專利名稱：陶瓷蜂窩式過濾器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠有效吸收排氣氣體中的微粒子并同時容易再生的陶瓷蜂窩式過濾器，特別是涉及適合吸收柴油機的排氣氣體中的微粒子的陶瓷蜂窩式過濾器。
圖3是以往的陶瓷蜂窩式過濾器的剖面圖。在這種構成的陶瓷蜂窩式過濾器30中，含有微粒子的排氣氣體，從在蜂窩構造體31的流入端部31a處開口的流通孔37流入，通過由多孔質陶瓷構成的格柵壁36后，經過鄰接的流通孔，從流出端部31b排出。此時，排氣氣體中的微粒子，被吸收在形成格柵壁36的細孔(未圖示)中。微粒子一旦被連續(xù)吸收在蜂窩式過濾器30中，在格柵壁36的細孔中產生堵塞而使吸收性能大幅度降低，同時由于壓力變大，所以產生使發(fā)動機輸出降低的問題。所以，提出了通過電熱器、燃燒爐、微波等對堆積在蜂窩式過濾器30中的微粒子進行燃燒而使蜂窩式過濾器30再生的技術。
但是，在通過電熱器或燃燒爐對吸收在以往結構的蜂窩式過濾器30中的微粒子進行燃燒時，由于附著在上流域的微粒子量少，所以其燃燒產生的熱量，還不至于維持附著微粒子的自己發(fā)熱，難于使下流域再生。此外，例如特開昭59-126022號那樣，在通過微波方式進行再生時，空氣的供給側附近的濾器部分，由于空氣的供給而冷卻，所以，阻礙了微粒子的升溫從而使微粒子的能夠燃燒的區(qū)域變窄，難于有效使整個蜂窩式過濾器進行再生。其結果，為了持續(xù)地吸收微粒子，在從排氣氣體流入側供給微粒子燃燒所必須的空氣時，未燃燒的微粒子堆積在濾器端面附近，在排氣氣體的流入側開口的流通孔被堵塞，從而存在不僅使微粒子的吸收功能喪失而且濾器的再生功能也顯著下降的問題。
為了解決這些問題，特開昭59-28010號公開了在位于排氣氣體流入側的密封部與流通孔的排氣氣體流入側端面之間設置的蜂窩式過濾器。圖4是表示特開昭59-28010號記載的蜂窩式過濾器40的剖面圖。圖4的蜂窩式過濾器，由于在位于流通孔47的上流側的密封部48a與蜂窩構造體41的流入端部41a的端面之間具有空間49，所以，排氣氣體中的微粒子，被吸收在空間49中的隔壁上，附著在上流域附近的微粒子的量多。由此，根據設置于濾器流入側的加熱裝置，通過使微粒子燃燒而能夠使下流域的微粒子的燃燒變得容易。
特許第2,924,288號公開了具有設置于發(fā)動機排氣管上的加熱室、產生向加熱室供給微波的裝置、為了吸收排氣氣體中的微粒子而貯存在加熱室內的蜂窩式過濾器、以及向加熱室供給空氣的裝置的蜂窩式過濾器的再生裝置。圖5是特許第2,924,288號的蜂窩式過濾器的再生裝置中的蜂窩式過濾器50的剖面圖。蜂窩式過濾器50，由具有通過包圍在外周壁55上的格柵壁36而隔開的很多流通孔57的陶瓷蜂窩構造體51構成，流入端部51a和流出端部51b通過密封部58a、58b互相密封，密封部58a比流入端部51a的端面還位于內部并構成放熱防止部59。在該蜂窩式過濾器中，被吸收的微粒子一旦通過微波加熱，由于放熱放置部39，可以在短時間內達到微粒子的燃燒溫度。箭頭X表示排氣氣體的流入方向。
在所述陶瓷蜂窩式過濾器中，如圖4和圖5所示，為了有效地對整個蜂窩式過濾器進行再生，排氣氣體流入側的密封部配置在比流入側端面還向內的濾器內部。但是，在實際制造這種結構的蜂窩式過濾器時，發(fā)現存在以下問題。
如圖6(a)所示，在特開昭59-28010號中記載的蜂窩式過濾器中，流入側的密封部48a通過如下方式形成。首先，用石蠟61堵塞無須設置密封部的流通孔端部后，在密封部形成用料漿60內浸漬陶瓷蜂窩構造體41的流入端部41a，在沒有用石蠟堵塞的流通孔47a內填充料漿60。陶瓷蜂窩構造體41自身，由于是多孔質陶瓷制具有吸水性，所以，在填入流通孔47a內的料漿的上部，由于水分被格柵壁奪去，所以固化，料漿的下部，由于沒有奪去水分的格柵壁，所以保持料漿狀態(tài)。如圖6(b)所示，將該陶瓷蜂窩構造體上下顛倒，在料漿的固化部分，使殘留在流通孔內料漿自然落下，形成密封部48a。根據使進入格柵內的泥漿的高度決定流入側密封部的位置。
但是，本發(fā)明人等，在流通孔47a內實際填充料漿60時，發(fā)現無論是料漿的上部還是下部，由于水分被與料漿接觸的格柵壁吸收，所以在料漿的上部和下部同時開始固化。由此，很難僅使料漿的上部固化，有時在流入側密封部上流側的整個蜂窩被料漿密封，在流入側密封部的上流側上很難形成特開昭59-28010號的圖2和圖9～15所示的空間。這種傾向，例如在離陶瓷蜂窩端面10mm以上位置設置流入側密封部時更加顯著。所以，該蜂窩式過濾器，不能如期發(fā)揮微粒子吸收或防止放熱的功能，不能有效地對整個濾器進行再生，并且壓力損失大。
