CN104602785A - 蜂窝过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蜂窝过滤器。本发明的蜂窝过滤器通过多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成,所述蜂窝烧成体具备:多孔质的孔室隔壁,划分形成成为废气流路的多个孔室;废气导入孔室,废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封;废气排出孔室,废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封;及外周壁,形成于外周,所述蜂窝过滤器的特征在于,除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至所述废气出口侧的端部,所述废气导入孔室及所述废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同,在除与所述外周壁相邻的孔室以外的所述废气排出孔室的整个周围,所述废气导入孔室隔着所述多孔质的孔室隔壁而相邻,与所述外周壁相邻的孔室由所述废气导入孔室和所述废气排出孔室构成,所述废气排出孔室的总容积大于所述废气导入孔室的总容积。
Description
技术领域
本发明涉及一种蜂窝过滤器。
背景技术
从柴油发动机等内燃机排出的废气中含有烟尘等颗粒(以下还称为PM),近年来,该PM对环境或人体带来危害成为一种问题。并且,废气中还含有CO、HC或NOx等有害气体成分,因此该有害气体成分对环境或人体带来的影响也令人担忧。
因此,作为通过与内燃机连结来捕集废气中的PM或者净化废气中含有的CO、HC或NOx等废气中的有害气体成分的废气净化装置,提出了多种由堇青石和碳化硅等多孔质陶瓷构成的蜂窝结构的过滤器(蜂窝过滤器)。
并且,在这些蜂窝过滤器中,为了改善内燃机的油耗并消除因压力损失的上升而引起的运行时的故障等,提出了多种初期的压力损失较低的蜂窝过滤器、及规定量的PM堆积时压力损失的上升比例较低的蜂窝过滤器。
作为公开这种过滤器的发明,可以举出专利文献1及专利文献2。
图18(a)是示意地表示专利文献1中记载的蜂窝过滤器的立体图,图18(b)是示意地表示构成上述蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的立体图。
如图18(a)~(b)所示,在专利文献1中公开有一种蜂窝过滤器90,其中,蜂窝烧成体100通过多个粘合材料层105结合,且在外周形成有外周涂层106,所述蜂窝烧成体具备:废气导入孔室102,废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封;及废气排出孔室101,废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封,废气排出孔室101的与孔室的长度方向垂直的截面的截面形状为正方形,废气导入孔室102的与孔室的长度方向垂直的截面的截面形状为八边形,这些废气排出孔室101和废气导入孔室102交替(以格纹图案)配置。
以下,在本发明及背景技术的说明中,将废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的孔室仅标记为废气排出孔室。并且,将废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的孔室仅标记为废气导入孔室、第1废气导入孔室、第2废气导入孔室。
仅记为孔室时,表示废气排出孔室及废气导入孔室这两者。
另外,将废气导入孔室、废气排出孔室等的与孔室的长度方向垂直的方向的截面仅标记为废气导入孔室、废气排出孔室等的截面。
图20(a)是示意地表示专利文献2中记载的蜂窝过滤器的立体图,图20(b)是示意地表示上述蜂窝过滤器的端面的端面图。
在专利文献2中公开有一种如图20(a)~(b)所示的、各孔室的截面的截面形状全部为相同正方形的蜂窝过滤器110,其中,在废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的废气排出孔室111的整个周围,废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的废气导入孔室112、114隔着孔室隔壁113而相邻。另外,关于截面的形状,废气导入孔室112的隔着孔室隔壁113的1边与废气排出孔室111相对,但废气导入孔室114与废气排出孔室111具有角部彼此对置的关系,构成废气导入孔室114的截面形状的边均不与废气排出孔室111相对。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2004/024294号小册子
专利文献2:美国专利第4417908号说明书
发明的概要
发明要解决的技术课题
本发明的目的在于提供一种上述现有技术未能实现的PM未堆积时的压力损失(初期压损)及PM堆积时的压力损失的上升得以抑制的蜂窝过滤器。
用于解决技术课题的手段
在该专利文献1中公开的蜂窝过滤器90中,如图5及6所示的蜂窝过滤器20,未采用在废气排出孔室11的整个周围配置第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14的结构,因此使废气从废气导入孔室102向废气排出孔室101露出的孔室隔壁受到限定,难以减小压力损失。另外,与蜂窝烧成体100的外周壁107相邻的孔室的、废气导入孔室的总容积大于废气排出孔室的总容积。如以下所说明,与不和外周壁107相邻的孔室相比,与外周壁相邻的孔室的废气的流动方向受到限定,而且,废气导入孔室的总容积大于废气排出孔室的总容积,且废气难以透过孔室隔壁,因此废气难以流入到与外周壁相邻的孔室,无法有效地加以利用,从而导致压力损失上升。
与不和外周壁107相邻的孔室相比,与外周壁107相邻的孔室的废气的流动方向受到限定,这意味着如下。
图19是示意地表示构成专利文献1中记载的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面的端面图。
在图19所示的构成蜂窝过滤器90的蜂窝烧成体100的与外周壁107相邻的废气导入孔室102A中,被导入到废气导入孔室102A中的废气经孔室隔壁仅排出至与废气导入孔室102A相邻且与外周壁107相邻的两个废气排出孔室101A、及与废气导入孔室102A相邻且不与外周壁107相邻的一个废气排出孔室101B。
并且,在与外周壁107相邻的废气排出孔室101A中,废气仅从与废气排出孔室101A相邻且与外周壁107相邻的两个废气导入孔室102A、及与废气导入孔室101A相邻且不与外周壁107相邻的一个废气导入孔室102B被导入。
因此,与废气从4个废气排出孔室例如与废气排出孔室101C相邻的4个废气排出孔室102B、102C导入的不与外周壁107相邻的废气排出孔室101C相比,在与外周壁107相邻的废气排出孔室101A中,内部的压力相对容易降低。其结果,在与外周壁107相邻的废气导入孔室102A中,废气容易流入到与外周壁107相邻的两侧的废气排出孔室101A中,从而限定废气的流动方向。
并且,在专利文献2中公开的蜂窝过滤器110中,虽然是在废气排出孔室111的整个周围配置废气导入孔室112的结构,但蜂窝烧成体的与外周壁117相邻的孔室未采用废气排出孔室的总容积大于废气导入孔室的总容积的结构,废气仍然难以流入到与外周壁相邻的孔室中,无法有效地加以利用,因此导致压力损失上升。
本发明人等鉴于上述问题,进行了深入研究,结果发现在废气排出孔室的整个周围,隔着多孔质的孔室隔壁配置废气导入孔室,并且对于与外周壁相邻的孔室,将废气排出孔室的总容积设为大于废气导入孔室的总容积,由此能够充分利用位于废气排出孔室周围的整个孔室隔壁,并且,废气也容易流向与外周壁相邻的孔室中,且废气容易从废气导入孔室流向旁边的废气排出孔室中,因此能够充分利用划分废气导入孔室的孔室隔壁及外周壁,从而可以提供一种初期压力损失较低,且即使PM堆积,压力损失也不易上升的蜂窝过滤器,以至于实现本发明。
