 4 es una vista en sección transversal que muestra esquemáticamente un ejemplo de un dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención.
La Figura 5 es una vista en planta que muestra esquemáticamente un ejemplo de un miembro de sellado de sujeción usado en el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención.
La Figura 6(a) es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un ejemplo de una cubierta usada en el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención y la Figura 6(b) es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un ejemplo de otra cubierta.
La Figura 7 es una vista en sección transversal que muestra esquemáticamente un estado en el que se fabrica el filtro de tipo panal mostrado en la Figura 3.
La Figura 8(a) es una fotografía de sección transversal tomada cortando un miembro cerámico poroso de un filtro de tipo panal relacionado con el Ejemplo 1 en la dirección paralela en la dirección longitudinal del mismo y la Figura 8(b) muestra fotografías parcialmente ampliadas del lado de entrada del gas de escape en la parte central y en el lado de salida del gas de escape de las fotografías de sección transversal tomadas cortando un miembro cerámico poroso de un filtro de tipo panal relacionado con el Ejemplo 1 en una dirección perpendicular a la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso.
La Figura 9(a) es una fotografía de sección transversal tomada cortando un miembro cerámico poroso de un filtro de tipo panal relacionado con el Ejemplo Comparativo 1 en la dirección paralela a la dirección longitudinal del mismo, la Figura 9(b) muestra fotografías parcialmente ampliadas del lado de entrada del gas de escape en la parte central y en el lado de salida del gas de escape de las fotografías de sección transversal mostradas en la Figura 9(a) y la Figura 9(c) muestra fotografías de sección transversal en el lado de entrada del gas de escape, en la parte central y en el lado de salida del gas de escape, tomadas cortando un miembro cerámico poroso de un filtro de tipo panal relacionado con el Ejemplo Comparativo 1 en una dirección perpendicular a la dirección longitudinal del mismo.
La Figura 10 es un gráfico que muestra la relación entre el número de procesos de regeneración y la pérdida de presión inicial de un filtro de tipo panal relacionado con cada uno del Ejemplo 17 y Ejemplo Comparativo 12.
Explicación de los símbolos
10, 20
Filtro de panal para purificación de gases de escape
11, 31
Orificio de paso
12, 32
Tapón
13
Parte de pared
24
Capa adhesiva
25
Bloque cerámico
26
Capa de material de sellado
30
Miembro cerámico poroso
33
Pared de división
\vskip1.000000\baselineskip
Descripción detallada de la invención
Haciendo referencia a los dibujos, la siguiente descripción explicará filtros de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el primer y segundo aspectos de la presente invención y un dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención.
En primer lugar, se describirán los filtros de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el primer y segundo aspectos de la presente invención.
El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención tiene una estructura en la que:
un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende un número de orificios de paso que se sitúan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared interpuesta entre ellos;
cada uno de los orificios de paso mencionados anteriormente se sella con un tapón en un extremo del lado de entrada de gas de escape y un extremo del lado de salida del gas de escape; y
una parte o toda la parte de pared mencionada anteriormente que separa los orificios de paso mencionados anteriormente funciona como filtro para recoger materiales particulados
en el que
una longitud l (mm) del lado más largo en una sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal mencionada anteriormente del orificio de paso mencionado anteriormente y una longitud L (mm) en la dirección longitudinal del cuerpo columnar mencionado anteriormente satisface la siguiente relación: 60 \leq L/l \leq 500,
y
una rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) en la pared interna del orificio de paso mencionado anteriormente satisface la siguiente relación: Ra \leq 100 \mum.
El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención tiene una estructura en la que:
un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende un número de orificios de paso que se sitúan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared interpuesta entre ellos;
cada uno de los orificios de paso mencionados anteriormente está sellado con un tapón en un extremo del lado de entrada del gas de escape y un extremo del lado de salida del gas de escape; y
un parte o toda la parte de pared mencionada anteriormente que separa los orificios de paso mencionados anteriormente funciona como filtro para recoger materiales particulados
en el que
un área S (mm^{2}) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal mencionada del orificio de paso mencionado anteriormente y una longitud L (mm) en la dirección longitudinal del cuerpo columnar mencionado anteriormente satisface la siguiente relación: 20 \leq L/S \leq 400, y
una rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna del orificio de paso satisface la siguiente relación: Ra \leq 100 \mum.
En otras palabras, el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención tiene la misma estructura que el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención excepto que, en lugar de satisfacer la expresión relacional 60 \leq L/l \leq 500 satisface la expresión relacional 20 \leq L/S \leq 400. Dependiendo de la forma de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso, el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención es idéntico al filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención.
Por lo tanto, la siguiente descripción explicará simultáneamente el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención junto con el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención como el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de la presente invención, explicándose respectivamente las partes diferentes.
La Figura 1(a) es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un ejemplo de un filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la presente invención (en lo sucesivo en este documento, denominado simplemente filtro de tipo panal de la presente invención), y la Figura 1(b) es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A del filtro de tipo panal mostrado en la Figura 1(a).
Como se muestra en la Figura 1(a), un filtro de tipo panal para purificar gases de escape 10 de la presente invención tiene una estructura en la que un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende un número de orificios de paso 11 que se sitúan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared 13 interpuesta entre ellos; y una parte o toda la parte de pared 13 mencionada anteriormente que separa los orificios de paso mencionados anteriormente funciona como filtro para recoger materiales particulados.
En otras palabras, como se muestra en la Figura 1(b), cada uno de los orificios de paso 11 formados en el miembro cerámico poroso 10 tiene cualquiera de sus extremos en el lado de entrada y en el lado de salida de los gases de escape sellado con un tapón 12; de esta manera, los gases de escape que han entrado en uno de los orificios de paso 11 están diseñados para fluir fuera de otro orificio de paso 11 siempre después de pasar a través de la parte de pared 13 que separa los orificios de paso correspondientes 11.
Por consiguiente, los materiales particulados contenidos en los gases de escape que han entrado en el filtro de tipo panal 10 son capturados por la parte de pared 13 cuando pasan a través de la parte de pared 13 de manera que los gases de escape se purifican.
El filtro de tipo panal 10 de la presente invención se diseña de manera que una longitud l (mm) del lado más largo en una sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 y una longitud L (mm) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal 10 (cuerpo columnar) satisfacen la siguiente relación 60 \leq L/l \leq 500, o está diseñado alternativamente de manera que un área S (mm^{2}) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 y la longitud L (mm) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal 10 (cuerpo columnar) satisfacen la siguiente relación: 20 \leq L/S \leq 400.
En el filtro de tipo panal 10 de la presente invención, todos los orificios de paso 11 satisfacen preferiblemente la expresión relacional 60 \leq L/l \leq 500 o la expresión relacional 20 \leq L/S \leq 400; sin embargo, en el caso de que el valor de L/l o el valor de L/S sea diferente para cada orificio de paso, el valor medio del mismo puede satisfacer la expresión relacional, 60 \leq L/l \leq 500 o la expresión relacional 20 \leq L/S \leq 400.
En particular, la relación mencionada anteriormente se satisface deseablemente en el lado de entrada del gas de escape.
Ajustando el valor mencionado anteriormente de L/l o L/S en dicho intervalo en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10, los gases calentados a altas temperaturas mediante un medio de calentamiento (no mostrado) se hacen fluir al extremo del lado de salida del gas de escape como un flujo laminar dentro del orifico de paso 11; de esta manera, como los materiales particulados depositados en la parte de pared 13 se calcinan sucesivamente desde el lado de entrada del gas de escape, los materiales particulados pueden calcinarse casi completamente y retirarse.
Cuando la relación L/l mencionada anteriormente es menor de 60 o cuando la relación L/S mencionada anteriormente es menor de 20, la longitud (l) del lado más largo de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se hace demasiado larga, o el área (S) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se hace demasiado grande o la longitud (L) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal 10 se hace demasiado corta. En el caso de que la longitud (l) del lado más largo en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se haga demasiado larga o cuando el área (S) en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se hace demasiado grande, el orificio de paso 11 en el filtro de tipo panal 10 se hace demasiado grande, fallando a la hora de formar gases que fluyan dentro del orificio de paso 11 en un flujo laminar en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10. En consecuencia, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10, no es posible calcinar sucesivamente los materiales particulados depositados en la parte de pared 13 del lado de entrada del gas de escape; de esta manera las cenizas tienden a permanecer en la trayectoria o los materiales particulados no se retiran completamente, dando como resultado la degradación de la eficacia de regeneración del filtro de tipo panal y la posterior necesidad de procesos de regeneración frecuentes del filtro de tipo panal 10. Además, en el caso de que la longitud (L) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal 10 se haga demasiado corta, como los gases colisionan fácilmente con la parte sellada (tapón) del otro extremo del filtro de tipo panal 10, se genera un flujo turbulento en el orificio de paso. En consecuencia, como el proceso de combustión no se inicia desde la parte de entrada del filtro de tipo panal 10 sino desde todas las partes dentro del mismo simultáneamente, las cenizas resultantes se depositan uniformemente en el orificio de paso en su conjunto y no se permite que se muevan hacia el lado de salida del gas de escape. Aquí, como la longitud de la parte de pared 13 en la dirección longitudinal por supuesto se acorta (es decir, el área de filtrado se hace más pequeña) ocurre obturación rápidamente debido a los particulados, dando como resultado la necesidad de procesos de regeneración frecuentes del filtro de tipo panal 10 y el aumento posterior en los costes de combustible.
En contraste, cuando la relación L/l mencionada anteriormente supera 500 o cuando la relación L/S mencionada anteriormente supera 400, la longitud (l) del lado más largo en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se hace demasiado corta o el área (S) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se hace demasiado pequeña o la longitud (L) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal 10 se hace demasiado larga. En el caso de que la longitud (l) del lado más largo en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se haga demasiado corta o cuando el área S en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso 11 se hace demasiado pequeña, se hace difícil que los gases de escape fluyan a través del orificio de paso 11, fallando en la recogida uniforme de los materiales particulados; en consecuencia, los materiales particulados se depositan en la parte en el lado de entrada del gas de escape del filtro de tipo panal 10 y provocan la formación de enlaces. En dicho caso, presumiblemente, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10, la calcinación de los materiales particulados ocurre solo en el lado de entrada del gas de escape haciendo imposible que las cenizas se muevan hacia el lado de salida del gas de escape así como provocando grietas debido a la tensión térmica impuesta sobre el filtro de tipo panal 10.
Además en el caso de que la longitud (L) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal 10 se haga demasiado larga, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10, como es difícil que los gases de escape fluyan a través del orificio de paso 11, se hace difícil recoger uniformemente los materiales particulados; por consiguiente los materiales particulados se depositan en la parte del lado de entrada del gas de escape del filtro de tipo panal 10 y la provocan formación de enlaces. Además, no es posible calentar el lado de salida del gas de escape del filtro de tipo panal 10 a una alta temperatura, fallando a la hora de calcinar y retirar los materiales particulados depositados en la parte de pared 13 en las proximidades del lado de salida del gas de escape. En consecuencia, el en proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10, la combustión de los materiales particulados ocurre desde el lado de entrada del gas de
escape hasta la parte central dando como resultado grietas debido a las tensiones térmicas en el filtro de tipo panal 10.
Aquí, la relación L/l mencionada anteriormente se ajusta deseablemente en un intervalo de 100 \leq L/l \leq 300. Este intervalo hace posible calcinar y retirar materiales particulados depositados sobre la parte de pared 13 más eficazmente.
Además, en el filtro de tipo panal 10 de la presente invención la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso 11 se ajusta a Ra \leq 100 \mum. Esta disposición permite que las cenizas residuales en la parte de pared 13 se separen fácilmente de la parte de pared 13 mediante el proceso de regeneración mencionado anteriormente. Por lo tanto, en el proceso de regeneración mencionado anteriormente, se hace posible mover fácilmente las cenizas depositadas en la parte de pared 13 usando gases a alta temperatura que fluyen como un flujo laminar y por consiguiente se evita que las cenizas queden sobre toda la superficie de la parte de pared 13 en un estado uniforme.
Como se ha descrito anteriormente, uno de los problemas convencionales es que es difícil separar las cenizas residuales en la parte de pared y la razón para esto no se ha aclarado; sin embargo, los presentes inventores han descubierto mediante estudios que ajustando la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso a Ra \leq 100 \mum, las cenizas residuales sobre la parte de pared pueden separarse fácilmente.
En el caso de que la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso 11 supere los 100 \mum, se hace difícil separar las cenizas depositadas en la parte de pared 13 de la parte de pared 13 después del proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10; de esta manera el proceso de regeneración mencionado anteriormente falla a la hora de mover las cenizas hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso 11 usando los gases a alta temperatura introducidos en el interior del orificio de paso 11. Por esta razón, las cenizas mencionadas anteriormente están presentes en toda la parte de pared 13; de esta manera cuando el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10 se realiza repetidamente, la pérdida de presión inicial del filtro de tipo panal 10 sube rápidamente, haciendo imposible usar continuamente el filtro durante un largo tiempo.
El limite superior de la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso 11 se ajusta deseablemente a 50 \mum, más deseablemente a 10 \mum. De esta manera en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 10 se hace posible separar las cenizas depositadas sobre el orificio de paso 11 de la parte de pared 13 más eficazmente usando los gases como un flujo laminar que se hace fluir hacia el orificio de paso 11 y, en consecuencia, mover las cenizas a través del orificio de paso 11.
En otras palabras, como se muestra en la Figura 3(b), cada uno de los orificios de paso 31 formados en el miembro cerámico poroso 30 tiene cualquiera de sus extremos en el lado de entrada y en el lado de salida de los gases de escape sellado con un tapón 32; de esta manera los gases de escape que han entrado en uno de los orificios de paso 31 se hacen fluir fuera de otro orificio de paso 31 después de haber pasado siempre a través de la parte de pared 33 que separa los orificios de paso correspondientes 31.
Además, la capa de material de sellado 26 se pone de manera que se evita que los gases de escape se fuguen a través de la circunferencia de cada bloque cerámico 25 cuando el filtro de tipo panal 20 se proporciona en el pasaje de escape de un motor de combustión interna.
Aquí, en la Figura 3(b), las flechas indican flujos de gases de escape.
El filtro de tipo panal 20 que tiene la estructura mencionada anteriormente se sitúa en el pasaje de escape en un motor de combustión interna de manera que los materiales particulados en los gases de escape que se descargan del motor de combustión interna son capturados por la pared de división 33 cuando pasan a través del filtro de tipo panal 20; de esta manera los gases de escape se purifican.
Como el filtro de tipo panal 20 de este tipo tiene una mayor resistencia térmica y proporciona procesos de regeneración fáciles y similares, se ha aplicado a diversos vehículos de mayor tamaño y vehículos con motores diésel.
En el filtro de tipo panal 20 de la presente invención que tiene la estructura mencionada anteriormente, la longitud del lado más largo del orificio de paso 31 del miembro cerámico poroso 30 corresponde a l en el filtro de tipo panal mencionado anteriormente 10, el área del orificio de paso 31 del miembro cerámico poroso 30 corresponde a S en el filtro de tipo panal mencionado anteriormente 10 y la longitud en la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso 30 corresponde a L en el filtro de tipo panal mencionado anteriormente 10. En el filtro de tipo panal 20 de la presente invención también, l y L mencionadas anteriormente satisfacen la siguiente relación: 60 \leq L/l \leq 500 o S y L mencionadas anteriormente satisfacen la siguiente relación: 20 \leq L/S \leq 400 y la rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna del orificio de paso 31 satisface la siguiente relación: Ra \leq 100 \mum.
Con respecto al material para el miembro cerámico poroso 30, sin limitación particular, pueden usarse los mismos materiales que para los materiales orgánicos mencionados anteriormente. En particular, se usa deseablemente carburo de silicio que tiene una alta resistencia térmica, mejores propiedades mecánicas y una gran conductividad térmica.
