CN101306282A - 蜂窝过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蜂窝过滤器，该蜂窝过滤器保持了对抗使用时的热应力的强度的同时，在过滤器的再生处理时能够使颗粒充分地燃烧除去，并且可以抑制压力损失的上升。所述蜂窝过滤器是由2个以上的柱状蜂窝烧制体通过粘合材料层结合而成的，在所述柱状蜂窝烧制体中，2个以上的孔室以孔室壁相隔并在长度方向上并列设置，上述孔室的任意一端的端部被封闭，所述蜂窝过滤器的特征在于，上述2个以上的蜂窝烧制体包括位于最外周的外周蜂窝烧制体、和全部侧面与其他蜂窝烧制体相接的内侧蜂窝烧制体，上述外周蜂窝烧制体的外壁比上述内侧蜂窝烧结体的外壁厚。

Description

蜂窝过滤器

技术领域

本发明涉及蜂窝过滤器。

背景技术

最近，由公共汽车、卡车等车辆或建设机械等的内燃机排出的废气中含有的颗粒物质(以下简称为颗粒)对环境、人体带来危害已成为问题。

因此，作为可以捕集废气中的颗粒以净化废气的过滤器，提出了各种由多孔质陶瓷构成的蜂窝过滤器。

图3是示意性地表示这样的蜂窝过滤器的一个例子的立体图，图4(a)是示意性地表示构成上述蜂窝过滤器的蜂窝烧制体的立体图，图4(b)是其沿A-A线的截面图。

在这种蜂窝过滤器中，如图3表示的蜂窝过滤器70所示，多个含有碳化硅等的蜂窝烧制体80通过粘合材料层72结合，从而构成陶瓷块71，在该陶瓷块71的周围形成有涂层73。

另外，如图4(a)和图4(b)所示，在蜂窝烧制体80中，在长度方向上并列设置有多个孔室(cell)81，将孔室81彼此隔开的孔室壁83起到过滤器的功能。即，如图4(b)所示，形成于蜂窝烧制体80上的孔室81在废气入口侧或出口侧的端部的任意一端被封闭材料82封闭，以便流入一个孔室81中的废气一定在通过将孔室81隔开的孔室壁83之后，从其它的孔室81流出。

在废气净化装置中，具有这种结构的蜂窝过滤器70被设置在内燃机的废气通路中，由内燃机排出的废气中的颗粒在通过该蜂窝过滤器70时，被孔室壁83捕捉，从而废气被净化。

作为这种蜂窝过滤器，公开了如下的蜂窝过滤器：该蜂窝过滤器是通过将具有多个流通孔且具有蜂窝结构的多个蜂窝段(honeycombsegment)一体化而形成的，上述蜂窝段的外周侧部分的单位体积的热容大于上述蜂窝段的中央部分的单位体积的热容(专利文献1)。

专利文献1：国际公开第2003/002231号小册子

对于专利文献1中所述的蜂窝过滤器来说，其在针对由使用时的热应力产生的裂纹的耐久性方面得到了改良，但在专利文献1中，关于提高在再生时所捕集的颗粒的燃烧效率的方法没有任何公开。另外，对于专利文献1中所述的蜂窝过滤器来说，尽管其在抑制压力损失随着时间的推移而上升这方面好像取得了一定的效果，但是还存在进一步改善的余地。

本发明人对上述问题进行了研究，结果得到了如下的见解。

在以往的蜂窝过滤器中，蜂窝烧制体的孔室壁的厚度没有区别，使用具有厚度全部相等的孔室壁的蜂窝烧制体。将使用这样的蜂窝烧制体的蜂窝过滤器设置在废气流路中的情况下，首先，颗粒从废气较易于流入的蜂窝过滤器的内侧部分开始蓄积。然后，颗粒的蓄积向外周部分扩展，最终颗粒被基本均匀地蓄积在外周部分和内侧部分。

当颗粒的蓄积达到规定量的程度，则对蜂窝过滤器实施再生处理以将蓄积的颗粒燃烧除去。在该再生处理中，通过使高温气体流入蜂窝过滤器而将颗粒燃烧除去。此时，与颗粒的蓄积从内侧部分开始相同，颗粒的燃烧也从内侧部分开始。其后，理想的是颗粒的燃烧向外周部分扩展，使整个蜂窝过滤器中的颗粒被燃烧除去，完成再生处理。