即,本发明的蜂窝过滤器通过多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成,所述蜂窝烧成体具备:多孔质的孔室隔壁,划分形成成为废气流路的多个孔室;废气导入孔室,废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封;废气排出孔室,废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封;及外周壁,形成于外周,其中,
除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至上述废气出口侧的端部,上述废气导入孔室及上述废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同,
在除与上述外周壁相邻的孔室以外的上述废气排出孔室的整个周围,上述废气导入孔室隔着上述多孔质的孔室隔壁而相邻,与上述外周壁相邻的孔室由上述废气导入孔室和上述废气排出孔室构成,上述废气排出孔室的总容积大于上述废气导入孔室的总容积。
在本发明的蜂窝过滤器中,在废气排出孔室的整个周围隔着多孔质的孔室隔壁配置废气导入孔室,因此能够完全利用位于废气排出孔室周围的整个孔室隔壁。并且,除上述结构以外,对于与外周壁相邻的孔室,将废气排出孔室的总容积设为大于废气导入孔室的总容积,因此废气容易从与外周壁相邻的废气导入孔室流向容积较大的废气排出孔室,废气不用说可以透过划分与外周壁相邻的废气导入孔室的孔室隔壁,还可以透过划分上述废气导入孔室的外周壁,因此能够充分加大实际的过滤面积,从而能够设为初期压力损失较低,且即使PM堆积,压力损失也不易上升的蜂窝过滤器。
本发明的蜂窝过滤器优选为,与上述外周壁相邻的孔室由上述废气导入孔室、及与该废气导入孔室交替配置的上述废气排出孔室构成,各废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积大于各废气导入孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积。
在上述结构的蜂窝过滤器中,与上述外周壁相邻的孔室由上述废气导入孔室、及与该废气导入孔室交替配置的上述废气排出孔室构成,上述废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积大于上述废气导入孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积,因此废气更容易从与外周壁相邻的废气导入孔室流向截面积较大的废气排出孔室,废气不用说可以透过划分与外周壁相邻的废气导入孔室的孔室隔壁,还可以透过划分上述废气导入孔室的外周壁,因此能够最大限度地加大实际的过滤面积,从而能够设为初期压力损失更低,且即使PM堆积,压力损失也不易上升的蜂窝过滤器。
即,本发明人等认为压力损失因如下阻力而产生:(a)废气流入到蜂窝过滤器时的流入阻力、(b)废气导入孔室的通过阻力、(c)孔室隔壁的透过阻力、(d)废气透过堆积的PM层时产生的透过阻力、(e)废气排出孔室的通过阻力、及(f)废气从蜂窝过滤器流出时的流出阻力。并且,通过本发明人等的研究查明了PM堆积之前的初期压损中,(c)、(e)及(f)为主导因素,以及PM堆积一定量之后所产生的过渡压损中,(a)、(b)及(d)为主导因素。另外,作为初期压损的主导因素之一,举出了(e)废气排出孔室的通过阻力而非(b)废气导入孔室的通过阻力,这是因为,基于废气排出孔室的蜂窝过滤器的开口率小于基于废气导入孔室的蜂窝过滤器的开口率。同样,作为初期压损的主导因素,举出了(f)废气从蜂窝过滤器流出时的流出阻力而非(a)废气流入到蜂窝过滤器时的流入阻力,这推测是因为,气体从孔室中被排出并快速膨胀时在孔室出口附近产生涡流,且通过该涡流阻碍废气的流出而产生的阻力高于对气体进行压缩的阻力。
在本发明的蜂窝过滤器中,在废气排出孔室的整个周围隔着多孔质的孔室隔壁配置废气导入孔室,因此能够充分利用位于废气排出孔室周围的整个孔室隔壁来使流入到废气导入孔室中的废气通过,从而使PM堆积。并且,关于与外周壁相邻的孔室,将上述废气排出孔室的总容积设为大于上述废气导入孔室的总容积,因此废气容易从废气导入孔室均匀地流向废气排出孔室,能够减小(f)的流出阻力。因此,能够使废气还透过外周壁。如此,能够广泛利用整个孔室隔壁,因此PM容易较薄且均等地积存在废气排出孔室的孔室隔壁的内壁,还能够减小(d)的PM层的透过阻力,从而能够设为初期压力损失较低,且即使PM堆积,压力损失也不易上升的蜂窝过滤器。
利用附图对上述本发明的蜂窝过滤器的效果进行说明。
图1(a)所示的蜂窝过滤器是上述结构的蜂窝过滤器,并且是如下蜂窝过滤器:外周壁17的厚度均匀,与外周壁17相邻的第1废气导入孔室12A的截面形状与不和外周壁17相邻的第1废气导入孔室的截面形状12相同,与外周壁17相邻的废气排出孔室11A、11B的截面形状相对于不与外周壁17相邻的废气排出孔室11的截面形状,沿着将与外周壁17相邻的第1废气导入孔室12A中的构成外周壁17的内壁120A连接的直线而缺损一部分。另外,外周壁17中的与孔室的长度方向垂直的方向的截面形状的角部170的轮廓由曲线构成,随之,与所靠近的废气排出孔室11B的角部170最靠近的倒角部110B也由曲线构成。
在图1(a)所示的蜂窝过滤器中,在与外周壁17相邻的孔室以外的部分,在废气排出孔室11的整个周围隔着多孔质的孔室隔壁13配置第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14,并且将与外周壁17相邻的孔室设为第1废气导入孔室12A及废气排出孔室11A、11B。
因此,在与外周壁17相邻的孔室以外的部分,能够完全利用位于废气排出孔室11周围的整个孔室隔壁13。并且,对于与外周壁相邻的孔室,将废气排出孔室11A、11B的与长度方向垂直的方向的截面的截面积设为大于第1废气导入孔室12A的与长度方向垂直的方向的截面的截面积,因此能够减小(f)的流出阻力,如图1(a)所示,废气不用说可以透过划分与外周壁17相邻的第1废气导入孔室12A的孔室隔壁13a,还可以透过划分第1废气导入孔室12A的外周壁17。
如此,能够完全利用整个孔室隔壁13,并且还能够利用外周壁17,且PM容易较薄且均等地积存在废气排出孔室11的孔室隔壁13的表面和外壁17的表面,因此能够减小(d)的PM层的透过阻力。其结果,能够设为初期压力损失较低,且即使PM堆积,压力损失也不易上升的蜂窝过滤器。
本发明的蜂窝过滤器除上述构成以外还优选为,上述废气导入孔室由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室这两种构成,所述第2废气导入孔室的与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室,且上述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积形成为等于或大于上述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室及上述废气导入孔室均由多边形构成,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度长于构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度,或者,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中的任意一边与上述废气排出孔室相对,且构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边均不与上述废气排出孔室相对。
