过滤器制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种过滤器，颗粒捕集到指定量时过滤器的压力损失低，而且到再生前的整个期间所表现的过滤器的压力损失低。本发明专利技术提供的过滤器是具有蜂巢状结构的柱形过滤器，其在长度方向上彼此平行排列着由间隔壁隔开的多个贯通孔。其中，贯通孔包括两种类型的贯通孔，分别是垂直于长度方向的截面的面积相对较大的大容积贯通孔和该截面的面积相对较小的小容积贯通孔。积相对较大的大容积贯通孔和该截面的面积相对较小的小容积贯通孔。设相邻的大容积贯通孔所共有的壁部的长度（ａ）与大容积贯通孔和与其相邻的小容积贯通孔所共有的壁部的长度（ｂ）的比值（ａ／ｂ）为α，设大容积贯通孔截面积（Ａ）与小容积贯通孔截面积（Ｂ）比值（Ａ／Ｂ）为β，此时α和β满足下列不等式（１）表示的关系：β≥（２０／９）α↑［２］＋１（其中０＜α≤１．５和１＜β≤６）…（１）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用作除去从如柴油机等内燃机排放出的废气中的颗粒等的过滤器。
技术介绍
近几年，从诸如公共汽车、卡车等车辆及施工机器等的内燃机中排放的废气中含有的颗粒对环境和人体构成的危害已成为了问题。因此，现已提出了多种陶瓷过滤器，其使废气通过多孔陶瓷，并捕集废气中的颗粒，从而可以使废气得以净化。作为这种陶瓷过滤器，已知有如图9所示的圆柱形蜂巢状结构体140，其沿长度方向上并列排列着由间隔壁143隔开的多个贯通孔141。如图9(b)所示，在废气流入侧的端部和流出侧的端部中的一方，贯通孔141被密封材料142密封，流入一个贯通孔141的废气必需通过分隔贯通孔141的间隔壁143才能从另一贯通孔141流出。换言之，当这种蜂巢状结构体140置于内燃机排气通道中时，从内燃机中排放的废气中的颗粒，在通过蜂巢状结构体140时被间隔壁143捕获，从而使废气得到净化。而且，关于这种废气过滤器，公开了废气流入侧的开口比率比废气流出侧的开口比率相对大的蜂巢状结构体，其通过如下设置实现。将废气流出侧的端部被密封的贯通孔(以下，也称为流入侧贯通孔)做成容积大的贯通孔(以下，也称为大容积贯通孔)、将废气流入侧的端部被密封的贯通孔(以下，也称为流出侧贯通孔)做成容积小的贯通孔(以下，也称为小容积贯通孔)。图10示意表示了在美国专利No.4417908号说明书(对应的日本专利技术专利是特开昭58-196820号、特公平3-49608号公报(在下文，称为专利文献1))中公开的废气过滤器的垂直于长度方向的截面。这种废气过滤器60的截面形状为，在棋盘式分布的交叉点处，分布有小四边形其小于构成该棋盘式分布的正方形，这种废气过滤器60中包括对应小正方形的小容积贯通孔61b和位于其周围的大容积贯通孔61a，在这些贯通孔之间形成有间隔壁62a、62b。而且，图11(a)至11(d)示意表示了在美国专利No.4364761号公报(对应的日本专利是特开昭56-124417号和特开昭62-96717号(下文中，称为专利文献2))和美国专利No.4276071号公报(对应的日本专利是特开昭56-124418号)中公开的废气过滤器垂直于长度方向的截面。废气过滤器300至330具有不同形状的大容积贯通孔301a、311a、321a、331a和小容积贯通孔301b、311b、321b、331b，在这些贯通孔之间形成有间隔壁302、312、322、332。间隔壁302、312、322、332将每一个大容积贯通孔301a、311a、321a、331a和小容积贯通孔301b、311b、321b、331b隔开，而在大容积贯通孔301a、311a、321a、331a之间实际上没有间隔壁存在。这种过滤器中，通常压力损失随着对废气中颗粒的捕集而增大。因此，背压升高，在背压超过一定值时，施加在发动机等上的负荷增加，所以必需进行除去颗粒的再生处理。因此，与流逝时间相对应的压力损失的程度成为评价过滤器性能的一个重要参数。图1是表明影响压力损失的主要因素的示意图。如图1中所示，影响压力损失的主要因素包括①过滤器流入侧的开口比率ΔPa，②通过贯通孔时的摩擦(入口侧②-1ΔPb-1，出口侧②-2ΔPb-2)，③通过间隔壁时的阻力ΔPc等。此外，图2是表明在不同的过滤器中压力损失随流逝时间变化的示意曲线图。所述专利文献1、2等中公开了有两种类型贯通孔的废气过滤器，图9中给出了截面形状是四边形，且所有贯通孔的容积基本相等的废气过滤器，两者相比较，在捕集颗粒前，过滤器流入侧的开口比率和通过贯通孔流入侧时的摩擦(①ΔPa+②-1ΔPb-1)造成的压力损失，前者略低于后者。