但是，在以往的蜂窝过滤器中，由于颗粒的燃烧是从内侧部分开始，所以仅内侧部分达到高温状态，在内侧部分的颗粒的燃烧被促进。并且，在外周部分达到用于使颗粒燃烧的足够的高温状态之前，蓄积在内侧部分中的颗粒的燃烧已经完成，从而高温气体变得更加易于流入颗粒燃烧完成而使孔室壁的通过性变高的内侧部分。另一方面，高温气体难于流入的外周部分达不到用于使颗粒燃烧的足够的高温状态，因此颗粒的燃烧变得不充分，有时在再生处理后还残存。

发明内容

本发明是为了解决这些课题而完成的，本发明的目的在于，提供一种蜂窝过滤器，该蜂窝过滤器保持了对抗使用时的热应力的强度的同时，在过滤器的再生处理时能够使颗粒充分地燃烧除去，并且可以抑制压力损失的上升。

即，本发明的蜂窝过滤器是由2个以上的柱状蜂窝烧制体通过粘合材料层结合而成的，在所述柱状蜂窝烧制体中，2个以上的孔室以孔室壁相隔并在长度方向上并列设置，上述孔室的任意一端的端部被封闭，其特征在于，上述2个以上的蜂窝烧制体包括位于最外周的外周蜂窝烧制体、和全部侧面与其他蜂窝烧制体相接的内侧蜂窝烧制体，上述外周蜂窝烧制体的外壁比上述内侧蜂窝烧制体的外壁厚。

优选上述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度与上述内侧蜂窝烧制体的内部的孔室壁的厚度相等或比内部的孔室壁的厚度厚，另外，优选全部的外周蜂窝烧制体的外壁比上述内侧蜂窝烧制体的外壁厚。

上述外周蜂窝烧制体的外壁的厚度与上述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度之比优选为1.05～2.0。另外，上述外周蜂窝烧制体的外壁的厚度优选为0.25mm～0.50mm。

上述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度与内部的孔室壁的厚度之比优选为1.0～2.0。

关于本发明的蜂窝过滤器，对废气的流动方向进行如下控制：通过使位于蜂窝过滤器的最外周的外周蜂窝烧制体的外壁比内侧蜂窝烧制体的外壁厚，减少外周蜂窝烧制体的开口率，从而在蜂窝过滤器的外周部分废气变得难以流入，与此同时，废气更多地流入蜂窝过滤器的内侧部分。通过这样控制废气的流动方向，可以使更多的颗粒堆积在温度高于外周部分的内侧部分并将这些颗粒燃烧除去。另外，在外周部分可以利用因颗粒的燃烧而产生于内侧部分的热。因此，在本发明的蜂窝过滤器中，可以使在包括外周部分和内侧部分的整个蜂窝过滤器中的颗粒的燃烧效率提高。

另外，位于本发明的蜂窝过滤器的最外周的外周蜂窝烧制体的外壁比内侧蜂窝烧制体的外壁厚，因此蜂窝烧制体的机械强度增加。因此，本发明的蜂窝过滤器在使用时对来自外部的振动或热冲击等可以达到优异的耐久性。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的与长度方向相垂直的截面的主视图。

图2(a)是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的其他实施方式的主视图。并且，图2(b)是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的另一其他实施方式的主视图。

图3是示意性地表示以往的蜂窝过滤器的一个例子的立体图。

图4(a)是示意性地表示构成以往的蜂窝过滤器的蜂窝烧制体的立体图，图4(b)是图4(a)的沿A-A线的截面图。

图5是再生率测定试验装置的示意图。

图6是表示在实施例和比较例中进行的再生率的测定的结果的说明图。

符号说明

1、40、60、70、290蜂窝过滤器

7、47a、47b、67外周蜂窝烧制体

7、47a、67厚壁蜂窝烧制体

4、44、64内侧蜂窝烧制体

80蜂窝烧制体

11孔室

13a外周蜂窝烧制体的外壁

13b外周蜂窝烧制体的内部的孔室壁

15a内侧蜂窝烧制体的外壁

15b内侧蜂窝烧制体的内部的孔室壁

83孔室壁

具体实施方式

下面，一边参照附图，一边说明本发明的蜂窝过滤器。

本发明涉及一种蜂窝过滤器，该蜂窝过滤器是由2个以上的柱状蜂窝烧制体通过粘合材料层结合而成的，在所述柱状蜂窝烧制体中，2个以上的孔室以孔室壁相隔并在长度方向上并列设置，上述孔室的任意一端的端部被封闭，所述蜂窝过滤器的特征在于，上述2个以上的蜂窝烧制体包括位于最外周的外周蜂窝烧制体、和全部侧面与其他蜂窝烧制体相接的内侧蜂窝烧制体，上述外周蜂窝烧制体的外壁比上述内侧蜂窝烧制体的外壁厚。