Con respecto a la porosidad y diámetro medio de poro del miembro cerámico poroso 30, puede usarse la misma porosidad y diámetro medio de poro que los del filtro de tipo panal 10 de la presente invención explicado usando la Figura 1.
Con respecto al tamaño de partícula de las partículas cerámicas a usar para la fabricación de los miembros cerámicos porosos 30, aunque sin limitación particular, se usan deseablemente aquellas que son menos susceptibles a contracción en el proceso de sinterización posterior y, por ejemplo, se usan deseablemente aquellas partículas preparadas combinando 100 partes en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula medio de 0,3 a 50 \mum con de 5 a 65 partes en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula medio de 0,1 a 1,0 \mum. Mezclando polvos cerámicos que tienen los tamaños de partícula respectivos mencionados anteriormente en la proporción de mezcla mencionada anteriormente, es posible proporcionar un miembro cerámico poroso 30.
Con respecto al material de formación de la capa adhesiva 24, sin limitación particular, pueden usarse por ejemplo un material compuesto de aglutinante inorgánico, un aglutinante orgánico, fibras inorgánicas y partículas inorgánicas.
Con respecto al aglutinante inorgánico pueden usarse, por ejemplo, sol de sílice, sol de alúmina y similares. Cada uno de estos puede usarse solo o dos o más clases de estos pueden usarse en combinación. Entre los aglutinantes inorgánicos, se usa más deseablemente sol de sílice.
Con respecto al aglutinante orgánico, los ejemplos de los mismos incluyen alcohol polivinílico, metil celulosa, etil celulosa, carboxi metil celulosa y similares. Cada uno de estos pueden usarse solos o dos o más clases de estos pueden usarse en combinación. Entre los aglutinantes orgánicos, se usa más deseablemente carboxi metil celulosa.
Con respecto a las fibras inorgánicas, los ejemplos de las mismas incluyen fibras cerámicas tales como sílice-alúmina, mullita, alúmina, sílice y similares. Cada una de estas puede usarse en solitario dos o más clases de estas pueden usarse en combinación. Entre las fibras inorgánicas, se usan más deseablemente las fibras de sílice-alúmina.
Con respecto a las partículas inorgánicas, los ejemplos de las mismas incluyen carburos, nitruros y similares y los ejemplos específicos de las mismas incluyen polvos o filamentos inorgánicos hechos de carburo de silicio, nitruro de silicio, nitruro de boro y similares. Cada una de estos puede usarse solo o dos o más clases de estos pueden usarse en combinación. Entre las partículas finas inorgánicas, se usa deseablemente carburo de silicio que tiene una conductividad térmica muy buena.
En el filtro de tipo panal 20 mostrado en la Figura 2, el bloque cerámico 24 se forma en forma cilíndrica; sin embargo no se limita a la forma cilíndrica, el bloque cerámico del filtro de tipo panal de la presente invención puede tener cualquier forma deseada, tal como una forma de columna elíptica, una forma de columna rectangular y similares.
Además, la capa de material de sellado 26 se forma en la circunferencia del bloque cerámico 25 para evitar que los gases de escape se fuguen a través de la circunferencia de cada bloque cerámico 25. Con respecto al material de la capa de material de sellado 26, sin limitación particular, puede usarse por ejemplo el mismo material que para la capa adhesiva mencionada anteriormente 24.
Sin limitación particular, el espesor de la capa de material de sellado se ajusta deseablemente en un intervalo de 0,3 a 1,0 mm. El espesor de menos de 0,3 mm tiende a provocar la fuga de los gases de escape por la circunferencia del bloque cerámico 25 y, en contraste, el espesor que supera los 1,0 mm tiende a provocar la degradación de la eficacia económica, aunque puede evitar suficientemente la fuga de gases de escape.
Además, el filtro de tipo panal de la presente invención puede tener un catalizador capaz de purificar CO, HC, NOx y similares en los gases de escape.
Cuando dicho catalizador está soportado sobre el mismo, se permite que el filtro de tipo panal de la presente invención funcione como un filtro capaz de recoger materiales particulados en los gases de escape y también que funcione como miembro de soporte del catalizador para purificar CO, HC, NOx y similares contenidos en los gases de escape.
Adicionalmente, en el filtro de tipo panal de la presente invención, recubriendo las paredes internas del orificio de paso con un catalizador es posible hacer que las cenizas se desprendan. Normalmente, compuestos tales como sulfuros y fosfitos contenidos en los gases de escape del combustible o similar reaccionan con la capa de recubrimiento del catalizador y el filtro para formar cenizas y adherirse a las mismas. Sin embargo, se supone que la adhesión de un metal tal como el catalizador hace posible evitar que las cenizas reaccionen con la capa de recubrimiento del catalizador y el filtro.
Con respecto al catalizador, sin limitación particular, siempre y cuando pueda purificar CO, HC, NOx y similares en los gases de escape, los ejemplos del mismo incluyen metales nobles tales como platino, paladio, rodio y similares. Además de los metales nobles, puede añadirse al mismo un elemento tal como un metal alcalino (Grupo 1 de la Tabla Periódica de los elementos), un metal alcalinotérreo (Grupo 2 de la Tabla Periódica de los elementos), un elemento de tierras raras (Grupo 3 de la Tabla Periódica de los Elementos) o un elemento metálico de transición.
Además, tras aplicar el catalizador sobre el filtro de tipo panal de la presente invención, es preferible aplicar el catalizador, después de que una superficie del mismo se haya recubierto preliminarmente con un miembro de soporte tal como alúmina o similar. Esta disposición hace posible aumentar el área superficial específica, para aumentar el grado de dispersión del catalizador, y en consecuencia aumentar la parte reactiva del catalizador. Además, como el miembro de soporte evita la sinterización del metal catalizador, la resistencia térmica del catalizador puede mejorarse. Además, la pérdida de presión disminuye también.
Se permite que el filtro de tipo panal de la presente invención en el que el catalizador mencionado anteriormente está soportado funcione como dispositivo de purificación de gas de la misma manera que los DPF con catalizador conocidos convencionalmente (filtro de material particulado diésel). Por lo tanto, en la siguiente descripción, se omite la descripción detallada del caso en el que el filtro de tipo panal de la presente invención sirve también como miembro de soporte del catalizador.
Como se ha descrito anteriormente, en el filtro de tipo panal de la presente invención, con respecto a una sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso, la longitud l (mm) del lado más largo y la longitud L (mm) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal (cuerpo columnar) satisface la siguiente relación: 60 \leq L/l \leq 500 o el área S (mm^{2}) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso y la longitud L (mm) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal (cuerpo columnar) satisface la siguiente relación: 20 \leq L/S \leq 400 y la rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna del orificio de paso se ajusta a 100 \mum o menor.
Por lo tanto, en el filtro de tipo panal de la presente invención, durante el proceso de regeneración, los gases calentados a altas temperaturas mediante un medio de calentamiento se hacen fluir a través del interior del orificio de paso como flujo laminar; de esta manera, los materiales particulados depositados en las paredes internas del orificio de paso se calcinan sucesivamente desde el lado de entrada del gas de escape de manera que los materiales particulados pueden calcinarse casi completamente y retirarse.
Además, en el filtro de tipo panal de la presente invención, la rugosidad superficial Ra se ajusta a 100 \mum o menor; de esta manera, esta disposición permite que las cenizas residuales que quedan en la parte de pared después del proceso de regeneración del filtro de tipo panal se separen fácilmente de la parte de pared. Por lo tanto, en el proceso de regeneración mencionado anteriormente se hace posible mover fácilmente las cenizas dentro del orificio de paso usando gases a alta temperatura que se hacen fluir a través del interior del orificio de paso como flujo laminar y, en consecuencia, evitar que las cenizas quedan en toda la superficie de la parte de pared en un estado uniforme.
La siguiente descripción explicará un dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención.
El dispositivo de purificación de gas de escape comprende:
una cubierta conectada a un pasaje de gas de escape de un motor de combustión interna;
el filtro de tipo panal para purificar gas de escape de la presente invención y un medio de calentamiento; que están equipados dentro de la cubierta mencionada anteriormente,
en el que
después de realizar un proceso de regeneración para el filtro de tipo panal para purificar gases de escape, los gases calentados por el medio de calentamiento se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal para purificar gases de escape en las condiciones de caudal de 0,3 m/s o mayor y una concentración de oxígeno del 6% o mayor.
La Figura 4 es una vista en sección transversal que muestra esquemáticamente un ejemplo de un dispositivo de purificación de gas de escape de acuerdo con la presente invención.
Como se muestra en la Figura 4, el dispositivo de purificación de gas de escape 100 de la presente invención está constituido principalmente por el filtro de tipo panal mencionado anteriormente de la presente invención, una cubierta 130 que cubre la circunferencia del filtro de tipo panal 20, un material de sellado de sujeción 120 situado entre el filtro de tipo panal 20 y la cubierta 130, y un medio de calentamiento 110 proporcionado en el lado de entrada del gas de escape en el filtro de tipo panal 20 y una tubería de introducción 140, acoplada a un motor de combustión interna tal como un motor, se conecta a un extremo en el lado por el que se introducen los gases de escape en la cubierta 130, y una tubería de descarga 150 acoplada al exterior se conecta por el otro extremo de la cubierta 130. Aquí, en la Figura 4 las flechas indican flujos de gases de escape.
Aquí, en la Figura 4, se usa el filtro de tipo panal 20 mostrado en la Figura 2; sin embargo el filtro de tipo panal a usar en el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención puede prepararse como el filtro de tipo panal 10 mostrado en la Figura 1.
En el dispositivo de purificación de gas de escape 100 de la presente invención que tiene la disposición mencionada anteriormente, los gases de escape descargados de un motor de combustión interna tal como un motor o similar se introducen en la cubierta 130 a través de la tubería de introducción 140 y se deja que pasen a través de la pared de división 33 desde el orificio de paso 31 del filtro de tipo panal 20 de manera que después de que los materiales particulados en su interior se hayan recogido a través de la pared de división 33, los gases de escape purificados resultantes se descargan fuera a través de la tubería de descarga 150.
En el dispositivo de purificación de gas de escape 100 que realiza la operación de purificación de gas de escape mencionada anteriormente, cuando una gran cantidad de materiales particulados se ha acumulado en la pared de división 33 del filtro de tipo panal 20 para provocar una alta pérdida de presión, se realiza un proceso de regeneración en el filtro de tipo panal 20.
En el proceso de regeneración mencionado anteriormente, los gases de escape calentados por el medio de calentamiento 110 se hacen fluir hacia los orificios de paso 31 del filtro de tipo panal 20 de manera que el filtro de tipo panal 20 se calienta y los materiales particulados acumulados en la parte de pared 13 se calcinan completamente y se retiran.
Con respecto a los gases a calentar por el medio de calentamiento 110, se muestran por ejemplo los gases de escape descargados de un motor de combustión interna tal como un motor o similar y aire.
En el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención, después de realizar el proceso de regeneración mencionado anteriormente, los gases calentados por el medio de calentamiento 110, se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal 20 en condiciones en las que el caudal de entrada es de 0,3 m/s o mayor y la concentración de oxígeno es del 6% o mayor.
Como se ha descrito anteriormente, el filtro de tipo panal 20 de la presente invención hace posible calcinar casi completamente y retirar los materiales particulados acumulados en la pared de división 33 a través de su proceso de regeneración y permite que las cenizas residuales en la pared de división 33 salgan fácilmente después del proceso de regeneración. En el dispositivo de purificación de gas de escape 100 usando el filtro de tipo panal 20 de este tipo, como los gases de alta temperatura, calentados por el medio de calentamiento 110 en las condiciones mencionadas anteriormente, se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal 20 en las condiciones mencionadas anteriormente, de manera que se permite que las cenizas residuales depositadas en casi toda la superficie de la pared de división 33 del filtro de tipo panal 20 se muevan hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso 31 y se acumulan en esta
parte.
Como resultado, apenas hay cenizas presentes en las partes de la pared de división 33 excepto en aquellas partes en el lado de salida del gas de escape, de manera que es posible mantener el área de filtrado de la pared de división 33 como un área amplia durante un largo tiempo y en consecuencia hacer que el filtro de tipo panal 20 sea menos susceptible a una pérdida de presión inicial alta incluso cuando el proceso de recogida de materiales particulados y el proceso de regeneración en el filtro de tipo panal 20 se realizan repetidamente; de esta manera se hace posible usar el filtro de tipo panal 20 continuamente durante un largo tiempo.
Para permitir que los gases mencionados anteriormente fluyan hacia el filtro de tipo panal 20 en las condiciones de caudal de 0,3 m/s o mayor y una concentración de oxigeno del 6% o mayor, en el caso de que los gases de escape se usen como los gases mencionados anteriormente, por ejemplo, un dispositivo capaz de ajustar el caudal de los gases de escape y la concentración de oxígeno se une a la parte media de la tubería de introducción 140 o en las proximidades de la cara final del lado de entrada de los gases de escape de la cubierta 130 de manera que los gases de escape, ajustados a las condiciones de caudal de entrada de 0,3 m/s o mayor y concentración de oxígeno del 6% o mayor mediante el dispositivo mencionado anteriormente, se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal 20.
Además, en el caso de que se use aire como el gas mencionado anteriormente, por ejemplo, se une una bomba o similar a la parte media de la tubería de introducción 140 o en las proximidades del extremo del lado de entrada de los gases de escape de la cubierta 130 de manera que el aire, ajustado a las condiciones de caudal de entrada de 0,3 m/s o mayor y concentración de oxígeno del 6% o mayor mediante la bomba, se hace fluir hacia el filtro de tipo panal 20.
El caudal de entrada de gas de menos de 0,3 m/s falla a la hora de mover las cenizas residuales depositadas en la pared de división 33 mediante el proceso regeneración mencionado anteriormente hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso 31 y falla también a la hora de calcinar los materiales particulados acumulados en la pared de división 33 en el lado de salida del gas de escape en el proceso de regeneración mencionado anteriormente, dando como resultado una operación de regeneración insuficiente y similares. Además, la concentración de oxígeno en el gas de menos del 6% provocó una dificultad en la calcinación de los materiales particulados acumulados en la pared de división 33.
El medio de calentamiento 110, que se proporciona para calentar el gas para hacerlo fluir hacia el orificio de paso 31 para calcinar y retirar los materiales particulados depositados en la pared de división 33 en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal 20 como se ha descrito anteriormente y con respecto al medio de calentamiento 110, sin limitación particular, puede usarse por ejemplo un dispositivo tal como un calentador eléctrico, un quemador o similar.
Además, como se muestra en la Figura 4, el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención puede tener un sistema en el que el filtro de tipo panal 20 se calienta mediante el medio de calentamiento 110 proporcionado en el lado de entrada del gas de escape del filtro de tipo panal 20 o un sistema en el que un catalizador óxido está soportado en el filtro de tipo panal, haciéndose fluir hidrocarburo hacia el filtro de tipo panal que soporta el catalizador óxido de manera que el filtro de tipo panal se calienta, o un sistema en el que un catalizador óxido se pone en el lado de entrada del gas de escape del filtro de tipo panal, de manera que permitiendo que el catalizador óxido genere calor suministrando hidrocarburo al lado de entrada del gas de escape del catalizador óxido, el filtro de tipo panal se calienta.
Como la reacción entre el catalizador óxido y el hidrocarburo es una reacción de generación de calor, el filtro de tipo panal puede regenerarse en paralelo con el proceso de purificación de gas de escape utilizando una gran cantidad del calor generador durante la reacción. Aquí, incluso en este caso, los gases que se hace fluir hacia el filtro de tipo panal necesitan satisfacer las condiciones de caudal de entrada de 0,3 m/s o mayor y una concentración de oxígeno del 6% o mayor.
