專利名稱：蜂窩式過濾器的制造方法及蜂窩式過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于汽車發(fā)動機(jī)的廢氣凈化裝置、尤其適用于除去來自柴油機(jī)的廢氣中的微粒的凈化裝置使用的蜂窩式過濾器的制造方法及通過該制造方法獲得的蜂窩式過濾器。
背景技術(shù)：
為了保護(hù)地域環(huán)境，一直使用的是除去以柴油機(jī)的廢氣中的碳為主成分的微粒的、交互網(wǎng)眼密封了陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的流入部及流出部的兩端面的蜂窩式過濾器。
現(xiàn)有的蜂窩式過濾器的剖面圖如圖12所示。在蜂窩式過濾器50中，含有微粒的廢氣從在流入部57開口的流路52流入，通過由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的隔壁53之后，經(jīng)過鄰接的流路，從流出部58排出。此時，廢氣中含有的微粒被在隔壁53上形成的細(xì)孔(未圖示)捕集。若微粒持續(xù)被蜂窩式過濾器50捕集，則在隔壁53的細(xì)孔中產(chǎn)生堵塞，使捕集功能大幅降低，并且壓力損失變大，使發(fā)動機(jī)輸出降低。堆積的微粒能夠在電加熱器、燃燒器、微波等作用下燃燒，使蜂窩式過濾器50再生。但是，在通常的柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，由于很少能夠獲得PM燃燒程度的高廢氣溫度，因此研討了在蜂窩式過濾器50所擔(dān)持的催化劑物質(zhì)的作用下促進(jìn)PM的氧化，從而再生蜂窩式過濾器50的技術(shù)。例如，催化劑擔(dān)持型的蜂窩式過濾器的實(shí)用化正在不斷推進(jìn)，其使鉑族金屬或氧化鈰等稀土類氧化物一體地?fù)?dān)持于作為高比表面積材料的氧化鋁。若采用這樣的催化劑擔(dān)持型的蜂窩式過濾器，則能在催化劑的作用下促進(jìn)燃燒反應(yīng)，除去所堆積的PM。
即使采用這樣的催化劑擔(dān)持型的蜂窩式過濾器，在堵塞時之類的廢氣溫度低的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)持續(xù)的情況下，催化劑不活化，從而無法良好地進(jìn)行PM的燃燒除去。特開2002-122015號公報(bào)公開了如下的排氣凈化方法對應(yīng)于柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，推定擔(dān)持有催化劑物質(zhì)的過濾器上的PM堆積量，向過濾器的上游側(cè)以未燃的狀態(tài)噴射燃料，在催化劑物質(zhì)上促進(jìn)燃料的氧化反應(yīng)，使所堆積的PM燃燒。在這樣的燃料添加所產(chǎn)生的過濾器的強(qiáng)制再生中，在與催化劑物質(zhì)的接觸頻率增加的下游側(cè)，燃料的氧化反應(yīng)被充分活化，但是在過濾器的流入側(cè)端面，與廢氣溫度大致相等，活性度始終低。因此，在廢氣溫度低的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)的情況下，PM容易附著在催化劑物質(zhì)的活性度低的過濾器流入側(cè)端面57、尤其廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部54的廢氣流入側(cè)端面，從而存在過濾器的流入側(cè)流路52的流入側(cè)端部閉塞，壓力損失上升之患。
本申請者們在特開2004-251266號公報(bào)中，以防止PM在催化劑擔(dān)持型蜂窩式過濾器的廢氣流入側(cè)端部、尤其廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的廢氣流入側(cè)端面堆積而導(dǎo)致壓力損失上升為目的，公開了如圖15所示的蜂窩式過濾器80及廢氣凈化方法。蜂窩式過濾器80的特征在于，在多孔質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁及/或網(wǎng)眼密封部的至少一部分擔(dān)持有催化劑物質(zhì)，并且至少一個廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部85離開廢氣流入側(cè)端面87而配置。蜂窩式過濾器80由于PM容易附著/堆積的流入側(cè)端面85a配置在過濾器內(nèi)的溫度高的部位，因此在基于燃料添加的過濾器的強(qiáng)制再生時，流入側(cè)端面85a所擔(dān)持的催化劑物質(zhì)的活性度被提高，從而PM容易燃燒且能夠防止閉塞流路。因此，可獲得長期穩(wěn)定、壓力損失增加較少的蜂窩式過濾器。
特公平3-68210號公報(bào)及特開2004-19498號公報(bào)公開了在離開流入側(cè)端面的位置設(shè)置網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器的制造方法。
特公平3-68210號公報(bào)公開了如圖13所示的第一方法。如圖13(a)所示，用蠟66堵塞了不需要密封部的流路的端面后，在密封部形成用漿料69內(nèi)浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)體61的流入部67端面，向未由蠟堵塞的流路62內(nèi)填充漿料69。蜂窩結(jié)構(gòu)體自身由多孔質(zhì)陶瓷制成，具有吸水性，因此進(jìn)入流路62中的漿料上部因水分被隔壁奪去而變硬，但是漿料下部由于不具有奪去水分的隔壁，因此保持漿料的狀態(tài)。將該蜂窩結(jié)構(gòu)體如圖13(b)所示上下反轉(zhuǎn)，使流路中殘留的漿料自然沉降到漿料的變硬部分而形成密封部64。流入側(cè)密封部的位置由此時含浸的漿料的高度決定。另外，作為第二方法也公開了如下的方法將陶瓷片埋入蜂窩結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部，形成流入側(cè)網(wǎng)眼密封部，并對其進(jìn)行燒結(jié)，使密封部和隔壁一體化。
特開2004-19498號公報(bào)公開了如下的方法將混合有機(jī)粘合劑和水而調(diào)制成的堇青石(cordierite)組成的膏劑用具有規(guī)定長度的管的膏劑注入器(分配器)注入，在進(jìn)入蜂窩結(jié)構(gòu)體的上游側(cè)端面10mm的位置，交錯地交替形成網(wǎng)眼密封部。
另一方面，雖不是在離開流入側(cè)端面的位置設(shè)置網(wǎng)眼密封部的方法，但作為使用噴嘴供給網(wǎng)眼密封材而在流路端部形成網(wǎng)眼密封部的方法，特開平5-23507號公報(bào)公開了使蜂窩式過濾器和網(wǎng)眼密封材供給體相對移動，同時從在網(wǎng)眼密封材供給體的下方開口的噴嘴噴出網(wǎng)眼密封材而進(jìn)行密封的方法，特開平6-39219號公報(bào)公開了使用多個噴嘴并從噴嘴噴出網(wǎng)眼密封材而進(jìn)行密封的方法。
本發(fā)明者們基于特公平3-68210號公報(bào)及特開2004-19498號公報(bào)記載的方法，實(shí)施了在離開蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的位置設(shè)置網(wǎng)眼密封部的方法時，產(chǎn)生了以下的問題，從而實(shí)質(zhì)上沒有能夠制造蜂窩式過濾器。
在特公平3-68210號公報(bào)中公開的第一方法中，若向流路62中填充漿料69，則漿料上部和下部的兩側(cè)的水分都被隔壁吸收，從而上部和下部同時開始固化。因此，難以只使?jié){料上部固化，從流入側(cè)密封部至廢氣上游側(cè)的流路全部被漿料固化/密封，從而難以在離開流入側(cè)端面的位置設(shè)置網(wǎng)眼密封部。
另外，在特公平3-68210號公報(bào)公開的第二方法中，由于難以使通過擠壓成形制造的蜂窩結(jié)構(gòu)體和陶瓷片的膨脹率等材料特性完全一致，因此產(chǎn)生如下的問題，即，在伴隨燒成而產(chǎn)生的膨脹或收縮作用下，在陶瓷片和隔壁之間產(chǎn)生間隙，微粒的捕集效果變小，并且與蜂房(cell)壁的接合變得不充分，由陶瓷片構(gòu)成的密封部脫落，或者產(chǎn)生陶瓷片破壞隔壁的問題。
在特開2004-19498號公報(bào)公開的、使用管狀的注入器向從蜂窩結(jié)構(gòu)體的上游側(cè)端面進(jìn)入內(nèi)部的位置供給膏劑的方法中，產(chǎn)生如下的問題將管插入流路內(nèi)時，作為多孔質(zhì)的隔壁和管接觸，從而使流路端部的隔壁破損。若隔壁破損則微粒的捕集變得不充分，從而導(dǎo)致凈化性能下降的問題。另外，由陶瓷粉末構(gòu)成的膏狀的膏劑在管內(nèi)引起網(wǎng)眼堵塞，從而有時無法在離開端面的位置形成網(wǎng)眼密封部。
進(jìn)而，存在網(wǎng)眼密封部容易產(chǎn)生氣孔(凹部)的問題。與在流路端部形成網(wǎng)眼密封部的情況相比，在離開流路端部的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部的情況下，由于膏劑中的更多的水被隔壁吸收因此容易產(chǎn)生氣孔。即，在端部形成網(wǎng)眼密封部的情況下，被隔壁吸收的膏劑中的水只朝向另一端部移動，相對于此，在離開端面的位置設(shè)置網(wǎng)眼密封部的情況下，由于從注入部的隔壁朝向兩端部移動因此吸收更多的水。若產(chǎn)生如此的氣孔則網(wǎng)眼密封部的可靠性下降，并且在極端的情況下在網(wǎng)眼密封部產(chǎn)生貫通孔，從而作為過濾器的功能消失。這樣的現(xiàn)象例如在離開蜂窩結(jié)構(gòu)體端面10mm以上而設(shè)置密封部的情況下尤為顯著。
即使應(yīng)用特開平5-23507號公報(bào)及特開平6-39219號公報(bào)記載的使用噴嘴在流路端部形成網(wǎng)眼密封部的方法，在離開端面的位置形成網(wǎng)眼密封部，所述現(xiàn)象也同樣產(chǎn)生。
在本發(fā)明者們所提出的特開2004-251266號公報(bào)記載的蜂窩式過濾器80中，當(dāng)廢氣溫度低的狀態(tài)長時間持續(xù)而在流入側(cè)端面85a堆積了大量的PM時，有時也會導(dǎo)致如下的問題即使基于未燃的燃料及/或碳?xì)浠衔餁怏w的噴射來進(jìn)行過濾器的強(qiáng)制再生，流入側(cè)端面85a的溫度也不會充分上升，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部85或上游側(cè)的隔壁82u的催化劑活性變得不充分，在燃燒剩余的PM的作用下蜂窩式過濾器的壓力損失上升。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于所述問題而實(shí)現(xiàn)的，提供一種在離開端面的位置設(shè)置網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器、在離開端面的位置可靠地設(shè)置網(wǎng)眼密封部的方法。尤其提供一種在使用具有規(guī)定長度的管狀構(gòu)件的網(wǎng)眼密封材料注入器，在離開端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部的方法中，能夠防止隔壁破損的方法。進(jìn)而，提供一種能夠避免網(wǎng)眼密封材料的堵塞，而且能夠防止網(wǎng)眼密封部的氣孔產(chǎn)生的方法。
另外，提供一種用現(xiàn)有的方法無法制造的、在離開流入側(cè)端面的位置具有網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器，即使在廢氣溫度低的狀態(tài)持續(xù)、PM大量地堆積在廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部85的流入側(cè)端面85a上的情況下，也能夠在過濾器的強(qiáng)制再生作用下不使PM殘留，能夠防止壓力損失上升，并能夠長期穩(wěn)定地使用的蜂窩式過濾器。