另外，在本说明书中，“柱状”包括：圆柱状、椭圆柱状、多棱柱状等任意的柱状。

构成本发明的蜂窝过滤器的2个以上的蜂窝烧制体包括外周蜂窝烧制体和内侧蜂窝烧制体。进一步，外周蜂窝烧制体包括等厚蜂窝烧制体和厚壁蜂窝烧制体，所述等厚蜂窝烧制体的外壁的厚度和内部的孔室壁的厚度分别与内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度和内部的孔室壁的厚度相等，所述厚壁蜂窝烧制体的外壁的厚度比内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度厚。以下，在本说明书中，有时采用上述各用语来提及各蜂窝烧制体，同时在单纯地提及蜂窝烧制体时，是作为包括外周蜂窝烧制体、等厚蜂窝烧制体、厚壁蜂窝烧制体和内侧蜂窝烧制体的概念来提及的。这样的蜂窝烧制体的分类示于表1。

[表1]

在本发明的蜂窝过滤器中，位于上述蜂窝过滤器最外周的外周蜂窝烧制体是厚壁蜂窝烧制体，该蜂窝烧制体的外壁比全部侧面与其他蜂窝烧制体相接的内侧蜂窝烧制体的外壁厚。

一边参照附图一边说明该蜂窝烧制体的形态。图1是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的与长度方向相垂直的截面的主视图。

如图1所示，作为构成本发明的蜂窝过滤器1的蜂窝烧制体，可以被区分为：位于最外周的外周蜂窝烧制体7、和全部侧面与其他蜂窝烧制体相接的内侧蜂窝烧制体4。在如此区分蜂窝烧制体的情况下，在图1表示的蜂窝过滤器1中，存在4个内侧蜂窝烧制体4和12个外周蜂窝烧制体7。

在这样的蜂窝过滤器1中，内侧蜂窝烧制体4与外周蜂窝烧制体7通过粘合材料层5相互结合来构成陶瓷块2，在该陶瓷块2的周围形成有涂层6。于是，在长度方向上并列设置有2个以上的孔室11，将孔室11彼此隔开的孔室壁起到过滤器的作用。

另外，在本说明书中，所谓蜂窝过滤器的内侧部分是指，在整个蜂窝过滤器中由内侧蜂窝烧制体占据的部分(例如，图1中由内侧蜂窝烧制体4占据的部分等)，所谓蜂窝过滤器的外周部分是指，在整个蜂窝过滤器中由外周蜂窝烧制体占据的部分(例如，图1中由外周蜂窝烧制体7占据的部分等)。

在示于图1的蜂窝过滤器1中，外周蜂窝烧制体7的外壁13a比内侧蜂窝烧制体4的外壁15a厚。即，该情况下的外周蜂窝烧制体7相当于本发明所述的厚壁蜂窝烧制体。因此，为了便于说明，在图1所示的方式中，将位于最外周的蜂窝烧制体称作外周蜂窝烧制体7，同时位于最外周的蜂窝烧制体成为厚壁蜂窝烧制体7。

对外周蜂窝烧制体(厚壁蜂窝烧制体)的外壁的厚度没有特别限定，只要该厚度比上述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度厚即可，上述厚壁蜂窝烧制体的外壁的厚度a与上述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度b之比(外壁的厚度之比(a/b))优选为1.05～2.0。

如果上述外壁的厚度之比(a/b)小于1.05，则基本得不到通过控制废气的流动方向而在蜂窝过滤器的内侧部分蓄积更多的颗粒这样的效果。另一方面，如果上述外壁的厚度之比超过2.0，则可以捕集颗粒的孔室的面积变小，颗粒的捕集量(蓄积量)本身变小，存在蜂窝过滤器的废气净化处理能力降低的可能。

厚壁蜂窝烧制体的外壁的厚度优选为0.25mm～0.50mm。如果外壁的厚度小于0.25mm，则基本得不到将更多的颗粒蓄积在蜂窝过滤器的内侧部分这样的效果。另一方面，如果外壁的厚度超过0.50mm，则能够捕集颗粒的孔室的面积变小，颗粒的捕集量(蓄积量)本身变小，存在蜂窝过滤器的废气净化处理能力降低的可能。

优选上述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度与上述内侧蜂窝烧制体的内部的孔室壁的厚度相等或比内部的孔室壁的厚度厚。