另外，也公開了作為流入側密封部48a，通過燒結埋入陶瓷蜂窩構造體內部的陶瓷片并與格柵壁形成一體化的方法。但是，由于很難使擠壓成形的陶瓷蜂窩構造體和陶瓷片的熱膨脹率等的材料特性完全一致，所以，通過伴隨燒結的膨脹收縮，在陶瓷片和格柵壁之間產生間隙，這樣不僅微粒子的吸收效率降低，而且陶瓷片或從格柵壁上解吸或破壞格柵壁。另外，即使陶瓷片和格柵壁一體化，由于兩者的熱膨脹系數的差異，在濾器內由于使微粒子燃燒時的熱沖擊而存在密封部脫落的問題。
作為普通微粒子吸收用濾器使用的陶瓷蜂窩構造體的蜂窩尺寸(蜂窩間隔)，非常小，例如為100cpsi 2.54mm、300cpsi 1.47mm。所以，的確很難將陶瓷片埋入蜂窩內，進而，在將流入側密封部設置在離陶瓷密封端面例如10mm以上的位置時，很難將整個陶瓷片配置在合適的位置上。這樣若不能準確地保持流入側密封部的位置，由于流入側密封部上流側的空間的體積不能保證，所以不能有效地對整個蜂窩式過濾器進行再生，另外，也存在壓力損失在各個過濾器之間產生不均得問題。另外，在特許第2,924,288號中沒有具體公開流入端部51a的密封部38a的形成方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供在能夠有效吸收排氣氣體中的微粒子同時，能夠通過微粒子的燃燒而容易再生的陶瓷蜂窩式過濾器。
本發(fā)明之一的陶瓷蜂窩式過濾器，是在將具有外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的多個陶瓷蜂窩構造體接合在所述流通孔的方向的同時，密封排氣氣體流入側和流出側的所需流通孔的陶瓷蜂窩式過濾器，其特征在于，至少一個排氣氣體流入側密封部配置在從排氣氣體流入側端面隔離的濾器內部，同時，所述流入側的密封部，形成在至少一個的陶瓷蜂窩構造體的一方的端部所需部位上。
在本發(fā)明之一的優(yōu)選實施方式中，具有外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的第一陶瓷蜂窩構造體和第二陶瓷蜂窩構造體，將所述第一陶瓷蜂窩構造體設置在排氣氣體流通的上流側并接合在所述流通孔的方向上，所述第二陶瓷蜂窩構造體的排氣氣體流入側和流出側的流通孔的所需部被密封。
本發(fā)明之二的陶瓷蜂窩式過濾器，其特征在于，具有外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的多個陶瓷蜂窩構造體和具有所需流通孔的密封構造體被接合在所述流通孔的方向上。
本發(fā)明之二的優(yōu)選實施例的陶瓷蜂窩式過濾器，其特征在于，具有(a)具有各個外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的第一陶瓷蜂窩構造體和第二構造體；(b)具有所需流通孔，在所述第一蜂窩構造體的流出端和所述第二蜂窩構造體的流入端之間使該流通孔能夠與所述第一和第二蜂窩構造體的流通孔整合而配置的第一密封構造體；(c)具有所需流通孔，在所述第二蜂窩構造體的流出端上使該流出孔能夠與所述第二蜂窩構造體的流通孔整合而接合的第二密封構造體。
這里所謂流入側，是指排氣氣體向蜂窩式過濾器流入的一側，所謂流出側，是指排氣氣體從蜂窩式過濾器流出的一側。另外，所謂流通孔的方向，是指各陶瓷蜂窩構造體的流通孔的綜方向。


圖1(a)是表示實施例1的陶瓷蜂窩式過濾器的剖面示意圖。
圖1(b)是表示實施例2的陶瓷蜂窩式過濾器的剖面示意圖。
圖1(c)是表示實施例3的陶瓷蜂窩式過濾器的剖面示意圖。
圖1(d)是表示實施例4的陶瓷蜂窩式過濾器的剖面示意圖。
圖1(e)是圖1(a)的側視圖。
圖2是表示實施例1的陶瓷蜂窩式過濾器地制造工序的剖面示意圖。
圖3是表示以往的蜂窩式過濾器的一例剖面示意圖。
圖4是表示特開昭59-28010號中記載的蜂窩式過濾器的剖面示意圖。
圖5是表示特許第2,924,288號中記載的蜂窩式過濾器的再生裝置中的蜂窩式過濾器的剖面示意圖。
圖6是表示特開昭59-28010號中記載的蜂窩式過濾器的密封部的形成方法的剖面示意圖。