Con respecto al material de sellado de sujeción 120, sin limitación particular, los ejemplos del mismo incluyen fibras inorgánicas tales como fibras de alúmina cristalina, fibras de alúmina-sílice, fibras de sílice y similares, y fibras que contienen una o más clases de estas fibras inorgánicas y similares.
Además, el material de sellado de sujeción 120 contiene deseablemente alúmina y/o sílice. Esta estructura hace posible proporcionar una mejor resistencia térmica y durabilidad del material de sellado de sujeción 120. En particular, el material de sellado de sujeción 120 contiene deseablemente no menos del 50% en peso de alúmina. Esta estructura hace posible proporcionar elasticidad mejorada incluso a altas temperaturas en un intervalo de 900 a 950ºC y, en consecuencia, potenciar la resistencia de sujeción para el filtro de tipo panal 10.
Adicionalmente, deseablemente, el material de sellado de sujeción 120 está sometido a procesos de perforación con aguja. Esta disposición permite que las fibras que constituyen el material de sellado de sujeción 120 se enreden entre sí para mejorar la elasticidad y potenciar la resistencia de sujeción para el filtro de tipo panal 20.
Con respecto a la forma del material de sellado de sujeción 120, sin limitación particular, siempre y cuando se aplique sobre la circunferencia del filtro de tipo panal 20 puede usarse cualquier forma deseada; usándose deseablemente una forma como se muestra en la Figura 5.
La Figura 5 es una vista en planta que muestra esquemáticamente un ejemplo de material de sellado de sujeción.
Como se muestra en la Figura 5, el material de sellado de sujeción 120 está constituido por una parte base 121 que tiene una forma rectangular en su vista en planta, una parte convexa 122 que está formada en uno de los lados cortos de la parte base 121 y una parte cóncava 123 que está formada en el otro lado corto de la parte base 121.
Con respecto al tamaño del material de sellado de sujeción 120, sin limitación particular, se ajusta apropiadamente de acuerdo con el tamaño del filtro de tipo panal 20 y deseablemente la longitud del lado largo de la parte base 121 se ajusta a la misma longitud de la circunferencia del filtro de tipo panal 20. Esta disposición se hace para que no se forme un hueco entre la circunferencia de filtro de tipo panal 20 y el material de sellado de sujeción 120 que cubre la circunferencia del mismo.
Además, la longitud del lado corto de la parte base 121 se ajusta deseablemente a casi la misma longitud que toda la longitud del filtro de tipo panal 20. Esta disposición permite que el filtro de tipo panal 20 tenga una mejor estabilidad de sujeción.
Adicionalmente, los tamaños y posiciones de la parte convexa 122 y la parte cóncava 123 se disponen deseablemente de manera que se ajustan entre sí, aplicándose el material de sellado de sujeción 120 sobre la circunferencia del filtro de tipo panal 20.
Formando el material de sellado de sujeción 120 en la forma mencionada anteriormente, la tolerancia para el diámetro externo del filtro de tipo panal 20 y la diferencia provocada por el proceso de enrollado del material de sellado de sujeción 120 pueden ajustarse apropiadamente, y también es posible prevenir desviaciones en el material de sellado de sujeción 120 puesto sobre la circunferencia del filtro de tipo panal 20.
Aquí, con respecto a la forma del material de sellado de sujeción en el dispositivo de purificación de gas de escape en la presente invención, sin limitación particular a la forma del material de sellado de sujeción 120 mostrada en la Figura 5 puede usarse, por ejemplo, cualquier forma deseada tal como una forma de placa en vista en planta y una forma en la que una pluralidad de partes convexas y una pluralidad de partes cóncavas se forman en los dos extremos de la parte base que tiene una forma rectangular en vista en planta.
Con respecto al material de la cubierta 130, sin limitación particular, por ejemplo puede usarse acero inoxidable y similares.
Además, con respecto a la forma de la cubierta, sin limitación particular, puede usarse una forma cilíndrica como se muestra en la cubierta 41 de la Figura 6(a), o puede usarse una forma de carcasa con dos divisiones en la que un cilindro se divide en dos partes por su eje direccional como se muestra mediante una cubierta 42 de la Figura 6(b).
El tamaño de la cubierta 130 se ajusta apropiadamente de manera que el filtro de panel 10 se sitúa en su interior a través del material de sellado de sujeción 120. Como se muestra en la Figura 4, la tubería de sujeción 140 usada para introducir gases de escape se conecta a una de las caras finales de la cubierta 130 y la tubería de descarga 150 para descargar gases de escape se conecta en la otra cara final.
Como se ha descrito anteriormente, en el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención, se usa el filtro de tipo panal de la presente invención y durante el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, los gases calentados por el medio de calentamiento se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal para purificar los gases de escape en las condiciones de caudal de entrada de 0,3 m/s o mayor y concentración de oxígeno del 6% o mayor.
Por esta razón, cuando el proceso de regeneración para el filtro de tipo panal se realiza usando el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención, se permite que las cenizas residuales depositadas sobre casi toda la superficie de la parte de pared del filtro de tipo panal se muevan hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso, y se acumulen en esta parte.
Como resultado, apenas hay cenizas presentes en las partes de la parte de pared excepto aquellas partes del lado de salida del gas de escape de manera que es posible mantener el área de filtro de la parte de pared como un área amplia durante un largo tiempo y en consecuencia hacer que el filtro de tipo panal sea menos susceptible a una alta pérdida de presión inicial incluso cuando los procesos de recogida y regeneración de materiales particulados en el filtro de tipo panal se realizan repetidamente; de esta manera se hace posible usar el filtro de tipo panal continuamente durante un largo tiempo.
A continuación, la siguiente descripción explicará ejemplos de un método de fabricación del filtro de tipo panal de la presente invención y un método de fabricación para el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención.
En primer lugar, se describirá el método de fabricación para el filtro de tipo panal de la presente invención.
En el caso de que el filtro de tipo panal de la presente invención tenga una estructura formada por un solo cuerpo sinterizado en su conjunto, como se muestra en la Figura 1, se realiza en primer lugar un proceso de moldeo por extrusión usando una pasta de material compuesta principalmente por cerámicos como se ha descrito anteriormente de manera que se forma un cuerpo formado por cerámico que tiene una forma correspondiente al filtro de tipo panal 10 como se muestra en la Figura 1.
En el proceso de moldeo por extrusión mencionado anteriormente, la pasta de material se extruye continuamente a través de un troquel metálico que se une a la punta de una máquina de moldeo por extrusión y está provista con numerosos poros finos formados en su interior, y se corta a una longitud predeterminada de manera que se fabrica el cuerpo formado por cerámico mencionado anteriormente y para fabricar el filtro de tipo panal de la presente invención, la cara de pared de los poros finos formados en el troquel se somete a un proceso de pulido y similares de manera que la rugosidad superficial Ra se ajusta a 100 \mum o menor.
La cara de la pared de poros finos del troquel mencionado anteriormente es una parte que está en contacto directo con la pasta de material en el proceso de moldeo por extrusión y en el caso de que la cara de pared tenga una gran rugosidad superficial, la rugosidad superficial de la pared interna de la abertura que constituye el orificio de paso de un cuerpo formado por cerámico a fabricar se hace mayor; de esta manera la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso del filtro de tipo panal de la presente invención que se fabrica mediante el post procesado supera los 100 \mum.
Aquí, alternativamente, la viscosidad de la pasta de material y los tamaños de partícula y proporciones de mezcla de los materiales respectivos se ajustan apropiadamente de manera que la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso del filtro de tipo panal a fabricar puede ajustarse a 100 \mum o menor.
Además, la longitud (L' (mm)) en la dirección longitudinal del cuerpo formado por cerámicos se determina de acuerdo con la longitud (l' (mm)) del lado más largo (diámetro interno a partir del que la pared se excluye) de la abertura que constituye el orificio de paso del cuerpo formado por cerámico o el área (S' (mm^{2})) de la abertura y más específicamente L' se ajusta de manera que las L' y l' mencionadas anteriormente satisfacen 60 \leq L'/l' \leq 500 o de manera que las L' y S' mencionadas anteriormente satisfacen 20 \leq L'/S' \leq 400.
De esta manera, ajustando apropiadamente la longitud L' en la dirección longitudinal del cuerpo formado por cerámico, puede fabricarse el filtro de tipo panal de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención en el que la longitud (l (mm)) del lado más largo (diámetro interno a partir del cual se excluye la pared) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso de la longitud L (mm) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal (cuerpo columnar) satisfacen la relación 60 \leq L/l \leq 500 o el filtro de tipo panal de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención en el que el área (S (mm^{2})) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del orificio de paso y la longitud L (mm) en la dirección longitudinal del filtro de tipo panal (cuerpo columnar) satisfacen la relación 20 \leq L/S \leq 400.
A continuación, el cuerpo formado por cerámico mencionado anteriormente se somete a procesos de desengrasado y sinterización en condiciones predeterminadas de manera que se fabrica un filtro de tipo panal que está formado por cerámicos porosos y constituido por un solo cuerpo sinterizado en su conjunto.
Con respecto a la composición de la pasta de material y condiciones de los procesos de desengrasado y sinterización del cuerpo formado por cerámico y similares, pueden usarse las condiciones usadas convencionalmente que se aplican al filtro de tipo panal hecho a partir de cerámicos porosos.
Adicionalmente, tras los procesos de desengrasado y sinterización del cuerpo formado por cerámico, ajustando el caudal de entrada de gases que fluyen a través del orificio de paso del cuerpo formado por cerámico, puede ajustarse la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso del filtro de tipo panal de la presente invención, y aumentando el caudal de entrada de los gases, puede aumentarse la rugosidad de superficie Ra de la pared interna del orificio de paso del filtro de tipo panal de la presente invención.
Adicionalmente, tras los procesos de desengrasado y sinterización del cuerpo formado por cerámico, ajustando el caudal de entrada de gases que deben fluir a través del orificio de paso del cuerpo formado por cerámico, puede ajustarse la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso del filtro de tipo panal de la presente invención y aumentando el caudal de entrada de los gases, puede aumentarse la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso del filtro de tipo panal de la presente invención.
En el caso de que el filtro de tipo panal de la presente invención soporte un catalizador, es preferible realizar un proceso de sinterización para el cuerpo formado por cerámico mientras que se realiza un proceso de reducción usando gas hidrógeno. Presumiblemente, esta disposición hace posible modificar la superficie del cuerpo sinterizado cerámico para cambiar la capacidad de humectación y en consecuencia permitir que el catalizador se aplique fácilmente.
En el caso de que el filtro de tipo panal de la presente invención soporte un catalizador es preferible sumergir el cuerpo sinterizado cerámico en ácido fluorhídrico. Presumiblemente, esta disposición hace posible modificar la naturaleza del cerámico para cambiar la capacidad de humectación y en consecuencia permitir que el catalizador se aplique fácilmente.
A continuación, en el caso de que un catalizador esté soportado sobre el filtro de tipo panal de la presente invención, se forma deseablemente una película de alúmina sobre la superficie del cuerpo formado por cerámico que se ha sinterizado y el catalizador se aplica a la película de alúmina.
Más específicamente, realizando los siguientes procesos (A), (B) y (C) en este orden, la película de alúmina, un promotor y un catalizador se aplican al mismo.
(A) Método de recubrimiento con alúmina (A-1) Proceso de impregnación con solución
Este proceso de impregnación con solución se realiza para recubrir la película de alúmina sumergiendo la superficie del cuerpo formado por cerámico que se ha sometido al proceso de sinterización con una solución de un compuesto metálico que contiene alúmina mediante un método sol-gel.
Pueden usarse un compuesto inorgánico metálico y un compuesto orgánico metálico, con respecto al compuesto metálico de partida en la solución del compuesto metálico que contiene alúmina.
Con respecto al compuesto inorgánico metálico, los ejemplos del mismo incluyen: Al(NO_{3})_{3}, AlCl_{3}, AlOCl, AIPO_{4}, Al_{2}(SO_{4})_{3}, Al_{2}O_{3}, Al(OH)_{3} y Al. Entre estos, en particular Al(NO_{3})_{3} y AlCl_{3} que se disuelven fácilmente en un disolvente tal como alcohol, agua o similares y pueden manejarse fácilmente se usan deseablemente.
Con respecto al compuesto orgánico metálico mencionado anteriormente, los ejemplos del mismo incluyen: alcóxido metálico, acetilacetonato metálico y carboxilato metálico Al. Los ejemplos específicos del mismo incluyen Al(OCH_{3})_{3}, Al(OC_{2}H_{3})_{3} y Al(iso-OC_{3}H_{7})_{3}.
Con respecto al disolvente para la solución de compuesto metálico que contiene aluminio, al menos uno o más materiales seleccionados entre el grupo compuesto por agua, alcohol, diol, alcohol polihídrico, etilenglicol, óxido de etileno, trietanol, amina y xileno, teniendo en cuenta la solubilidad del compuesto metálico, se mezclan y se usan en el mismo.
Además, después de preparar la solución, puede añadirse ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido acético, ácido fluorhídrico o similares como disolvente.
Aquí, se propone Al(NO_{3})_{3} como un ejemplo deseable del compuesto metálico y este se disuelve en un disolvente a una temperatura comparativamente baja de manera que la solución de material se prepara fácilmente. Aquí, con respecto al disolvente deseado, se propone 1,3-butano diol. La primera razón para usar este material es porque tiene una viscosidad apropiada y hace posible aplicar una película en forma de gel que tiene un espesor apropiado en un estado de gel. La segunda razón para usar este material es porque el disolvente forma un alcóxido metálico en solución de manera que un polímero de óxido metálico hecho mediante enlaces de oxígeno-metales-oxígeno es decir, un precursor de un gel de ácido metálico, se forma fácilmente.
La cantidad de de Al(NO_{3})_{3} se ajusta deseablemente en un intervalo del 10 al 50% en peso. Una cantidad de menos del 10% en peso falla a la hora de soportar la cantidad de alúmina que tiene un área superficial suficiente capaz de mantener la actividad del catalizador durante un largo tiempo; en contraste una cantidad que supera el 50% en peso provoca una gran cantidad de generación de calor durante la disolución haciendo que la solución gelifique fácilmente.
Con respecto a la temperatura para la preparación de la solución de impregnación del compuesto metálico, es deseable ajustarla en un intervalo de 50 a 130ºC. La temperatura de menos de 50ºC provoca una menor solubilidad en el soluto, mientras que la temperatura que supera los 130ºC provoca un progreso brusco de la reacción para formar gel, haciendo imposible usar como resolución de recubrimiento.
Después de preparar la solución de impregnación de compuesto metálico, el tiempo de agitación se ajusta deseablemente en un intervalo de 1 a 9 horas. Este intervalo hace posible estabilizar la viscosidad de la solución.
En el proceso de impregnación, deseablemente, el cuerpo formado por cerámico que se ha sinterizado se impregna parcialmente con la solución del compuesto metálico ajustada como se ha descrito anteriormente de manera que el compuesto metálico se fija sobre el mismo y por ejemplo, permitiendo que el cuerpo formado por cerámico sinterizado se impregne a una parte diana para soportar el catalizador, se forman la parte de soporte y la parte de no soporte. De esta manera, la secuencia transcurre al siguiente proceso de secado.
(A-2) Proceso de secado
En el proceso de secado, los componentes volátiles tales como NO_{2} y similares se evaporan y se retiran de manera que la solución se somete a gelificación para fijarla sobre la superficie de partículas cerámicas, retirando simultáneamente el exceso de solución; de esta manera, el proceso de calentamiento se realiza a un intervalo de temperatura de 120 a 170ºC durante aproximadamente 2 horas. Cuando la temperatura de calentamiento es menor de 120ºC, se hace difícil evaporar los componentes volátiles, mientras que cuando la temperatura de calentamiento es mayor de 170ºC, el espesor de la película gelificada se hace no uniforme.