这是因为，在构成本发明的蜂窝过滤器的内侧蜂窝烧制体中，如果外壁的厚度比内部的孔室壁的厚度薄，则内侧蜂窝烧制体的强度本身降低，有可能降低对来自外部的振动等冲击的耐久性或者降低对使用时产生的热冲击等的耐久性。

在上述内侧蜂窝烧制体中，对外壁的厚度b与内部的孔室壁的厚度t之比(孔室壁的厚度之比(b/t))没有特别限定，但优选为1.0～2.0。

如果上述孔室壁的厚度之比(b/t)小于1.0，则有可能降低内侧蜂窝烧制体本身的强度，另一方面，如果上述孔室壁的厚度之比(b/t)超过2.0，则可以捕集颗粒的孔室的面积变小，颗粒的捕集量(蓄积量)本身变小，存在蜂窝过滤器的废气净化处理能力降低的可能。

在内侧蜂窝烧制体中，外壁的厚度优选为0.20mm～0.45mm。

如果上述外壁的厚度小于0.20mm，则难以得到在蜂窝过滤器的内侧部分蓄积更多的颗粒这样的效果。另一方面，如果上述外壁的厚度超过0.45mm，则可以捕集颗粒的孔室的面积变小，颗粒的捕集量(蓄积量)本身变小。由此，存在蜂窝过滤器的废气净化处理能力降低的可能。进而，对于上述内侧蜂窝烧制体，优选满足上述孔室壁的厚度之比(b/t)且外壁的厚度处于上述范围。这是因为，在保持蜂窝过滤器的强度的同时，可以更有效地进行上述的废气的流动方向的控制，谋求更进一步提高颗粒的燃烧效率。

在本发明的蜂窝过滤器中，只要外周蜂窝烧制体的外壁的厚度比内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度厚即可，2个以上的外周蜂窝烧制体之间，外壁的厚度相互可以相同，也可以不同，优选相互相同的情况。

如果上述外周蜂窝烧制体的至少一个为厚壁蜂窝烧制体，则对于在本发明的蜂窝过滤器的与长度方向相垂直的截面的截面积中厚壁蜂窝烧制体的总的截面积所占的比例没有特别限定，但优选该比例为20％～60％。

一边参照图2(a)和图2(b)，一边说明本发明的蜂窝过滤器的其他的实施方式。

图2(a)是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的其他实施方式的主视图，并且，图2(b)是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的另一其他实施方式的主视图。

在图2(a)所示的蜂窝过滤器40中，内侧蜂窝烧制体44与外周蜂窝烧制体47通过粘合材料层45相互结合而构成陶瓷块42，在该陶瓷块42的周围形成有涂层46。在该蜂窝过滤器40中，作为外周蜂窝烧制体47，存在厚壁蜂窝烧制体47a和等厚蜂窝烧制体47b。在蜂窝过滤器40中，蜂窝烧制体以4列×4行的方式排布，外周蜂窝烧制体47有12个，内侧蜂窝烧制体44有4个。另外，在外周蜂窝烧制体47中，厚壁蜂窝烧制体47a有8个，等厚蜂窝烧制体47b有4个。

这样的蜂窝过滤器40也在本发明的范围内，可以得到本发明的效果。

另外，在图2(b)所示的蜂窝过滤器60中，内侧蜂窝烧制体64与外周蜂窝烧制体67通过粘合材料层65相互结合而构成陶瓷块62，在该陶瓷块62的周围形成有涂层66。在该蜂窝过滤器60中，蜂窝烧制体以3列×3行的方式排布，由8个外周蜂窝烧制体67和1个内侧蜂窝烧制体64构成。在蜂窝过滤器60中，全部的外周蜂窝烧制体67为厚壁蜂窝烧制体。这样的蜂窝过滤器60也包括在本发明的范围内，可以得到本发明的效果。

另外，附图所示的实施方式是本发明的一个实施方式，本发明不受附图所示的实施方式的限定。

对构成蜂窝过滤器的蜂窝烧制体的排布方式没有特别限定，可以是如上所述的3列×3行或4列×4行，还可以是这些以外的排布方式，例如，3列×4行或6列×6行等。只要构成蜂窝过滤器的外周蜂窝烧制体的至少一个是厚壁蜂窝烧制体，任一排布方式都可以得到本发明的效果。