下面,进行与废气排出孔室、第1废气导入孔室、第2废气导入孔室的截面形状等相关的说明,即使第1废气导入孔室、第2废气导入孔室没有区别,除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至废气出口侧的端部,废气导入孔室及废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面形状也会在各自的孔室中的所有部位均相同。
在本发明的蜂窝过滤器中,作为外周壁和与外周壁相邻的废气导入孔室的形状,有以下3种图案。
(1)如图11(b)及图13(a)所示的图案:外周壁的厚度不均匀,与外周壁相邻的第1废气导入孔室的截面形状及废气排出孔室的截面形状分别与不和外周壁相邻的第1废气导入孔室的截面形状及废气排出孔室的截面形状相同。
(2)如图6(a)及图13(b)所示的图案:外周壁的厚度均匀,与外周壁相邻的第1废气导入孔室的截面形状与不和外周壁相邻的第1废气导入孔室的截面形状相同,且与外周壁相邻的废气排出孔室的截面形状相对于不与外周壁相邻的废气排出孔室的截面形状,沿着将与外周壁相邻的第1废气导入孔室中的构成外周壁的内壁连接的直线而缺损一部分。
(3)如图12(d)及图13(c)所示的图案:外周壁的厚度沿着与外周壁相邻的第1废气导入孔室及废气排出孔室的截面形状是均匀的,且与外周壁相邻的第1废气导入孔室的截面形状及废气排出孔室的截面形状分别与不和外周壁相邻的第1废气导入孔室的截面形状及废气排出孔室的截面形状相同。即,外周壁沿着与外周壁相邻的第1废气导入孔室的截面形状及废气排出孔室的截面形状屈曲的图案。
在上述结构的蜂窝过滤器中,除上述效果以外,还能够将初期压力损失减小为低于现有的蜂窝过滤器,并且即使在相当量的PM堆积在孔室隔壁的阶段,压力损失的上升比例也较小,在初期至PM堆积接近极限的量的整个期间,能够大幅改善压力损失。
另外,本发明中所说的孔室的截面形状是指,关于与孔室的长度方向垂直的截面,由废气排出孔室、第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的各孔室内壁构成的形状。
并且,本发明中所说的截面积是指,关于与孔室的长度方向垂直的截面,由废气排出孔室、第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的各孔室内壁构成的截面形状的面积。另外,孔室内壁是指构成孔室的孔室隔壁的表面中的孔室的内部侧的表面部分。
另外,本发明中所说的边是指,关于与孔室的长度方向垂直的截面,由废气排出孔室、第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的各孔室内壁构成的截面形状为多边形时,该多边形的顶点之间的线段。
并且,边的长度是指该线段的长度,且顶点部分呈由曲线构成的所谓的倒角形状时,指除该曲线部分以外的直线部分的长度。
当顶点部分呈曲线时,在该曲线部位,由于将孔室彼此隔开的孔室壁变厚,因此透过阻力增高,废气优先流入到直线部分,因此需要调整该直线部分的长度,因此将曲线部分除外来考虑是妥当的。
另外,在虚拟地延长多边形的直线部分,将该虚拟的直线彼此交叉的交点设为虚拟顶点时,除曲线部分之外的直线部分的边的长度优选设为将该虚拟顶点之间连结而构成的虚拟边的长度的80%以上。这是因为,当孔室的截面形状为多边形状时,若边的长度为虚拟边的长度的80%以上,则能够通过调整边的长度来实现本发明的作用效果即主流路切换的效果。
在本发明的蜂窝过滤器中,构成第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的截面形状的边中与废气排出孔室相对的边是指,关于与孔室的长度方向垂直的截面,针对由第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的孔室内壁构成的多边形的边,朝向第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的外侧描绘出将这些边2等分的虚拟垂线(以下称为垂直二等分线)时,垂直二等分线与由隔着孔室隔壁而与这些第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的边相邻的废气排出孔室的孔室内壁构成的图形区域相交时,称为该边与废气排出孔室相对。
此时,称为具有与废气排出孔室相对的边的第1废气导入孔室或第2废气导入孔室与废气排出孔室相对。
并且,在本发明的蜂窝过滤器中,构成废气排出孔室的截面形状的边中与第1废气导入孔室或第2废气导入孔室相对的边是指,关于与孔室的长度方向垂直的截面,针对由废气排出孔室的孔室内壁构成的多边形的边,朝向废气排出孔室的外侧描绘出将这些边2等分的虚拟垂线(以下称为垂直二等分线)时,垂直二等分线与由隔着孔室隔壁而与该废气排出孔室的边相邻的孔室第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的孔室内壁构成的图形区域相交时,称为该边与第1废气导入孔室或第2废气导入孔室相对。
此时,称为具有与第1废气导入孔室或第2废气导入孔室相对的边的废气排出孔室与第1废气导入孔室或第2废气导入孔室相对。
另外,在本发明的蜂窝过滤器中,构成第1废气导入孔室的边中与第2废气导入孔室相对的边是指,关于与孔室的长度方向垂直的截面,针对由第1废气导入孔室的孔室内壁构成的多边形的边,朝向第1废气导入孔室的外侧描绘出将这些边2等分的虚拟垂线(以下称为垂直二等分线)时,垂直二等分线与由隔着孔室隔壁而与该第1废气导入孔室的边相邻的第2废气导入孔室的孔室内壁构成的图形区域相交时,称为该边与第2废气导入孔室相对。
此时,称为具有与第2废气导入孔室相对的边的第1废气导入孔室与第2废气导入孔室相对。
并且,在本发明的蜂窝过滤器中,构成第2废气导入孔室的边中与第1废气导入孔室相对的边是指,关于与孔室的长度方向垂直的截面,针对由第2废气导入孔室的孔室内壁构成的多边形的边,朝向第2废气导入孔室的外侧描绘出将这些边2等分的虚拟垂线(以下称为垂直二等分线)时,垂直二等分线与由隔着孔室隔壁而与该第2废气导入孔室的边相邻的第1废气导入孔室的孔室内壁构成的图形区域相交时,称为该边与第1废气导入孔室相对。
此时,称为具有与第1废气导入孔室相对的边的第2废气导入孔室与第1废气导入孔室相对。
并且,在本发明的蜂窝过滤器中,如下定义将两个孔室之间隔开的孔室隔壁的厚度。
即,在与孔室的长度方向垂直的截面上,针对两个孔室分别求出由孔室内壁构成的截面图形的几何重心,并描绘出将该重心之间相连的直线,将直线与孔室隔壁区域重叠的部分的线段的长度设为孔室隔壁的厚度。另外,很明显,孔室是一个空间,而在此所说的重心意味着由孔室内壁构成的截面图形的几何重心,即使是孔室等空间的截面图形,也能够定义重心。
在本发明的蜂窝过滤器中使用的“相邻的”含义为日语中的“相邻”的含义其本身。该“相邻”不仅在废气导入孔室配置为隔着多孔质的孔室隔壁而与废气排出孔室对置的情况下使用,而且即使废气导入孔室不与废气排出孔室相对,废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而配置于废气排出孔室的斜对面的情况下也可以使用。在日语中,作为“相邻”这一术语的实例,允许“格子倾斜相邻”这种表达。
废气导入孔室和废气排出孔室的截面形状为多边形,且废气导入孔室配置为隔着多孔质的孔室隔壁而与废气排出孔室相对的情况具体为如图1(b)所示的情况,在图1(b)中,第2废气导入孔室14隔着多孔质的孔室隔壁13而与废气排出孔室11相对。并且,废气导入孔室和废气排出孔室的截面形状为圆或椭圆,若由废气导入孔室及废气排出孔室的截面形状即圆弧构成一个多孔质的孔室隔壁(三维而言,废气排出孔室的内壁曲面和废气导入孔室的内壁曲面构成一个多孔质的孔室隔壁的表面和里面的情况),则解释为以废气导入孔室和废气排出孔室的截面形状为多边形的情况为标准,废气导入孔室配置为隔着多孔质的孔室隔壁而与废气排出孔室相对。具体为如图15所示的情况,在图15中,当作第2废气导入孔室54隔着多孔质的孔室隔壁53而与废气排出孔室51相对。