(A-3) Proceso de sinterización preliminar
Este proceso de sinterización preliminar es un proceso para realizar una operación de sinterización preliminar para retirar los componentes residuales para formar una película de alúmina amorfa y es preferible calentar el cuerpo formado a una temperatura en el intervalo de 300ºC a 500ºC. Cuando la temperatura de la sinterización preliminar es menor de 300ºC se hace difícil retirar las sustancias orgánicas residuales; en contraste, cuando la temperatura es mayor de 500ºC, cristaliza Al_{2}O_{3}, de manera que no puede formarse boehmita sobresaliente en pequeñas fibras en el tratamiento hidrotérmico posterior.
(A-4) Tratamiento hidrotérmico
En un tratamiento hidrotérmico, el cuerpo formado por cerámico sinterizado preliminarmente se sumerge en agua caliente de manera que se forma una película de alúmina hecha a partir de boehmita sobresaliente de fibras pequeñas. Cuando se realiza dicho tratamiento hidrotérmico, las partículas en la superficie de la película de alúmina de morfa se someten a una acción de peptización inmediatamente después del tratamiento, y se liberan a la solución en estado de sol y las partículas de boehmita generadas por hidratación se forman en protuberancias de fibras pequeñas y se condensan de manera que se forma una estado estable frente a peptización.
En otras palabras, este tratamiento hidrotérmico permite que las partículas de alúmina se adhieran individualmente a la superficie de cada partícula cerámica para formar pequeñas fibras (partículas con forma de aguja) que se pegan lado a lado a mostrar la denominada estructura de trasplante de cabello, dando como resultado una superficie rugosa. En consecuencia, se hace posible formar una película de alúmina que tiene una alta superficie específica. La temperatura del tratamiento hidrotérmico mencionada anteriormente se ajusta deseablemente en un intervalo de 50 a 100ºC. Cuando la temperatura es menor de 50ºC, la hidratación no progresa en la película de alúmina amorfa, fallando a la hora de formar boehmita protuberante en fibras pequeñas. En contraste, cuando la temperatura es mayor de 100ºC, el agua se evapora, haciendo difícil mantener el proceso durante un largo tiempo. El tiempo de tratamiento se ajusta deseablemente a una hora o mayor. El tiempo de tratamiento menor de una hora hace que la hidratación de alúmina amorfa sea insuficiente.
(A-5) Proceso de sinterización principal
En este proceso la boehmita generada por la hidratación se somete a deshidratación para formar cristales de alúmina. El proceso de sinterización principal se realiza deseablemente a una temperatura de un intervalo de 500 a 1000ºC durante 5 a 20 horas. Cuando la temperatura de la sinterización principal es menor de 500ºC, la cristalización no progresa suficientemente; en contraste, cuando la temperatura de la misma es mayor de 1000ºC, la cristalización progresa excesivamente, dando como resultado un reducción en el área superficial.
Aquí, los procesos de (A-3) y (A-4) pueden omitirse.
Con respecto a otro método de soporte para el material de soporte, puede proponerse el siguiente método.
En primer lugar, con respecto a un método de preparación para la solución, el polvo del material de soporte se machaca finamente usando un molinillo o similar, y se mezcla con un disolvente mientras que se agita para formar una solución. Más específicamente, se forma un polvo de un óxido tal como alúmina, titania, zirconia o similares usando un método sol-gel o similar. En este caso, dicho material que tiene una superficie específica tan alta como sea posible se usa deseablemente para formar una capa de recubrimiento de un catalizador; y el material que tiene un alto valor de área superficial específica de 250 m^{2}/g o mayor se selecciona deseablemente. Aquí, se selecciona deseablemente \gamma-alúmina que tiene una alta área superficial específica. Además, para acelerar la reacción de descomposición de azufre, se añade también deseablemente titania al mismo.
A esto polvos, se les añade un aglutinante inorgánico tal como alúmina hidratada, sal de alúmina, sal de sílice o similares, y aproximadamente del 5 al 20% en peso de un disolvente tal como agua pura, agua, alcohol, diol, alcohol polihídrico, etilenglicol, óxido de etileno, trietanolamina, xileno, o similares y la mezcla resultante se tritura y se agita. En este momento, se realiza el proceso de trituración hasta que el tamaño del óxido a usar como material de soporte ha alcanzado un nivel de 500 nm o menor. Este proceso de trituración final hace posible formar una película de alúmina sobre cada partícula uniformemente.
El cuerpo sinterizado se impregna parcialmente con una solución que contiene el polvo mencionado anteriormente de óxido metálico como se ha descrito anteriormente.
Después de haber secado durante el proceso de calentamiento a de 110 a 200ºC durante aproximadamente 2 horas, esto se somete a un proceso de sinterización principal. La temperatura del proceso de sinterización principal se ajusta deseablemente a una temperatura en un intervalo de 500 a 1000ºC, y el proceso se realiza durante 1 a 20 horas. Cuando la temperatura del proceso de sinterización principal es menor de 500ºC, la cristalización no progresa suficientemente; en contraste, cuando la temperatura supera los 1000ºC, la cristalización progresa excesivamente, dando como resultado una reducción del área superficial. Además, midiendo el peso antes y después de estos procesos, es posible calcular la cantidad de soporte.
(B) Método para soportar el promotor y catalizador de NOx (B-1) Proceso de impregnación con solución
Este proceso de impregnación de solución se realiza para recubrir la superficie del cuerpo formado por cerámico sinterizado con una película tal como una película de óxido de tierras raras o similar, es decir, una película que contiene un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un elemento de tierras raras y un elemento metálico de transición, impregnando la superficie del mismo con una solución de un compuesto metálico que contiene un elemento de tierras raras y similares mediante un método sol-gel.
Con respecto a la solución de compuesto que contiene cerio, entre las soluciones de compuesto metálico que contienen un elemento de tierras raras y similares, pueden usarse, por ejemplo, Ce(NO_{3})_{3}, CeCl_{3}, Ce_{2}(SO_{4})_{3}, CeO_{2}, Ce(OH)_{3} y Ce_{2}(CO_{3})_{3}.
Con respecto al disolvente de la solución mixta, al menos uno o más materiales seleccionados entre el grupo compuesto por agua, alcohol, diol, alcohol polihídrico, etilenglicol, óxido de etileno, trietanol amina y xileno teniendo en cuenta la solubilidad del compuesto metálico, se mezclan y se usan aquí.
Además, con respecto al catalizador usado para la preparación de la solución, pueden añadirse ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido acético, ácido fluorhídrico o similares.
Adicionalmente, para mejorar la resistencia al calor de la película de alúmina, además del óxido de tierras raras, una sustancia sencilla tal como Li, K, Ca, Sr, Ba, La, Pr, Nd. Sl, Zr y similares, y un compuesto de las mismas puede añadirse al material de partida.
Aquí, Ce(NO_{3})_{3} se propone como ejemplo deseable del compuesto metálico y este se disuelve en un disolvente a una temperatura comparativamente baja de manera que la solución de material se prepara fácilmente. Aquí, con respecto al disolvente deseado, se propone etilenglicol. La razón para usar este material es porque tiene una viscosidad apropiada y hace posible formar una película de gel que tiene un espesor apropiado sobre la partícula cerámica.
La cantidad de Ce(NO_{3})_{3} se ajusta deseablemente en un intervalo del 1 al 30% en peso. La cantidad de menos del 1% en peso falla a la hora de promover la oxidación de hollín; en contraste, la cantidad que supera el 30% en peso provoca el crecimiento de partículas de CeO_{2} después del proceso de sinterización.
La proporción de mezcla entre Al(NO_{3})_{3} y Ce(NO_{3})_{3} se ajusta deseablemente a 10:2. La razón para esta proporción es porque el grado de dispersión de partículas de CeO_{2} después del proceso de sinterización se mejora haciendo más rico al Al(NO_{3})_{3}.
Con respecto a la temperatura de preparación de la solución de impregnación del compuesto metálico, se ajusta deseablemente en un intervalo de 50 a 130ºC. La temperatura de menos de 50ºC provoca una baja solubilidad en el soluto, mientras que la temperatura que supera los 130ºC provoca un progreso brusco de la reacción para formar una solución no uniforme haciendo imposible usar la solución.
Después de preparar la solución de impregnación de compuesto metálico, el tiempo de agitación se ajusta deseablemente en un intervalo de 1 a 9 horas. Este intervalo hace posible estabilizar la viscosidad de la solución.
Con respecto al compuesto metálico que contiene Ce(NO_{3})_{3}, además del ejemplo mencionado anteriormente, puede usarse preferiblemente el siguiente método para obtener el óxido compuesto mencionado anteriormente: por ejemplo ZrO (NO_{3})_{2} y ZrO_{2} se usan como fuentes de zirconio para preparar un óxido compuesto o una solución sólida con zirconio y disolviendo estos materiales en agua y etilenglicol para formar una solución mixta y después de impregnar el cuerpo formado por cerámico o sinterizado con esta solución mixta, el material resultante se seca y se sinteriza para formar el compuesto metálico que contiene cerio en su interior.
En el proceso de impregnación con solución, deseablemente, el cuerpo formado por cerámico que se ha sinterizado, se impregnó parcialmente con la solución del compuesto metálico ajustada como se ha descrito anteriormente de manera que la solución se fija sobre el mismo y se permite por ejemplo que el cuerpo formado por cerámico se impregne en una parte diana para soportar el catalizador, formándose la parte de soporte y la parte de no soporte. De esta manera, la secuencia transcurre al siguiente proceso de secado.
(B-2) Proceso de secado
En el proceso de secado, los componentes volátiles como NO_{2} y similares se evaporan y se retiran de manera que la solución se dispersa para fijarla sobre la superficie de partículas cerámicas, retirando simultáneamente el exceso de solución; de esta manera, el proceso de calentamiento se realiza en un intervalo de temperatura de 120 a 170ºC durante aproximadamente 2 horas. Cuando la temperatura de calentamiento es menor de 120ºC se hace difícil evaporar los componentes volátiles, mientras cuando la temperatura de calentamiento es mayor de 170ºC, la dispersión se hace no uniforme.
(B-3) Proceso de sinterización
Este proceso de sinterización es un proceso para realizar una operación de sinterización para retirar componentes residuales para depositar CeO_{2} sobre la película de alúmina y se prefiere calentar el cuerpo formado a una temperatura en un intervalo de 500ºC a 800ºC durante 1 a 2 horas. Cuando la temperatura de sinterización preliminar es menor de 500ºC, se hace difícil retirar las sustancias orgánicas residuales; en contraste, cuando la temperatura es mayor de 800ºC, tiende a ocurrir el crecimiento de partícula.
(C) Método para soportar el catalizador (componente activo)
La superficie del cuerpo formado por cerámico sinterizado se recubre, por ejemplo, con una película de alúmina que contiene un óxido de tierras raras, y un componente activo tal como platino o similar se soporta sobre la película de alúmina. La cantidad de componente activo soportado sobre la misma se determina de manera que el cuerpo de soporte se sumerge en la solución acuosa que contiene platino y similares para absorber su cantidad de absorción de agua, de manera que la superficie del mismo empieza a humedecerse ligeramente.
Aquí, la cantidad de absorción de agua que contiene el cuerpo formado por cerámico sinterizado se determina de la siguiente manera: suponiendo que el valor medido de absorción de agua de un cuerpo formado por cerámico sinterizado seco es el 22,46% en peso y que el peso del cuerpo formado por cerámico sinterizado es 110 g y la capacidad del mismo es 0,1631, este cuerpo formado por cerámico sinterizado puede absorber 24,7 g/l de agua.
Aquí, con respecto a la sustancia de partida de platino, se usa por ejemplo una solución de ácido nítrico de dinitro diamina platino ([Pt(NH_{3})_{2}(NO_{2})_{2}]HNO_{3}), concentración de platino: 4,53% en peso). Por ejemplo, para depositar 1,7 g/l de platino sobre todo el cuerpo formado por cerámico sinterizado, se depositan 1,7 (g/l) x 0,163 (1) = 0,272 g de platino en el cuerpo formado por cerámico sinterizado; de esta manera, la solución de ácido nítrico de dinitro diamina platino (concentración de platino: 4,53% en peso) se diluye con agua destilada. En otras palabras, la proporción en peso X (%) de la solución de ácido nítrico de dinitro diamina platino (concentración de platino: 4,53% en peso)/agua destilada se calcula mediante la expresión, X = 0,272 (cantidad en gramos de platino/24,7 (contenido de agua en g)/ 4,53 (concentración de platino: % en peso), y se encuentra es del 24,8% en peso.
(C-1) Proceso de impregnación con solución
Con respecto a la solución acuosa de solución de ácido nítrico de dinitro diamina platino preparada como se ha descrito anteriormente, una cantidad deseada a depositar sobre el cuerpo formado por cerámico sinterizado diana se vierte sobre una plataforma.
Entonces, en el caso de las condiciones mencionadas anteriormente, la concentración se ajusta al 24,8% en peso y la solución se mantiene en este estado durante un periodo predeterminado de tiempo hasta que la solución se ha absorbido totalmente. De esta manera, se dispersa platino y se fija uniformemente sobre la superficie de la película de soporte de alúmina que cubre el cuerpo formado por cerámico sinterizado.
(C-2) Proceso de secado y sinterización
El cuerpo formado por cerámico sinterizado que se ha impregnado con la solución acuosa se seca mediante un proceso de calentamiento a 110ºC durante aproximadamente 2 horas de manera que después de que la humedad se haya retirado, se somete a un proceso de sinterización a aproximadamente 500ºC durante una hora en una atmósfera de nitrógeno de manera que se forma platino en el metal.
Aquí, en la presente realización, con respecto al método para soportar el componente activo tal como platino o similar, se usa un método para permitir que platino se deposite a través del proceso de absorción de agua; sin embargo, puede usarse otro método tal como un método de impregnación en el que el cuerpo formado por cerámico sinterizado se fija a una posición predeterminada en la solución a impregnar durante un periodo de tiempo predeterminado para que se deposite sobre una posición diana, un método de evaporación hasta sequedad, un método de absorción en equilibrio, un método de humedad incipiente o un método de pulverización.
Después de los procesos mencionados anteriormente, el material de soporte, el promotor, el catalizador de tipo de absorción de NOx y el catalizador se soportan sobre la superficie del cuerpo formado por cerámico sinterizado.
En este caso, con respecto a la altura de cada uno de los materiales, (longitud a lo largo de la dirección de flujo del gas de escape en el filtro de tipo panal), aunque sin limitación particular, las alturas de los otros materiales se ajustan deseablemente a la altura a la que se soporta el catalizador. Cuando todas las alturas del miembro de soporte, el promotor, catalizador de tipo absorción de NOx y catalizador se hacen coincidentes entre sí, los efectos de regeneración se mejoran debido a efectos sinérgicos y cuando algunos de estos se omiten en las partes innecesarias, se hace posible reducir la pérdida de presión y también y eliminar el uso anti-económico de materiales para reducir
costes.
Además, en el caso de que el filtro de tipo panal de la presente invención tenga una estructura en la que, como se muestra en la Figura 2, una pluralidad de miembros cerámicos porosos se combinan entre sí mediante capas adhesivas, se realiza en primer lugar un proceso de moldeo por extrusión usando una pasta de material compuesta principalmente por los cerámicos mencionados anteriormente de manera que se forma un cuerpo formado por cerámicos, que tiene una forma correspondiente al miembro cerámico poroso 30 como se muestra en la Figura 3.
Aquí, el proceso de moldeo por extrusión se realiza en las mismas condiciones que las del proceso de moldeo por extrusión del filtro de tipo panal hecho de un solo cuerpo sinterizado. Sin embargo, el troquel a usar para la preparación de la materia prima que forma el cuerpo es diferente del troquel usado para la formación del filtro de tipo panal hecho de un solo cuerpo sinterizado tanto en su forma como en las posiciones de los poros finos.