圖7(a)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合狀態(tài)的一例局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖7(b)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合狀態(tài)的其它例局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖7(c)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合狀態(tài)的另一例局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖7(d)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合狀態(tài)的其它例局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖7(e)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合狀態(tài)的其它例局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖7(f)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合狀態(tài)的其它例局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖8(a)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合部的其它例局部剖面圖。
圖8(b)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合部的一例局部剖面圖。
圖8(c)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合部的另一例局部剖面圖。
圖9(a)是表示從排氣氣體流入側觀察的本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合部的一例示意圖。
圖9(b)是表示從排氣氣體流入側觀察的本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中的多個陶瓷蜂窩構造體的接合部的另一例示意圖。
在陶瓷蜂窩構造體的端部的所需部位上的密封部的形成，參照圖6，可以通過以下操作進行。用粘接劑將掩蔽薄膜(未圖示)貼在陶瓷蜂窩構造體41的流入端部41a的端面和流出端部41b的端面上后，穿孔成方格圖樣。然后，一旦將流入端部41a的端部浸漬在與陶瓷蜂窩構造體41材質相同的密封部件用料漿60內，料漿60從穿孔部浸入格柵內，形成流入側密封部48a。同樣，將流出端部41b浸漬在密封部件用料漿60內，形成流出側密封部48b。之后，根據需要，進行干燥、熱處理、煅燒等，使陶瓷蜂窩構造體和密封部一體化。密封部件用料漿60浸入格柵壁的細孔并粘合，同時同材質的密封部件48a、48b以及格柵壁由于通過煅燒而一體化，所以在陶瓷蜂窩構造體的端部的所需部位中，得到牢固接合在格柵壁上的密封部48a和48b。這樣，如圖1(a)和(b)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器，由于能夠通過將在端部具有密封部的以往蜂窩構造體接合在流通孔方向上而獲得，所以，無論排氣氣體流入側的密封部是否從流入側端面隔離并配置在濾器內部上，密封部和格柵壁都被牢固接合，并且能夠精確地設置從流入側密封部的蜂窩式過濾器流入側端面的距離。因此，能夠容易獲得在流入側密封部的上流側上確實形成空間的蜂窩式過濾器。
在圖1(a)所示的本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中，流入側和流出側的密封部，在第二陶瓷蜂窩構造體的流入端和流出端的所需部位上形成。即，不具有密封部的第一陶瓷蜂窩構造體11和密封不18a、18b在流入端和流出端的所需部位上形成的第二陶瓷蜂窩構造體12被接合。在具有圖1(a)所示構造的陶瓷蜂窩式過濾器中，由于比具有圖1(b)所示構造的陶瓷蜂窩式過濾器能夠更準確地確保流入側端面11a和流入側密封部18a的流入側端面之間的距離，所以，在流入側密封部18a的上流側能夠更準確地形成空間。
