蜂窝结构体制造技术

本发明专利技术的目的在于提供压力损失小、可延长到达再生处理的时间的蜂窝结构体，本发明专利技术的蜂窝结构体是大量贯通孔隔着壁部沿长度方向平行分布的柱状蜂窝结构体；其特征在于，所述贯通孔的任意一侧端部被密封，并且一侧的端面的开口面积与另一侧的端面的开口面积孔不同；构成所述壁部的陶瓷的平均气孔径是５μｍ～３０μｍ，并且相对全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径２倍的细孔的容量的比例小于等于３０％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请以2003年6月23号提出的日本国专利申请2003-178713号作为在先申请并要求其优先权。本专利技术涉及蜂窝结构体，所述蜂窝结构体用于捕获从柴油发动机等内燃机排出的废气中的颗粒等。
技术介绍
从公共汽车、卡车等车辆及施工机器等的内燃机排出的废气中含有的颗粒会对环境和人体造成危害，这已成为近来的问题。因此，提出了多种可以净化废气的陶瓷过滤器，其使该废气通过多孔陶瓷，捕获废气中的颗粒。作为这样的陶瓷过滤器，已知有如图7所示的蜂窝过滤器120，其由碳化硅构成，其中，四棱柱状多孔质陶瓷部件130通过具有接合剂功能的密封材料层124多个结合在一起构成陶瓷构件125，该陶瓷构件125的周围也形成有密封材料层123，以防止废气泄漏。该蜂窝过滤器120以图8所示结构的多孔质陶瓷部件130作为构成零件，长度方向上平行设置的多个贯通孔131之间隔有间隔壁133，该间隔壁133作为过滤器发挥作用，如此构成了该蜂窝过滤器。即形成于多孔质陶瓷部件130的贯通孔131如图8(b)所示，其在废气的入口侧或出口侧的端部的任意一方由密封材料132进行了封孔，流入一个贯通孔131的废气必须通过隔开贯通孔131的间隔壁133之后，才能从其他的贯通孔131流出。另外，设置在外周的密封材料层123如上述所述，设置该密封材料层123的目的是为了防止在将蜂窝过滤器120设置在内燃机的排气通路上的情况下废气从陶瓷构件125的外周部废气泄漏。这样构成的蜂窝过滤器120具有极为优异的耐热性，并且再生处理等也是容易的，所以，其被用于多种大型车辆和装配柴油机的车辆等。即，这样的蜂窝过滤器120被设置在内燃机的排气通路上时，当从内燃机排出的废气中的颗粒通过该蜂窝过滤器120时，这些颗粒被间隔壁133所捕获，从而废气得以净化。另外，作为这类蜂窝过滤器，公开了这样一种结构，其通过将废气流入侧的开口面积制得比废气流出侧的开口面积大，增大了单位体积的废气通过的壁部面积，从而试图提高作为过滤器的有效体积(例如参见专利文献1-12)。图9示意性表示了专利文献1公开的废气过滤器垂直于长度方向的截面(参见专利文献1的图3)。该废气过滤器310中，各个贯通孔的尺寸相同，废气流入侧被密封的贯通孔312的个数比废气流出侧被密封的贯通孔311的个数少。由此，使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大，籍此试图提高作为过滤器的有效体积。图10示意性表示了专利文献2公开的废气过滤器垂直于长度方向的截面(参见专利文献2)。该废气过滤器320中，废气流入侧被密封的贯通孔322在开口面积以及个数方面，与废气流出侧被密封的贯通孔321的开口面积以及个数均不同。由此，使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大，籍此试图提高作为过滤器的有效体积。图11示意性表示了专利文献1公开的废气过滤器垂直于长度方向的截面(参见专利文献1的图17)。该废气过滤器330中，废气流入侧被密封的贯通孔332的开口面积和废气流出侧被密封的贯通孔331的开口面积不同。另外，该过滤器中，贯通孔332和贯通孔331的个数相同，废气流出侧被密封的贯通孔331之间通过间隔壁而形成面接触。这样构成的废气过滤器也通过使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大而试图提高作为过滤器的有效体积。图12示意性表示了专利文献3公开的废气过滤器与长度方向相垂直的截面(参见专利文献3的图5p)。该废气过滤器340中，废气流入侧被密封的贯通孔342的开口面积与废气流出侧被密封的贯通孔341的开口面积不同。另外，该过滤器中，贯通孔342和贯通孔341的个数相同，废气流出侧被密封的贯通孔341之间没有通过间隔壁而形成面接触。