在构成本发明的蜂窝过滤器的蜂窝烧制体中，在与长度方向相垂直的截面上的孔室的开口率优选为55％以上。

若上述开口率小于55％，则蜂窝过滤器的压力损失变大。

更优选的所述开口率下限是60％，进一步优选的下限是65％。

在此，所谓孔室的开口率是指在蜂窝烧制体的与长度方向相垂直的截面上，孔室所占的比例。另外，上述垂直的截面是指没有被封闭材料封闭的截面。

上述蜂窝烧制体主要包含多孔质陶瓷，作为其材料，可以举出例如，氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等氮化物陶瓷；碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化钨等碳化物陶瓷；氧化铝、氧化锆、堇青石、富铝红柱石、二氧化硅、钛酸铝等氧化物陶瓷等。另外，蜂窝烧制体也可以是由硅与碳化硅的复合体形成的。在使用硅与碳化硅的复合体的情况下，优选硅的添加量为全体重量的5重量％～45重量％。

作为上述蜂窝烧制体的材料，优选耐热性高、机械特性优异且热导率也较高的碳化硅质陶瓷或硅与碳化硅的复合体。另外，所谓碳化硅质陶瓷是指碳化硅为60重量％以上的陶瓷。

对上述蜂窝烧制体的平均气孔径没有特别限定，但优选的下限是1μm，优选的上限是50μm。更优选的下限是5μm，更优选的上限是30μm。如果平均气孔径小于1μm，则压力损失变高，另一方面，如果平均气孔径超过50μm，则颗粒容易穿过气孔，不能充分地捕集该颗粒，导致有时颗粒的捕集效率降低。

对上述蜂窝烧制体的气孔率没有特别限定，但优选的下限是40％，优选的上限是60％。更优选的下限是45％，更优选的上限是55％。如果气孔率小于40％，则有时蜂窝过滤器的气孔很快地被堵塞，另一方面，如果气孔率超过60％，则蜂窝过滤器的强度降低，有时容易发生损坏。

另外，上述气孔率可以通过例如压汞法、阿基米德法和基于扫描电子显微镜(SEM)的测定等以往公知的方法来测定。

对于上述蜂窝烧制体的与长度方向相垂直的截面的截面积没有特别限定，但优选为5cm²～50cm²。

这是因为，若上述截面积小于5cm²，对于整个过滤器的开口率来说，至少孔室壁的厚度这部分导致开口率减少，另外，粘合材料层的厚度这部分也导致开口率减少，因此作为整个过滤器的开口率变小，有时导致废气的净化性能降低。另一方面，是因为，如果上述截面积超过50cm²，则在制备时或使用时易于发生因热应力导致的裂纹等破损。

优选用于封闭上述蜂窝烧制体的孔室的端部的封闭材料与孔室壁由相同的多孔质陶瓷构成。由此，可以提高两者的密合强度，同时通过将封闭材料的气孔率调整到与孔室壁相同的气孔率，可以谋求孔室壁的热膨胀率与封闭材料的热膨胀率的匹配，从而可以防止因制备时或使用时的热应力而在封闭材料与孔室壁之间产生间隙，或者可以防止在封闭材料或与封闭材料接触的部分的孔室壁上产生裂纹。

在本发明的蜂窝过滤器中，优选粘合材料层形成于蜂窝烧制体之间，并且该粘合材料层具有防止废气漏出的功能。另一方面，密封材料层(涂层)形成于陶瓷块的外周面，所述陶瓷块由结合的多个蜂窝烧制体构成，将蜂窝过滤器设置在内燃机的废气通路中时，该密封材料层起到封闭材料的作用，该封闭材料用来防止通过孔室的废气从陶瓷块的外周面漏出。进而，密封材料层(涂层)在调整陶瓷块的外周形状的同时，起到了增强外周部的增强材料的作用。

另外，在上述蜂窝过滤器中，粘合材料层与涂层可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。进而，在粘合材料层和涂层由相同的材料构成的情况下，该材料的混合比可以相同，也可以不同。另外，该材料可以是致密质的材料，可以是多孔质的材料。

对构成粘合材料层和涂层的材料没有特别限定，可以举出例如，包含无机粘合剂和有机粘合剂以及无机纤维和/或无机颗粒的材料等。

作为上述无机粘合剂，可以举出例如，二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等。这些无机粘合剂可以单独使用，也可以合用2种以上。在上述无机粘合剂中，优选二氧化硅溶胶。

作为上述有机粘合剂，可以举出例如，聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素等。这些有机粘合剂可以单独使用，也可以合用2种以上。在上述有机粘合剂中，优选羧甲基纤维素。

作为上述无机纤维，可以举出例如，二氧化硅-氧化铝陶瓷纤维、富铝红柱石纤维、氧化铝纤维和二氧化硅纤维等。这些无机纤维可以单独使用，也可以合用2种以上。在上述无机纤维中，优选氧化铝纤维。