A continuación, el cuerpo formado por cerámico mencionado anteriormente se somete a procesos de desengrasado y sinterización en condiciones predeterminadas de manera que se fabrica un miembro cerámico poroso que tiene una estructura en la que una pluralidad de orificios de paso se sitúan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con una pared de división interpuesta entre ellos.
Adicionalmente, tras el proceso de desengrasado y sinterización del cuerpo formado por cerámico, ajustando el caudal de entrada de los gases que tienen que fluir a través del orificio de paso del cuerpo formado, puede ajustarse la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso del filtro de tipo panal de la presente invención y aumentado el caudal de entrada de los gases, puede aumentarse la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso del filtro de tipo panal de la presente invención.
En el caso de que el filtro de tipo panal de la presente invención soporte un catalizador, es preferible realizar un proceso de sinterización para el cuerpo formado por cerámico mientras que se realiza un proceso de reducción usando hidrógeno gas. Presumiblemente, esta disposición hace posible modificar la superficie del cuerpo sinterizado cerámico para cambiar la humectabilidad y, en consecuencia, permitir que el catalizador se aplique fácilmente.
En el caso de que el filtro de tipo panal de la presente invención soporte un catalizador, es preferible sumergir el cuerpo sinterizado cerámico en ácido fluorhídrico. Presumiblemente, esta disposición hace posible modificar la naturaleza del cuerpo sinterizado cerámico para cambiar la humectabilidad y, en consecuencia, permitir que el catalizador se aplique fácilmente.
A continuación, en el caso de que un catalizador se soporte sobre el filtro de tipo panal de la presente invención, se forma deseablemente una película de alúmina sobre la superficie del cuerpo formado por cerámico que se ha sinterizado y el catalizador se aplica a la película de alúmina de la misma manera que en los procesos de fabricación mencionados anteriormente del filtro de tipo panal hecho de un cuerpo sinterizado único.
A continuación, como se muestra en la Figura 7, los miembros cerámicos porosos 30 se sitúan en una base 80 cuya parte superior se diseña para que tenga forma de V en sección transversal para permitir que los miembros cerámicos porosos 30 se apilen sobre la misma de una manera inclinada, y después se aplica pasta adhesiva para formar una capa adhesiva 24 sobre las dos caras 30a y 30b orientadas hacia arriba con un espesor uniforme para formar una capa de enlace 81. Posteriormente, un proceso de laminado para formar otro miembro cerámico poroso 30 sobre la placa de enlace 81 se repite sucesivamente de manera que se fabrica un cuerpo laminado cerámico columna rectangular 30 que tiene un tamaño predeterminado. En este momento, con respecto a los miembros cerámicos porosos 30 correspondientes a las cuatro esquinas del cuerpo laminado cerámico, un miembro cerámico poroso columnar triangular 30c, que se forma cortando un miembro cerámico poroso columnar cuadrangular en dos, se une a un miembro de resina 82 que tiene la misma forma que el miembro cerámico poroso columnar triangular 30c usando una cinta en ambos lados que se desprende fácilmente para preparar un miembro de esquina y estos miembros de esquina se usan para las cuatro esquinas del cuerpo laminado cerámico y después del proceso de laminado de los miembros de cerámico porosos 30, se retiran todos los miembros de resina 82 que forman las cuatro esquinas del cuerpo laminado cerámico y, de esta manera, puede formarse un cuerpo laminado cerámico que tiene una forma de columna poligonal en su sección transversal. Con esta disposición es posible reducir la cantidad de residuos correspondiente a los miembros cerámicos porosos a desechar, después de la formación del bloque cerámico cortando la parte periférica del cuerpo laminado cerámico.
Con respecto a un método para fabricar el cuerpo laminado cerámico que tiene forma de columna poligonal en su sección transversal excepto para el método mostrado en la Figura 7, por ejemplo, puede usarse un método en el que se omiten los miembros cerámicos poroso localizados en las cuatro esquinas y un método en el que los miembros cerámicos porosos que tienen una forma triangular se combinan entre sí, de acuerdo con la forma de un filtro de tipo panal a fabricar. Aquí, puede fabricarse un miembro cerámico columnar cuadrangular, por supuesto.
A continuación, el cuerpo laminado de este miembro cerámico poroso 30 se calienta de manera que la capa de enlace 81 se seca y solidifica para formar una capa adhesiva 24, y la parte periférica de ésta se corta en una forma como se muestra en la Figura 2 usando por ejemplo una cortadora de diamante de manera que se fabrica un bloque cerámico 25.
Después, una capa de material de sellado 26 se forma sobre la circunferencia del bloque cerámico 25 de manera que se fabrica un filtro de tipo panal que tiene una estructura en la que una pluralidad de miembros cerámicos porosos se combinan entre sí mediante capas adhesivas.
Aquí, con respecto a la pasta de material mencionada anteriormente, en las composiciones de la pasta de material adhesivo y de sellado, puede adoptarse las condiciones de los procesos de desengrasado y sinterización del cuerpo formado, usándose las mismas condiciones y similares que para la fabricación de un filtro de tipo panal convencional que tiene una estructura en la que una pluralidad de miembros cerámicos porosos se combinan entre sí mediante capas adhesivas.
Cada una de los filtros de tipo panal fabricado como se ha descrito anteriormente tiene una forma de columna que tiene una estructura en la que un número de orificios de paso se disponen en paralelo entre sí con una pared de división interpuesta entre ellos.
En el caso de que un filtro de tipo panal tenga una estructura formada por un solo cuerpo sinterizado en su conjunto como se muestra en la Figura 1, se permite que la pared de separación que separa un número de orificios de paso funcione como filtro de recogida partículas en su conjunto. En contraste, en el caso de que el filtro de tipo panal tenga una estructura en la que una pluralidad de miembros cerámicos porosos se combinen entre sí mediante capas adhesivas como se muestra en la Figura 2, como cada una de la parte de pared de separación de múltiples orificios de paso está constituida por una pared de división que forma el miembro cerámico poroso y la capa adhesiva usada para combinar los miembros cerámicos porosos, una parte del mismo, es decir, la parte de pared de división que no está en contacto con la capa adhesiva del miembro cerámico poroso, se permite que funcione como filtro de recogida de partículas.
A continuación, la siguiente después explicará un método de fabricación para el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención.
Tras la fabricación el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención, se prepara en primer lugar un material de sellado de sujeción con el que se recubre la circunferencia del filtro de tipo panal de la presente invención.
Para formar el material de sellado de sujeción, se forma en primer lugar un material inorgánico con forma de esterilla (banda) usando fibras inorgánicas tales como fibras de alúmina cristalina, fibras de alúmina-sílice, fibras de sílice y similares y fibras y similares que contienen una o más clases de estas fibras inorgánicas.
Aquí, con respecto al método para formar el material inorgánico con forma de esterilla mencionado anteriormente, sin limitación particular, se propone por ejemplo un método en el que las fibras mencionadas anteriormente y similares se dispersan en una solución que contiene un adhesivo de manera que utilizando una máquina de papel y similares para formación de papel, se forma una material inorgánico con forma de esterilla.
Además, la materia inorgánica con forma de esterilla mencionada anteriormente se somete deseablemente a un proceso de perforación con aguja. Este proceso de perforación con aguja permite que las fibras se enreden entre sí de manera que es posible preparar un material de sellado de sujeción que tenga un alta elasticidad y que sea mejor para sujetar el filtro de tipo panal.
Posteriormente, el material inorgánico con forma de esterilla mencionado anteriormente se somete a un proceso de cortado de manera que se forma un material de sellado de sujeción que tiene por ejemplo la forma mostrada en la Figura 5.
A continuación, la circunferencia del filtro de tipo panal de la presente invención se recubre con el material de sellado de sujeción mencionado anteriormente de manera que el material sellado de sujeción se fija al mismo.
Con respecto al medio para fijar el material de sellado de sujeción mencionado anteriormente, sin limitación particular, por ejemplo, puede usarse un medio para enlazar el material de sellado de sujeción mediante un adhesivo o un medio para atar usando un miembro con forma de cuerda. Además, la secuencia puede transcurrir al siguiente proceso con el filtro de tipo panal recubierto con el material de sellado de sujeción, sin fijarlo usando ningún medio específico. Aquí, el miembro con forma de cuerda mencionado anteriormente puede prepararse de un material que se descompone con el calor. Incluso si el miembro con forma de cuerda se descompone con el calor después de que el filtro de tipo panal se haya puesto dentro de la cubierta, el material de sellado de sujeción es libre de desprenderse, ya que el filtro de tipo panal ya se ha situado dentro de la cubierta.
A continuación, el filtro de tipo panal sometido a los procesos mencionados anteriormente se sitúa dentro de la cubierta.
Aquí, como el material, forma, estructura y similares de la cubierta mencionada anteriormente ya se han descrito antes, se omite la descripción de los mismos.
Con respecto al método para instalar el filtro de tipo panal en la cubierta, en el caso de que la cubierta esté preparada como una cubierta con forma cilíndrica 41 (Figura 68(a)), se propone por ejemplo el siguiente método: un filtro de tipo panal recubierto con el material de sellado de sujeción se empuja hacia una de sus caras finales y después de que se ha situado en una posición predeterminada, las caras finales a conectar con la tubería de introducción, tuberías, una tubería de descarga y similares se forman en los dos extremos de la cubierta 41. Aquí, la cubierta 41 puede tener una forma cilíndrica con una cara inferior. En esta estructura, para evitar que el filtro de tipo panal asegurado se mueva fácilmente, es necesario ajustar los factores tales como espesor del material de sellado de sujeción, el tamaño del filtro de tipo panal del tamaño del filtro de tipo panal y el tamaño de la cubierta 41, a un grado en el que el proceso de empujado pueda realizarse aplicando una fuerza de presión considerablemente alta.
Además, en el caso de que la cubierta se prepare como una cubierta con forma de carcasa dividida en dos 42 (Figura 6(b)), por ejemplo, se propone el siguiente método: después de que el filtro de tipo panal se haya situado en una posición predeterminada dentro de una carcasa inferior, con forma de semi-cilindro 42b, una carcasa superior con forma de semi-cilindro 42a se sitúa en la carcasa inferior 42b de manera que los orificios de paso 43a formados en una parte de fijación superior 53 y los orificios de paso 44a formados en una parte de fijación inferior 44 se hacen coincidentes entre sí. Adicionalmente, se inserta un perno 45 a través de cada uno de los orificios de paso 43a y 44a y se sujeta con una tuerca o similar de manera que la carcasa superior 42a y la carcasa inferior 42b se aseguran entre sí. Después las caras finales que tienen aberturas para conectarse a una tubería de introducción, tuberías, una tubería de descarga y similares se forman en los dos extremos de la cubierta 42. En este caso también, para evitar que el filtro de tipo panal asegurado se mueva, es necesario ajustar factores tales como el espesor del material de sellado de sujeción, el tamaño del filtro de tipo panal, y el tamaño de la cubierta 42.
Esta cubierta con forma de carcasa dividida en dos 42 hace posible realizar procesos de intercambio para el filtro de tipo panal situado dentro de la misma más fácilmente en comparación con la cubierta con forma cilíndrica 41.
A continuación, se instala en su interior un medio de calentamiento, que se usa para calentar los gases que se van hacer fluir hacia los orificios de paso en el filtro de tipo panal después de realizar un proceso de regeneración para el filtro de tipo panal de la presente invención.
Con respecto al medio de calentamiento, sin limitación particular, puede usarse por ejemplo, un calentador eléctrico, un quemador o similares.
El medio de calentamiento mencionado anteriormente normalmente se sitúa en las proximidades de la cara final del lado de entrada del gas de escape de un filtro de tipo panal situado dentro de la cubierta.
A continuación, la cubierta en la que se instalan el filtro de tipo panal de la presente invención y el medio de calentamiento se conecta a un pasaje de gas de escape de un motor de combustión interna.
Más específicamente, la cara final de la cubierta en el lado al que se une el medio de calentamiento se conecta a la tubería de introducción que se acopla al motor de combustión interna tal como un motor, conectándose la otra cara final a la tubería de descarga conectada al exterior.
Adicionalmente, una bomba o similar que permite que los gases que se usan para el proceso de regeneración del filtro de tipo panal fluyan hacia el filtro de tipo panal, se sitúa en la parte media de la tubería de introducción en las proximidades del lado de entrada del gas de escape de la cubierta.
Después de realizar el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, la bomba o similar instalada de esta manera permite que los gases calentados por el medio de calentamiento fluyan hacia el filtro de tipo panal en condiciones de caudal de entrada de 0,3 m/s o mayor y una concentración de oxígeno del 6% o mayor.
Además, en lugar de instalar la bomba o similar, puede instalarse un dispositivo o similar capaz de ajustar el caudal de entrada y la concentración de oxígeno de los gases de escape descargados de un motor de combustión interna tal como un motor en la parte media de la tubería de introducción, en las proximidades de la cara final de la cubierta en el lado de entrada del gas de escape.
Realizando los procesos mencionados anteriormente, se hace posible fabricar positivamente el filtro de tipo panal y el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención.
Mejor modo para realizar la invención
La siguiente descripción explicará la presente invención en detalle mediante ejemplos; sin embargo la presente invención no pretende limitarse a estos ejemplos.
Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1
(1) Polvo de carburo de silicio de tipo \alpha que tenía un tamaño de partícula medio de 5 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta que tiene un tamaño partícula media de 0,5 \mum (40% en peso) se mezclaron en húmedo y 100 partes en peso de la mezcla resultante se añadieron y molieron con 5 partes en peso de un aglutinante orgánico (metil celulosa) y 10 partes en peso de agua para obtener una pasta de material. A continuación, después de haber añadido una pequeña cantidad de plastificante y lubricante a la pasta de material y haber amasado esto adicionalmente, la pasta de material resultante se formó por extrusión usando troqueles que tienen diferentes valores, es decir, 100 \mum, 50 \mum y 120 \mum, de la rugosidad superficial Ra de las caras de la pared de poros finos puesta directamente en contacto con la pasta de material de manera que se formaron tres clases de cuerpos en bruto que tenían diferentes valores de rugosidad superficial de las paredes internas de las aberturas que se forman en paralelo entre sí en la dirección longitudinal.
A continuación, los cuerpos brutos formados mencionados anteriormente se secaron usando una secadora de microondas y los orificios de paso predeterminados se llenaron entonces con una pasta que tenía la misma composición que el cuerpo formado en bruto y después de que esto se hubiera secado de nuevo usando una secadora, esto se desengrasó a 400ºC y se sinterizó a 2200ºC en una atmósfera de argón a presión normal durante 3 horas para fabricar miembros cerámicos porosos como se muestra en la Figura 3, cada uno de los cuales estaba hecho de un cuerpo sinterizado de carburo de silicio y tenía un tamaño de 34,4 mm x 34,4 mm x 300 mm, un número de orificios de paso de 144, una longitud del lado más largo l de 2,39 mm, una longitud L en la dirección longitudinal de 300 mm y un espesor de la parte pared de 0,44 mm.
(2) A continuación, un número de miembros cerámicos poroso se combinaron entre sí usando fibras inorgánicas que contenían un adhesivo resistente al calor tal como fibras cerámicas y similares y partículas inorgánicas tales como carburo de silicio y similares y después se cortaron usando una cortadora de diamante; de esta manera, se obtuvo un bloque cerámico con forma cilíndrica que tenía un diámetro de 165 mm y una longitud de 300 mm, como se muestra en la Figura 2.
A continuación, se formó una capa de material de sellado sobre la circunferencia del bloque cerámico usando el adhesivo resistente al calor de manera que se fabricó un filtro de tipo panal con forma cilíndrica como se muestra en la Figura 2.