本發(fā)明之二的陶瓷蜂窩式過濾器，例如如圖1(c)所示，具有以下結構，即，具有在外周壁15的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔17的兩個陶瓷蜂窩構造體11和12、與具有預先形成的所需流通孔的密封構造體13和14，使流通孔連通地接合。通過在多個陶瓷蜂窩構造體11和12之間配置密封構造體13、14，可以更準確地確保蜂窩式過濾器端面11a和流入側密封部18a的流入側端面之間的距離。由此，可以容易獲得在流入側密封部的上流側確實形成空間并且密封部和格柵壁被牢固接合的蜂窩式過濾器。另外，對于流出側用的密封部，也可以不必通過密封構造體構成，如同以往那樣，在陶瓷蜂窩構造體上形成密封部。
作為密封構造體，可以利用具有與陶瓷蜂窩構造體同樣的外形并且具有所需流通孔的密封構造體，也可以利用在具有在外周壁的內側上通過格柵壁而隔開的很多流通孔的陶瓷蜂窩構造體的所需流路上形成密封部的密封構造體。
作為多個陶瓷蜂窩構造體的流通孔方向的接合，不限于在流通孔端面上格柵壁之間通過粘接層粘接地接合陶瓷蜂窩構造體的情況，也包括例如圖7所示的各種接合。圖7(a)～(f)均表示將在第一陶瓷蜂窩構造體11和在流入側和流出側的兩端部上形成密封部的陶瓷蜂窩構造體12接合在流通孔方向上的例子。另外，為了說明起見，在圖7(a)～(f)擴大了間隙。具體地說，圖7(a)是表示在外周壁15的端面上通過粘接層19a接合陶瓷蜂窩構造體之間的例子，圖7(b)是表示在外周壁15和多處的隔壁上通過粘接層19a接合陶瓷蜂窩構造體之間的例子，圖7(c)是表示通過接觸陶瓷蜂窩構造體11、12的流通孔端面之間并在兩陶瓷蜂窩構造體11、12上一體化形成外周壁15而接合的例子，圖7(d)是表示通過在外周壁15上接觸的粘接層19a和插入對向的流通孔內的接合材19b而接合陶瓷蜂窩構造體11、12之間的例子，圖7(e)是表示通過在周邊部上設置粘接層19a的同時，在兩陶瓷蜂窩構造體11、12上一體化形成外周壁15而將兩陶瓷蜂窩構造體11、12接合的例子，圖7(f)是表示通過外周邊部的粘接層19a將陶瓷蜂窩構造體11和外周邊部的流通孔的兩端被密封的陶瓷蜂窩構造體12接合的同時，在兩陶瓷蜂窩構造體11、12上一體化形成外周壁15而接合的例子。
作為作為用于除去柴油機的排氣氣體中的微粒子的濾器使用，本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器優(yōu)選通過耐熱性良好的材料形成，具體地說，優(yōu)選使用以選自由堇青石、氧化鋁、莫來石、氮化硅以及LAS構成的一組中的至少一種為主成分的陶瓷材料。其中，由堇青石構成的陶瓷蜂窩式過濾器，由于廉價并且耐熱性和耐腐蝕性優(yōu)良，另外熱膨脹低，所以最優(yōu)選。
構成將多個陶瓷蜂窩構造體接合在流通孔方向上的粘接層的材料，沒有特殊限制，但是特別優(yōu)選耐熱性的無機粘接劑。這是由于通過燃燒堆積的微粒子，由于蜂窩式過濾器的溫度上升至600～800℃左右，所以在粘接層上也要求耐熱性。作為耐熱性無機粘接劑，可以根據需要將陶瓷粒子和無機粘接劑混合使用。通過陶瓷微粒子在確保耐熱性的同時，通過無機粘接劑牢固地將陶瓷蜂窩構造體之間接合。
所述陶瓷粒子優(yōu)選為與陶瓷蜂窩構造體相同的材質。通過用具有同材質的陶瓷微粒子的粘接劑接合多個陶瓷蜂窩構造體，提高耐熱性的同時，即使暴露在高溫排氣氣體中，也可以減小由于陶瓷蜂窩構造體和粘接劑之間的熱膨脹差而產生的熱應力，可以防止從粘接層上斷裂。耐熱性無機粘接劑中含有的陶瓷粒子，為與陶瓷蜂窩構造體相同的材質的粒子，例如堇青石、氧化鋁、莫來石、氮化硅、碳化硅等的陶瓷粒子。作為與陶瓷蜂窩構造體相同材質的陶瓷粒子，可以使用陶瓷蜂窩構造體的粉碎物。由陶瓷蜂窩構造體的粉碎物構成的粘接劑，由于與陶瓷蜂窩構造體完全沒有特性(尤其是熱膨脹系數)差異，所以能夠顯著減小暴露在高溫排氣氣體時的熱應力，從而能夠完全防止在粘接層上的斷裂。
耐熱性無機粘接劑中含有的無機粘合劑，沒有特殊限制，可以舉出氧化鋁膠接劑、膠態(tài)硅石、膠態(tài)氧化鋁、水玻璃等。這些無機粘合劑，由于是通過干燥發(fā)揮粘合力，所以干燥后不須熱處理，可以容易地獲得由在流通孔方向上牢固接合的蜂窩構造體構成的陶瓷蜂窩式過濾器。但是，當然也可以根據需要進行熱處理。無機粘合劑，特別優(yōu)選以熱膨脹系數小的二氧化硅為主成分的粘合劑。若使用含有二氧化硅類粘合劑的粘接劑時，在常溫能夠獲得強的粘合力，同時由于能夠將在暴露在高溫排氣氣體時由于陶瓷蜂窩構造體和粘接劑之間的熱膨脹差引起的熱應力降低至最小，所以可以確實防止從粘接部的斷裂。