并且,废气导入孔室和废气排出孔室的截面形状为多边形,且废气导入孔室与废气排出孔室并不相对,而是废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而配置于废气排出孔室的斜对面的情况具体为如图13所示的情况,在图13中,第2废气导入孔室44与废气排出孔室41并不相互相对,而是第2废气导入孔室44隔着多孔质的孔室隔壁43而配置于废气排出孔室41的斜对面。
另外,当废气导入孔室和废气排出孔室的截面形状为除圆和椭圆以外的由曲线构成的图形时,将曲线与曲线的交点当作顶点,将这些顶点之间的曲线当作边,针对构成废气排出孔室或废气导入孔室的截面形状的边(曲线),朝向废气排出孔室或废气导入孔室的外侧描绘出将该边2等分并与将边的两端的顶点连结的直线垂直的虚拟垂线时,该垂线与由隔着孔室隔壁而最靠近的废气导入孔室或废气排出孔室的孔室内壁构成的图形区域相交时,当作废气排出孔室或废气导入孔室的边(曲线)与废气导入孔室或废气排出孔室相对。另外,称为废气排出孔室或废气导入孔室与废气导入孔室或废气排出孔室相对。并且,当相当于顶点的部分呈所谓的倒角形状时,延长曲线,方便起见,将延长线彼此相交的虚拟交点视为顶点。
当废气导入孔室和废气排出孔室的截面形状为除圆和椭圆以外的由曲线构成的图形时,废气导入孔室与废气排出孔室并不相对,而是废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而配置于废气排出孔室的斜对面的情况具体为如图16所示的情况,在图16中,第2废气导入孔室64和废气排出孔室61并不相互相对,而是第2废气导入孔室64隔着多孔质的孔室隔壁63而配置于废气排出孔室61的斜对面。
将权利要求1的“在所述废气排出孔室的整个周围,所述废气导入孔室隔着所述多孔质的孔室隔壁而相邻”直译成英语为如下:“each exhaust gas emission cell isenclosed all around by the adjacent exhaust gas introduction cells across the porous cellwalls”。
另外,“配置于斜对面”是指,废气排出孔室与废气导入孔室并不相对,在废气排出孔室的与长度方向垂直的截面上将由该废气排出孔室内壁构成的截面图形的几何重心和该截面图形的顶点(截面形状的顶点部分呈倒角形状时虚拟地延长构成截面形状的边(直线或曲线),并将该延长线的交点视为顶点)连结的虚拟线中的一个、与在废气导入孔室的与长度方向垂直的截面上将由该废气导入孔室内壁构成的截面图形的几何重心和孔室的顶点(截面形状的顶点部分呈倒角形状时虚拟地延长构成截面形状的边(直线或曲线),并将该延长线的交点视为顶点)连结的虚拟线中的一个相互平行,或者废气导入孔室和废气排出孔室配置成相互重叠。另外,若多个虚拟线中一对虚拟线相互平行或者相互重叠,则其他虚拟线彼此可以以规定角度(例如90°)相交。
并且,在上述“相邻(adjacent)”的说明中,“废气导入孔室”为第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的统称。
接着,根据附图进行和与孔室相对的边、及将两个孔室之间隔开的孔室隔壁的厚度相关的说明。
图1(b)是放大表示本发明的一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的端面的一部分的放大端面图,示出废气排出孔室11、存在于其周围的第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14。
构成第1废气导入孔室12或第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边是指,关于图1(b)所示的与孔室的长度方向垂直的截面,针对由第1废气导入孔室12或第2废气导入孔室14的孔室内壁构成的多边形的边12a、14a,朝向第1废气导入孔室12或第2废气导入孔室14的外侧描绘出将这些边2等分的虚拟垂线(以下称为垂直二等分线)时,如图1(b)所示,垂直二等分线A、垂直二等分线B与由隔着孔室隔壁而与这些第1废气导入孔室12或第2废气导入孔室14的边12a、14a相邻的废气排出孔室11的孔室内壁构成的图形区域(边11a、11b)相交时,称为边12a、14a与废气排出孔室11相对。
在本发明中,根据垂直二等分线的相交来设为相对是因为,在边的长度方向上,废气透过中央附近即将废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的中央部分时所受到的透过阻力代表通过废气透过整个隔壁而产生的压力损失。
在本发明中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,当由废气排出孔室、第1废气导入孔室或第2废气导入孔室的各孔室内壁构成的截面形状为多边形时,若该多边形的顶点部分呈由曲线构成的所谓的倒角形状,则将各个边的垂直二等分线设为将该曲线除外的线段的垂直二等分线。
并且,当顶点部分呈由曲线构成的所谓的倒角形状时,不将该曲线当作边。并且,当截面形状的顶点部分呈倒角形状时,虚拟地延长构成截面形状的边,并将该延长线的交点视为顶点来当作多边形。
当通过挤压成型来制造蜂窝过滤器时,若与孔室的长度方向垂直的截面的形状为多边形,则有时由曲线构成顶点部分,以免应力集中在该顶点部分,其目的是,这种顶点部分由曲线构成时也当作多边形。
如下定义将两个孔室之间隔开的孔室隔壁的厚度。
即,在图1(b)所示的与孔室的长度方向垂直的截面上,针对两个孔室分别求出由孔室内壁构成的截面图形的几何重心(在图1(b)中,将废气排出孔室11的重心设为O11,将第2废气导入孔室14的重心设为O14),描绘出将该重心之间连结的直线Z14,将直线Z14与孔室隔壁区域重叠的部分的线段的长度D设为孔室隔壁的厚度。另外,很明显,孔室是一种空间,而在此所说的重心意味着由孔室内壁构成的截面图形的几何重心,即使是孔室等空间的截面图形,也能够定义重心。
如上定义孔室隔壁的厚度的原因如下。气体透过孔室隔壁时的透过阻力最高的是透过孔室隔壁的气体的流速最快的部分,该部分的透过阻力可以代表孔室隔壁的透过阻力。相对于蜂窝过滤器的长度方向的气体的流速在相当于由孔室内壁构成的截面形状的几何重心的位置最高,在孔室的截面上以同心圆状降低,因此将废气导入孔室和废气排出孔室的重心之间连结的线与孔室隔壁的交点相当于透过孔室隔壁的气体的流速最快的部分。如此,在压力损失方面考虑时,描绘出将重心之间连结的直线,并将直线与孔室隔壁区域重叠的部分的线段的长度D定义为孔室隔壁的厚度,这可以说是合理的。
另外,在本发明中,利用电子显微镜照片来进行孔室的边的长度及孔室隔壁的厚度的测定、及孔室截面形状的特定。通过电子显微镜(FE-SEM:HitachiHigh-Technologies Corporation制造高分辨率场发射型扫描电子显微镜S-4800)来进行电子显微镜照片的拍摄。
并且,电子显微镜照片的放大倍率为构成孔室的孔室隔壁的表面(内壁)的粒子和气孔的凹凸不妨碍孔室的截面形状的特定、及边的长度、隔壁厚度及孔室的截面积的测量的程度的倍率,且需要采用能够进行孔室的截面形状的特定、及边的长度、孔室隔壁的厚度及孔室的截面积的测量的倍率,最优选利用放大倍率30倍的电子显微镜照片进行测量。
即,根据上述的孔室的长度及孔室隔壁的厚度的定义,利用电子显微镜照片的尺度而测定孔室的各个边的长度,并求出其值,关于截面积,根据所得到的孔室的长度等值来进行算数求值。并且,关于截面积的算数测量繁杂时,根据电子显微镜照片的尺度而切取相当于单位面积的正方形(将尺度长度作为1边的正方形),并测定该重量,另一方面,沿着孔室的截面形状切取孔室截面(在多边形的情况下顶点部分呈曲线时,沿着该曲线切取),并测定该切取部分的重量。能够根据重量比率来计算出孔室截面的截面积。