作为上述无机颗粒，可以举出例如，碳化物、氮化物等，具体可以举出，由碳化硅、氮化硅、氮化硼等构成的无机粉末等。在上述无机颗粒中，优选导热性优异的碳化硅。

进而，在用于形成密封材料层的糊料中，根据需要，还可以添加以氧化物类陶瓷为成分的、作为微小中空球体的球体(バル一ン)；球状丙烯酸颗粒；石墨等造孔剂。

对上述球体没有特别限定，可以举出例如，氧化铝球、玻璃微球、火山灰球(シラスバル一ン)、烟尘球(FA球)、富铝红柱石球等。其中，优选氧化铝球。

另外，在本发明的蜂窝过滤器中，还可以负载催化剂。

在本发明的蜂窝过滤器中，通过负载有助于颗粒燃烧的催化剂，可以将颗粒更容易地燃烧除去。另外，通过负载可净化CO、HC及NOx等废气中的有害气体成分的催化剂，可以通过催化反应来充分净化由颗粒燃烧产生的有害气体成分。

对上述催化剂没有特别限定，可以举出例如，含有铂、钯、铑等贵金属的催化剂。另外，除了这些贵金属，也可以负载含有碱金属元素(元素周期表I族)、碱土金属元素(元素周期表II族)、稀土元素(元素周期表III族)、过渡金属元素等的催化剂。

另外，在使上述催化剂附着于上述蜂窝过滤器上时，优选预先在其表面覆盖氧化铝等催化剂负载层之后，附着上述催化剂。由此，使比表面积增大，催化剂的分散度提高，从而可以增大催化剂的反应部位。另外，通过催化剂负载层可以防止催化剂金属的烧结。

作为上述催化剂负载层，可以举出例如，氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅等氧化物陶瓷。

接着说明本发明的蜂窝过滤器的制造方法。

在本发明的蜂窝过滤器的制造方法中，首先进行蜂窝成型体的制作工序，在该工序中，制备以陶瓷为主要成分的混合组合物，通过使用该混合组合物进行挤压成型，由此制作多种蜂窝成型体。

对上述混合组合物没有特别限定，但优选制造后的蜂窝过滤器的气孔率为40％～60％左右，可以举出例如，将陶瓷粉末、粘合剂与分散介质液混合而成的组合物。

对上述陶瓷粉末没有特别限定，可以举出例如，堇青石、氧化铝、二氧化硅、富铝红柱石、钛酸铝等氧化物陶瓷；碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化钨等碳化物陶瓷；以及氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等氮化物陶瓷等粉末，其中，优选耐热性高、机械特性优异且热导率也较大的碳化硅。

对上述陶瓷粉末的粒径没有特别限定，优选经过后续的烧制工序而制造出的蜂窝烧制体的尺寸较少出现与实施脱脂处理后的蜂窝成型体的尺寸相比变小的情况，例如，优选组合100重量份的具有平均粒径为1μm～50μm的粉末与5重量份～65重量份的具有平均粒径为0.1μm～1.0μm的粉末。

对上述粘合剂没有特别限定，可以举出例如，甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇等。

对上述粘合剂的混合量没有特别限定，通常优选相对于100重量份的上述陶瓷粉末，上述粘合剂为1重量份～10重量份。

对上述分散介质液没有特别限定，可以举出例如，苯等有机溶剂、甲醇等醇、水等。适量混合上述分散介质液，以使上述混合组合物的粘度达到一定范围内。

利用超微磨碎机(attritor)等混合这些陶瓷粉末、粘合剂和分散介质液等，并通过捏炼机等充分进行混炼，由此可以制备上述混合组合物。

通过使用上述混合组合物进行挤压成型，制作具有规定的截面形状的柱状成型体，并且在该柱状成型体中，2个以上的孔室以孔室壁相隔并在长度方向上并列设置，通过将该成型体切断为规定的长度来制作蜂窝成型体。

在本工序中，使用形状不同的多种的挤压成型用模具，制作多种形状不同的蜂窝成型体。具体来说，上述蜂窝成型体优选为如下形状的成型体：棱柱的一部分被切除，在该部分形成有曲面的形状；以及棱柱形状。

在本发明的蜂窝过滤器的制造方法中，考虑目标蜂窝过滤器的形状、大小(截面的直径或长度)等来适当确定在蜂窝成型体制作工序中制作的蜂窝成型体。另外，在制作这样的蜂窝成型体时，通过使用具有作为目标的截面形状的模具作为用于挤压成型的模具来对陶瓷原料进行挤压成型，由此可以制作具有期望的形状的蜂窝成型体。