De acuerdo con JIS B 0601, los valores de la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso de los filtros de tipo panal fabricados de esta manera era respectivamente 100 \mum (Ejemplo 1), 50 \mum (Ejemplo 2) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 1), ajustando L/l a 125,5.
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Ejemplos 3 y 4, y Ejemplo Comparativo 2
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 1 y 2, excepto que en (1) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, la longitud L en la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso se ajustó a 500 mm para obtener un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que los valores de la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo 3), 50 \mum (Ejemplo 4) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 2), ajustándose L/l a 209,2.
Ejemplos Comparativos 3 a 5
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, en (1) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, excepto que la longitud L en la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso se ha ajustado a 100 mm para obtener un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que los valores de la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo Comparativo 3), 50 \mum (Ejemplo Comparativo 4) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 5), ajustándose L/l a 41,8.
Ejemplos 5 y 6, y Ejemplo Comparativo 6
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, en (1) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, excepto que el miembro cerámico poroso tenía un tamaño de 34,42 mm x 34,42 mm x 100 mm, el número de orificios de paso era de 324 y una longitud del lado más largo l de 1,49 y una longitud L en la dirección longitudinal de 100 para fabricar un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que los valores de la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo 5), 50 \mum (Ejemplo 6) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 6) ajustándose L/l a 67,1.
Ejemplos 7 y 8, Ejemplo Comparativo 7
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 5 y 6, y Ejemplo Comparativo 7, en (1) de los Ejemplos 5 y 6, y Ejemplo Comparativo 6, excepto que la longitud L en la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso se ajustó a 300 mm para fabricar un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que valores de la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo 7), 50 \mum (Ejemplo 8) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 7) ajustándose L/l a 201,3.
Ejemplos 9 y 10, y Ejemplo Comparativo 8
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 5 y 6, y Ejemplo Comparativo 7, en (1) de los Ejemplos 5 y 6, y Ejemplo Comparativo 6, excepto que la longitud L en la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso se ajustó a 500 mm para fabricar un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que valores de la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo 9), 50 \mum (Ejemplo 10) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 8) ajustándose L/l a 335,6.
Ejemplos 11 y 12 y Ejemplo Comparativo 9
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, en (1) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1, excepto que el miembro cerámico poroso tenía un tamaño de 34,43 mm x 34,43 mm x 100 mm, el número de orificios de paso era de 484, la longitud del lado más largo l del orificio de paso era d 1,22 mm y la longitud L en la dirección longitudinal era de 100 mm para fabricar un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que valores de la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo 11), 50 \mum (Ejemplo 12) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 9) ajustándose L/l a 82,0.
Ejemplos 13 y 14 y Ejemplo Comparativo 10
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 11 y 12, y Ejemplo Comparativo 9, en (1) de los Ejemplos 11 y 12, y Ejemplo Comparativo 9, excepto que la longitud L en la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso se ajustó a 300 mm para fabricar un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que valores de la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo 13), 50 \mum (Ejemplo 14) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 9) ajustándose L/l a 245,9.
Ejemplos 15 y 16 y Ejemplo Comparativo 11
(1) Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 11 y 12, y Ejemplo Comparativo 9, en (1) de los Ejemplos 11 y 12, y Ejemplo Comparativo 9, excepto que la longitud L en la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso se ajustó a 500 mm para fabricar un miembro cerámico poroso.
(2) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal en los que valores de la rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso eran respectivamente 100 \mum (Ejemplo 15), 50 \mum (Ejemplo 16) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 11) ajustándose L/l a 409,8.
Cada uno de los filtros de tipo panal fabricados en los Ejemplos 1 a 16 y Ejemplos Comparativos 1 a 11 se instaló en la cubierta del dispositivo de purificación de gas de escape como se muestra en la Figura 4 y se sometió a ensayos de evaluación en los que el proceso de recogida de los materiales particulados y los procesos de regeneración se realizaron repetidamente 100 veces y cada uno de los filtros de tipo panal resultante se extrajo y se cortó. Con respecto a la cara de corte de cada filtro de tipo panal, el estado de regeneración de los materiales particulados se observó visualmente y se midió la proporción de cantidades acumuladas de cenizas (B/A) entre la cantidad de cenizas acumuladas (A) en las proximidades del extremo del lado de salida del gas de escape (punto a 1/3 del lado de salida del centro del filtro) y la cantidad acumulada de cenizas (B) en las proximidades del extremo en el lado de entrada del gas de escape (punto a 1/3 del lado de entrada en el centro del filtro). Aquí, la cantidad acumulada se midió midiendo el espesor de cenizas. En el caso de que quedaran materiales particulados residuales, las medidas se realizaron después de que aquellos materiales particulados residuales se hubieran calcinado en un horno eléctrico.
Aquí, en el proceso de regeneración mencionado anteriormente, usando la bomba situada en las proximidades del extremo del lado de entrada del gas de escape de la cubierta, se hace fluir aire (concentración de oxígeno: 21%) a través del filtro de tipo panal a un caudal de entrada de 0,8 m/s.
Los resultados del mismo se muestran en la siguiente Tabla 1.
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TABLA 1
1
2
Como se muestra en la Tabla 1, los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 1 a 16, apenas acumularon materiales particulados en la pared de división y con respecto a las cenizas casi todas se separaron de la pared de división y se movieron hacia el lado de salida del gas de escape.
Aquí, la Figura 8(a) es una fotografía de sección transversal tomada cortando un filtro de tipo panal referido al Ejemplo 1 que se ha sometido al ensayo de evaluación en la dirección paralela a la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso; y la Figura 8(b) muestra fotografías parcialmente ampliadas del lado de entrada del gas de escape en la parte central y en el lado de salida del gas de escape de fotografías de sección transversal tomadas cortando un miembro cerámico poroso de un filtro de tipo panal referido al Ejemplo 1 en una dirección perpendicular a la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso.
Como se muestra en las Figuras 8(a) y 8(b) en el filtro de tipo panal referido al Ejemplo 1, se confirmó visualmente que apenas se acumularon materiales particulados en la pared de división, mientras que las cenizas se acumularon en el lado de salida del gas de escape del orificio de paso.
En los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 2 a 16, se confirmó casi el mismo estado.
En contraste, los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos Comparativos 1 y 2, y Ejemplos Comparativos 6 a 11, aunque apenas se acumularon materiales particulados en la pared de división, quedaron cenizas en la pared de división en un estado casi uniforme. Además, en los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos Comparativos 3 y 4, quedaron muchos materiales particulados en la pared de división sin que se hubieran calcinado completamente; sin embargo, cuando se confirmó después que los materiales particulados se habían calcinado, la mayoría de las cenizas se separaron de la pared de división y se movieron hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso. Además, en el caso del filtro de tipo panal referido al Ejemplo Comparativo 5, muchos materiales particulados quedaron en la pared de división sin haberse calcinados y las cenizas quedaron en la pared de división en un estado casi uniforme.
Aquí, la Figura 9(a) es una fotografía de sección transversal que muestra una sección transversal del filtro de tipo panal referido al Ejemplo Comparativo (1), tomada en paralelo a la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso, la Figura 9(b) muestra fotografías de sección transversal parcialmente ampliadas que muestran secciones transversales del filtro de tipo panal de la Figura 9(a) en el lado de entrada del gas de escape en la parte central y en el lado de salida del gas de escape y la Figura 9(c) muestra fotografías de sección transversal parcialmente ampliadas perpendiculares a la dirección longitudinal del miembro cerámico poroso que muestras secciones transversales del filtro de tipo panal referido al Ejemplo Comparativo 1 en el lado de entrada del gas de escape, en la parte central y en el lado de salida del gas escape.
Como se muestra en las Figuras 9(a) a 9(c) en el filtro de tipo panal referido al Ejemplo Comparativo 1, se confirmó visualmente que aunque apenas se acumularon materiales particulados en la pared de división, las cenizas se acumularon en toda la cara de la pared de división en un estado casi uniforme.
En los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos Comparativos 2, 6 a 11 también se confirmó casi el mismo estado.
Como se indica claramente por los resultados mostrados en la Tabla 1, en el caso de que la longitud l del lado más largo del orificio de paso del filtro de tipo panal y la longitud L del miembro cerámico poroso se localicen en un intervalo de 60 \leq L/l \leq 500, mientras que el área S del orificio de paso del filtro de tipo panal y la longitud L del miembro cerámico poroso se localicen en un intervalo de 20 \leq L/S \leq 400, es posible calcinar y retirar los materiales particulados acumulados en la pared de división casi completamente, y en el caso de que la rugosidad superficial Ra de las paredes internas del orificio de paso satisfaga Ra \leq 100 \mum se hace posible separar fácilmente las cenizas residuales en la pared de división y en consecuencia mover fácilmente las cenizas hacia el interior del orificio de paso utilizando gases que se hacen fluir a través del orificio de paso en el proceso de regeneración del filtro de tipo
panal.
Ejemplos 17 y 18, y Ejemplo Comparativo 12
El filtro de tipo panal referido al Ejemplo 1 se puso en la cubierta del dispositivo de purificación de gas de escape como se muestra en la Figura 4 usando el método explicado en la descripción detallada de la invención de manera que se fabricó el dispositivo de purificación del gas de escape. En las proximidades del extremo de la cubierta en el lado de entrada del gas de escape del dispositivo de purificación del gas de escape, se instaló una bomba, que permite que el aire (concentración de oxígeno: 21%) fluya hacia el filtro de tipo panal a un caudal de entrada deseado en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, y un detector de contrapresión, que mide una pérdida de presión en el filtro de tipo panal.
Aquí, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal los valores del caudal de entrada de aire que se hace fluir hacia el filtro de tipo panal se ajustaron respectivamente a 0,3 m/s (Ejemplo 17), 1,0 m/s (Ejemplo 18) y 0,2 m/s (Ejemplo Comparativo 12).
Ejemplos 19 y 20, y Ejemplo Comparativo 13
Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 17 y 18, y Ejemplo Comparativo 12 excepto que se usó el filtro de tipo panal referido al Ejemplo 2 de manera que se fabricó el dispositivo de purificación del gas de escape.
Aquí, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, los valores del caudal de entrada de aire que se hace fluir hacia el filtro de tipo panal se ajustaron respectivamente a 0,3 m/s (Ejemplo 1), 1,0 m/s (Ejemplo 20) y 0,2 m/s (Ejemplo Comparativo 13).
Ejemplos Comparativos 14 y 15
Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 17 y 18, y Ejemplo Comparativo 12 excepto que se usó el filtro de tipo panal referido al Ejemplo Comparativo 1 de manera que se fabricó un dispositivo de purificación del gas de escape.
Aquí, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, los valores del caudal de entrada de aire que se hizo fluir hacia el filtro de tipo panal se ajustaron respectivamente a 0,3 m/s (Ejemplo Comparativo 14), 1,0 m/s (Ejemplo Comparativo 15).
Ejemplos Comparativos 16 y 17
Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 17 y 18, y Ejemplo Comparativo 12 excepto que se usó el filtro de tipo panal referido al Ejemplo Comparativo 3 de manera que se fabricó un dispositivo de purificación del gas de escape.
Aquí, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, los valores del caudal de entrada de aire que se hizo fluir hacia el filtro de tipo panal se ajustaron respectivamente a 0,3 m/s (Ejemplo Comparativo 16) y 1,0 m/s (Ejemplo Comparativo 17).
Ejemplos 21 a 24
Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 17 a 20 excepto que en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal el gas que se hizo fluir al filtro de tipo panal se cambió por un gas mezcla de oxígeno-nitrógeno que tenía una concentración de oxígeno del 6%.
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Ejemplos Comparativos 18 a 21
Se realizaron los mismos procesos que en los Ejemplos 17 a 20 excepto que en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, el gas que se hizo fluir al filtro de tipo panal se cambió por un gas mixto de oxígeno-nitrógeno que tenía una concentración de oxígeno del 4%.
Cada uno de los dispositivos de purificación de gas de escape fabricados en los Ejemplos 17 a 24 y Ejemplos Comparativos 12 a 21 se instaló en un pasaje de gas de escape de un motor, y se sometió a ensayos de evaluación en los que se realizaron procesos recogida de materiales particulados y procesos de regeneración del filtro de tipo panal repetidamente 100 veces, de manera que se midió la pérdida de presión en la etapa inicial (en lo sucesivo en este documento denominada pérdida de presión inicial) de cada filtro de tipo panal después de cada proceso de regeneración. Además, después de los ensayos de evaluación cada uno de los filtros de tipo panal que se había usado en cada uno de los dispositivos de purificación de gas de escape se extrajo y se cortó. De esta manera, se midió la proporción de cantidades acumuladas de cenizas (B/A) entre la cantidad de cenizas acumuladas (A) de las proximidades del extremo en el lado de salida del gas de escape y la cantidad de cenizas acumuladas (B) en las proximidades del extremo en el lado de entrada del gas de escape. Aquí, la cantidad acumulada se midió midiendo el espesor de
cenizas.
Los resultados de los mismos se muestran en la siguiente Tabla 2 y en la Figura 10.
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TABLA 2
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3
4
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Como se muestra en la Tabla 2, en los filtros de tipo panal de los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos 17 a 24, las cenizas se acumularon en el lado de salida del gas de escape del orificio de paso, quedando apenas cenizas en la pared de división en el lado de entrada al gas de escape y en la parte central del orificio de paso.
En contraste, en los filtros de tipo panal de los dispositivos de purificación del gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 12 a 15, quedan cenizas en la pared de división en un estado casi uniforme.
Además, la Figura 10 muestra un gráfico que indica la relación entre el número de proceso de regeneración de cada uno de los filtros de tipo panal referidos al Ejemplo 17 y Ejemplo Comparativo 12; y la pérdida de presión inicial en cada uno de los filtros de tipo panal después de los procesos de regeneración.
Como se muestra en la Figura 10, en el caso del filtro de tipo panal referido al Ejemplo 17, la pérdida de presión inicial después del primer proceso de regeneración es de 4 kPa, y la pérdida de presión inicial aumenta gradualmente en la curva cuadrática; de esta manera la pérdida de presión inicial después del 100º proceso de regeneración muestra 9 kPa; de esta manera, es posible mantener un bajo nivel en la pérdida de presión inicial durante un largo
tiempo.
Aquí, con respecto a la relación entre el número de procesos de regeneración y la pérdida de presión inicial de cada uno de los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 18 a 24, se obtuvo una relación casi igual que en el Ejemplo 17.
Por lo tanto, en los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos 17 a 24, es posible mantener una amplia área permisible de filtrado en el filtro de tipo panal incluso después de los ensayos de evaluación mencionados anteriormente; es decir se hace posible evitar que la pérdida de presión inicial del filtro de tipo panal se haga demasiado grande después de los procesos de regeneración y, en consecuencia, se puede usar continuamente el filtro incluso después de los ensayos de evaluación mencionados anteriormente.
En contraste, en el caso del filtro de tipo panal referido al Ejemplo Comparativo 12, aunque la pérdida de presión inicial después del primer proceso de regeneración es de 4 kPa, la pérdida de presión inicial aumenta linealmente de una manera comparativamente brusca; de esta manera la pérdida de presión inicial después del 100º proceso de regeneración muestra 16 kPa; en consecuencia la pérdida de presión inicial fácilmente se hace mayor.
Aquí, con respecto a la relación entre el número de procesos de regeneración y la pérdida de presión inicial de cada una de los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos Comparativos 13 a 15, se obtuvo casi la misma relación que en el Ejemplo Comparativo 12.
Por lo tanto, en el caso de los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 12 a 15, ocurre obturación en la pared de división del filtro de tipo panal debido a las cenizas después de los ensayos de evaluación mencionados anteriormente, lo que provoca una alta pérdida de presión inicial en el filtro de tipo panal; en consecuencia es necesario lavar el filtro de tipo panal mediante un lavado con agua o similar después de los ensayos de evaluación, haciendo imposible usar el filtro continuamente.