例如为附加的图2(a)时,由废气排出孔室11及第2废气导入孔室14的内壁构成的截面形状为八边形,它们的截面积相同,由第1废气导入孔室12的内壁构成的截面形状为正方形(顶点部分由曲线构成且呈所谓的倒角形状,但在本发明中,延长构成截面形状的4个边的直线4点相交,当作将4个交点作为顶点的正方形)。照片中显示出500μm的尺度,从该照片中切出将相当于该照片中的500μm的长度作为1边的正方形(相当于单位面积),并测定其重量。接着,从照片中切取八边形和正方形(正方形的4个顶点部分由曲线构成,因此沿着该曲线切取),并测定其重量。根据500μm尺度的正方形与切取部分之间的重量比率来计算出截面积。当仅测量孔室的截面积的比率时,能够根据八边形与正方形的重量比直接计算出面积比率。
并且,在本发明中,关于孔室的长度和孔室隔壁的厚度及截面积的测量,也可以通过上述人工测量将电子显微镜照片作为图像数据而读取,或者使用从电子显微镜直接读取的图像数据,输入照片的尺度,从而替换为电子测量。当然,不论是人工测量方法还是电子化的测量方法均为基于电子显微镜图像尺度的测量且基于同一原理,因此两者的测量结果显然不会发生不一致。
作为电子测量,可以使用作为图像分析式粒度分布软件(Mountech Co.,Ltd.(Mountech)制造)MAC-View(Version3.5)的测量软件。在该软件中,利用扫描仪读取电子显微镜照片,或者使用从电子显微镜直接读取的图像数据,输入该照片的尺度,并沿着孔室的内壁指定范围,由此能够测量截面积。并且,图像中的任意点之间的距离也能够以电子显微镜照片的尺度为基础进行测量。
在通过电子显微镜拍摄孔室截面时,与孔室的长度方向垂直地切割过滤器,以使该切除面进入的方式准备1cm×1cm×1cm的样品,并对样品进行超声波清洗或者用树脂包埋来拍摄电子显微镜照片。即使用树脂进行包埋,也不会对孔室的边的长度及孔室隔壁的厚度的测量带来影响。
图2(a)~(b)是表示通过电子显微镜拍摄的孔室截面的形状的一例的照片。
图2(a)中可知废气排出孔室11及第2废气导入孔室14的截面形状为八边形。并且,第1废气导入孔室12的截面形状为正方形。第1废气导入孔室12的顶点部分勉强可以说由曲线构成,而若延长由第1废气导入孔室12的4条直线构成的边,则存在4个交点,能够构成将该交点作为顶点的正方形,因此按照本发明中的定义,将该孔室的截面形状当作正方形。
并且,通过使用MAC-View(Version3.5),能够计算废气排出孔室11及第2废气导入孔室14的截面形状的面积(截面积)为2.14mm2,且计算第1废气导入孔室12的截面形状的面积(截面积)为0.92mm2。
另外,如图2(b)所示,由于第1废气导入孔室的4个顶点部分由曲线构成,因此构成第1废气导入孔室12的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边Ls的长度成为除该曲线部分以外的长度。并且,构成第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边的长度Lo成为八边形的顶点间距离。
如此,边的长度Ls、Lo、截面积均能够根据电子显微镜照片进行测定。
图3(a)~(b)是表示与图2所示的孔室不同的另一孔室的孔室截面的形状的一例的扫描型电子显微镜照片(SEM照片)。
另外,根据图3(a)可知,废气排出孔室41、第1废气导入孔室42、第2废气导入孔室44的截面形状均为虚拟地延长4个相等长度的边的直线相互垂直相交且其交点(顶点)部分由曲线构成的形状。这些孔室的截面形状的顶点部分均由曲线构成,若延长构成各孔室的4条直线,则存在4个交点,若将该交点设为虚拟顶点,则4个顶点间距离均相等而构成正方形,因此按照本发明中的定义,将这些孔室的截面形状当作正方形。
并且,从图3(b)可以理解,构成第1废气导入孔室42的边的垂直二等分线与废气排出孔室41相交,因此可以说构成第1废气导入孔室42的边与废气排出孔室41相对。另一方面,构成第2废气导入孔室44的边的垂直二等分线不与废气排出孔室41相交,因此构成第2废气排出孔室44的边不与废气排出孔室41相对。如此,能够根据电子显微镜照片来特定构成第2废气导入孔室44及第1废气导入孔室42的边是否与废气排出孔室41相对。
在本发明中,关于构成蜂窝过滤器的与孔室的长度方向垂直的截面,
除密封部分以外遍及废气入口端至废气出口端,第1废气导入孔室、第2废气导入孔室及废气排出孔室的由这些孔室的内壁构成的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同。即,仅针对第1废气导入孔室观察与其长度方向垂直的截面时,无论观察除密封部分以外遍及废气入口端至废气出口端的哪一部分的截面,由其内壁构成的截面图形均为相同的形状。相同的形状是指全等,不包含相似。即,成为相似关系的形状为不同的形状。不仅是第1废气导入孔室,关于第2废气导入孔室及废气排出孔室,与第1废气导入孔室的情况相同的说明也分别成立。将密封部分除外的原因是,在密封部分存在密封材料,因此物理上不存在由孔室隔壁的内壁构成的截面图形。
在本发明的蜂窝过滤器中,与现有的蜂窝过滤器相比,在初期至PM堆积接近极限的量为止的整个期间,能够综合减小压力损失。
在上述的将压损分解为各阻力的思考方法中,为了降低初期压损,需要减小通过阻力及流出阻力,因此为了抑制快速膨胀,需要将废气排出孔室的截面积设为等于或相对大于废气导入孔室的截面积,另一方面,为了降低过渡压损,需要使PM较宽且较薄地堆积,因此必须将废气导入孔室的截面积设为相对大于废气排出孔室的截面积。
即,无法同时降低过渡压损和初期压损。本发明人等进一步进行研究而完成了以下本发明。
即,作为废气导入孔室,采用截面积较大的孔室(第2废气导入孔室)和截面积较小的孔室(第1废气导入孔室)这两种,并且,采用其截面积等于或相对大于第2废气导入孔室的废气排出孔室,在该废气排出孔室的整个周围配置两种废气导入孔室,且将第1废气导入孔室和废气排出孔室隔开的隔壁内壁的长度设为相对长于将第2废气导入孔室和废气排出孔室隔开的隔壁内壁的长度,或者将第1废气导入孔室和废气排出孔室隔开的隔壁的厚度设为相对薄于将第2废气导入孔室和废气排出孔室隔开的隔壁的厚度,由此使废气首先优先导入到第1废气导入孔室中。
就第1废气导入孔室与废气排出孔室之间的隔壁而言,透过区域较大(就多边形孔室的截面形状而言,边的长度较长)或其厚度较薄,废气能够透过该条件较佳的隔壁,从而能够降低(c)的透过阻力。并且,废气排出孔室的截面积相对大于第1废气导入孔室,因此能够使(e)的通过阻力降低。即,能够使(c)的透过阻力及(e)的通过阻力均下降,且能够降低初期压损。接着,PM堆积一定量之后,由于第1废气导入孔室的截面积被设为相对小于第2废气导入孔室的截面积,因此堆积于第1废气导入孔室中的PM层的透过阻力提前增高,废气的主流路被“切换”以使废气自然地(即自发地)更大量地进入到第2废气导入孔室中,PM较宽且较薄地堆积于截面积较大的第2废气导入孔室中,从而即使在PM堆积后,也能够使(b)的通过阻力及(d)的透过阻力降低,且能够降低过渡压损。
如此,本发明中,通过自动切换主流路来实现以往无法实现的同时降低过渡压损和初期压损的惊人效果。
当之前说明的所有构成要件一体发挥作用时显现这种基于流入更大量废气的主流路的“切换”的同时降低初期压损和过渡压损的效果,公知文献中不存在这种结构和效果。
在之前所示的国际公开第2004/024294号(专利文献1)中,如图18所示,公开有废气导入孔室102的截面形状为八边形且废气排出孔室101的截面形状为四边形的蜂窝过滤器,且公开有通过加大废气导入孔室102的截面积来使PM较宽且较薄地堆积,从而降低过渡压损。但是,为了从该专利文献1直至达到本发明,需要将截面积较小的废气排出孔室101的一部分改变为废气导入孔室102,并将截面积较大的废气导入孔室102的一部分设为废气排出孔室101,这种改变相当于否定加大废气导入孔室102的截面积的专利文献1中记载的发明思想,无法将专利文献1作为最接近文献来导出本发明。
并且,如根据图20的说明,在美国专利第4417908号说明书(专利文献2)中公开有通过增加截面积相同的废气导入孔室的数量来加大废气导入孔室的总面积,由此能够使PM较宽且较薄地堆积而降低过渡压损的蜂窝过滤器。
然而,为了从该专利文献2直至达到本发明,需要将废气导入孔室的一部分改变为截面积较小的孔室,这相当于减小废气导入孔室的截面积,因此,结果是否定专利文献2的发明思想,无法将专利文献2作为最接近文献来导出本发明。