然而，贯通孔流出侧的摩擦和通过间隔壁的阻力(②-2ΔPb-2+③ΔPc)造成的压力损失，前者较后者大。因此，可以确定与图9表示的所有贯通孔的容积基本相等的废气过滤器相比，所述专利文献1、2等中公开的废气过滤器在捕集颗粒前的压力损失高。而且，在废气过滤器的大部分壁部包括壁部(i)和壁部(ii)的情况下，废气过滤器的压力损失的变化取决于这两种类型壁部的比例。所述壁部(i)是在垂直于长度方向的截面上一个大容积贯通孔与相邻的大容积贯通孔共有的壁部，所述壁部(ii)是在垂直于长度方向的截面上一个大容积贯通孔与相邻的小容积贯通孔共有的壁部。例如，假定开口比率为固定值时，如果壁部(i)的比例大，则废气从大容积贯通孔直接通过壁部(ii)留入小容积贯通孔变得困难。因此，在捕集颗粒前(T0)的压力损失有变高的趋势。然而，随着颗粒的捕集，颗粒被捕集在壁部(ii)的表面，所以，与从大容积贯通孔直接经过壁部(ii)流入小容积贯通孔的废气流相比，一进入壁部(i)就通过多孔材料的壁流入壁部(ii)的废气流，承受的阻力小，结果颗粒均匀地蓄积在构成大容积贯通孔的壁部的全体。因此，蓄积于壁部的颗粒的厚度降低，从而有可能降低压力损失随着颗粒的捕集而升高的上升率(ΔP3/(T1-T0))。相反，该比例小的情况下，虽然在捕集颗粒前的压力损失(T0)变得较低，但压力损失随着颗粒的捕集而升高的上升率(ΔP3/(T1-T0))有变大的趋势。专利文献1(图10)公开的废气过滤器60中，大容积贯通孔与相邻的大容积贯通孔共有的壁部(i)所占的比例较大。因此，如图2所示，颗粒捕集前(T0)的压力损失(在下文，被称为初期压力损失)因通过间隔壁的阻力大(③ΔPc)而变大，同时由于初期压力损失过大，造成即使在捕集颗粒时(T1)压力损失也变大。因此，从对发动机的管理的角度出发，在颗粒蓄积到规定量后，需要进行再生处理。换言之，由于初期压力损失过大，废气过滤器60存在颗粒捕集量受到了实质上的限制的问题。此外，专利文献2(图11)公开的废气过滤器300至330中，大容积贯通孔301a、311a、321a、331a之间是点接触的状态，几乎不存在将其分隔开的间隔壁(i)。因此，如图2所示，由于压力损失随颗粒的蓄积而升高的上升率(ΔP3/(T1-T0))大，使得颗粒捕集时(T1)的压力损失过度增大。因此，同样从对发动机的管理的角度出发，在颗粒蓄积到规定量之前，需要进行再生处理。换言之，由于颗粒捕集时压力损失的上升率大，废气过滤器300至330存在颗粒的捕集量受到实质上的限制的问题。作为另一种现有技术，实愿昭No.56-187890(实昭开58-92409(参考第4页图6)，下文中称为专利文献3)微缩胶片中公开了一种大容积贯通孔的孔距设定在大致1.0mm至2.5mm的范围的蜂巢状结构体。特开平5-68828号公报(日本专利公告第3130587号的说明书(第1页)，下文中称为专利文献4)公开了一种大容积贯通孔的容积率是60％～70％，小容积贯通孔的容积率是20％～30％的蜂巢状结构体，大容积贯通孔的孔距被设定在大致2.5mm至5.0mm的范围。图19是表示这种蜂巢状结构体200垂直于长度方向的截面(下文中简称为截面)的截面示意图，该蜂巢状结构体200中，截面是三角形的小容积贯通孔202分布在截面是六边形的大容积贯通孔201的周围。此外，特开2001-334114(见图2，第5页)(WO 02/100514，下文中称为专利文献5)公开了一种小容积贯通孔截面总面积与大容积贯通孔截面总面积的比例在本文档来自技高网...

【技术保护点】
过滤器，其具有蜂巢状结构，所述蜂巢状结构中，长度方向平行排列有由间隔壁隔开的多个贯通孔，其中，所述贯通孔包括两种类型，分别是垂直于长度方向上的截面的面积相对较大的大容积贯通孔和所述截面的面积相对较小的小容积贯通孔，所述两种贯通孔的数 量实质上相同；大容积贯通孔在所述过滤器的一端被密封，小容积贯通孔在所述过滤器的另一端被密封；其特征在于，设垂直于长度方向的截面上一个所述大容积贯通孔和相邻的大容积贯通孔共有的壁部的长度总和（ａ）与垂直于长度方向的截面上一个所 述大容积贯通孔和相邻的所述小容积贯通孔共有的壁部的长度总和（ｂ）的比值（ａ／ｂ）为α；设所述大容积贯通孔的所述截面的面积（Ａ）与所述小容积贯通孔的所述截面的面积（Ｂ）的比值（Ａ／Ｂ）为β；所述α和所述β满足下列不等式（１）表 示的关系：β≥（２０／９）α↑［２］＋１…（１）其中０＜α≤１．５和１＜β≤６。

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