本發(fā)明提供一種蜂窩式過濾器的制造方法，其在具有由隔壁分隔的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的所述流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件，從所述管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料，在離開所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的所述流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部，所述蜂窩式過濾器的制造方法的特征在于，所述管狀構(gòu)件的外徑是所述流路的開口尺寸的40～90％，所述網(wǎng)眼密封材料至少包含陶瓷原料，所述陶瓷原料的最大粒徑是所述管狀構(gòu)件的內(nèi)徑的85％以下，并且所述陶瓷原料的平均粒徑是1μm以上。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，所述網(wǎng)眼密封材料至少包含陶瓷原料、液體成分、及凝聚防止劑。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，更優(yōu)選，所述網(wǎng)眼密封材料，相對于100質(zhì)量份的陶瓷原料，包含10～70質(zhì)量份的液體成分、及0.01～10質(zhì)量份的凝聚防止劑。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，將所述網(wǎng)眼密封材料在比大氣壓低的壓力下混勻。另外，優(yōu)選，混勻所述網(wǎng)眼密封材料后，使其通過網(wǎng)孔200μm以下的篩子。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，注入所述網(wǎng)眼密封材料后，對插入有所述管狀構(gòu)件的一側(cè)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面進(jìn)行加工。還有，更優(yōu)選，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端部的至少隔壁的一部分形成加強(qiáng)部。另外，更優(yōu)選，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面配置具有能插通管狀構(gòu)件的插通孔的導(dǎo)件，在所述流路內(nèi)插入所述管狀構(gòu)件。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，對所述網(wǎng)眼密封材料加壓或使其流動，從所述管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料形成網(wǎng)眼密封部。另外，優(yōu)選，注入所述網(wǎng)眼密封材料，同時使所述管狀構(gòu)件大致沿流路方向移動。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，在所述管狀構(gòu)件的前端具有R部，另外，優(yōu)選，在所述管狀構(gòu)件的前端具有錐形部。還有，優(yōu)選，所述管狀構(gòu)件的材質(zhì)由不銹鋼、超硬合金、金屬陶瓷或陶瓷構(gòu)成。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，對于所述管狀構(gòu)件而言，與所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的網(wǎng)眼密封的流路的間隔大致等間隔地配置多個管狀構(gòu)件。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體由陶瓷構(gòu)成，所述陶瓷具有選自由堇青石、莫來石、氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、硅鋁氧氮聚合材料、鋰鋁硅酸鹽、鈦酸鋁構(gòu)成的組的至少一種成分。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，所述網(wǎng)眼密封材料包含有機(jī)發(fā)泡劑，更優(yōu)選，該有機(jī)發(fā)泡劑包含未發(fā)泡的有機(jī)發(fā)泡劑。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面，在流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件，注入網(wǎng)眼密封材料，在離開所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面，使所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面浸漬于第二網(wǎng)眼密封材料中，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面形成網(wǎng)眼密封部。
根據(jù)本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法，在具有由隔壁分隔的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的離開端面的所述多個流路內(nèi)至少具有網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器中，能夠獲得以離開所述端面的網(wǎng)眼密封部和所述端面之間的距離不均勻的情況為特征的本發(fā)明的蜂窩式過濾器。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，離開所述端面的網(wǎng)眼密封部和所述端面之間的距離從流路方向垂直截面的中心部朝向外周部變大。另外，優(yōu)選，離開所述端面的網(wǎng)眼密封部和所述端面之間的距離從流路方向垂直截面的中心部朝向外周部變小。
根據(jù)本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法，在具有由隔壁分隔的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的離開端面的所述流路內(nèi)至少具有網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器中，能夠獲得以在同一流路內(nèi)具有多個網(wǎng)眼密封部為特征的蜂窩式過濾器。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，隔壁的氣孔率是40～80％，所述廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率比所述隔壁的氣孔率小。進(jìn)而優(yōu)選，隔壁的氣孔率是50～80％。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，所述廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率是所述隔壁的氣孔率的0.5～0.9倍，優(yōu)選，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率比所述隔壁的氣孔率大。另外，優(yōu)選，所述廢氣流出側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率是90％以下，且是所述隔壁的氣孔率的1.1～1.5倍。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，在廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的兩端形成有凹部。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，凹部的深度比流路的開口寬度的50％大，優(yōu)選，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率是50％以上。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，多孔質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁及網(wǎng)眼密封部擔(dān)持有催化劑物質(zhì)。
(發(fā)明效果)本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法能夠在離開端面的位置可靠地設(shè)置網(wǎng)眼密封部。尤其，能夠提供一種在使用具有規(guī)定長度的管狀構(gòu)件的網(wǎng)眼密封材料注入器，在離開端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部的方法中，能夠防止隔壁破損的方法。此時，能夠避免網(wǎng)眼密封材料的堵塞，而且能夠防止網(wǎng)眼密封部的氣孔產(chǎn)生。另外，能夠獲得用現(xiàn)有的方法無法制造的、在離開端面的位置具有網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器。進(jìn)而，能夠獲得網(wǎng)眼密封部和端面的距離均勻或不均勻，或者在同一流路內(nèi)具有多個網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器。
圖1是表示本發(fā)明的蜂窩式過濾器的一例的示意剖面圖；圖2(a)是表示蜂窩結(jié)構(gòu)體的剖面圖，(b)是加壓注入網(wǎng)眼密封材料的網(wǎng)眼密封材料供給裝置的示意圖；圖3是使網(wǎng)眼密封材料流動而將其機(jī)械式注入的機(jī)械式網(wǎng)眼密封材料供給裝置的示意圖；圖4(a)是表示在流路端面的隔壁形成的加強(qiáng)部的剖面圖，(b)是表示加強(qiáng)部的形成方法的圖；圖5是表示在流路端面配置了具有插通孔的導(dǎo)件的狀態(tài)的立體圖；圖6是表示管狀構(gòu)件的前端形狀的圖，(a)是不具有R部和錐形部的管狀構(gòu)件，(b)是具有R部的管狀構(gòu)件，(c)是具有錐形部的管狀構(gòu)件，(d)是具有R部和錐形部的管狀構(gòu)件；
圖7是表示本發(fā)明的蜂窩式過濾器的一例的示意剖面圖；圖8是表示本發(fā)明的蜂窩式過濾器的一例的示意剖面圖；圖9是表示在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，網(wǎng)眼密封部未排列成一列的結(jié)構(gòu)的例子的示意剖面圖；圖10是表示在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，在一個流路中具有2處網(wǎng)眼密封部的結(jié)構(gòu)的例子的示意剖面圖；圖11是配置有多個管狀構(gòu)件的網(wǎng)眼密封材料供給裝置的示意圖；圖12是表示現(xiàn)有的蜂窩式過濾器的示意剖面圖；圖13是表示特公平3-68210號公報(bào)中記載的形成網(wǎng)眼密封部的方法的圖，(a)表示將蜂窩結(jié)構(gòu)體浸漬于漿料中的狀態(tài)，(b)表示上下顛倒而使流路中殘留的漿料沉降的狀態(tài)；圖14是表示在本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面形成網(wǎng)眼密封部的方法的圖；圖15是特開2004-251266號公報(bào)中記載的蜂窩結(jié)構(gòu)體的示意剖面圖；圖16是表示在流路端面配置了具有加工成錐形狀的插通孔的導(dǎo)件的狀態(tài)的剖面圖；圖17是表示在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，在密封部的兩端部形成有凹部的狀態(tài)的示意剖面圖，(a)是表示蜂窩式過濾器整體的圖，(b)是放大了密封部的圖；圖18是表示在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，具有無密封部的流路的結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式制造方法(1)管狀構(gòu)件的結(jié)構(gòu)在蜂窩式過濾器的制造方法中，管狀構(gòu)件的外徑是蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路的開口尺寸的40～90％。通過將管狀構(gòu)件的外徑形成在該范圍，能夠在將管狀構(gòu)件插入流路內(nèi)時，防止管狀構(gòu)件和隔壁接觸而導(dǎo)致由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的隔壁破損，并且能夠防止網(wǎng)眼密封材料在管狀構(gòu)件內(nèi)堵塞，能夠在所希望的位置形成網(wǎng)眼密封部。
流路的開口尺寸是指流路截面形狀中的最大內(nèi)切圓的直徑，截面形狀可以是四邊形、正方形、六邊形、圓形等任一形狀。管狀構(gòu)件的截面形狀也可以是四邊形、正方形、六邊形、圓形等任一形狀，但優(yōu)選是圓形。在管狀構(gòu)件的截面形狀是四邊形、正方形、六邊形之類的多邊形時，當(dāng)管狀構(gòu)件的角部與隔壁接觸時隔壁容易損傷，從而網(wǎng)眼密封材料殘留在管狀構(gòu)件內(nèi)部的角部，容易引起堵塞。在此，管狀構(gòu)件的外徑尺寸是指截面形狀中的最大尺寸。
若管狀構(gòu)件的外徑小于流路開口尺寸，則將管狀構(gòu)件向流路內(nèi)插入時隔壁不應(yīng)該破損，但是實(shí)際上在比流路開口尺寸稍小的程度下，產(chǎn)生隔壁的破損。因此，本發(fā)明者們進(jìn)行了研討的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了如下的情況通過將管狀構(gòu)件外徑形成為流路開口尺寸的90％以下，能夠防止隔壁的破損。另一方面，若管狀構(gòu)件的外徑小于40％，則管狀構(gòu)件的內(nèi)徑相對變小，網(wǎng)眼密封材料在管狀構(gòu)件內(nèi)引起堵塞，從而網(wǎng)眼密封材料的注入變得困難。管狀構(gòu)件的外徑的更優(yōu)選的范圍是流路開口尺寸的55～75％。為了將管狀構(gòu)件壁厚確保為規(guī)定的厚度，管狀構(gòu)件內(nèi)徑/外徑在0.5～0.8左右時是適當(dāng)?shù)摹?br>
優(yōu)選在管狀構(gòu)件的前端具有R部。如圖6(b)所示，在管狀構(gòu)件30的前端具有R部31，由此，將管狀構(gòu)件插入流路內(nèi)時，即使管狀構(gòu)件與多孔質(zhì)隔壁抵接，管狀構(gòu)件也撓曲地插入流路內(nèi)，從而隔壁不易破損。
優(yōu)選在管狀構(gòu)件的前端具有錐形部。如圖6(c)所示，在管狀構(gòu)件30的前端具有錐形部32，由此，即使管狀構(gòu)件與多孔質(zhì)隔壁抵接，管狀構(gòu)件也撓曲地插入流路內(nèi)，從而隔壁不易破損。進(jìn)而，如圖6(d)所示，在管狀構(gòu)件30的前端具有錐形部32，且具有R部31，由此，隔壁更不易破損。