如此,公知技术否定本发明,本发明并不是从公知文献导出的技术。
以下,例示出实施方式,对上述发明的作用效果进行详细说明。
图4(a)~(c)是放大表示本发明的一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的端面的一部分的放大端面图。
如图4(a)所示,在该蜂窝过滤器20中,在废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的废气排出孔室11的整个周围,废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的第1废气导入孔室12和第2废气导入孔室14隔着多孔质的孔室隔壁13而相邻形成。
关于与孔室的长度方向垂直的截面的形状,废气排出孔室11为与图18所示的废气导入孔室102相同形状的八边形,第1废气导入孔室12为正方形,第2废气导入孔室14为与废气排出孔室11相同形状的八边形。第2废气导入孔室14的孔室的截面积大于第1废气导入孔室12的孔室的截面积,且与废气排出孔室11的截面积相同。因此,第2废气导入孔室14的截面积与废气排出孔室11的截面积相同,废气排出孔室11的截面积大于第1废气导入孔室12的截面积。因此,能够将废气通过废气排出孔室11时的阻力、废气向过滤器的外部流出时的阻力抑制得较低,从而能够降低压力损失。
并且,构成第1废气导入孔室12的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边12a的长度长于构成第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边14a的长度。
若废气向蜂窝过滤器10的方向流动,则会流入到入口侧的端部开口的第1废气导入孔室12和第2废气导入孔室14中。废气从过滤器内的容易流动的部分开始以整体的流动变得均等的方式依次流动。在本发明的蜂窝过滤器中,废气排出孔室11的边12a的长度(Ls)长于第2废气导入孔室14的边14a的长度(Lo),因此将废气排出孔室11和第1废气导入孔室12隔开的孔室隔壁13a的表面积大于将废气排出孔室11和第2废气导入孔室14隔开的孔室隔壁13b的表面积,废气更容易透过孔室隔壁13a,初期PM堆积于孔室隔壁13a的表面。
如以上,能够同时降低废气排出孔室的通过阻力和废气从蜂窝过滤器流出时的流出阻力,因此能够减少PM堆积之前的初期压力损失。
对构成孔室的边的长度与表面积之间的关系如上述下定结论,这基于以下原因。
若将废气排出孔室11和第1废气导入孔室12隔开的孔室隔壁13a的表面积为第1废气孔室导入孔室12的内壁侧的表面积,且将从废气入口端面及出口端面间距离除去入口侧、出口侧的封闭部长度的有效的过滤器的长度设为Le(参考图6(b)),则可以用Ls×Le表示第1废气孔室导入孔室12的内壁侧的表面积。并且,同样,若将废气排出孔室11和第2废气导入孔室14隔开的孔室隔壁13b的表面积为第2废气导入孔室14的内壁侧的表面积,且将从废气入口端面及出口端面间距离除去入口侧、出口侧的封闭部长度的有效的过滤器的长度设为Le,则可以用Lo×Le表示第2废气孔室导入孔室14的内壁侧的表面积。另外,作为过滤器的有效长度,在图6(b)中取以封闭材料11的前端为基准的长度。
因此,若边12a的长度Ls相对长于边14a的长度Lo,则表面积也是Ls×Le相对大于Lo×Le。即,边的长度和表面积的大小的意义相同。因此,若废气排出孔室11的边12a的长度(Ls)长于第2废气导入孔室14的边14a的长度(Lo),则相当于将废气排出孔室11和第1废气孔室导入孔室12隔开的孔室隔壁13a的表面积大于将废气排出孔室11和第2废气导入孔室14隔开的孔室隔壁13b的表面积。
另外,在图4(a)~(c)中,仅对附图的一部分记入与作用和效果相关的事项。对于图1(a)也相同。
接着,如图4(b)所示,若某一程度的量的PM堆积于孔室隔壁13a的第1废气导入孔室12的内壁表面,则由于第1废气导入孔室12的截面积较小,PM堆积得较厚,其结果,由PM的堆积引起的阻力增加,废气难以透过孔室隔壁13a。若成为这种状况,则如上所述,废气透过将废气排出孔室11和第2废气导入孔室14隔开的孔室隔壁13b(主流路的切换),PM还会堆积于孔室隔壁13b的第2废气导入孔室14的内壁表面。
接着,废气在孔室隔壁中能够非常自由地透过,因此如图4(c)所示,还会透过将第1废气导入孔室12和第2废气导入孔室14隔开的孔室隔壁13c的内部并流向废气排出孔室11。此时,废气还会从第2废气导入孔室14侧浸入孔室隔壁13c,并且,从第1废气导入孔室12侧浸入到孔室隔壁13c。
如此,PM逐渐堆积于第1废气导入孔室12周围的孔室隔壁13a、13c的第1废气导入孔室12的整个内壁表面,不仅如此,反而在第2废气导入孔室14周围的孔室隔壁13b、13c的第2废气导入孔室14的整个内壁表面堆积得更多但较宽且较薄。第1废气导入孔室12的截面积小于第2废气导入孔室14的截面积,因此PM堆积得较厚,PM层的透过阻力增高,在废气导入之后,与第1废气导入孔室12相比,废气早期容易流向第2废气导入孔室14(之前说明的废气的主流路的切换),引起如上所述的PM堆积的变化,与第1废气导入孔室12的周围的孔室隔壁13a、13c的第1废气导入孔室12的内壁表面相比,PM反而堆积于第2废气导入孔室14周围的孔室隔壁13b、13c的第2废气导入孔室14的整个内壁表面。因此,能够将第2废气导入孔室14周围的孔室隔壁13b、13c的第2废气导入孔室14的整个内壁表面运用于早期的PM堆积。并且,第2废气导入孔室14周围的孔室隔壁13b、13c的第2废气导入孔室14的内壁表面积宽于第1废气导入孔室12的周围的孔室隔壁13a、13c的第1废气导入孔室12的内壁表面积,因此即使PM堆积于第2废气导入孔室14周围的孔室隔壁13b、13c的整个周围,也能够使堆积层的厚度较薄。因此,即使PM堆积,废气的压力损失的增加比例也较小。其结果,即使PM的堆积量增加,也可发挥能够将压力损失保持得较低的极其优异的效果。
其结果,在搭载有本发明所涉及的蜂窝过滤器的车辆中,在整个使用区域不易发生由压力损失的上升引起的运行发生不良情况的现象,还将油耗抑制得较低。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于隔着孔室隔壁而相邻的废气排出孔室和第1废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的截面,它们的截面形状为多边形时,构成废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相邻且与该第1废气导入孔室相对的边、与构成第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与废气排出孔室相邻且与该废气排出孔室相对的边相互平行。
这意味着将废气排出孔室和第1废气导入孔室隔开的孔室隔壁的厚度无论在哪个部位都较均匀,这是因为,过滤器的破坏强度较高而且容易使废气透过,且能够使PM均匀地堆积,因此能够降低压力损失。
另外,在截面形状中多边形的顶点部分由曲线构成时,该曲线部分不会当作边。这是因为原本就不平行。
在与孔室长度方向垂直的截面上,在虚拟地延长被视为边的直线部分并将该虚拟直线彼此交叉的交点设为虚拟顶点时,除曲线部分之外的截面形状的边的长度优选设为将该虚拟顶点之间连结而构成的多边形的虚拟边的长度的80%以上。换言之,不被当作边的部分优选设为小于虚拟边的长度的20%。
这是因为,当孔室的截面形状为多边形状时,若边的长度为虚拟边的长度的80%以上,则能够通过调整边的长度来实现本发明的作用效果即主流路切换效果。