这样构成的废气过滤器也通过使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大而试图提高作为过滤器的有效体积。这些现有技术涉及的过滤器的目的是，通过使气体流入侧的开口面积比气体流出侧的开口面积大而增大间隔壁的有效过滤面积，从而可以捕获较多量的颗粒。另外，这些过滤器的目的是，与如图7、图8所示的全部贯通孔的截面形状均是四边形且气体流入侧的开口面积和气体流出侧的开口面积相等的过滤器相比，降低捕获同量的颗粒时的压力损失。但是很明显，现有的过滤器不能充分达成后述的目的，即不能充分降低捕获同等量的颗粒时的压力损失。据认为，上述过滤器中影响压力损失的因素主要有如下4个。具体是(1)过滤器气体流入侧的开口率(ΔPa)；(2)通过贯通孔时的摩擦(气体流入贯通孔ΔPb-1，气体流出贯通孔ΔPb-2)；(3)通过间隔壁时的阻力(ΔPc)以及(4)通过被捕获的颗粒时的阻力(ΔPd)。并且，认为其中影响最大的是(4)通过被捕获的颗粒时的阻力(ΔPd)。首先，与如图7、图8所示的全部贯通孔的截面形状均是四边形且气体流入侧的开口面积和气体流出侧的开口面积相等的过滤器相比，具有图9～图12所示结构的过滤器在初期状态的压力损失(没有捕获颗粒的状态的压力损失)有增高的趋势。其理由被认为是ΔPa以及ΔPb-1引起的压力损失虽然有一些降低，但是ΔPb-2以及ΔPc引起的压力损失变高了。另外，如果考虑具有图9～图12表示的结构的过滤器在捕获颗粒之后的压力损失，结构如图9和图11表示的过滤器中存在气体流入贯通孔之间共有的间隔壁。这样结构的过滤器中，如图13所示，废气首先通过隔着气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁的流路a，从气体流入贯通孔1311侧流向气体流出贯通孔1312侧，此时，颗粒在气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁被捕获(参见图13(a))。其后，随着颗粒1313在气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁被捕获，该间隔壁的压力损失因ΔPd而增高，废气通过隔着气体流入贯通孔1311之间共有的间隔壁的流路b，从气体流入贯通孔1311侧流向气体流出贯通孔1312侧(参见图13(b))。此处，在气体流入贯通孔1311之间共有的间隔壁中，认为废气从靠近气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁侧开始依次流动，最终构成气体流入贯通孔1311的间隔壁全部成为有效过滤区域。此外，图13(a)、13(b)是说明现有过滤器中废气流路的示意图。这样的蜂窝结构体中，在气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁所蓄积的颗粒量大的情况下，难以降低捕获颗粒后的压力损失。另外，专利文献3、4中公开了一种过滤器，其具有大于等于10％的平均气孔率，具有2μm～15μm的平均气孔径，各气孔径分布在0.5～70μm的几乎全部区域。本专利技术人为了降低减压力损失，对增大气孔径进行了研究。但是，实际进行研究时，意外地发现即使增大气孔径，压力损失也不会降低。专利文献1特公平3-49608号公报(图3、图17等)、美国专利第4417908号说明书、特开昭58-196820号公报专利文献2实开昭58-92409号公报专利文献3美国专利第4364761号说明书(图5p等)、特开昭56-124417号公报、特开昭62-96717号公报专利文献4美国专利第4276071号说明书专利文献5美国专利第4420316号说明书专利文献6美国专利第4420316号说明书专利文献7特开昭58-150015号公本文档来自技高网...

【技术保护点】
蜂窝结构体，其是大量贯通孔隔着壁部沿长度方向平行分布的柱状蜂窝结构体；　　　　其特征在于，所述贯通孔任意一侧的端部被密封，并且一侧端面的开口面积与另一侧端面的开口面积孔不同；　　　　构成所述壁部的陶瓷的平均气孔径是５μｍ～３０μｍ，并且相对全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径２倍的细孔的容量的比例小于等于３０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小森照夫，大野一茂，洪性泰，
申请(专利权)人：揖斐电株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]