管狀構(gòu)件的材質(zhì)優(yōu)選是不銹鋼、超硬合金、金屬陶瓷或陶瓷。這些管狀構(gòu)件即使與隔壁抵接也不會破損，另外，也不易在通過管狀構(gòu)件內(nèi)部的網(wǎng)眼密封材料的作用下磨損。還有，陶瓷可以使用氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、硅鋁氧氮聚合材料等。
管狀構(gòu)件優(yōu)選與蜂窩結(jié)構(gòu)體的網(wǎng)眼密封的流路的間隔等間隔地配置多個管狀構(gòu)件。通過與網(wǎng)眼密封的流路的間隔等間隔地配置多個管狀構(gòu)件，并一次注入多種網(wǎng)眼密封材料，由此，能夠縮短網(wǎng)眼密封所需要的時間。
(2)網(wǎng)眼密封部的形成根據(jù)本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法，從具有由隔壁分開的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路內(nèi)所插入的管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料，在離開蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部。
網(wǎng)眼密封部的形成，優(yōu)選通過對網(wǎng)眼密封材料加壓或使其流動而將其從管狀構(gòu)件注入流路內(nèi)來進(jìn)行。通過對網(wǎng)眼密封材料加壓或使其流動，能夠容易地將規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料注入流路內(nèi)。網(wǎng)眼密封材料的注入，如圖2所示，可以通過利用空氣供給閥22對保存有網(wǎng)眼密封材的罐21施加壓力，從管狀構(gòu)件30將網(wǎng)眼密封材擠壓注入的方法來進(jìn)行，或者如圖3所示，通過使網(wǎng)眼密封材機(jī)械式流動而向管狀構(gòu)件送出注入的方法來進(jìn)行。在圖2中，使安裝在驅(qū)動缸91中的螺桿92旋轉(zhuǎn)，由此，能夠?qū)⒃隍?qū)動缸91和螺桿92的間隙94中移動的網(wǎng)眼密封材向安裝在驅(qū)動缸91的前端部93上的管狀構(gòu)件30送出并注入。
在蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選在注入網(wǎng)眼密封材料的同時使管狀構(gòu)件移動。尤其通過使管狀構(gòu)件沿流路方向移動，能夠在流路內(nèi)均勻地填充網(wǎng)眼密封材，從而在所希望的位置可靠地形成網(wǎng)眼密封部。
(3)第二網(wǎng)眼密封部的形成在蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面，在流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件，注入網(wǎng)眼密封材料，在離開端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面，在第二網(wǎng)眼密封材料中浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面形成網(wǎng)眼密封部。
當(dāng)在蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面形成網(wǎng)眼密封部時，與在流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件而形成網(wǎng)眼密封部的方法相比，在網(wǎng)眼密封材料中浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面而形成網(wǎng)眼密封部的方法能夠縮短網(wǎng)眼密封所需要的工時，因此是優(yōu)選的。此時，使蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面浸漬的網(wǎng)眼密封材料優(yōu)選是與由管狀構(gòu)件注入的網(wǎng)眼密封材料不同的第二網(wǎng)眼密封材料。該第二網(wǎng)眼密封材料優(yōu)選至少包含陶瓷原料及液體成分。與從管狀構(gòu)件注入的網(wǎng)眼密封材料相比，由于不需要流動性，因此也可以不包含凝聚防止劑。
第二網(wǎng)眼密封材料優(yōu)選是具有耐熱性的陶瓷材料，優(yōu)選包含從堇青石、莫來石、氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、硅鋁氧氮聚合材料、鋰鋁硅酸鹽、鈦酸鋁等中選擇的至少一種。若考慮與構(gòu)成需要密封的流路的隔壁的密接性，則更優(yōu)選是與陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的多孔質(zhì)隔壁構(gòu)成成分相同的組成。另外，液體成分只要是對網(wǎng)眼密封材料賦予流動性并在適當(dāng)條件下蒸發(fā)的液體即可，具體優(yōu)選是水。此外還可以使用乙醇、丙三醇等。進(jìn)而根據(jù)需要，也可以含有甲基纖維素、羥基丙氧基纖維素等纖維素類、聚乙烯醇等水溶性粘合劑或有機(jī)粘合劑、造孔劑、潤滑劑等。
在蜂窩式過濾器的制造方法中，可以在蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面，在流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件并注入網(wǎng)眼密封材料，在離開端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部之后，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面，使蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面浸漬于第二網(wǎng)眼密封材料，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面形成網(wǎng)眼密封部，相反，也可以在蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面，使蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面浸漬于第二網(wǎng)眼密封材料，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面形成網(wǎng)眼密封部之后，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面，在流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件并注入網(wǎng)眼密封材料，在離開端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部，但是后者是優(yōu)選的。在形成網(wǎng)眼密封部后干燥并燒成的工序匯總某種程度的數(shù)量而進(jìn)行，因此，與在流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件而形成網(wǎng)眼密封部的工序相比，先進(jìn)行工時短的在網(wǎng)眼密封材料中浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面而形成網(wǎng)眼密封部的工序，從生產(chǎn)效率上來看是良好的。
(4)后加工在蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，注入網(wǎng)眼密封材料后，對插入有管狀構(gòu)件的一側(cè)的蜂窩結(jié)構(gòu)體端面進(jìn)行加工。本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法，將管狀構(gòu)件外徑和流路開口尺寸的關(guān)系最優(yōu)化，以使在流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件時隔壁不會破損，但是也難以完全防止隔壁的破損。即使萬一在管狀構(gòu)件插入時蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁破損，也能夠通過加工端面來除去破損部。由此，能夠可靠地避免無法進(jìn)行再生、凈化性能下降等問題。
(5)加強(qiáng)部在蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端部的至少隔壁的一部分形成加強(qiáng)部。在蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面的多孔質(zhì)隔壁上形成圖4(a)所示的加強(qiáng)部40，由此，在將管狀構(gòu)件插入流路中時，即使因誤操作而使管狀構(gòu)件與隔壁抵接，也能夠防止隔壁破壞。
加強(qiáng)部40由加強(qiáng)劑41含浸于多孔質(zhì)隔壁3中的部分40a和附著于周圍的部分40b構(gòu)成，如圖4(b)所示，通過在熔解或融解的加強(qiáng)劑41中浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端部而形成。
在隔壁上形成的加強(qiáng)部優(yōu)選是能夠在形成網(wǎng)眼密封部后被除去的物質(zhì)，可列舉焊料、蠟等。
(6)導(dǎo)件在蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面配置導(dǎo)件，插入管狀構(gòu)件。在蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面，配置圖5所示的具有可插通管狀構(gòu)件的插通孔45的導(dǎo)件46，由此，通過導(dǎo)件而被導(dǎo)入流路中的管狀構(gòu)件不易與隔壁抵接，從而能夠防止破壞隔壁?？刹逋ü軤顦?gòu)件的導(dǎo)件優(yōu)選具有比管狀構(gòu)件的外形狀大，且比流路的開口形狀小的插通孔。
導(dǎo)件上的插通孔可通過二維地讀入蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面的形狀，利用圖像處理等方法進(jìn)行定位，并用激光器等形成。蜂窩結(jié)構(gòu)體的各流路的間隔不是完全的等間隔，具有制造上的誤差，并具有某種程度的起伏，因此，優(yōu)選利用所述方法在目的位置高精度地形成插通孔。導(dǎo)件可以(a)在樹脂等的薄膜或板上形成插通孔之后，貼附在蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面上使用，不過優(yōu)選(b)在蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面貼附樹脂等的薄膜或板之后，形成插通孔而使用。
為了容易插入管狀構(gòu)件，如圖16所示，插通孔優(yōu)選成形為管狀構(gòu)件的入口側(cè)較寬的錐形狀。尤其，在通過圖11所示的配置有多個管狀構(gòu)件的裝置來注入網(wǎng)眼密封材時，由于能夠緩和定位的精度，因此是有效的。
蜂窩結(jié)構(gòu)體的各流路的間隔不是完全的等間隔，而具有制造上的誤差，因此，在通過管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封劑時，優(yōu)選以插通孔的形成時獲得的定位信息為基礎(chǔ)，修正管狀構(gòu)件的位置并注入網(wǎng)眼密封劑。尤其，在通過配置有多個管狀構(gòu)件的裝置來注入網(wǎng)眼密封材時是有效的。
導(dǎo)件優(yōu)選是0.5～10mm的厚度，更優(yōu)選是1～5mm的厚度。材質(zhì)優(yōu)選是聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸、烯烴等的薄膜或樹脂。
材料
(1)網(wǎng)眼密封材料·陶瓷材料網(wǎng)眼密封材料優(yōu)選使用具有耐熱性的陶瓷材料，優(yōu)選包含堇青石、莫來石、氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、硅鋁氧氮聚合材料、鋰鋁硅酸鹽、鈦酸鋁等至少一種成分。若考慮與構(gòu)成流路的隔壁的密接性，則更優(yōu)選是與陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的多孔質(zhì)隔壁構(gòu)成成分相同的組成。
陶瓷原料的最大粒徑是管狀構(gòu)件的內(nèi)徑的85％以下，平均粒徑是1μm以上。網(wǎng)眼密封材料所包含的陶瓷原料，如果最大粒徑比管狀構(gòu)件的內(nèi)徑小，則管狀構(gòu)件內(nèi)應(yīng)該不存在陶瓷原料堵塞，但是實(shí)際上在比管狀構(gòu)件內(nèi)徑稍小的程度下，陶瓷原料堵塞。因此本發(fā)明者們進(jìn)行了研討，其結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了如下事實(shí)對陶瓷原料的粒徑進(jìn)行控制，使得最大粒徑為管狀構(gòu)件內(nèi)徑的85％以下，由此，能夠防止陶瓷原料的堵塞。另一方面，若陶瓷原料的粒徑小于1μm，則陶瓷原料的比表面積增加，需要大量用于對網(wǎng)眼密封材料賦予流動性的液體成分。因此，在干燥網(wǎng)眼密封材料時收縮大而產(chǎn)生氣孔。