并且,在本发明的蜂窝过滤器中,关于隔着孔室隔壁而相邻的废气排出孔室和第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的截面,它们的截面形状为多边形时,优选构成废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第2废气导入孔室相邻且与该第2废气导入孔室相对的边、与构成第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与废气排出孔室相邻且与该废气排出孔室相对的边相互平行。
这意味着将废气排出孔室和第2废气导入孔室隔开的隔壁的厚度无论在那个部位都较均匀,这是因为,过滤器的破坏强度较高而且容易使废气透过,且能够使PM均匀地堆积,因此能够降低压力损失。
另外,在截面形状中多边形的顶点部分由曲线构成时,该曲线部分不会当作边。这是因为原本就不平行。
在与孔室长边方向垂直的截面上,在虚拟地延长被视为边的直线部分并将该虚拟直线彼此交叉的交点设为虚拟顶点时,除曲线部分之外的截面形状的边的长度优选设为将该虚拟顶点之间连结而构成的多边形的虚拟边的长度的80%以上。换言之,不被当作边的部分优选设为小于虚拟边的长度的20%。
这是因为,当孔室的截面形状为多边形状时,若边的长度为虚拟边的长度的80%以上,则能够通过调整边的长度来实现本发明的作用效果即主流路切换效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于隔着孔室隔壁而相邻的第1废气导入孔室和第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的截面,它们的截面形状为多边形时,构成第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第2废气导入孔室相邻且与该第2废气导入孔室相对的边、与构成第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相邻且与该第1废气导入孔室相对的边相互平行。
这意味着将第1废气导入孔室和第2废气导入孔室隔开的隔壁的厚度无论在那个部位都较均匀,这是因为,蜂窝过滤器的破坏强度较高而且容易使废气透过该隔壁而从第2废气导入孔室向废气排出孔室侧透过,能够使PM较宽且较薄地均匀堆积于第2废气导入孔室内壁,因此在PM堆积后能够降低压力损失。
另外,在截面形状中多边形的顶点部分由曲线构成时,该曲线部分不会当作边。这是因为原本就不平形。
在与孔室长度方向垂直的截面上,在虚拟地延长被视为边的直线部分并将该虚拟直线彼此交叉的交点设为虚拟顶点时,除曲线部分之外的截面形状的边的长度优选设为将该虚拟顶点之间连结而构成的多边形的虚拟边的长度的80%以上。换言之,不被当作边的部分优选设为小于虚拟边的长度的20%。
这是因为,当孔室的截面形状为多边形状时,若边的长度为虚拟边的长度的80%以上,则能够通过调整边的长度来实现本发明的作用效果即主流路切换效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于隔着孔室隔壁而分别相邻的废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的截面,它们的截面形状为多边形时,
(a)构成废气排出孔室的截面形状中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相邻且与该第1废气导入孔室相对的边、与构成第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与废气排出孔室相邻且与该废气排出孔室相对的边相互平行,并且
(b)构成废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第2废气导入孔室相邻且与该第2废气导入孔室相对的边、与构成第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与废气排出孔室相邻且与该废气排出孔室相对的边相互平行,并且
(c)构成第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第2废气导入孔室相邻且与该第2废气导入孔室相对的边、与构成第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相邻且与该第1废气导入孔室相对的边相互平行。
并且,本发明的蜂窝过滤器优选为,关于第1废气导入孔室、第2废气导入孔室及废气排出孔室的与长度方向垂直的截面,它们的截面形状为多边形时,除了同时具备上述(a)、(b)、(c)的结构以外,还满足(a)中平行的边彼此之间的距离、(b)中平行的边彼此之间的距离及(c)中平行的边彼此之间的距离分别相等。另外,就边彼此之间的距离而言,从一个边的任意一点P向另一个边虚拟地描绘出垂线,若将该垂线与另一个边相交的点设为Q,则P与Q之间的距离定义为平行的边彼此之间的距离。
根据上述结构,还能够使蜂窝过滤器的破坏强度最高,而且在PM堆积前及堆积后的任意一种情况下均最能减小压力损失,且能够抑制由使PM再生时所产生的热冲击引起的过滤器的破损。
另外,在截面形状中多边形的顶点部分由曲线构成时,该曲线部分不会当作边。这是因为原本就不平行。
在与孔室长度方向垂直的截面上,在虚拟地延长被视为边的直线部分并将该虚拟直线彼此交叉的交点设为虚拟顶点时,除曲线部分之外的截面形状的边的长度优选设为将该虚拟顶点之间连结而构成的多边形的虚拟边的长度的80%以上。换言之,不被当作边的部分优选设为小于虚拟边的长度的20%。
这是因为,当孔室的截面形状为多边形状时,若边的长度为虚拟边的长度的80%以上,则能够通过调整边的长度来实现本发明的作用效果即主流路切换效果。
优选为了净化从汽车的内燃机排出的废气中的PM而使用本发明的蜂窝过滤器。这是因为,能够同时减小PM堆积前在过滤器中产生的初期压损、及因PM堆积而在过滤器中产生的过渡压损这两者,因此能够改善发动机的油耗。
本发明的蜂窝过滤器最适合用于采用柴油发动机作为汽车的内燃机的情况。这是因为,从柴油发动机排出的PM的量多于汽油发动机,且减少因PM堆积而在过滤器中产生的过渡压损的要求高于汽油发动机。
当为了净化从汽车的内燃机排出的废气中的PM而使用本发明的蜂窝过滤器时,在排气管内经由保持件固定本发明的蜂窝过滤器来进行使用。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室及上述废气导入孔室均由多边形构成,
构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中与废气排出孔室相对的边的长度长于构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度的0.8倍以下。
在上述结构的蜂窝过滤器中,废气更容易透过将废气排出孔室和第1废气导入孔室隔开的孔室隔壁,能够有效地抑制初期的压力损失,并且PM堆积之后也能够抑制压力损失的增加比例变大。
若第2废气导入孔室的边的长度相对于第1废气导入孔室的边的长度之比超过0.8,则两边的长度之间不存在较大的差距,因此难以将初期的压力损失抑制得较低。
构成第2废气导入孔室的截面形状的边中与废气排出孔室相对的边的长度更优选为构成第1废气导入孔室的截面形状的边中与废气排出孔室相对的边的长度的0.7以下,进一步优选为0.5以下。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室为八边形,上述第1废气导入孔室为正方形,上述第2废气导入孔室为八边形。
上述结构的蜂窝过滤器的形状与对作用和效果进行了说明的图4所涉及的蜂窝过滤器相同,能够有效地抑制初期的压力损失,并且能够加大PM堆积的表面积,从而能够将压力损失维持得较低。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述第2废气导入孔室的截面积与上述废气排出孔室的截面积相同,
上述第1废气导入孔室的截面积为上述第2废气导入孔室的截面积的20~50%。另外,在该蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,废气排出孔室为八边形,第1废气导入孔室为正方形,第2废气导入孔室为八边形。