接着，进行封闭工序，在该工序中，在使用微波干燥机、热风干燥机、介质干燥机、减压干燥机、真空干燥机和冷冻干燥机等干燥上述蜂窝成型体之后，在规定的孔室中填充封闭材料糊料，封闭上述孔室。

另外，在该干燥后的蜂窝成型体中，也可以含有少量的分散介质液。

接着，实施脱脂处理，在该处理中，将填充了上述封闭材料糊料的干燥后的蜂窝成型体加热到150℃～700℃，除去上述干燥后的蜂窝成型体中含有的粘合剂，得到经脱脂的蜂窝成型体。

然后，进行烧制工序，在该工序中，在氮气、氩气等惰性气体气氛下，将上述经脱脂的蜂窝成型体加热到2000℃～2200℃来进行烧制，通过使陶瓷粉末烧结来制造蜂窝烧制体。

在本发明的蜂窝过滤器的制备方法中，经过上述烧制工序来制造具有规定的截面形状的多种的蜂窝烧制体。

接着，进行陶瓷块制作工序，在该工序中，将上述制造出的多种的蜂窝烧制体通过粘合材料糊料组合，制作圆柱状、椭圆柱状或与这些形状相近的形状的陶瓷块。

在该陶瓷块制作工序中，使用例如刷子、刮刀(スキ一ジ)、辊、分配器等，在蜂窝烧制体的侧面上涂布粘合材料糊料，形成规定厚度的粘合材料糊料层。

并且，在形成该粘合材料糊料层之后，重复进行将其他的蜂窝烧制体顺次粘合的工序，制作具有规定的大小和形状的蜂窝烧制体的集合体。

接着，对如此制作的蜂窝烧制体的集合体进行加热，例如在50℃～150℃下加热1小时，以使粘合材料糊料层干燥、固化，由此制作陶瓷块。

在本发明的蜂窝过滤器的制造方法中，在制作上述陶瓷块之后，进而将涂层材料糊料遍及陶瓷块的外周部，形成涂层材料糊料层，此后，通过在例如120℃以上的温度下干燥，使水分等蒸发，由此可以在陶瓷块的外周部形成密封材料层(涂层)。

实施例

以下举出实施例来更详细地说明本发明，但本发明不仅限于这些实施例。

实施例1

将52.2重量％的具有平均粒径为22μm的碳化硅的粗粉末与22.4重量％的平均粒径为0.5μm的碳化硅的微粉末进行湿式混合，在得到的混合物中加入4.8重量％丙烯酸树脂、2.6重量％有机粘合剂(甲基纤维素)、2.9重量％润滑剂(日本油脂公司制造的Unilube)、1.3重量％甘油和13.8重量％水，并通过混炼得到混合组合物，之后进行挤压成型，制作蜂窝成型体。

然后，用微波干燥机等使上述蜂窝成型体干燥，得到陶瓷干燥体，之后，将具有与上述蜂窝成型体的组成相同组成的封闭材料糊料填充到规定的孔室中。

接着，再次使用干燥机使蜂窝成型体干燥，之后，在400℃下脱脂，在常压的氩气气氛下、在2200℃进行烧制3小时，由此制造外周蜂窝烧制体和内侧蜂窝烧制体。对于内侧蜂窝烧制体而言，气孔率是47.5％，平均气孔径是12.5μm，其尺寸是34.3mm×34.3mm×150mm，孔室数(孔室密度)是46.5个/cm²。对于外周蜂窝烧制体而言，得到了尺寸和形状不同的烧制体。外周蜂窝烧制体和内侧蜂窝烧制体的孔室壁的厚度为表2所示的值。并且在表2中，列出了厚壁蜂窝烧制体的外壁厚度a与内侧蜂窝烧制体的外壁厚度b之比(a/b)。

接着，通过使用耐热性粘合材料糊料，在该糊料中含有30重量％的平均纤维长为20μm的氧化铝纤维、21重量％的平均粒径为0.6μm的碳化硅颗粒、15重量％的二氧化硅溶胶、5.6重量％的羟甲基纤维素和28.4重量％的水，如图1所示，使12个外周蜂窝烧制体和4个内侧蜂窝烧制体粘合，进而，在120℃下干燥，由此制作出粘合材料层的厚度为1mm的圆柱状的陶瓷块。