優(yōu)選陶瓷原料的最大粒徑是管狀構(gòu)件的內(nèi)徑的70％以下，平均粒徑是2μm以上。
·液體成分液體成分夾在陶瓷原料間，為了對網(wǎng)眼密封材料賦予流動性而添加。將網(wǎng)眼密封材料注入流路內(nèi)之后，其在毛細(xì)管現(xiàn)象的作用下沿所接觸的多孔質(zhì)隔壁移動，或者在網(wǎng)眼密封部的干燥工序中蒸發(fā)，從而不存在于所形成的網(wǎng)眼密封部中。因而，只要是能夠?qū)W(wǎng)眼密封材料賦予流動性，且在適當(dāng)條件下蒸發(fā)的液體即可，具體地優(yōu)選是水。此外也可以單獨(dú)使用乙醇、丙三醇等或混合使用它們。
·凝聚防止劑在蜂窩式過濾器的制造方法中，當(dāng)在離開端面的流露內(nèi)形成密封部時，在網(wǎng)眼密封材料中的液體成分向隔壁的移動下容易產(chǎn)生氣孔。通過添加凝聚防止劑，能夠抑制陶瓷原料彼此的凝聚，不易引起伴隨液體成分的移動而產(chǎn)生的陶瓷原料的移動，從而能夠防止氣孔的產(chǎn)生。其結(jié)果是，能夠減少液體成分的添加量。作為凝聚防止劑的具體例，可列舉蘇打灰、水玻璃、聚丙烯酸鹽、聚羧酸鹽等。
·液體成分及凝聚防止劑的使用量在蜂窩式過濾器的制造方法中，使用的網(wǎng)眼密封材料的液體成分及凝聚防止劑的添加量并沒有特別的限定，但是優(yōu)選，相對于100質(zhì)量份的陶瓷原料，包含10～70質(zhì)量份的液體成分、和0.01～10質(zhì)量份的凝聚防止劑。若液體成分的含有量超過70質(zhì)量份，則在網(wǎng)眼密封材料的干燥時收縮量變大，產(chǎn)生氣孔，從而不是優(yōu)選的。另外，若液體成分的含有量小于10質(zhì)量％，則難以對網(wǎng)眼密封材料賦予流動性。更優(yōu)選的液體成分含有量是20～60質(zhì)量％。凝聚防止劑過多或過少都會提高網(wǎng)眼密封材料的粘度，降低流動性。更優(yōu)選的凝聚防止劑的添加量是0.1～5質(zhì)量份。通過形成為所述構(gòu)成，能夠可靠地避免氣孔的產(chǎn)生，獲得流動性也良好的網(wǎng)眼密封材料。
·其他添加劑在蜂窩式過濾器的制造方法中所使用的網(wǎng)眼密封材料除了陶瓷原料、液體成分、及凝聚防止劑外，也可以包含無損本發(fā)明效果的程度的各種添加物?？梢院屑谆w維素、羥基丙氧基纖維素等纖維素類、聚乙烯醇等水溶性粘合劑或有機(jī)粘合劑、界面活性劑、潤滑劑等。
·網(wǎng)眼密封材料的調(diào)制可以通過混勻來調(diào)制網(wǎng)眼密封材料。優(yōu)選，混勻網(wǎng)眼密封材料后，使其通過網(wǎng)孔200μm以下的篩子。當(dāng)網(wǎng)眼密封材料中混入了200μm以上的異物時，網(wǎng)眼密封材料在管狀構(gòu)件內(nèi)堵塞，從而無法注入流路中。更加優(yōu)選，混勻網(wǎng)眼密封材料之后，使其通過網(wǎng)眼100μm以下的篩子。
優(yōu)選，在低于大氣壓力的壓力下混勻網(wǎng)眼密封材料，并除去氣泡。從管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料時，若混入氣泡，則無法在流路中注入規(guī)定的量，從而網(wǎng)眼密封部的長度變短。另外，在通過加壓從管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料時，若混入氣泡，則加壓力難以作用于網(wǎng)眼密封材料，從而無法將網(wǎng)眼密封材料注入流路中。所謂低于大氣壓力的壓力是指小于混勻網(wǎng)眼密封材料的場所中的實(shí)際大氣壓力，并不限定于因標(biāo)高或緯度而變化的標(biāo)準(zhǔn)氣壓(101.3kPa)的值，優(yōu)選是80kPa以下。
在蜂窩式過濾器的制造方法中，優(yōu)選，網(wǎng)眼密封材料包含未發(fā)泡的有機(jī)發(fā)泡劑。在形成網(wǎng)眼密封部之后使網(wǎng)眼密封材料中含有的未發(fā)泡的有機(jī)發(fā)泡劑發(fā)泡，由此，網(wǎng)眼密封材膨脹，能夠提高與隔壁的密接性，能夠?qū)⒕W(wǎng)眼密封材牢固地固定在隔壁上。
(2)蜂窩結(jié)構(gòu)體優(yōu)選，蜂窩結(jié)構(gòu)體由陶瓷構(gòu)成，所述陶瓷具有選自由氧化鋁、氧化鋯、堇青石、莫來石、碳化硅、碳化鈦、氮化硅、硅鋁氧氮聚合材料、氮化鈦、鋰鋁硅酸鹽、鈦酸鋁構(gòu)成的組的至少一種成分。在蜂窩式過濾器中，若所捕集的微粒達(dá)到一定量以上，則使其燃燒，進(jìn)行再生，因此，若是這些具有耐熱性的陶瓷，則在再生時，不會受到熔融等的損傷。蜂窩結(jié)構(gòu)體例如可以通過調(diào)制高嶺土、滑石、硅石及氧化鋁的粉末，使用包含48～52質(zhì)量％的SiO2、33～37質(zhì)量％的Al2O3、12～15質(zhì)量％的MgO的堇青石生成原料粉末來制造。
在特別要求耐熱沖擊性的、外徑150mm及全長150mm以上的大型蜂窩式過濾器的情況下，優(yōu)選堇青石、鈦酸鋁、LAS等具有低熱膨脹特性的陶瓷。另外，當(dāng)大量補(bǔ)足微粒并使其堆積而燃燒的情況下，優(yōu)選碳化硅或氮化硅等超耐熱陶瓷。另外，可以適當(dāng)組合這些陶瓷，也可以含有燒成輔助劑等。
就由陶瓷構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體而言，可以使用在成形為蜂窩后干燥并燒成的結(jié)構(gòu)體，將網(wǎng)眼密封材料注入流路中，不過也可以使用在燒成前成形為蜂窩后或干燥后的結(jié)構(gòu)體，將網(wǎng)眼密封材料注入流路中。
蜂窩式過濾器的結(jié)構(gòu)(1)整體結(jié)構(gòu)本發(fā)明的蜂窩式過濾器，在外周壁是圓筒狀的情況下，優(yōu)選，外徑是150～320mm、隔壁的厚度是0.1～0.5mm、隔壁的間隔是1.0～3.0mm，優(yōu)選，劃分流路的隔壁的平均細(xì)孔徑是10～40μm。
隔壁是具有細(xì)孔的多孔質(zhì)體，因此，厚度小于0.1mm時蜂窩式過濾器的強(qiáng)度下降，從而不是優(yōu)選的。若隔壁的厚度超過0.5mm，則隔壁相對于廢氣的通氣阻力增加，壓力損失增大。更優(yōu)選的隔壁的厚度是0.2～0.4mm。另外，若隔壁的間隔小于1.0mm，則蜂窩式過濾器的流路的開口面積變小，廢氣在流路中出入時的壓力損失變大，從而不是優(yōu)選的。若隔壁的間隔超過3.0mm，則蜂窩式過濾器的每單位體積的表面積變小，壓力損失變大。更優(yōu)選的隔壁的間隔是1.2～2.0mm。
若隔壁的平均細(xì)孔徑小于10μm，則蜂窩式過濾器的壓力損失變大，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的輸出下降。另一方面，若平均細(xì)孔徑超過40μm，則隔壁的強(qiáng)度下降，在使用時的熱沖擊或機(jī)械振動的作用下有時破損，另外，捕集效率也下降。
(2)隔壁及網(wǎng)眼密封部的氣孔率在蜂窩式過濾器中，隔壁的氣孔率優(yōu)選是40～80％，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4的氣孔率優(yōu)選小于隔壁的氣孔率。通過使流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4的氣孔率小于隔壁，廢氣不易通過流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4內(nèi)，從而能夠減少PM向催化劑活性度容易處于較低狀態(tài)的流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4的流入側(cè)端面4a上的堆積量。因此，進(jìn)行過濾器的強(qiáng)制再生時，能夠使堆積的PM良好地燃燒。若隔壁的氣孔率小于40％，則蜂窩式過濾器的壓力損失上升，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的輸出下降，若隔壁的氣孔率超過80％，則隔壁的強(qiáng)度下降，捕集效率也下降。隔壁的氣孔率更優(yōu)選是50～80％。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4的氣孔率優(yōu)選是隔壁氣孔率的0.5～0.9倍。由此，能夠可靠地減少PM向流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4的流入側(cè)端面的堆積量，并且能夠確保網(wǎng)眼密封部4和隔壁間的耐熱沖擊強(qiáng)度。在廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4的氣孔率小于隔壁氣孔率的0.5倍時，流入側(cè)網(wǎng)眼密封部和隔壁的熱容量的差異變大，從而在兩者間產(chǎn)生龜裂。若網(wǎng)眼密封部4的氣孔率超過隔壁氣孔率的0.9倍，則使PM向網(wǎng)眼密封部4的流入側(cè)端面上的堆積量減少的效果變小，從而導(dǎo)致蜂窩式過濾器的壓力損失的上升。網(wǎng)眼密封部的氣孔率的更優(yōu)選范圍是隔壁氣孔率的0.6～0.8倍。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，廢氣流出側(cè)網(wǎng)眼密封部5的氣孔率是90％以下，且是隔壁氣孔率的1.1～1.5倍。這是因?yàn)閺U氣能夠容易且可靠地通過廢氣流出側(cè)密封部內(nèi)，能夠更加降低蜂窩式過濾器的壓力損失。若廢氣流出側(cè)網(wǎng)眼密封部5的氣孔率超過90％，則廢氣流出側(cè)密封部自身的強(qiáng)度變小，變得容易破損。另外，若廢氣流出側(cè)網(wǎng)眼密封部5的氣孔率小于隔壁氣孔率的1.1倍，則無法獲得流出側(cè)網(wǎng)眼密封部5的壓力損失降低效果，若超過1.5倍，則廢氣流出側(cè)密封部自身的強(qiáng)度變小，變得容易破損。廢氣流出側(cè)網(wǎng)眼密封部5的氣孔率的更優(yōu)選范圍時隔壁氣孔率的1.2～1.4倍。
(3)網(wǎng)眼密封部的結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，在廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的兩端部形成凹部。優(yōu)選，凹部的深度大于流路的開口寬度的50％。
在圖17(a)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器110中，在廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115的兩端部151及152形成有凹部，由此，在向過濾器上游噴射未燃的燃料及/或碳?xì)浠衔餁怏w時，在隔壁112u或廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115的流入側(cè)端面151產(chǎn)生的燃燒熱容易向廢氣流出側(cè)端面152傳遞，從而能夠降低因流入側(cè)端面151和流出側(cè)端面152的溫度差而產(chǎn)生的熱沖擊應(yīng)力。因而，能夠可靠地避免因流入側(cè)網(wǎng)眼密封部或流出側(cè)網(wǎng)眼密封部和隔壁界面、或者流入側(cè)網(wǎng)眼密封部附近的隔壁的熱沖擊而導(dǎo)致的破損。
在流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的兩端面具有凹部的蜂窩式過濾器，由于確保流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115和隔壁的接觸面積，減小流入側(cè)端面151和流出側(cè)端面152的溫度差，因此，能夠可靠地固定一體化流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115和隔壁，且能夠防止熱沖擊所導(dǎo)致的破損。
如圖17(b)所示，在流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115的兩端部形成的凹部，相對于連接網(wǎng)眼密封部和隔壁的接觸點(diǎn)153及154的假想直線、或連接接觸點(diǎn)155及156的假想直線，端面在流路方向上呈凹形狀即可。流入側(cè)端面151及流出側(cè)端面152不需要呈大致相同的形狀，如圖17(b)所示形狀不同也可以。在流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115的兩端部形成的凹部并不限定于圖17(a)及圖17(b)所示的形狀。
流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115的厚度優(yōu)選是8～30mm。在此流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的厚度是指流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的流入側(cè)端面和隔壁的接觸點(diǎn)與流出側(cè)端面和隔壁的接觸點(diǎn)之間的長度的最大值，例如在圖17(b)中，是指接觸點(diǎn)154和接觸點(diǎn)156間的距離L。更優(yōu)選的流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的厚度L是10～20mm。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115優(yōu)選廢氣流入側(cè)端面151從蜂窩式過濾器的廢氣流入側(cè)端面117配置在蜂窩式過濾器全長的0.7倍以下的長度的區(qū)間。在此，流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115的流入側(cè)端面151的位置是指流入側(cè)端面151和隔壁112的接觸點(diǎn)。