耐熱性無機粘接劑，除了可以混合所述陶瓷粒子和無機粘合劑外，根據需要還可以混合陶瓷纖維或有機粘合劑。
粘接層，在陶瓷蜂窩構造體的粘接面中，優(yōu)選在徑向上從外周壁2～10mm的范圍上形成。陶瓷蜂窩式過濾器，當搭載在柴油機上時，在金屬制容器內通過把持部件固定。為了防止在金屬容器中收容時產生的流路方向的錯位，把持外周壁附近的流通孔，以便通過把持部件將過濾器兩端面擠壓在流通孔方向的狀態(tài)。由此，形成在外周壁附近的流通孔上排氣氣體不能流通的構造。因此，只要在陶瓷蜂窩構造體的粘接面中排氣氣體不流通的區(qū)域(從外周壁向徑向2～10mm的范圍)上形成粘接層，就能夠不使排氣氣體凈化性能降低并且能夠將陶瓷蜂窩構造體牢固地接合。若粘接層的范圍從外周壁向徑向低于2mm時，由于粘接面積過小，所以不能獲得足夠的粘接力。另一方面，若粘接層的范圍從外周壁向徑向超過10mm時，在排氣氣體流通的流通孔中粘接劑溢出，所以壓力損失增大，有可能導致排氣氣體的凈化性能降低。
在本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器的外周上優(yōu)選通過涂敷形成外周壁。通過在陶瓷蜂窩式過濾器的外周上涂敷的外周壁，陶瓷蜂窩構造體之間的粘接強度增大。另外，在通過機械加工除去陶瓷蜂窩構造體的外周邊部后，若涂敷外周壁，由于外周壁的外徑尺寸精度提高，同時能夠除去有可能存在于外周邊部的彎曲的格柵壁，所以，蜂窩式過濾器的強度增大。外周邊部的除去，可以在接合多個陶瓷蜂窩構造體前后的任何工序中進行，例如可以對干燥后的蜂窩狀擠壓成形體進行，或對蜂窩狀煅燒體進行。
在流通孔方向上將多個陶瓷蜂窩構造體進行接合時，尤其是在陶瓷蜂窩構造體端面的外周邊部上通過粘接層接合時，有時可以在陶瓷蜂窩構造體端面的中心部的格柵壁的端面之間形成微小的間隙。例如，圖1(b)是表示在流通孔端面的外周部上通過粘接層接合流出端被封閉的陶瓷蜂窩構造體11和流出端被封閉的陶瓷蜂窩構造體12的例子，圖8(b)是該接合部的擴大圖。在該例子中，形成相當于粘接層19a的厚度的間隙20。間隙20優(yōu)選在3mm以下，更優(yōu)選在1mm以下，特別優(yōu)選在陶瓷蜂窩構造體的格柵間距的1/2以下。間隙20若超過3mm，有可能排氣氣體中的微粒子從間隙20排向外部，而使微粒子的吸收率降低。
圖1(a)是表示在端面的外周邊部上通過粘接層接合沒有形成密封部的陶瓷蜂窩構造體11和在兩端形成密封部的陶瓷蜂窩構造體12的例子，圖8(a)是該接合部的放大圖。在該例中，形成相當于粘接層19a的厚度的間隙20，但是由于在配置于排氣氣體流出側的陶瓷蜂窩構造體12的兩端上形成有密封部，所以，微粒子不能通過間隙20而排出。因此，不會由于間隙20而引起微粒子的吸收率下降。但是，根據間隙20的大小，由于陶瓷蜂窩式過濾器的壓力損失有時會受到影響，所以，在該例子中，間隙20優(yōu)選在20mm以下，更優(yōu)選在10mm以下。作為間隙20的下限，由于間隙20的大小與粘接層19a的厚度相關，所以優(yōu)選在0.1mm以上，更優(yōu)選在0.2mm以上，特別優(yōu)選在0.5mm以上。例如，為使間隙20形成為0.1mm以上，可以使粘接層19a的厚度設在0.1mm以上。但是，若粘接層19a變厚，由于耐熱沖擊性降低，所以可以不增厚粘接層19a而確保大的間隙20。例如，如圖8(c)所示，在沒有形成密封部的陶瓷蜂窩構造體11的排氣氣體流出端的中央部上形成凹部，并通過設置階差21，使粘接層19a比間隙20薄。
本發(fā)明中的陶瓷蜂窩式過濾器中使用的多個陶瓷蜂窩構造體的每單位面積的流通孔的數可以不相同。例如，如圖1(d)所示，在將陶瓷蜂窩構造體11作為上流側接合沒有形成密封部的陶瓷蜂窩構造體11和在兩端形成密封部的陶瓷蜂窩構造體12時，陶瓷蜂窩構造體11的每單位面積的流通孔數可以設為比陶瓷蜂窩構造體12的多。若為這種構造時，由于在下流側的陶瓷蜂窩構造體12的兩端形成密封部，所以，不僅不會出現微粒子未被吸收而排出，而且排氣氣體通過流通孔多的陶瓷蜂窩構造體11而被整流，可以使陶瓷蜂窩式過濾器的壓力損失變小。若為如圖1(d)所示的例子，在流入側密封部上流側的陶瓷蜂窩構造體11的格柵壁的面積大，催化劑的存放量多，所以微粒子的燃燒效率高。