Además, en el caso del filtro de tipo panal de cada uno de los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 16 y 17, aunque una parte de cenizas se acumula en el lado de salida del gas de escape del orificio de paso, quedan cenizas en la pared de división en el lado de entrada del gas de escape y en la parte central del orificio de paso junto con muchos materiales particulados, que facilitan que la pérdida de presión inicial después del proceso de regeneración sea mayor; de esta manera, es necesario realizar el proceso de regeneración de material particulado más frecuentemente en comparación con los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos 17 a 20. Además, aunque los dispositivos de purificación del gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 16 y 17 no requieren un proceso de lavado del filtro de tipo panal mediante lavado con agua o similar inmediatamente después del ensayo de evaluación, estos dispositivos requieren un proceso de lavado en un periodo de tiempo más corto en comparación con los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos
17 a 24.
Además, en el filtro de tipo panal de cada uno de los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 18 a 21, los materiales particulados se calcinan insuficientemente para permanecer, dando como resultado una mayor cantidad acumulada de cenizas.
Como se indica claramente por los resultados mostrados en la Tabla 2, en los procesos de regeneración del filtro de tipo panal en el dispositivo de purificación del gas de escape usando el filtro de tipo panal de la presente invención, ajustando el caudal de entrada de gases que deben fluir hacia el filtro de tipo panal a 0,3 m/s o mayor, se hace posible mover las cenizas residuales en la pared de división hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso, mantener una amplia área permisible para filtración en la pared de división y, en consecuencia, usar el filtro de tipo panal continuamente durante un largo tiempo.
Además, en el caso de que por ejemplo el caudal de entrada de los gases que fluyen hacia el filtro de tipo panal se ajuste a 0,3 m/s o mayor en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, no es posible mover las cenizas residuales en la pared de división hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso sin usar el filtro de tipo panal de la presente invención; en consecuencia no es posible usar el filtro durante un largo tiempo.
Además, cuando la concentración de oxígeno de los gases que se van a hacer fluir hacia el filtro de tipo panal es baja, los materiales particulados no se calcinan suficientemente quedando sobre el mismo; de esta manera la cantidad acumulada de ceniza se hace mayor.
Ejemplos 25 y 26, y Ejemplos de Referencia 1
(1) Polvo de carburo de silicio de tipo \alpha que tiene un tamaño de partícula mayor de 5 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio del tipo \beta que tenía un tamaño de partícula medio de 0,5 \mum (40% en peso) se mezclaron en húmedo y 100 partes en peso de la mezcla resultante se añadieron y molieron con 5 partes en peso de un aglutinante orgánico (metil celulosa) y 10 partes en peso de agua para obtener una pasta de material. A continuación, después de haber añadido una pequeña cantidad de plastificante y lubricante a la pasta de material y que esto se hubiera amasado adicionalmente, la pasta de material resultante se formó por extrusión usando un troquel que tiene una rugosidad superficial Ra de 0,1 \mum de las caras de la pared de poros finos puestas directamente en contacto con la pasta de material de manera que se fabricó un cuerpo formado en bruto en el que múltiples orificios de paso se dispusieron en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la pared de división interpuesta entre los mismos.
A continuación, después de que el cuerpo formado en bruto mencionado anteriormente se hubiera secado usando una secadora de microondas, los orificios de paso predeterminados se llenaron con una pasta que tenía la misma composición que el cuerpo formado en bruto y esto se secó de nuevo usando una secadora.
A continuación, el cuerpo formado en bruto se sometió a un proceso de desengrasado a 400ºC y se sinterizó a 2200ºC durante 3 horas haciéndose fluir argón a través de todos los orificios de paso del cuerpo formado en bruto a un caudal de 15 m/s (Ejemplo 25), 12 m/s (Ejemplo 26) o 5 m/s (Ejemplo de Referencia 1), respectivamente. De esta manera, como se muestra en la Figura 3, se prepararon miembros cerámicos porosos, cada uno de los cuales estaba hecho de un cuerpo sinterizado de carburo de silicio y que tenía un tamaño de 34,4 mm X 34,4 mm X 300 mm, un número de orificios de paso de 144, una longitud de lado más largo l de 2,39, un área S del orificio de paso en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal de 5,71 m^{2}, una longitud L en la dirección longitudinal de 300 mm y un espesor de la parte de pared de 0,44 mm.
(2) A continuación un número de miembros cerámicos porosos se combinaron entre sí usando fibras inorgánicas que contenían adhesivo resistente a calor tales como fibras cerámicas y similares y partículas inorgánicas tales como carburo de silicio y similares, después se cortaron usando una cortadora de diamante; de esta manera, se obtuvo un bloque cerámico con forma cilíndrica que tenía un diámetro de 165 mm y una longitud de 300 mm como se muestra en la Figura 2.
A continuación, se formó una capa de material de sellado en la circunferencia del bloque cerámico usando el adhesivo resistente a calor de manera que se fabricó un filtro de tipo panal con forma cilíndrica como se muestra en la Figura 2.
De acuerdo con JIS B 0601, los valores de rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso de los filtros de tipo panal fabricados de esta manera eran respectivamente 10 \mum (Ejemplo 25), 1 \mum (Ejemplo 26) y 0,5 \mum (Ejemplo de Referencia 1) ajustándose L/l y L/S respectivamente a 125,5 y 21,97.
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Ejemplos 27 y 28, y Ejemplo Comparativo 22
(1) Polvo de carburo de silicio de tipo \alpha que tenía un tamaño de partícula medio de 5 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio del tipo \beta que tenía un tamaño de partícula medio de 0,5 \mum (40% en peso) se mezclaron en húmedo y 100 partes en peso de la mezcla resultante se añadieron y molieron con 5 partes en peso de un aglutinante orgánico (metil celulosa) y 10 partes en peso de agua para obtener una pasta de material. A continuación, después de haber añadido una pequeña cantidad de plastificante y lubricante a la pasta de material y que esto se hubiera amasado adicionalmente, la pasta de material resultante se formó por extrusión usando troqueles que tenían diferentes valores, es decir 100 \mum, 50 \mum y 120 \mum en la rugosidad superficial Ra de las caras de la pared de poros finos puestas directamente en contacto con la pasta de material de manera que se fabricaron tres clases de cuerpos formados en bruto que tenían diferentes valores de rugosidad superficial de las paredes internas en las aberturas que se formaron en paralelo entre sí en la dirección longitudinal.
A continuación, los cuerpos formados en bruto mencionados anteriormente se secaron usando una secadora de microondas y los orificios de paso predeterminados se llenaron con una pasta que tenía la misma composición que el cuerpo formado en bruto y después de que esto se secara de nuevo usando una secadora, esto se desengrasó a 400ºC y se sinterizó a 2200ºC en una atmósfera de argón a presión normal durante 3 horas para fabricar miembros cerámicos porosos, como se muestra en la Figura 3, cada uno de los cuales se hizo de un cuerpo sinterizado de carburo de silicio y tenía un tamaño de 34,4 mm X 34,4 mm X 300 mm, un número de orificios de paso era 144, una longitud de lado más largo l de 2,39, una longitud L en la dirección longitudinal de 300 mm y un espesor de la pared de división de 0,44 mm.
Adicionalmente, cada uno de los miembros cerámicos porosos se sumergió en ácido fluorhídrico (concentración: 0,1%) durante 5 minutos de manera que la superficie del mismo se modificó.
(2) Se añadió Al(NO_{3})_{3} a 1,3-butano diol y esta mezcla se agitó a 60ºC durante 5 horas de manera que se preparó una solución de 1,3-butano diol que contenía el 30% en peso de Al(NO_{3})_{3}. Después de que el miembro cerámico poroso se hubiera sumergido en esta solución de 1,3-butano diol, el miembro cerámico poroso resultante se calentó a 150ºC durante 2 horas y después se calentó también a 400ºC durante 2 horas y después de haberlo sumergido adicionalmente en agua a 80ºC durante 2 horas esto se calentó a 700ºC durante 8 horas de manera que se formó una capa de alúmina sobre la superficie del miembro cerámico poroso. Se añadió Ce(NO_{3})_{3} a alquilenglicol y esta mezcla se agitó a 90ºC durante 5 horas de manera que se preparó una solución de etilenglicol que contenía un 6% en peso de Ce(NO_{3})_{3}. Después de que el miembro cerámico poroso se hubiera sumergido en esta solución de etilenglicol, el miembro cerámico poroso resultante se calentó a 150ºC durante 2 horas y después se calentó también a 650ºC durante 2 horas en una atmósfera de nitrógeno de manera que se formó una capa de alúmina que contenía un óxido de tierras raras, que se usó para soportar un catalizador, sobre la superficie del miembro cerámico poroso.
Una solución de ácido nítrico de dinitro diamina platino ([Pt(NH_{3})_{2}(NO_{2})_{2}] NHO_{3}) que contenía un 4,53% en peso de platino se diluyó en agua destilada y el miembro cerámico poroso que tenía la cantidad de absorción de agua de 28,0 g/l se sumergió en esta solución de manera que contenía 2 g/l de platino y el miembro cerámico poroso resultante se calentó después a 110ºC durante 2 horas y se calentó adicionalmente en una atmósfera de nitrógeno a 500ºC durante 1 hora de manera que un catalizador de platino se soportó sobre la superficie del miembro cerámico poroso.
(3) A continuación, un número de miembros cerámicos porosos se combinaron entre sí usando fibras inorgánicas que contenían un adhesivo resistente a calor tales como fibras cerámicas y similares y partículas inorgánicas tales como carburo de silicio y similares, y esto se cortó usando una cortadora de diamante; de esta manera, se formó un bloque cerámico con forma cilíndrica, mostrado en la Figura 2, que tenía un diámetro de 165 mm y una longitud de 300 mm.
A continuación, se formó una capa de material de sellado sobre la circunferencia del bloque cerámico usando el adhesivo resistente a calor de manera que se fabricó un filtro de tipo panal con forma cilíndrica como se muestra en la Figura 2.
De acuerdo con JIS B 0601, los valores de rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso de los filtros de tipo panal fabricados de esta manera eran respectivamente 10 \mum (Ejemplo 25), 50 \mum (Ejemplo 28) y 120 \mum (Ejemplo Comparativo 22), ajustándose L/l a 125,5.
Ejemplos 29 y 30 y Ejemplo de Referencia 2
(1) Polvo de carburo de silicio de tipo \alpha que tenía un tamaño de partícula medio de 5 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio del tipo \beta que tenía un tamaño de partícula medio de 0,5 \mum (40% en peso) se mezclaron en húmedo y 100 partes en peso de la mezcla resultante se añadieron y molieron con 5 partes en peso de un aglutinante orgánico (metil celulosa) y 10 partes en peso de agua para obtener una pasta de material. A continuación, después de haber añadido una pequeña cantidad de plastificante y lubricante a la pasta de material y que esto se hubiera amasado adicionalmente, la pasta de material resultante se formó por extrusión usando un troquel que tenía 0,1 \mum de rugosidad superficial Ra de las caras de la pared de poros finos puestas directamente en contacto con la pasta de material de manera que se fabricó un cuerpo formado en bruto en el que múltiples orificios de paso se dispusieron en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la pared de división interpuesta entre los mismos.
A continuación, una vez que el cuerpo formado en bruto mencionado anteriormente se hubiera secado usando una secadora de microondas, los orificios de paso predeterminados se llenaron con una pasta que tenía la misma composición que el cuerpo formado en bruto y esto se secó de nuevo usando una secadora.
A continuación, el cuerpo formado en bruto se sometió a un proceso de desengrasado a 400ºC de una manera que permite que el gas argón fluya a través de todos los orificios de paso del cuerpo formado en bruto a un caudal de entrada de 15 m/s (Ejemplo 29), 12 m/s (Ejemplo 30) o 5 m/s (Ejemplo de Referencia 2).
Sucesivamente, el cuerpo formado en bruto se sometió a un proceso de sinterización a 2200ºC durante 3 horas de manera que se permite que el gas hidrógeno fluya a través de todos los orificios de paso del cuerpo formado en bruto a un caudal de entrada de 15 m/s (Ejemplo 29), 12 m/s (Ejemplo 30) o 5 m/s (Ejemplo de Referencia 2).
En consecuencia, como se muestra en la Figura 3, se prepararon miembros cerámicos porosos, cada uno de los cuales estaba hecho de un cuerpo sinterizado de carburo de silicio, y tenía un tamaño de 34,4 mm X 34,4 mm X 300 mm y el número de orificios de paso era de 144, una longitud de lado más largo l de 2,39, un área S del orificio de paso en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal de 5,71 mm^{2}, una longitud L en la dirección longitudinal de 300 mm y un espesor de la parte de pared de 0,44 mm.
Adicionalmente, cada uno de los miembros cerámicos porosos se sumergió en ácido fluorhídrico (concentración: 0,1%) durante 5 minutos de manera que se modificó la superficie del mismo.
(2) Se añadió Al(NO_{3})_{3} a 1,3-butano diol y esta mezcla se agitó a 60ºC durante 5 horas de manera que se preparó una solución de 1,3-butano diol que contenía el 30% en peso de Al(NO_{3})_{3}. Después de que el miembro cerámico poroso se hubiera sumergido en esta solución de 1,3-butano diol, el miembro cerámico poroso resultante se calentó a 150ºC durante 2 horas y después se calentó también a 400ºC durante 2 horas y después de haberlo sumergido adicionalmente en agua a 80ºC durante 2 horas esto se calentó a 700ºC durante 8 horas de manera que se formó una capa de alúmina sobre la superficie del miembro cerámico poroso. Se añadió Ce(NO_{3})_{3} al etilenglicol y esta mezcla se agitó a 90ºC durante 5 horas de manera que se preparó una solución de etilenglicol que contenía el 6% en peso de Ce(NO_{3})_{3}. Después de que el miembro cerámico poroso se hubiera sumergido en esta solución de etilenglicol, el miembro cerámico poroso resultante se calentó a 150ºC durante 2 horas y después se calentó también a 650ºC durante 2 horas en una atmósfera de nitrógeno de manera que una capa de alúmina que contenía un óxido de tierras raras, que se usó para soportar un catalizador, se formó sobre la superficie del miembro cerámico poroso.
Una solución de ácido nítrico de dinitro diamina platino ([Pt(NH_{3})_{2}(NO_{2})_{2}] NHO_{3}) que contenía un 4,53% en peso de platino se diluyó en agua destilada y el miembro cerámico poroso que tenía la cantidad de absorción de agua de 28,0 g/l se sumergió en esta solución de manera que contenía 2 g/l de Pt y el miembro cerámico poroso resultante se calentó después a 110ºC durante 2 horas y se calentó adicionalmente en una atmósfera de nitrógeno a 500ºC durante 1 hora de manera que un catalizador de platino se soportó sobre la superficie del miembro cerámico poroso.
(3) Se realizaron los mismos procesos que en (2) de los Ejemplos 25, 26 y Ejemplo de Referencia 1 de manera que se fabricó un filtro de tipo panal con forma cilíndrica.
De acuerdo con JIS B 0601, los valores de rugosidad superficial Ra de la pared interna del orificio de paso de los filtros de tipo panal fabricados de esta manera eran respectivamente 10 \mum (Ejemplo 25), 1 \mum (Ejemplo 30) y 0,5 \mum (Ejemplo de Referencia 2), ajustándose L/l y L/S respectivamente a 125,5 y 21,97.
Ejemplos 31 a 72, Ejemplos de Referencia 3 a 16 y Ejemplos Comparativos 23 a 50
Se realizaron los mismos procesos que para los Ejemplos 1 y 2 y 25 a 30, Ejemplo Comparativo 1 y Ejemplos de Referencia 1 y 2, excepto que tras la fabricación de los miembros cerámicos porosos, se ajustaron el lado más largo l del orificio de paso y el área S del orificio de paso en la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal, mientras que la longitud L en la dirección longitudinal se ajustó ajustando el número de orificios de paso y el tamaño de cada orificio de paso como se muestra en las Tablas 3 a 6 de manera que se fabricaron filtros de tipo panal que tenían una forma cilíndrica.