為了使向蜂窩式過濾器上游噴射未燃的燃料及/或碳?xì)浠衔餁怏w時的、廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4的上游側(cè)的隔壁112u的溫度上升可靠，優(yōu)選，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115從流入側(cè)端面117離開10mm以上而配置。更優(yōu)選流入側(cè)網(wǎng)眼密封部端面151的配置區(qū)間是從蜂窩式過濾器的流入側(cè)端面117至蜂窩式過濾器全長的0.25～0.45倍的長度的區(qū)間。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，凹部的深度大于流路的開口寬度的50％。若圖17(b)的凹部的深度A大于開口寬度的50％，則燃燒熱更容易從廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部115的流入側(cè)端面151向流出側(cè)端面152傳遞，從而能夠降低因流入側(cè)端面151和流出側(cè)端面152的溫度差而產(chǎn)生的熱沖擊應(yīng)力。因此，能夠更可靠地防止熱沖擊所導(dǎo)致的、流入側(cè)網(wǎng)眼密封部、流入側(cè)網(wǎng)眼密封部和隔壁界面、或者流入側(cè)網(wǎng)眼密封部附近的隔壁的破損。
(4)無密封部的流路的比率在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選，相對于需要由廢氣流入側(cè)及流出側(cè)的密封部密封的流路，無密封部的流路的比率是0.03～1.5％。通過將圖18的無密封部的流路9b的比率形成為0.03％以上，能防止伴隨燃燒PM而再生時的熱膨脹及熱收縮而產(chǎn)生的密封部和隔壁間的熱應(yīng)力所導(dǎo)致的破損。若無密封部的流路的比率超過1.5％，則PM的捕集效率下降。更優(yōu)選，無密封部的流路的比率是0.04～0.8％。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選無密封部的流路不鄰接。無密封部的流路也可以在密封部的大致中央形成有貫通孔。通過形成為該結(jié)構(gòu)，能夠抑制壓力損失變大，且能夠維持PM的捕集效率。
(5)蜂窩式過濾器的其他方式使用一方的網(wǎng)眼密封部離開端面的蜂窩式過濾器的例子，說明本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法，本發(fā)明能適用于如圖7所示的流入側(cè)及流出側(cè)兩方的網(wǎng)眼密封部配置在離開端面的位置的蜂窩式過濾器，或也能夠適用于如圖8所示的一部分的網(wǎng)眼密封部形成在端部的蜂窩式過濾器。
根據(jù)蜂窩式過濾器的制造方法，通過調(diào)制管狀構(gòu)件的長度和管狀構(gòu)件的插入位置，能夠自如地調(diào)制網(wǎng)眼密封部距端面的位置。例如，能夠制造如圖9(a)～(f)所示的、網(wǎng)眼密封部和端面之間的距離不均勻的各種方式的蜂窩式過濾器。這些蜂窩式過濾器由于熱沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力及燃燒熱集中的、網(wǎng)眼密封部和隔壁的邊界部分不排列在一直線上，因此，能夠防止熱沖擊所導(dǎo)致的破損或熔損。進(jìn)而，由于比流入側(cè)網(wǎng)眼密封部更靠廢氣流入側(cè)具有空間，因此，過濾器的再生變得容易。
在蜂窩式過濾器中，多孔質(zhì)隔壁的表面或細(xì)孔中擔(dān)持催化劑物質(zhì)的狀態(tài)，在過濾器再生時更容易進(jìn)行微粒的燃燒，所以優(yōu)選。作為催化劑物質(zhì)，例如優(yōu)選包含鉑族金屬的氧化催化劑等。催化劑物質(zhì)既可以擔(dān)持在蜂窩式過濾器整體上，也可以主要擔(dān)持在比形成在流路內(nèi)部的流入側(cè)網(wǎng)眼密封部更靠廢氣流入側(cè)的隔壁上。氧化催化劑的氧化力也可以以流入側(cè)網(wǎng)眼密封部附近為邊界，在廢氣流入側(cè)和流出側(cè)不同。
圖9(e)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器是，離開端面的網(wǎng)眼密封部和端面之間的距離從流路方向垂直截面的中心部朝向外周部變大的蜂窩式過濾器。蜂窩式過濾器的連續(xù)再生中的溫度分布由于中心部比外周部高，因此在圖9(e)所示的蜂窩式過濾器的比流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4更靠廢氣流入側(cè)的隔壁擔(dān)持有氧化催化劑的情況下，成為與溫度分布對應(yīng)的催化劑的擔(dān)持量，與距離端部一定位置具有流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器相比，能夠減少高價的氧化催化劑的總擔(dān)持量。另外，由于廢氣的流動朝向外周方向，因此能夠使蜂窩式過濾器的微粒捕集后的再生負(fù)荷不集中在中央部，而是分散在整體中，因此，能夠容易在整體上進(jìn)行再生。
圖9(f)所示的蜂窩式過濾器是，離開端面的密封部和端面之間的距離從流路方向垂直截面的中心部朝向外周部變小的蜂窩式過濾器。當(dāng)在這樣的蜂窩式過濾器中比流入側(cè)網(wǎng)眼密封部4更靠廢氣流入側(cè)的隔壁擔(dān)持有氧化催化劑而使用的情況下，與外周部相比在氣體流量多的中心部較多地捕集微粒，因此，成為與強(qiáng)制再生時捕集的微粒量對應(yīng)的擔(dān)持量，與距離端部一定的位置具有密封部的蜂窩式過濾器相比，能夠減少高價的氧化催化劑的總擔(dān)持量。
對于圖9(e)或(f)所示的蜂窩式過濾器而言，可根據(jù)發(fā)動機(jī)、催化劑性能及控制方法選擇優(yōu)選的過濾器。由此，能夠減少高價的氧化催化劑擔(dān)持量，能夠?qū)崿F(xiàn)過濾器的緊湊化。
根據(jù)蜂窩式過濾器的制造方法，能夠獲得以在相同流路內(nèi)具有多個網(wǎng)眼密封部為特征的蜂窩式過濾器。例如，圖10所示的蜂窩式過濾器由于廢氣多次通過隔壁，因此廢氣中的微粒的捕集效率優(yōu)越。
通過以下的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限定于此。
實(shí)施例1調(diào)節(jié)高嶺土、滑石、硅石、氫氧化鋁、氧化鋁等粉末，調(diào)制50質(zhì)量％的SiO2、35質(zhì)量％的Al2O3、15質(zhì)量％的MgO，作為粘合劑添加甲基纖維素及羥基丙基甲基纖維素，作為潤滑材/造孔劑添加石墨，干式充分混勻后，添加規(guī)定量的水進(jìn)行充分的混勻，制作可塑化的陶瓷坯料。使用擠壓成形用模具，擠壓成形坯料并切斷，制成具有蜂窩結(jié)構(gòu)的成形體。干燥并燒成該成形體，形成為隔壁厚度0.3mm、氣孔率65％、平均細(xì)孔徑20μm、隔壁間隔1.5mm、外徑280mm及全長310mm的圖2(a)所示的堇青石質(zhì)蜂窩結(jié)構(gòu)體11。
如圖2(b)所示，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11以流路方向大致與重力方向一致的方式載置于網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上，所述網(wǎng)眼密封材料供給裝置20由網(wǎng)眼密封材料保管罐21、從罐21將網(wǎng)眼密封材料向管狀構(gòu)件30供給的管24、閥23構(gòu)成。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件是不銹鋼制，是全長100mm、外徑0.5mm、內(nèi)徑0.3mm的截面圓形的管狀構(gòu)件?；靹蜃鳛樘沾稍系木哂衅骄?6μm及最大粒徑270μm的100質(zhì)量份的堇青石粉末、30質(zhì)量份的水，作成網(wǎng)眼密封材料，并將該網(wǎng)眼密封材料填充于網(wǎng)眼密封材料保管罐21中。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距20mm的位置，從網(wǎng)眼密封材料保管罐21的空氣供給閥22利用空氣進(jìn)行加壓，將規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料從管狀構(gòu)件注入并進(jìn)行網(wǎng)眼密封。將管狀材料從流路中拔出，在其他網(wǎng)眼密封的流路中同樣進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。接著，將蜂窩結(jié)構(gòu)體上下相反地重新載置，在另一端面8，在網(wǎng)眼密封的流路的端部從管狀構(gòu)件30注入規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料，進(jìn)行網(wǎng)眼密封。然后，干燥網(wǎng)眼密封部后，進(jìn)行燒成，制作了圖1所示的蜂窩式過濾器10。蜂窩式過濾器10在外周壁1的內(nèi)側(cè)具有由隔壁3分開的多個四邊形的流路2，該流路2由密封部4或5密封，密封部4配置在離開流入側(cè)端面7的流路內(nèi)。
在實(shí)施例1的蜂窩式過濾器的制造方法中，用于網(wǎng)眼密封的管狀構(gòu)件的外徑0.5mm是蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路開口尺寸1.2mm(隔壁間隔1.5mm及隔壁厚度0.3mm)的42％，因此，能夠獲得如下的蜂窩式過濾器將管狀構(gòu)件插入流路內(nèi)時，不產(chǎn)生管狀構(gòu)件和隔壁接觸而導(dǎo)致隔壁破損的情況，且網(wǎng)眼密封部配置在離開流路端面的位置。
實(shí)施例2與實(shí)施例1同樣，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11以流路方向與重力方向大致一致的方式載置在網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件是不銹鋼制，是全長100mm、外徑1.1mm、內(nèi)徑0.8mm的截面圓形的管狀構(gòu)件?；靹蜃鳛樘沾稍系木哂衅骄?5μm及最大粒徑500μm的100質(zhì)量份的堇青石粉末、30質(zhì)量份的水，作成網(wǎng)眼密封材料，并將該網(wǎng)眼密封材料填充于網(wǎng)眼密封材料保管罐21中。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距30mm的位置，利用網(wǎng)眼密封材料保管罐21的空氣供給閥22進(jìn)行加壓，將規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料從管狀構(gòu)件注入并進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。將管狀材料從流路中拔出，在其他網(wǎng)眼密封的流路中同樣進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。接著，將蜂窩結(jié)構(gòu)體上下相反地重新載置，在另一端面8，在網(wǎng)眼密封的流路的端部從管狀構(gòu)件30注入規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料，進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。干燥網(wǎng)眼密封部后，進(jìn)行燒成，制作了蜂窩式過濾器10。
在實(shí)施例2的蜂窩式過濾器的制造方法中，作為陶瓷原料的堇青石粉末的最大粒徑500μm是管狀構(gòu)件的內(nèi)徑0.8mm的85％以下，且平均粒徑是1μm以上，因此，能夠獲得如下的蜂窩式過濾器陶瓷原料不會在管狀構(gòu)件內(nèi)堵塞，且形成良好的網(wǎng)眼密封部，網(wǎng)眼密封部配置在離開流路端面的位置。
實(shí)施例3與實(shí)施例1同樣，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面以流路方向與重力方向大致一致的方式載置在網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件是不銹鋼制，是全長100mm、外徑1.1mm、內(nèi)徑0.8mm的截面圓形的管狀構(gòu)件?；靹蜃鳛樘沾稍系木哂衅骄?0μm及最大粒徑700μm的100質(zhì)量份的堇青石粉末、30質(zhì)量份的水、和作為凝聚防止劑的2質(zhì)量份的聚羧酸銨鹽，作成網(wǎng)眼密封材料，并將該網(wǎng)眼密封材料填充于網(wǎng)眼密封材料保管罐21中。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距20mm的位置，利用網(wǎng)眼密封材料保管罐21的空氣供給閥22進(jìn)行加壓，將規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料從管狀構(gòu)件注入并進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。將管狀材料從流路中拔出，在其他網(wǎng)眼密封的流路中同樣進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。接著，將蜂窩結(jié)構(gòu)體上下相反地重新載置，在另一端面8，在網(wǎng)眼密封的流路的端部從管狀構(gòu)件30注入規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料，進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。然后，干燥網(wǎng)眼密封部后，進(jìn)行燒成，制作了蜂窩式過濾器10。