本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器中使用的多個陶瓷蜂窩構造體的流通孔方向上的長度，可以不同。尤其在排氣氣體流入側配置的陶瓷蜂窩構造體，由于比配置在排氣氣體流出側配置的陶瓷蜂窩構造體短(流通孔方向)。若如此設置，由于排氣氣體流出側的陶瓷蜂窩構造體在流通孔方向上變長，排氣氣體透過的格柵壁的面積變大，所以可以使陶瓷蜂窩式過濾器的壓力損失變小。
流通孔的位置，在多個陶瓷蜂窩構造體之間沒有必要完全一致。圖9(a)和(b)分別表示第一陶瓷蜂窩構造體11和在流通孔端部形成密封部的第二陶瓷蜂窩構造體12的流通孔的位置關系，從排氣氣體流入側觀察兩陶瓷蜂窩構造體的接合部的圖。在圖9(a)的例子中，兩陶瓷蜂窩構造體11、12的流通孔，僅在與格柵壁垂直的方向上錯位Y和Z，在圖9(b)的例子中，第一陶瓷蜂窩構造體11和第二陶瓷蜂窩構造體12的流通孔僅傾斜角度θ。當然，構成本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器的多個陶瓷蜂窩構造體的流通孔，也可以是組合圖9(a)和(b)的相對的位置關系。
通過在構成本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器的多個陶瓷蜂窩構造體的格柵壁面上存放催化劑，可以提高微粒子的燃燒效率。另外，通過在排氣氣體溫度更高的流入側多放催化劑，或使用活性高的催化劑，可以提高微粒子的燃燒效率。
通過以下實施例對本發(fā)明進行更加詳細地說明，但本發(fā)明并不受這些實施例限制。
實施例1圖1(a)是表示實施例1的陶瓷蜂窩式過濾器10的綜方向剖面圖，圖1(e)是其側視圖，圖8(a)是多個陶瓷蜂窩構造體的接合部的擴大剖面圖。該陶瓷蜂窩式過濾器10由堇青石構成，外徑267mm、長304.5mm、格柵壁厚0.3mm、格柵壁間距1.5mm、格柵壁16的氣孔率65％、平均細孔徑22μm。在流通孔17方向上接合具有通過格柵壁16隔開的很多流通孔17的第一陶瓷蜂窩構造體11和第二陶瓷蜂窩構造體12。通過密封部18a、18b相互密封流通孔17的排氣氣體(箭頭X表示)的流入側端部和流出側端部，使排氣氣體從第一陶瓷蜂窩構造體11向第二陶瓷蜂窩構造體12流通。流入側密封部18a，在第二陶瓷蜂窩構造體12的流入端部12a上形成。在外周壁15附近通過由堇青石粒子和無機粘合劑構成的粘接層19a接合第一陶瓷蜂窩構造體11和第二陶瓷蜂窩構造體12，并且在流入側的密封部18a的前面形成間隙20。
通過圖2說明該陶瓷蜂窩式過濾器10的制造例。圖2(a)表示具有蜂窩構造的成形體11’，(b)表示通過機械加工除去外周邊部的成型體11’，(c)表示煅燒除去外周邊部的成型體11’的陶瓷蜂窩構造體11’，(d)表示在與流通孔17呈垂直方向上切斷陶瓷蜂窩構造體11’的第一和第二陶瓷蜂窩構造體11、12，(e)表示陶瓷蜂窩構造體11和設置密封部18a和18b的陶瓷蜂窩構造體12，(f)表示在流出端的外周邊部附近形成粘接層19a的第一陶瓷蜂窩構造體11和沒有形成粘接層的第二陶瓷蜂窩構造體12，(g)表示通過粘接層19a一體化接合的第一和第二陶瓷蜂窩構造體11、12，(h)表示在接合的第一和第二陶瓷蜂窩構造體11、12的外周邊部上涂敷外周壁15的蜂窩式過濾器10。
(a)成形利用陶土、滑石粉、熔融硅、氫氧化鋁、氧化鋁等的粉末，作為堇青石用原料粉末。作為堇青石用原料粉末中成形助劑適量添加甲基纖維素，或作為造孔劑適量添加石墨和有機發(fā)泡劑，干式充分混合后，加入一定量的水進行充分地攪拌，制作陶瓷坯土。通過擠壓成形用模具對陶瓷坯土進行擠壓，形成在外周壁的內側具有通過格柵壁16隔開的很多流通孔17并且具有外周壁和格柵壁一體化的蜂窩構造的成形體11’。通過介質干燥爐對成形體11’進行干燥。
(b)外周加工通過圓筒磨削盤(未圖示)除去成形體11’的外周壁和其附近的格柵壁的一部分，形成在外周面上具有軸向延伸的凹槽的蜂窩構造成形體11b。另外，可以不形成成形體而是對煅燒體進行外周加工。
(c)煅燒以最高溫度1410℃對成形體11’煅燒約8天。在該例子中，煅燒后的陶瓷蜂窩構造體11’，具有265mm的外徑、320mm的長度、0.3mm的壁厚、1.5mm的格柵壁間距、65％的格柵壁氣孔率、以及22μm的平均細孔徑。