Cada uno de los filtros de tipo panal fabricados en los Ejemplos 25 a 72, Ejemplos de Referencia 1 a 16 y Ejemplos Comparativos 22 a 50 se pusieron en una cubierta de un dispositivo de purificación de gas de escape como se muestra en la Figura 4 y después de haberlos sometido a un ensayo de evaluación en el que los procesos de recogida del material particulado y regeneración se repitieron 100 veces, cada filtro de tipo panal se extrajo y se cortó. Con respecto a la cara de corte de cada filtro de tipo panal, el estado de regeneración de los materiales particulados se observó visualmente y se midió la proporción de cantidades de cenizas acumuladas (B/A) entre la cantidad de cenizas acumuladas (A) en las proximidades del extremo del lado de salida del gas de escape y la cantidad de cenizas acumuladas (B) en las proximidades del extremo del lado del entrada del gas de escape. Aquí, la cantidad acumulada se midió midiendo el espesor de las cenizas.
Aquí, en el proceso de regeneración mencionado anteriormente, usando la bomba situada en las proximidades del extremo del lado de entrada del gas de escape de la cubierta, se hace fluir aire (concentración de oxígeno: 21%) a través del filtro de tipo panal a un caudal de entrada de 0,8 m/s.
Los resultados de los ensayos se muestran en las Tablas 3 a 6.
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TABLA 3
5
6
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TABLA 4
7
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TABLA 5
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TABLA 6
11
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Como se muestra en las Tablas 3 y 4, en los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 25 a 72, apenas se acumularon materiales particulados en la pared de división y con respecto a las cenizas, casi todas ellas se separaron de la pared de división y se movieron hacia el lado de salida del gas de escape.
En contraste, como se muestra en la Tabla 5, en los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos de Referencia 1 a 16, aunque apenas se acumularon materiales particulados en la pared de división, las cenizas quedaron en la pared de división en el lado de entrada del gas de escape del orificio de paso.
Además, como se muestra en la Tabla 6, en los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos Comparativos 24 a 44, quedaron muchos materiales particulados sobre la pared de división sin haberse calcinado completamente y las cenizas quedaron sobre la pared de división en el lado de entrada del gas de escape del orificio de paso.
Como se indica claramente mediante los resultados mostrados en las Tablas 3 a 6 en el caso de que el lado más largo l del orificio de paso del filtro de tipo panal y la longitud L del miembro cerámico poroso se ajusten en un intervalo de 60 \leq L/l \leq 500, ajustándose el área del orificio de paso del filtro de tipo panal y la longitud L del miembro cerámico poroso en un intervalo de 20 \leq L/S \leq 400, es posible calcinar y retirar los materiales particulados acumulados en la pared de división casi completamente mediante el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, y cuando la rugosidad superficial Ra en la pared interna del orificio de paso se ajusta también en un intervalo de 1 a 10 \mum, se permite que las cenizas residuales acumuladas en la pared de división salgan fácilmente y en el proceso de regeneración, se hace posible mover fácilmente las cenizas a través del orificio de paso usando gases que se hacen fluir hacia el orificio de paso.
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Ejemplos 73 a 88, Ejemplos de Referencia 17 a 20 y Ejemplos Comparativos 51 a 66
Cada uno de los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 25, 26, 29, 30, Ejemplos de Referencia 1 y 2 y Ejemplos Comparativos 25 y 31 se puso en la cubierta del dispositivo de purificación de gas de escape como se muestra en la Figura 4 usando el método que se ha explicado en la descripción detallada de la invención de manera que se fabricó el dispositivo de purificación de gas de escape. En las proximidades del extremo de la cubierta del lado de entrada del gas de escape del dispositivo de purificación de gas de escape, se instaló una bomba, que permite que el aire (concentración de oxígeno: 21%), un gas mixto de oxígeno-nitrógeno que tenía una concentración de oxígeno del 6%, un gas mixto de oxígeno-nitrógeno que tenía una concentración de oxígeno del 4% fluyera hacia el filtro de tipo panal a un caudal de entrada deseado en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal y un detector de contrapresión, que mide una pérdida de presión en el filtro de tipo panal.
Aquí, como se muestra en la Tabla 7, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal, aire (concentración de oxígeno: 21%), un gas mixto de oxígeno-nitrógeno que tenía una concentración de oxígeno del 6% o un gas mixto de oxígeno-nitrógeno que tenía una concentración de oxígeno del 4% se hizo fluir hacia el filtro de tipo panal y los caudales de entrada del mismo se ajustaron respectivamente a 0,3 m/s, 1,0 m/s y 0,2 m/s.
Cada uno de los dispositivos de purificación de gas de escape fabricados en los Ejemplos 73 a 88, Ejemplos de Referencia 17 a 20 y Ejemplos Comparativos 51 a 66 se instalaron en un pasaje de gas de escape de un motor y se sometieron a ensayos de evaluación en los que los procesos de recogida de materiales particulados y procesos de regeneración de los filtros de tipo panal se realizaron repetidamente 100 veces de manera que se midió la perdida de presión en la etapa inicial de cada filtro de tipo panal en cada uno de los procesos de regeneración. Además, después de los ensayos de evaluación cada uno de los filtros de tipo panal que se había usado en cada uno de los dispositivos de purificación de gas de escape se extrajo y se cortó. De esta manera, se midió la proporción de cantidades acumuladas de cenizas (B/A) entre la cantidad acumulada de cenizas a las proximidades del extremo del lado de salida del gas de escape y la cantidad acumulada de cenizas en las proximidades del extremos del lado de entrada del gas de escape. Aquí, la cantidad acumulada se midió midiendo el espesor de cenizas.
Los resultados de los mismos se muestran en la Tabla 7.
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TABLA 7
13
14
15
Como se muestra en la Tabla 7, en los filtros de tipo panal de los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos 73 a 88, apenas se acumularon cenizas en la pared de división del lado de entrada del gas de escape y la parte central del orificio de paso mientras que se acumularon algunas cenizas en el lado de salida del gas de escape del orificio de paso. Además, en los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 73 a 88, la relación entre el número de procesos de regeneración del filtro de tipo panal y la pérdida de presión inicial era casi la misma que la del Ejemplo 17 y como se muestra en la Figura 10, la pérdida de presión inicial aumenta gradualmente en la curva cuadrática cada vez que se repite el proceso de regeneración de manera que es posible mantener un bajo nivel en la pérdida de presión inicial durante un largo tiempo.
Por lo tanto, en los dispositivos de purificación de gas de escape de los Ejemplos 73 a 88, es posible mantener una amplia área permisible de filtración en el filtro de tipo panal incluso después de los ensayos de evaluación mencionados anteriormente; de esta manera, se hace posible evitar que la pérdida de presión inicial del filtro de tipo panal se haga demasiado alta después de los procesos de regeneración y, en consecuencia, usar continuamente el filtro incluso después de los ensayos de evaluación mencionados anteriormente.
En contraste, en el caso de los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 17 a 20, las cenizas permanecieron en la pared de división en el lado de entrada del gas de escape del orificio de paso. Además, con respecto a la relación entre el número de procesos de regeneración y la pérdida de presión inicial de cada uno de los filtros de tipo panal referidos a los Ejemplos 17 a 20, se obtuvo casi la misma relación que en el Ejemplo Comparativo 12 y, como se muestra en la Figura 10, la pérdida de presión inicial aumenta linealmente de forma comparativamente brusca cada vez que se repite el proceso de regeneración; de esta manera, la pérdida de presión inicial se hace mayor rápidamente.
Por lo tanto, en el caso de los dispositivos de purificación del gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 17 a 20 ocurre obturación en la pared de división del filtro de tipo panal debido a las cenizas después de los ensayos de evaluación mencionados anteriormente, que provoca una pérdida de presión inicial alta en el filtro de tipo panal; en consecuencia, es necesario lavar el filtro de tipo panal mediante un proceso de lavado similar después de los ensayos de evaluación, haciendo imposible usar el filtro continuamente.
En el caso del filtro de tipo panal de cada uno de los dispositivos de purificación del gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 51 a 66, aunque una parte de las cenizas se acumularon en el lado de salida del gas de escape del orificio de paso, las cenizas se dejaron en la pared de división del lado de entrada del gas de escape y la parte central del orificio de paso junto con muchos materiales particulados para hacer fácilmente que la pérdida de presión inicial después del proceso de regeneración fuera mayor; de esta manera, es necesario realizar los procesos de regeneración de material particulado más frecuentemente en comparación con los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos 73 a 88. Además, aunque los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos Comparativos 51 a 66 no requieren un proceso de lavado del filtro de tipo panal mediante un lavado con agua o similar inmediatamente después del ensayo de evaluación, estos dispositivos requieren el proceso de lavado en un periodo más corto de tiempo en comparación con los dispositivos de purificación de gas de escape referidos a los Ejemplos 73 a 88.
Como se indica claramente mediante los resultados mostrados en la Tabla 7, en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal en el dispositivo de purificación de gas de escape usado en el filtro de tipo panal de la presente invención, ajustando el caudal de entrada de gases que se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal a 0,3 m/s o mayor, se hace posible mover las cenizas residuales sobre la pared de división hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso para mantener una amplia área permisible de filtración en la pared de división y, en consecuencia, usar un filtro de panel continuamente durante un largo tiempo.
Además, en el caso de que por ejemplo el caudal de entrada de gases que fluyen hacia el filtro de tipo panal se ajuste a 0,3 m/s o mayor en el proceso de regeneración del filtro de tipo panal no es posible mover las cenizas residuales sobre la pared de división hacia el lado de salida del gas de escape del orificio de paso sin usar el filtro de tipo panal de la presente invención; por consiguiente no es posible usar el filtro durante un largo tiempo.
Además, cuando la concentración de oxígeno de los gases que se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal es baja, los materiales particulados no se calcinan suficientemente para permanecer sobre el mismo; de esta manera la cantidad acumulada de cenizas se hace mayor.
Aplicabilidad industrial
Los filtros de tipo panal para purificar los gases de escape de acuerdo con el primer y segundo aspectos de la presente invención son como se han descrito anteriormente; por lo tanto, en un proceso de regeneración de filtro de tipo panal es posible calcinar casi completamente y retirar los materiales particulados acumulados sobre la parte de pared y también permitir que las cenizas residuales en la parte de pared se muevan fácilmente al interior del orificio de paso porque las cenizas pueden separarse fácilmente de la parte de pared.
Además, el dispositivo de purificación de gas de escape de la presente invención es como se ha descrito anteriormente, lo que hace posible mantener una amplia área permisible de filtrado en la parte de pared incluso después de la recogida continua de material particulado y de los procesos de regeneración del filtro de tipo panal; de esta manera, se hace posible evitar que la pérdida de presión inicial del filtro de tipo panal se haga demasiado alta después de los procesos de regeneración y, en consecuencia, usar el filtro de tipo panal continuamente durante un largo tiempo.

Claims (14)

1. Un filtro de tipo panal para purificar gases de escape que tiene una estructura en la que:
un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende un número de orificios de paso que se colocan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared interpuesta entre ellos;
cada uno de dichos orificios de paso se sella con un tapón en el extremo del lado de entrada del gas de escape y un extremo del lado de salida del gas de escape; y
una parte o toda dicha parte de pared que separa dichos orificios de paso funciona como filtro para recoger materiales particulados
en el que
una longitud l (mm) del lado más largo de una sección transversal perpendicular a dicha dirección longitudinal de dicho orificio de paso y
una longitud L (mm) en la dirección longitudinal de dicho cuerpo columnar satisfacen la siguiente relación: 60 \leq L/l \leq 500, y
una rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna de dicho orificio de paso satisface la siguiente relación: Ra \leq 100 \mum.
2. Un filtro de tipo panal para purificar gases de escape que tiene una estructura en la que:
un cuerpo columnar hecho de cerámico poroso comprende un número de orificios de paso que se colocan en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la parte de pared interpuesta entre ellos;
cada uno de dichos orificios de paso se sella con un tapón en el extremo del lado de entrada del gas de escape y un extremo del lado de salida del gas de escape; y
una parte o toda dicha parte de pared que se separa dichos orificios de paso funciona como filtro para recoger materiales particulados,
en el que
un área S (mm^{2}) de la sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal de dicho orificio de paso y la longitud L (mm) en la dirección longitudinal de dicho cuerpo columnar satisface la siguiente relación: 20 \leq L/S \leq 400, y
una rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna del orificio de paso satisface la siguiente relación: Ra \leq 100 \mum.
3. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que
la rugosidad superficial Ra (de acuerdo con JIS B 0601) de la pared interna del orificio de paso satisface la siguiente relación: 1,0 \mum \leq Ra \leq 100 \mum.
4. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en el que
el cuerpo columnar se constituye combinando una pluralidad de miembros cerámicos porosos columnares rectangulares mediante una capa adhesiva, comprendiendo cada una de los miembros cerámicos porosos columnares un número de orificios de paso que se coloca en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con una pared de división interpuesta entre ellos.
5. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en el que
el cuerpo columnar está formado por una sola pieza del miembro cerámico poroso columnar.
6. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la reivindicación 1, 2, 3, 4 o 5, en el que
un catalizador se soporta sobre el mismo.
7. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el catalizador comprende:
(A) una capa de recubrimiento de alúmina;
(B) un óxido de tierras raras contenido en la capa de recubrimiento de alúmina; y
(C) un catalizador de metal noble contenido en la capa de recubrimiento de alúmina.
8. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la reivindicación 7, que puede obtenerse mediante un proceso que comprende las etapas de:
(a) aplicar el componente (A) en un disolvente a un cuerpo columnar sinterizado hecho de cerámico poroso, seguido de secado y sinterización;
(b) aplicar el componente (B) en un disolvente a un cuerpo columnar sinterizado hecho de cerámico poroso tras lo cual una capa de recubrimiento de alúmina se ha depositado según se obtiene en la etapa (a), seguido de secado y sinterización;
(c) aplicar el componente (C) en un disolvente a un cuerpo columnar sinterizado hecho de cerámico poroso que contiene una capa de recubrimiento de alúmina que contiene un óxido de tierras raras según se ha obtenido en (b), seguido de secado y sinterización.
9. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con la reivindicación 8, en el que se realizan una o más etapas de sinterización mediante un proceso de reducción en una atmósfera que contiene hidrógeno gas.
10. El filtro de tipo panal para purificar gases de escapes de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en el que el cuerpo columnar sinterizado hecho de cerámico poroso se sumerge en ácido fluorhídrico antes de la aplicación de un catalizador.
11. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la etapa (a) comprende la adición de una solución de Al(NO_{3})_{3} y la etapa (b) comprende la adición de una solución de Ce(NO_{3})_{3}.
12. El filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que óxido de tierras raras (B) sobre la superficie del cuerpo columnar sinterizado hecho de cerámico poroso es un óxido de cerio y el metal noble del catalizador de metal noble (C) sobre la superficie del cuerpo columnar sinterizado hecho de cerámico poroso es platino.
13. Un dispositivo de purificación de gas de escape que comprende:
una cubierta conectada a un pasaje de gas de escape de un motor de combustión interno; y
el filtro de tipo panal para purificar gases de escape de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12 y un medio de calentamiento, que se instalen dentro de dicha cubierta.
14. Un proceso para realizar la regeneración del filtro de tipo panal para purificar gases de escape instalado en el dispositivo de purificación de gas de escape de acuerdo con la reivindicación 13, en el que
los gases calentados por el medio de calentamiento se hacen fluir hacia el filtro de tipo panal para purificar los gases de escape en condiciones tales que un caudal de entrada es de 0,3 m/s o mayor y una concentración de oxígeno es del 6% o mayor.
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