在實(shí)施例3的蜂窩式過濾器的制造方法中，由于網(wǎng)眼密封材料至少包含陶瓷原料、液體成分、及凝聚防止劑，因此，能夠獲得如下的良好的蜂窩式過濾器能夠?qū)⒕W(wǎng)眼密封部產(chǎn)生的氣孔抑制為實(shí)用上不產(chǎn)生問題的程度，并且網(wǎng)眼密封部配置在離開流路端面的位置。
實(shí)施例4～20、比較例1～3用以下的工序制造了蜂窩式過濾器。調(diào)制高嶺土、滑石、硅石及氧化鋁的粉末，調(diào)制成50質(zhì)量％的SiO2、35質(zhì)量％的Al2O3、15質(zhì)量％的MgO，形成為堇青石生成原料粉末。在其中，作為粘合劑，添加甲基纖維素及羥基丙基甲基纖維素，作為潤滑材/造孔劑，添加石墨，干式充分混勻后，添加規(guī)定量的水進(jìn)行充分的混勻，制作了可塑化的陶瓷坯料。使用擠壓成形用模具，擠壓成形坯料并切斷，制成具有蜂窩結(jié)構(gòu)的成形體。接著，干燥并燒成該成形體，形成為隔壁厚度0.32mm、氣孔率64％、平均細(xì)孔徑22μm、隔壁間隔1.6mm、外徑280mm及全長310mm的圖2(a)所示的堇青石質(zhì)蜂窩結(jié)構(gòu)體11。
如圖2(b)所示，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面以流路方向大致與重力方向一致的方式載置于網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件是全長100mm、截面形狀為圓形、且具有表1所示的外徑、內(nèi)徑、外徑/開口尺寸、及前端形狀的管狀構(gòu)件。將具有表1所示的平均粒徑及最大粒徑的陶瓷原料、液體成分、及凝聚防止劑在50kPa的壓力下混勻，作成網(wǎng)眼密封材料，并將該網(wǎng)眼密封材料填充于網(wǎng)眼密封材料保管罐21中。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距30mm的位置，利用網(wǎng)眼密封材料保管罐21的空氣供給閥22進(jìn)行加壓，將規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料從管狀構(gòu)件注入，同時使管狀構(gòu)件沿與重力方向相反的方向移動，網(wǎng)眼密封材料的注入完成后，從流路中拔出管狀構(gòu)件，形成長度10mm的網(wǎng)眼密封。然后，在其他網(wǎng)眼密封的流路中同樣進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。接著，將蜂窩結(jié)構(gòu)體上下相反地重新載置，以另一端面8為上面，將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面8相距10mm的位置，將規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料從管狀構(gòu)件注入，同時使管狀構(gòu)件沿與重力方向相反的方向移動，在端面8形成了網(wǎng)眼密封部。然后，在其他網(wǎng)眼密封的流路中同樣進(jìn)行網(wǎng)眼密封，干燥網(wǎng)眼密封部后，進(jìn)行燒成，制作了蜂窩式過濾器10。接著，用磨具進(jìn)行加工，由此將蜂窩結(jié)構(gòu)體過濾器11的端面7及8除去約1mm。
對制作成的蜂窩式過濾器，如下進(jìn)行了網(wǎng)眼密封部形成時的評價。
有關(guān)隔壁破損的評價○……隔壁未破損(合格)△……產(chǎn)生了隔壁的破損，但是實(shí)用上沒有問題(容許)×……隔壁破損(不合格)有關(guān)網(wǎng)眼密封部的形成狀態(tài)的評價○……網(wǎng)眼密封部形成為規(guī)定長度(合格)△……未形成為規(guī)定長度，但是實(shí)用上沒有問題(容許)×……未形成為規(guī)定長度，在實(shí)用上存在問題(不合格)有關(guān)網(wǎng)眼密封部的氣孔的評價○……網(wǎng)眼密封部沒有形成氣孔(合格)△……形成了氣孔，但是實(shí)用上沒有問題(容許)×……形成了氣孔，無法作為網(wǎng)眼密封部而發(fā)揮功能(不合格)綜合評價
○……隔壁的破損、網(wǎng)眼密封部的形成狀態(tài)、網(wǎng)眼密封部的氣孔的各評價結(jié)果都是○△……各評價結(jié)果的任一個以上是△×……各評價結(jié)果的任一個均是×表1一并表示這些結(jié)果。
*表示比較例。
表1(續(xù))
*表示比較例**由高嶺土、滑石、硅石、氧化鋁及氫氧化鋁構(gòu)成的粉末***相對于陶瓷原料100質(zhì)量份的含有量表1(續(xù))
*表示比較例。
在實(shí)施例4～20的制造方法中，用于網(wǎng)眼密封的管狀構(gòu)件的外徑是蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路開口尺寸的40～90％，陶瓷原料的最大流徑是管狀構(gòu)件的內(nèi)徑的85％以下，網(wǎng)眼密封材料的陶瓷原料的平均流徑是1μm以上，網(wǎng)眼密封材料包含陶瓷原料、液體成分、及凝聚防止劑，由此，能夠獲得如下的蜂窩式過濾器在將管狀構(gòu)件插入流路內(nèi)時，能夠防止管狀構(gòu)件和隔壁接觸而導(dǎo)致隔壁破損，網(wǎng)眼密封材料不會在管狀構(gòu)件內(nèi)堵塞，能夠?qū)饪椎漠a(chǎn)生抑制為實(shí)用上不會產(chǎn)生問題的程度，網(wǎng)眼密封部配置在離開流路端面的位置。
另一方面，在比較例1～3的制造方法中，用于網(wǎng)眼密封的管狀構(gòu)件的外徑在蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路的開口尺寸的40～90％的范圍之外，陶瓷原料的最大流徑超過管狀構(gòu)件的內(nèi)徑的85％，網(wǎng)眼密封材料的陶瓷原料的平均流徑小于1μm，網(wǎng)眼密封材料不包含凝聚防止劑，由于是這任一條件，因此，將管狀構(gòu)件插入流路內(nèi)時，管狀構(gòu)件和隔壁接觸而導(dǎo)致隔壁破損，另外，由于網(wǎng)眼密封材料在管狀構(gòu)件內(nèi)堵塞，因此無法良好地形成網(wǎng)眼密封部，或網(wǎng)眼密封部產(chǎn)生氣孔，從而無法獲得良好的蜂窩式過濾器。
實(shí)施例21在形成網(wǎng)眼密封部前，在蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7側(cè)的流路端部，在距端部10mm的整個長度上形成加強(qiáng)部，除此之外，使用與實(shí)施例11相同的方法制作了蜂窩式過濾器。加強(qiáng)部通過在加熱熔解的蠟中浸漬蜂窩結(jié)構(gòu)體的端部，在多孔質(zhì)隔壁中的細(xì)孔中含浸蠟之后，拉出并冷卻而形成。加強(qiáng)部的蠟在燒成網(wǎng)眼密封部時在升溫過程中熔解/燒掉。在實(shí)施例21的制造方法中，流路端面的隔壁被蠟加強(qiáng)，因此管狀構(gòu)件插入流路中時，即使與隔壁抵接，也不會產(chǎn)生隔壁破損。因此，能夠獲得具有良好的網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器。
實(shí)施例22在形成網(wǎng)眼密封部前，在蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7側(cè)的流路端部貼附厚度5mm的聚乙烯制的薄膜，在對應(yīng)于網(wǎng)眼密封的流路的薄膜部上用激光器開設(shè)0.9mm的孔之后，在帶有該薄膜的狀態(tài)下將管狀構(gòu)件插入該孔，除此之外，使用與實(shí)施例12相同的方法制作了蜂窩式過濾器。該薄膜在形成網(wǎng)眼密封部之后且燒成前，從蜂窩結(jié)構(gòu)體剝離而除去。在實(shí)施例22的制造方法中，由于將管狀構(gòu)件插入在流路端面貼附的薄膜的孔中，所以薄膜起到導(dǎo)件的作用，管狀構(gòu)件平滑地插入流路中，從而不易與隔壁抵接，隔壁不會破損。因此，能夠獲得具有良好的網(wǎng)眼密封部的蜂窩式過濾器。
實(shí)施例23如圖11所示，以3.2mm間隔配置使用5根管狀構(gòu)件，除此之外，以與實(shí)施例13相同的條件制作了蜂窩式過濾器。通過實(shí)施例23的蜂窩式過濾器的制造方法，能夠獲得隔壁不會破損、網(wǎng)眼密封部的形成狀態(tài)良好且不產(chǎn)生氣孔的蜂窩式過濾器，且能夠大幅縮短形成網(wǎng)眼密封部所需要的時間。
實(shí)施例24在每個流路中任意變化向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件的位置，除此之外，以與實(shí)施例13相同的條件制作了實(shí)施例8的蜂窩式過濾器。實(shí)施例24的蜂窩式過濾器如圖9(c)所示，具有離開端面7的網(wǎng)眼密封部和端面之間的距離不均勻的網(wǎng)眼密封部，并且隔壁不會破損，網(wǎng)眼密封部的形成狀態(tài)良好。而且，由于在流路內(nèi)部形成的網(wǎng)眼密封部和隔壁的邊界位置未連成直線狀，因此，耐熱沖擊性及耐熔損性優(yōu)越。
實(shí)施例25混勻網(wǎng)眼密封材料后，使其通過網(wǎng)孔200μm的篩子，且將蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面以流路方向大致與水平方向一致的方式進(jìn)行載置，除此之外，以與實(shí)施例10相同的條件制作了實(shí)施例25的蜂窩式過濾器。在實(shí)施例25的蜂窩式過濾器的制造方法中，由于使最大粒徑200μm的堇青石化原料通過網(wǎng)孔200μm的篩子，以使粗大原料不進(jìn)入網(wǎng)眼密封材料中而使用，因此，能夠可靠地防止管狀構(gòu)件內(nèi)的網(wǎng)眼密封材料的堵塞。
實(shí)施例26與實(shí)施例4同樣，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11的一端面7以流路方向與重力方向大致一致的方式載置在網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件是全長100mm、外徑1.1mm、內(nèi)徑0.8mm的截面圓形的管狀構(gòu)件?；靹蜃鳛樘沾稍系木哂衅骄?0μm及最大粒徑700μm的100質(zhì)量份的堇青石粉末、30質(zhì)量份的水、和作為凝聚防止劑的2質(zhì)量份的聚羧酸銨鹽，作成網(wǎng)眼密封材料，并將該網(wǎng)眼密封材料填充于網(wǎng)眼密封材料保管罐21中。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距30mm的位置，利用網(wǎng)眼密封材料保管罐21的空氣供給閥22進(jìn)行加壓，將規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材料從管狀構(gòu)件注入，同時使管狀構(gòu)件沿與重量方向相反的方向移動，注入完成后，將管狀材料從流路中拔出，形成長度10mm的網(wǎng)眼密封部4。在其他網(wǎng)眼密封的流路中同樣進(jìn)行了網(wǎng)眼密封。接著，如圖14所示，在蜂窩結(jié)構(gòu)體11的另一端面8貼附薄膜72，在與沒有形成網(wǎng)眼密封部4的流路對應(yīng)的薄膜上開設(shè)貫通孔，并使其浸漬于容器71中的第二網(wǎng)眼密封材料70，形成了網(wǎng)眼密封部5?；靹?00質(zhì)量份的堇青石粉末和30質(zhì)量份的水，制作了第二網(wǎng)眼密封材料。干燥網(wǎng)眼密封材料后，進(jìn)行燒成，制作了蜂窩式過濾器10。
實(shí)施例26的蜂窩式過濾器的制造方法，由于通過至少包含陶瓷原料、液體成分及凝聚防止劑的網(wǎng)眼密封材料形成在離開蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面的位置配置的網(wǎng)眼密封部，因此，能夠?qū)⒕W(wǎng)眼密封部產(chǎn)生的氣孔抑制為實(shí)用上不會產(chǎn)生問題的程度，且能夠縮短蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面的網(wǎng)眼密封部的形成所需要的工時。
在實(shí)施例26中，在后實(shí)施使用了第二網(wǎng)眼密封材料的網(wǎng)眼密封，但是，也可以首先用第二網(wǎng)眼密封材料在蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面5形成網(wǎng)眼密封部，然后在離開蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的流路中使用管狀構(gòu)件30來形成網(wǎng)眼密封部4。