(d)切斷在與流通孔呈垂直的方向上實施配合標記切斷陶瓷蜂窩構造體11’后，研磨切斷面。在該例中，獲得長100mm的第一陶瓷蜂窩構造體11和長204mm的第二陶瓷蜂窩構造體12。
(e)密封通過粘接劑在第二陶瓷蜂窩構造體12的流入端部12a的端面和流出端部12b的端面上貼上掩蔽薄膜(未圖示)后，穿孔成方格圖樣，通過在密封部件用料漿中浸漬流入端部12a，通過穿孔部使密封用料漿浸入流通孔內，形成流入側密封部18a。同樣在密封部件用料漿中浸漬流出端部12b，形成流出側密封部18b。對設置密封部18a、18b的第二陶瓷蜂窩構造體12進行干燥和煅燒，使密封部18a、18b與第二陶瓷蜂窩構造體12形成一體化。密封部若與陶瓷蜂窩構造體11和12材質相同時，在對應于陶瓷蜂窩構造體11、12的未煅燒的成形體上設置密封部后，若以兩成形體接合的狀態(tài)進行煅燒時，可以同時進行密封部的設置和陶瓷蜂窩構造體11、12的接合。
(f)粘接層形成在第一陶瓷蜂窩構造體11的流出側11b的外周附近，在徑向上離外周壁2～10mm的范圍內形成粘接層19a。在該例中，作為構成粘接層19a的材料，使用與陶瓷蜂窩構造體相同的堇青石的粉碎物(平均粒徑20μm)30重量份、含有85重量％二氧化硅粉末的料漿狀的無機粘合劑100重量份的混合物。
(g)一體化接合在陶瓷蜂窩構造體11、12的若干個流通孔中加入銷，使對應的流通孔一致地通過粘接層19a使陶瓷蜂窩構造體11、12接觸，以對準配合標記的狀態(tài)進行壓接。在該狀態(tài)下使干燥(在未煅燒時要進行進一步的煅燒)，將兩者接合成一體化。在該例中陶瓷蜂窩構造體11、12的間隙20為0.5mm。
(h)外周壁的形成在一體化接合的陶瓷蜂窩構造體11、12的外周上，作為外周壁材，涂布由堇青石骨料和無機粘合劑構成的涂材，使固化，在兩陶瓷蜂窩構造體11、12上形成共同的外周壁15。在該例中，涂材是平均粒徑10μm的堇青石粒子100重量份、膠態(tài)硅石7重量份以及甲基纖維素和水的混合物，為漿狀。另外，也可以通過機械加工除去在工序(g)中一體化接合的陶瓷蜂窩構造體11、12的外周后，形成外周壁15。
這樣通過在流通孔17的方向上將一對陶瓷蜂窩構造體11、12一體化接合，可以容易獲得外徑267mm、長304.5mm、格柵壁厚0.3mm、格柵壁間距1.5mm并且排氣氣體流入側的密封部由排氣氣體流入側端面隔離并配置在濾器內部的、在流入側密封部的上流側上確實形成空間的構造的蜂窩式過濾器。根據本發(fā)明的方法，可以準確地控制密封部18a的長度或者距離流入端部的位置，可以容易獲得密封部和格柵壁牢固接合的蜂窩式過濾器。
在實施例1中，在將由擠壓成形體獲得的蜂窩構造的煅燒體切斷后，重新將切斷處接合，即使以同樣的方法對由別的成形體獲得蜂窩構造的煅燒體11、12進行接合，也能夠獲得與實施例1相同構造的陶瓷蜂窩式過濾器。
實施例2圖1(b)簡單地表示實施例2的陶瓷蜂窩式過濾器10。在該陶瓷蜂窩構濾器10中，流入側的密封部18a在第一陶瓷蜂窩構造體11的流出端部11b上形成，流出側的密封部18b在陶瓷蜂窩構造體12的流出端部12b上形成。各密封部可以通過以往的方法形成。通過在流通孔17的方向上接合這種陶瓷蜂窩構造體11、12，可以容易獲得流入側密封部18a由陶瓷蜂窩式過濾器的排氣氣體流入側端面隔離并配置在濾器內部的、準確設定從流入側密封部18a的流入側端面的距離并且密封部和格柵壁牢固接合的陶瓷蜂窩式過濾器。在該蜂窩式過濾器中能夠確實地在流入側密封部18a的上流側上形成空間。
實施例3圖1(c)簡單地表示實施例3的蜂窩式過濾器10。在該蜂窩式過濾器10中，流入側密封部18a是被接合在第一陶瓷蜂窩構造體11和第二陶瓷蜂窩構造體12之間的密封構造體13。另外，流出側密封部18b是被接合在第二陶瓷蜂窩構造體12的流出端面上的密封構造體14。
通過在流通孔17的方向上接合具有這種構造的兩陶瓷蜂窩構造體11、12和密封構造體13，能夠準確地設定構成流入側密封部18a的密封構造體前的長度或距離流入端面的位置，并且可以確實地在流入側密封部18a的上流側形成空間。密封構造體13，由于是與陶瓷蜂窩構造體11、12分開形成，所以，通過它們接合很容易制造蜂窩式過濾器。