接着，使用与上述粘合剂糊料相同组成的密封材料糊料，在陶瓷块的外周部形成厚度为0.2mm的密封材料糊料层。然后，在120℃下对该密封材料糊料层进行干燥，制造出直径143.8mm×长150mm的圆柱状的集合型蜂窝过滤器。

实施例2～10

将外周蜂窝烧制体的外壁厚度a、以及内侧蜂窝烧制体的外壁厚度b和内部的孔室壁的厚度制成表2所示的值，除此之外，以与实施例1同样的方式制造出蜂窝过滤器。

比较例1～5

使外周蜂窝烧制体的外壁厚度a与内侧蜂窝烧制体的外壁厚度b相等，并且将内部的孔室壁的厚度制成表2所示的值，除此之外，以与实施例1同样的方式制造出蜂窝过滤器。

(蜂窝过滤器的评价)

(再生率的测定)

对在实施例和比较例中制造的蜂窝过滤器测定再生率。具体来说，使用图5所示的试验装置测定蜂窝过滤器的再生率。图5是再生率测定试验装置的示意图。

该再生率测定试验装置270的构成如下：2L的共轨式柴油机276、流通来自柴油机276的废气的废气管277、以及连接在废气管277上并构成该废气管277的一部分的金属壳271。在该金属壳271上，固定蜂窝过滤器290，在该蜂窝过滤器290上，缠绕有厚度为5mm的陶瓷纤维制的垫272。

作为测定顺序，首先，在颗粒未堆积的状态下测定蜂窝过滤器290的重量。

然后，将转数设定为2000min^-1、扭矩设定为40Nm使柴油机276运转规定时间，以在蜂窝过滤器290中堆积有8g/L的颗粒。在此，暂时取出蜂窝过滤器290，测定其重量。

然后，采用后喷射方式使柴油机276运转5分钟，由此对蜂窝过滤器290实施再生处理，测定再生处理后的蜂窝过滤器290的重量。

然后，使用下述计算式(i)由再生后的颗粒(PM)重量算出再生率(％)。再生率(％)＝(再生前PM重量-再生后PM重量)/再生前PM重量×100(i)

结果示于表2和图6。图6是表示在实施例和比较例中进行的再生率的测定试验的结果的说明图。

[表2]

由表2和图6所示的结果表明，对于由实施例制造的蜂窝过滤器，再生率高达80％以上。这被认为是由于，在由实施例制造的蜂窝过滤器中，外周蜂窝烧制体全部是厚壁蜂窝烧制体，因此通过控制废气的气流以使其流入蜂窝过滤器的内侧部分，从而颗粒在内侧部分和外周部分的堆积量达到适当的量。

另一方面，由表2和图6所示的结果可知，对于由比较例制造的蜂窝过滤器，再生率低至70％以下，蜂窝过滤器中堆积的颗粒没有被充分地燃烧除去。这被认为是由于，在由比较例制造的蜂窝过滤器中，颗粒基本均匀地堆积在内侧部分和外周部分，因此仅在易于达到高温的内侧部分推进了颗粒的燃烧，外周部分得不到用于充分燃烧除去所堆积的颗粒的热量。

Claims (6)

1.一种蜂窝过滤器，该蜂窝过滤器是由2个以上的柱状蜂窝烧制体通过粘合材料层结合而成的，在所述柱状蜂窝烧制体中，2个以上的孔室以孔室壁相隔并在长度方向上并列设置，所述孔室的任意一端的端部被封闭，所述蜂窝过滤器的特征在于，所述2个以上的蜂窝烧制体包括位于最外周的外周蜂窝烧制体、和全部侧面与其他蜂窝烧制体相接的内侧蜂窝烧制体，所述外周蜂窝烧制体的外壁比所述内侧蜂窝烧制体的外壁厚。

2.如权利要求1所述的蜂窝过滤器，其中，所述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度与所述内侧蜂窝烧制体的内部的孔室壁的厚度相等或者比所述内侧蜂窝烧制体的内部的孔室壁的厚度厚。

3.如权利要求1或2所述的蜂窝过滤器，其中，全部的所述外周蜂窝烧制体的外壁比所述内侧蜂窝烧制体的外壁厚。

4.如权利要求1～3任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，所述外周蜂窝烧制体的外壁的厚度与所述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度之比为1.05～2.0。

5.如权利要求1～4任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，所述外周蜂窝烧制体的外壁的厚度为0.25mm～0.50mm。

6.如权利要求1～5任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，所述内侧蜂窝烧制体的外壁的厚度与所述内侧蜂窝烧制体的内部的孔室壁的厚度之比为1.0～2.0。

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