實(shí)施例27～30及比較例4、5調(diào)制高嶺土、滑石、硅石及氧化鋁的粉末，調(diào)制成50質(zhì)量％的SiO2、35質(zhì)量％的Al2O3、15質(zhì)量％的MgO，形成為堇青石生成原料粉末。在其中，作為粘合劑，添加甲基纖維素及羥基丙基甲基纖維素，作為潤滑材/造孔劑，添加有機(jī)發(fā)泡劑，干式充分混勻后，添加水進(jìn)行充分的混勻，制作了可塑化的陶瓷坯料。接著，使用擠壓成形用模具，擠壓成形坯料并切斷，制成了具有蜂窩結(jié)構(gòu)的成形體。干燥并燒成該成形體，形成為隔壁厚度0.3mm、氣孔率65％、平均細(xì)孔徑20μm、隔壁間隔1.5mm、外徑267mm及全長305mm的堇青石質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體。
如圖2(b)所示，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面以流路方向大致與重力方向一致的方式載置于網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件30是不銹鋼制，是外徑1.1mm及內(nèi)徑0.8mm的截面圓形的管狀構(gòu)件。作為陶瓷原料粉末，以50質(zhì)量％的SiO2、35質(zhì)量％的Al2O3、15質(zhì)量％的MgO質(zhì)量比，調(diào)制由高嶺土、滑石、硅石、氧化鋁及氫氧化鋁構(gòu)成的堇青石化原料粉末A，并添加有機(jī)發(fā)泡劑及甲基纖維素進(jìn)行干式混合，之后添加離子交換水、作為分散劑的聚羧酸系界面活性劑進(jìn)行濕式混合，從而制作了網(wǎng)眼密封材漿料。在此，調(diào)整有機(jī)發(fā)泡劑的添加量，以使流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率如表2所示。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距120mm的位置，從管狀構(gòu)件注入規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材漿料，將網(wǎng)眼密封漿料中的水吸收到多孔質(zhì)隔壁中，由此，使網(wǎng)眼密封材固化。在其他流路中也同樣地進(jìn)行了網(wǎng)眼密封，然后干燥。然后，如圖14所示，在廢氣流出側(cè)端面8貼附樹脂制薄膜72，將與規(guī)定的流路相當(dāng)?shù)牟课淮┛?，使由堇青石化原料及有機(jī)發(fā)泡劑構(gòu)成的網(wǎng)眼密封材漿料從廢氣流出側(cè)端面8流入，形成了廢氣流出側(cè)網(wǎng)眼密封部。然后在大氣中加熱到1400℃，進(jìn)行網(wǎng)眼密封材的燒成，并且使網(wǎng)眼密封部和隔壁一體化，制作了實(shí)施例27～30及比較例4、5的蜂窩式過濾器。
相對于實(shí)施例27～30及比較例4、5的蜂窩式過濾器，使由Pt、氧化鈰及活性氧化鋁構(gòu)成的催化劑物質(zhì)擔(dān)持在隔壁表面、隔壁中的細(xì)孔內(nèi)部、網(wǎng)眼密封部表面及網(wǎng)眼密封部中的細(xì)孔內(nèi)部。擔(dān)持量設(shè)為以Pt量計(jì)2g/L(相對于蜂窩式過濾器容積1L，擔(dān)持2g)。
將所述制作的實(shí)施例27～30及比較例4、5的蜂窩式過濾器設(shè)置在壓力損失試驗(yàn)裝置中，在流量7.5Nm3/分鐘的條件下流入空氣，測定流入端面和流出側(cè)端面的差壓，評價了各蜂窩式過濾器的初始壓力損失。進(jìn)而，將實(shí)施例27～30及比較例4、5的蜂窩式過濾器配置在柴油機(jī)的排氣管上，以模擬了城市街道行使的模式行使條件進(jìn)行了耐久試驗(yàn)。此時，形成如下的條件產(chǎn)生廢氣溫度低于催化劑物質(zhì)的活性下限溫度那樣的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，PM大量堆積在過濾器上。在根據(jù)該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定的、PM向蜂窩式過濾器上堆積的堆積量達(dá)到了一定值以上的時點(diǎn)，將燃料以未燃的狀態(tài)向過濾器的上游側(cè)噴射，進(jìn)行了重復(fù)過濾器的強(qiáng)制再生的耐久試驗(yàn)。與初始壓力損失同樣地測定耐久試驗(yàn)后的蜂窩式過濾器的壓力損失，算出壓力損失比(試驗(yàn)后的壓力損失)/(初始壓力損失)，如表2所示。
另外，將實(shí)施例27～30及比較例4、5的蜂窩式過濾器設(shè)置在排氣系統(tǒng)部件試驗(yàn)裝置中，通過以配置在蜂窩式過濾器的上游側(cè)的LPG為燃料的燃燒器將過濾器溫度急加熱到600℃之后，再急冷到室溫，重復(fù)如此的操作，施加了10次熱沖擊。在流入側(cè)密封部存在的部位，沿與流路垂直的方向切斷試驗(yàn)后的蜂窩式過濾器，確認(rèn)流入側(cè)密封部和隔壁的邊界上的龜裂的產(chǎn)生狀況，如下評價耐熱沖擊性。表2記載結(jié)果。
◎……完全未發(fā)現(xiàn)龜裂○……發(fā)現(xiàn)了輕微的龜裂，但是在實(shí)用上沒有問題×……發(fā)現(xiàn)了流入側(cè)密封部因龜裂產(chǎn)生而脫落的情況表2
*表示比較例。
本發(fā)明的實(shí)施例27～30的蜂窩式過濾器由于流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率小于隔壁的氣孔率，因此壓力損失比在1.01～1.07的范圍，相對于此，比較例4、5的蜂窩式過濾器由于流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率與隔壁相同或比其大，因此壓力損失比在1.15～1.21的范圍，大于實(shí)施例27～30。另一方面，耐熱沖擊性的判定都是○或◎，但是實(shí)施例27的蜂窩式過濾器由于流入側(cè)網(wǎng)眼密封的氣孔率小于隔壁的氣孔率的0.5，因此結(jié)果是性能稍差。
實(shí)施例31～34用以下的制造工序制造了蜂窩式過濾器。調(diào)制高嶺土、滑石、硅石、氧化鋁、氫氧化鋁的粉末，調(diào)制成50質(zhì)量％的SiO2、35質(zhì)量％的Al2O3、15質(zhì)量％的MgO，添加甲基纖維素、羥基丙基甲基纖維素等粘合劑、作為潤滑材/造孔劑的石墨，干式充分混合后，添加規(guī)定量的水進(jìn)行充分的混勻，作成可塑化的陶瓷坯料。接著，使用擠壓成形用模具，擠壓成形坯料并切斷，形成為具有蜂窩結(jié)構(gòu)的成形體。將該成形體干燥并燒成，獲得隔壁的厚度0.3mm、氣孔率65％、平均細(xì)孔徑20μm、隔壁間隔1.5mm、外徑267mm、全長305mm的堇青石質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體。
如圖2(b)所示，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面以流路方向大致與重力方向一致的方式載置于網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件30是不銹鋼制，是全長110mm、外徑1.1mm及內(nèi)徑0.8mm的截面圓形的管狀構(gòu)件。作為陶瓷原料粉末，以50質(zhì)量％的SiO2、35質(zhì)量％的Al2O3、15質(zhì)量％的MgO質(zhì)量比，調(diào)制了由滑石、高嶺土、硅石、氧化鋁及氫氧化鋁構(gòu)成的堇青石化原料粉末A。相對于100質(zhì)量份的陶瓷原料粉末，如圖3所示添加1質(zhì)量份的甲基纖維素進(jìn)行干式混合，之后添加52～75質(zhì)量份的離子交換水、及作為分散劑的3質(zhì)量份的聚羧酸系界面活性劑進(jìn)行濕式混合，從而制作了網(wǎng)眼密封材漿料?；⒏邘X土、硅石、氧化鋁及氫氧化鋁的堇青石化原料粉末A的粒徑是d102μm、d505.1μm、d9023μm。該網(wǎng)眼密封材漿料的粘度是21～68Pa·s。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距100mm的位置，從管狀構(gòu)件注入規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材漿料，將網(wǎng)眼密封漿料中的水吸收到多孔質(zhì)隔壁中，由此，使網(wǎng)眼密封材固化。在其他流路中也同樣地進(jìn)行了網(wǎng)眼密封，然后進(jìn)行了干燥。然后，在廢氣流出側(cè)端面貼附公知的網(wǎng)眼密封用薄膜，將與規(guī)定的流路相當(dāng)?shù)牟课淮┛?，用公知的方法使由堇青石化原料?gòu)成的網(wǎng)眼密封材漿料從廢氣流出側(cè)端面流入，形成廢氣流出側(cè)網(wǎng)眼密封部。然后，在大氣中加熱到1400℃，進(jìn)行網(wǎng)眼密封材的燒成，并且使網(wǎng)眼密封部和隔壁一體化，制作了實(shí)施例31～34的蜂窩式過濾器。
實(shí)施例35如表3所示，減少粘合劑的配合比，除此之外，與實(shí)施例33同樣地制作了蜂窩式過濾器。實(shí)施例35的網(wǎng)眼密封材漿料的粘度由于粘合劑的配合比少，因此比實(shí)施例33低，是25Pa·s。
實(shí)施例36使用堇青石化原料B，除此之外，與實(shí)施例32同樣地制作了蜂窩式過濾器。堇青石化原料B的粒徑是d101.5μm、d506.2μm、d9025μm。實(shí)施例36的網(wǎng)眼密封材漿料的粘度由于堇青石化原料的粒度分布不同，因此，相對于實(shí)施例32稍高。
比較例6使用堇青石化原料C，并且減少了離子交換水的配合比，除此之外，與實(shí)施例31同樣地制作了蜂窩式過濾器。堇青石化原料C的粒度分布是d104.1μm、d507.5μm、d9012μm。比較例1的網(wǎng)眼密封材漿料的粘度由于堇青石化原料的粒徑不同，且離子交換水的配合比少，因此比實(shí)施例31大，是100Pa·s。
相對于實(shí)施31～36及比較例6的蜂窩式過濾器，使隔壁表面、隔壁中的細(xì)孔徑部、網(wǎng)眼密封部表面及網(wǎng)眼密封部中的細(xì)孔內(nèi)部擔(dān)持由Pt、氧化鈰及活性氧化鋁構(gòu)成的催化劑物質(zhì)。擔(dān)持量形成為以Pt量計(jì)2g/L(相對于蜂窩式過濾器容積1L，擔(dān)持2g)。
將所述制作的實(shí)施例31～36及比較例6的蜂窩式過濾器設(shè)置在壓力損失試驗(yàn)裝置中，在流量7.5Nm3/分鐘的條件下流入空氣，測定流入側(cè)端面和流出側(cè)端面的差壓，評價了各蜂窩式過濾器的初始壓力損失。進(jìn)而，將實(shí)施例31～36及比較例6的蜂窩式過濾器配置在柴油機(jī)的排氣管上，以模擬了城市街道行使的模式行使條件進(jìn)行了耐久試驗(yàn)。此時，形成如下的條件產(chǎn)生廢氣溫度低于催化劑物質(zhì)的活性下限溫度那樣的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，PM堆積在過濾器上。在根據(jù)該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定的、PM向蜂窩式過濾器上堆積的堆積量達(dá)到了一定值以上的時點(diǎn)，將燃料以未燃的狀態(tài)向過濾器的上游側(cè)大量噴射，進(jìn)行了重復(fù)過濾器強(qiáng)制再生的耐久試驗(yàn)。與初始壓力損失同樣地測定與10000km行使相當(dāng)?shù)臅r間經(jīng)過后的蜂窩式過濾器的壓力損失，算出了壓力損失比(試驗(yàn)后的壓力損失)/(初始壓力損失)。另外，將這些蜂窩式過濾器設(shè)置在壓力損失試驗(yàn)裝置中，在流量7.5Nm3/分鐘的條件下以3g/Hr投入粒徑0.042μn的碳2Hr，算出蜂窩式過濾器的捕集量和投入量的比率，作為與10000km行使相當(dāng)?shù)牟都?。?表示這些試驗(yàn)結(jié)果。
切斷試驗(yàn)結(jié)束后的蜂窩式過濾器，觀察廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部附近，進(jìn)行了以下的判斷。表4表示結(jié)果。
○……完全未產(chǎn)生破損(合格)△……產(chǎn)生了實(shí)用上沒有問題的程度的微細(xì)龜裂(容許)×……產(chǎn)生了實(shí)用上存在問題的破損(不合格)另外，測定任意10處流入側(cè)網(wǎng)眼密封部厚度L及凹部的深度A，求出平均值，記載于表4中。
實(shí)施例31～36的蜂窩式過濾器由于調(diào)整為能獲得規(guī)定的網(wǎng)眼密封材漿料，因此，在廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的兩端面形成有凹部。因此，在耐久試驗(yàn)中，未發(fā)現(xiàn)流入側(cè)網(wǎng)眼密封部破損，另外，即使存在破損，也是在實(shí)用上沒有問題的程度，是耐久試驗(yàn)后的壓力損失、捕集效率上都沒有問題的程度。其中，在凹部的深度大的實(shí)施例32～36的蜂窩式過濾器中，未發(fā)現(xiàn)流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的破損。另一方面，比較例6的蜂窩式過濾器由于廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的兩端面形成有凸部，因此發(fā)現(xiàn)了流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的破損，耐久試驗(yàn)后的壓力損失低，但是捕集效率是小于90％的低水平。
*表示比較例。
*表示比較例。