實施例4圖1(d)簡單地表示實施例4的陶瓷蜂窩式過濾器10，該陶瓷蜂窩式過濾器10，除了將第一陶瓷蜂窩構造體11中的每單位面積的流通孔17a的數目設為第二陶瓷蜂窩構造體12中的每單位面積的流通孔17b數目的4倍之外，其余的與實施例的蜂窩式過濾器10具有相同的構造。通過該構造，可以容易獲得在流入側密封部18a的上流側上能夠確實形成空間的蜂窩式過濾器。而且，由于通過第一陶瓷蜂窩構造體11的很多流通孔排氣氣體被整流，陶瓷蜂窩式過濾器內的紊流的產生變少，壓力損失變小。另外，由于可以使第一陶瓷蜂窩構造體11的表面積比實施例1的陶瓷蜂窩構造體11的表面積大，所以存放催化劑的面積變大，從而能夠有效地進行微粒子的燃燒。
如以上詳細說明，本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器，由于具有排氣氣體流入側的密封部由排氣氣體流入側端面優(yōu)選隔離10mm以上并配置在濾器內部的構造，所以，在流入側密封部的上流側上確實形成吸收微粒子的空間，吸收排氣氣體中的微粒子并燃燒的效率提高。另外，本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器，由于是通過在流通孔方向上接合端部具有密封部的多個陶瓷蜂窩構造體而獲得，所以，過濾器中的密封部的長度和位置準確。在端部具有密封部的陶瓷蜂窩構造體，由于可以通過以往的方法簡單地獲得，所以可以低成本地制造將其組合而構成的本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器。
具有所述構造的本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器，可以有效地進行再生，并且由于壓力損失也小，所以適合于吸收柴油機的排氣氣體中微粒子的濾器。
權利要求
1.一種陶瓷蜂窩式過濾器，是在將具有外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的多個陶瓷蜂窩構造體接合在所述流通孔的方向的同時，密封排氣氣體流入側和流出側的所需流通孔的陶瓷蜂窩式過濾器，其特征在于，至少一個排氣氣體流入側密封部配置在從排氣氣體流入側端面隔離的濾器內部，同時，所述流入側的密封部，形成在至少一個的陶瓷蜂窩構造體的一方的端部所需部位上。
2.根據權利要求1所述的陶瓷蜂窩式過濾器，其特征在于，具有外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的第一陶瓷蜂窩構造體和第二陶瓷蜂窩構造體，將所述第一陶瓷蜂窩構造體設置在排氣氣體流通的上流側并接合在所述流通孔的方向上，所述第二陶瓷蜂窩構造體的排氣氣體流入側和流出側的流通孔的所需部被密封。
3.一種陶瓷蜂窩式過濾器，其特征在于，具有外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的多個陶瓷蜂窩構造體合具有所需流通孔的密封構造體被接合在所述流通孔的方向上。
4.根據權利要求3所述的陶瓷蜂窩式過濾器，其特征在于，具有(a)具有各個外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的第一陶瓷蜂窩構造體和第二陶瓷蜂窩構造體；(b)具有所需流通孔，在所述第一蜂窩構造體的流出端和所述第二蜂窩構造體的流入端之間使該流通孔能夠與所述第一和第二蜂窩構造體的流通孔整合而配置的第一密封構造體；(c)具有所需流通孔，在所述第二蜂窩構造體的流出端上使該流出孔能夠與所述第二蜂窩構造體的流通孔整合而接合的第二密封構造體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種陶瓷蜂窩式過濾器，是在將具有外周壁、在所述外周壁的內側通過格柵壁而隔開的很多流通孔的多個陶瓷蜂窩構造體接合在所述流通孔的方向的同時，密封排氣氣體流入側和流出側的所需流通孔的陶瓷蜂窩式過濾器，至少一個排氣氣體流入側密封部配置在從排氣氣體流入側端面隔離的濾器內部，同時，所述流入側的密封部，形成在至少一個的陶瓷蜂窩構造體的一方的端部所需部位上。根據本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器，能夠有效吸收排氣氣體中的微粒子并同時容易再生。
文檔編號F01N13/02GK1475660SQ0314911
公開日2004年2月18日 申請日期2003年6月17日 優(yōu)先權日2002年6月17日
發(fā)明者大坪靖彥, 博久, 諏訪部博久 申請人:日立金屬株式會社