實(shí)施例37～43及比較例7～9調(diào)制高嶺土、滑石、硅石、氫氧化鋁及氧化鋁等的粉末，在包含47～53質(zhì)量％的SiO2、32～38質(zhì)量％的Al2O3、12～16質(zhì)量％的MgO及以整體計(jì)2.5％以下的CaO、Na2O、K2O、TiO2、Fe2O3、PbO、P2O5等不可避免地混入的成分的堇青石生成原料粉末中，添加成形輔助劑和造孔劑，注入規(guī)定量的水進(jìn)行充分的混合，調(diào)整可擠壓成形為蜂窩結(jié)構(gòu)的坯料。使用公知的擠壓成形用模具擠壓成形，制作具有外周壁和在該外周壁的內(nèi)周側(cè)被隔壁包圍的截面呈四邊形狀的流路的蜂窩結(jié)構(gòu)的成形體，干燥后進(jìn)行燒成，形成為外徑267mm、全長300mm、隔壁厚度0.3mm、間隔1.57mm、氣孔率65％、平均細(xì)孔徑20μm、流路約25000個的堇青石質(zhì)蜂窩結(jié)構(gòu)體。
如圖2(b)所示，將蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面以流路方向大致與重力方向一致的方式載置于網(wǎng)眼密封材料供給裝置20上。用于供給網(wǎng)眼密封材料的管狀構(gòu)件30是不銹鋼制，是外徑1.1mm及內(nèi)徑0.8mm的截面圓形的管狀構(gòu)件?；靹蜃鳛樘沾稍系木哂衅骄?6μm及最大粒徑270μm的100質(zhì)量份的堇青石粉末和30質(zhì)量份的水，制作了網(wǎng)眼密封材材料。
將管狀構(gòu)件30向網(wǎng)眼密封的流路內(nèi)插入到與蜂窩結(jié)構(gòu)體11的端面7相距120mm的位置，從管狀構(gòu)件注入規(guī)定量的網(wǎng)眼密封材漿料，將網(wǎng)眼密封漿料中的水吸收到多孔質(zhì)隔壁中，由此，使網(wǎng)眼密封材固化。在其他流路中也同樣地進(jìn)行了網(wǎng)眼密封，此時，進(jìn)行了網(wǎng)眼密封，使得如圖18所示的無密封部4的流路9b的比率R1/R成為表5的值。例如，R1/R是0.1％的比較例40在12個流路中不進(jìn)行網(wǎng)眼密封。無密封部4的流路9b不鄰接。
另一方面，蜂窩結(jié)構(gòu)體的流出側(cè)端面8如圖14所示，貼附樹脂質(zhì)的密封用薄膜72，以所有的需要密封的流路被密封的方式用激光器穿孔為黑白相間的方格花紋。將蜂窩結(jié)構(gòu)體的流出側(cè)端面8浸漬于混勻100質(zhì)量份的堇青石粉末和30質(zhì)量份的水而制作的第二漿料狀的網(wǎng)眼密封材料70中，經(jīng)由穿孔將密封材填充于流路3中。密封材附著在隔壁上獲得保形性后，除去密封用薄膜，進(jìn)行了密封材的干燥。使用間歇式燒成爐，控制溫度，并一起燒成密封材和蜂窩結(jié)構(gòu)體，由此，制作了圖18所示的具有無密封部4的流路9b的蜂窩式過濾器。
對于實(shí)施例37～43及比較例7～9的蜂窩式過濾器，測定流入側(cè)端面7和流入側(cè)密封部4的流入側(cè)端面之間的尺寸L1，求出L1/L(L是蜂窩結(jié)構(gòu)體的全長)，其結(jié)果是，所有的試料都是0.41。將直徑約0.8mm及長度200mm的金屬棒插入流路，對一個蜂窩式過濾器的任意20個部位進(jìn)行L1的測定，并求出其平均值。另外，相對于實(shí)施例37～43及比較例7～9的蜂窩式過濾器，用圖像解析求出了無密封部4的流路(R1)相對于需要由密封部4密封的流路(R)的比率R1/R。
將實(shí)施例37～43及比較例7～9的蜂窩式過濾器設(shè)置在壓力損失試驗(yàn)裝置中，以流量7.5Nm3/分鐘的條件下流入空氣，測定流入側(cè)端面7和流出側(cè)端面8的差壓，評價了初始壓力損失。此時，以全部配置有流入側(cè)的密封部4的比較例7的蜂窩式過濾器的初始壓力損失為1，用相對值表示實(shí)施例37～43及比較例8、9的初始壓力損失。
另外，使用PM捕集效率試驗(yàn)裝置，將大量的PM送入實(shí)施例37～43及比較例7～9的蜂窩式過濾器中，測定從蜂窩式過濾器流出的PM的量，用以下的判定基準(zhǔn)評價了捕集效率。
○……合格×……不合格進(jìn)而，相對于實(shí)施例37～43及比較例7～9的蜂窩式過濾器，進(jìn)行了1000次加熱到600℃后返回到常溫的熱循環(huán)試驗(yàn)。熱循環(huán)試驗(yàn)后，觀察在密封部4或其附近產(chǎn)生的龜裂，用以下的基準(zhǔn)評價了龜裂預(yù)防。
◎……完全沒有產(chǎn)生龜裂，能夠防止密封部4和隔壁3的破損○……稍微產(chǎn)生龜裂，但是能夠防止密封部4或隔壁3的破損△……產(chǎn)生較小的裂紋，會進(jìn)展成密封部4或隔壁3的破損×……產(chǎn)生較大的裂紋，會引起密封部4和隔壁3的破損另外，綜合初始壓力損失和預(yù)防龜裂的評價，用以下的基準(zhǔn)進(jìn)行了綜合評價。
◎……優(yōu)○……良△……可×……不可表5表示初始壓力損失、PM的捕集效率、預(yù)防龜裂的評價及綜合評價的結(jié)果。
*表示比較例。
從表5可知，實(shí)施例37～43及比較例7、8的蜂窩式過濾器，初始壓力損失小，維持了捕集效率。實(shí)施例37～43的R1/R是0.03～1.5％，尤其實(shí)施例38～42的R1/R是0.04～0.8％，因此，初始壓力損失、捕集效率、密封部4或隔壁部3的預(yù)防龜裂的評價良好，綜合評價高。另一方面，所有的流路被密封部4密封的比較例7、和R1/R是0.02％的比較例8，預(yù)防龜裂的評價低。R1/R超過了1.5％的比較例9沒有維持捕集效率。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩式過濾器的制造方法，在具有由隔壁分隔的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的所述流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件，從所述管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料，在離開所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的所述流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部，所述蜂窩式過濾器的制造方法的特征在于，所述管狀構(gòu)件的外徑是所述流路的開口尺寸的40～90％，所述網(wǎng)眼密封材料至少包含陶瓷原料，所述陶瓷原料的最大粒徑是所述管狀構(gòu)件的內(nèi)徑的85％以下，并且所述陶瓷原料的平均粒徑是1μm以上。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，所述網(wǎng)眼密封材料至少包含陶瓷原料、液體成分、及凝聚防止劑。
3.如權(quán)利要求2所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，所述網(wǎng)眼密封材料，相對于100質(zhì)量份的陶瓷原料，包含10～70質(zhì)量份的液體成分、及0.01～10質(zhì)量份的凝聚防止劑。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，將所述網(wǎng)眼密封材料混勻后，使其通過網(wǎng)孔200μm以下的篩子。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，注入所述網(wǎng)眼密封材料后，對插入有所述管狀構(gòu)件的一側(cè)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面進(jìn)行加工。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，注入所述網(wǎng)眼密封材料后，在插入有所述管狀構(gòu)件的一側(cè)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端部的至少隔壁的一部分形成加強(qiáng)部。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，在所述管狀構(gòu)件的前端形成有R部。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，在所述管狀構(gòu)件的前端形成有錐形部。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，將所述網(wǎng)眼密封材料在比大氣壓力低的壓力下混勻。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，注入所述網(wǎng)眼密封材料，同時使所述管狀構(gòu)件大致沿流路方向移動。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，對于所述管狀構(gòu)件而言，與所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的網(wǎng)眼密封的流路的間隔大致等間隔地配置多個管狀構(gòu)件。
12.如權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端面配置具有能夠插通所述管狀構(gòu)件的插通孔的導(dǎo)件，通過所述導(dǎo)件向所述流路內(nèi)插入所述管狀構(gòu)件，從所述管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料而形成網(wǎng)眼密封部。
13.如權(quán)利要求1～12中任一項(xiàng)所述的蜂窩式過濾器的制造方法，其特征在于，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面，向所述流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件，注入網(wǎng)眼密封材料，在離開所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的一端面的流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面，使所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面浸漬于第二網(wǎng)眼密封材料中，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一端面形成網(wǎng)眼密封部。
14.一種蜂窩式過濾器，其在具有由隔壁分隔的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的離開端面的所述多個流路內(nèi)至少具有網(wǎng)眼密封部，其特征在于，離開所述端面的網(wǎng)眼密封部和所述端面之間的距離不均勻。
15.一種蜂窩式過濾器，其在具有由隔壁分隔的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的離開端面的所述流路內(nèi)至少具有網(wǎng)眼密封部，其特征在于，在同一流路內(nèi)具有多個網(wǎng)眼密封部。
16.一種蜂窩式過濾器，其具有通過網(wǎng)眼密封多孔質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的所希望的流路而使廢氣通過蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁的結(jié)構(gòu)，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部離開廢氣流入側(cè)端面而配置，所述蜂窩式過濾器的特征在于，所述隔壁的氣孔率是40～80％，所述廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的氣孔率小于所述隔壁的氣孔率。
17.一種蜂窩式過濾器，其具有通過網(wǎng)眼密封多孔質(zhì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的所希望的流路而使廢氣通過蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁的結(jié)構(gòu)，廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部離開廢氣流入側(cè)端面而配置，所述蜂窩式過濾器的特征在于，在所述廢氣流入側(cè)網(wǎng)眼密封部的兩端部形成有凹部。
全文摘要
一種蜂窩式過濾器的制造方法，在具有由隔壁分隔的多個流路的蜂窩結(jié)構(gòu)體的所述流路內(nèi)插入管狀構(gòu)件，從所述管狀構(gòu)件注入網(wǎng)眼密封材料，在離開所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的所述流路內(nèi)形成網(wǎng)眼密封部，所述蜂窩式過濾器的制造方法的特征在于，所述管狀構(gòu)件的外徑是所述流路的開口尺寸的40～90％，所述網(wǎng)眼密封材料至少包含陶瓷原料，所述陶瓷原料的最大粒徑是所述管狀構(gòu)件的內(nèi)徑的85％以下，并且所述陶瓷原料的平均粒徑是1μm以上。
文檔編號F01N3/02GK101080261SQ20058004282
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者岡崎俊二, 大坪靖彥, 德丸慎彌, 諏訪部博久, 石澤俊崇 申請人:日立金屬株式會社