在上述结构的蜂窝过滤器中,能够对废气通过第1废气导入孔室时的阻力与通过第2废气导入孔室时的阻力赋予差距,从而能够有效地抑制压力损失。
若第1废气导入孔室的截面积小于第2废气导入孔室的截面积的20%,则第1废气导入孔室的截面积变得过小,废气通过第1废气导入孔室的通过阻力增大,压力损失容易增高。另一方面,若第1废气导入孔室的截面积超过第2废气导入孔室的截面积的50%,则两者的通过阻力之差减小,难以降低压力损失。
第1废气导入孔室的截面积更优选为第2废气导入孔室的截面积的22~45%。
在本发明的蜂窝过滤器中,优选将上述蜂窝结构体的孔室彼此隔开的孔室隔壁的厚度在所有的部位均相同。
在上述结构的蜂窝过滤器中,能够在整个蜂窝过滤器中发挥上述效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室的截面形状为八边形,上述第1废气导入孔室的截面形状为正方形,上述第2废气导入孔室的截面形状为八边形,
上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室的截面形状相互全等,并且
在上述废气排出孔室的周围,隔着孔室隔壁而分别交替配置各4个上述第1废气导入孔室和第2废气导入孔室,从而包围废气排出孔室,并且
将包围废气排出孔室的4个第2废气导入孔室的截面形状即各八边形的几何重心连结的虚拟线段中,通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的两条线段的交点与废气排出孔室的截面形状即八边形的几何重心一致,且
将上述4个第2废气导入孔室的截面形状即各八边形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的4条线段构成正方形,其各个边的中点与包围废气排出孔室的4个第1废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心一致,
以上述方式分别配置上述废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室,并且
构成上述废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边、与构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着上述孔室隔壁而与废气排出孔室相对的边平行,
构成上述废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与上述第2废气导入孔室相对的边、与构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着上述孔室隔壁而与废气排出孔室相对的边平行,并且,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与上述第2废气导入孔室相对的边、与构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着上述孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边平行,且上述平行的边之间的距离在任一组合中均彼此相等。
本发明的蜂窝过滤器优选为,上述外周壁具有角部,且与孔室的长度方向垂直的截面上的和上述外周壁相邻的废气导入孔室及废气排出孔室的与上述外周壁相接的边、与上述外周壁的形成外壁的边平行且形成为直线,以使该角部以外的外周壁的厚度变得均匀。另外,在该蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,废气排出孔室为八边形,第1废气导入孔室为正方形,第2废气导入孔室为八边形。
这种实施方式的蜂窝过滤器中,作为外周壁和与外周壁相邻的废气导入孔室的形状,相当于具有3个图案的宗旨的说明中的(2)的图案。
通过外周壁提高蜂窝烧成体的强度,并且可以进一步抑制蜂窝烧成体中的废气排出孔室与废气导入孔室的容积比率的局部偏差,废气的流动变得更均匀,因此能够减少压力损失。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室、上述第1废气导入孔室及上述第2废气导入孔室均为正方形。
即使在这种上述第1废气导入孔室及上述第2废气导入孔室均为正方形的情况下,废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的大小关系和位置关系等也不同,例如第1废气导入孔室的截面的面积小于废气排出孔室的截面积,因此与现有技术中说明的蜂窝过滤器110(参考图20)不同,能够发挥上述本发明的效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述第2废气导入孔室的截面积与上述废气排出孔室的截面积相同,
上述第1废气导入孔室的截面积为上述第2废气导入孔室的截面积的20~50%。另外,在该蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室、上述第1废气导入孔室及上述第2废气导入孔室均为正方形。
在上述结构的蜂窝过滤器中,能够对废气通过第1废气导入孔室时的阻力与通过第2废气导入孔室时的阻力赋予差距,从而能够有效地抑制压力损失。
若第1废气导入孔室的截面积小于第2废气导入孔室的截面积的20%,则第1废气导入孔室的截面积变得过小,废气通过第1废气导入孔室的通过阻力增大,压力损失容易增高。另一方面,若第1废气导入孔室的截面积超过第2废气导入孔室的截面积的50%,则两者的通过阻力之差减小,难以降低压力损失。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室的截面形状为正方形,上述第1废气导入孔室的截面形状为正方形,上述第2废气导入孔室的截面形状为正方形,
上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室的截面形状相互全等,并且
在上述废气排出孔室的周围,隔着孔室隔壁分别交替配置各4个上述第1废气导入孔室和第2废气导入孔室,从而包围废气排出孔室,
并且,将包围废气排出孔室的4个第2废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心连结的虚拟线段中,通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的两条线段的交点与废气排出孔室的截面形状即正方形的几何重心一致,且
将上述4个第2废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的4条线段构成正方形,其各个边的中点与包围废气排出孔室的4个第1废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心一致,
以上述方式分别配置上述废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室,并且
构成上述废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边、与构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着上述孔室隔壁而与废气排出孔室相对的边平行,
构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与上述第2废气导入孔室相对的边、与构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着上述孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边平行,且上述平行的边之间的距离在任一组合中均彼此相等。
本发明的蜂窝过滤器优选为,上述外周壁具有角部,且与孔室的长度方向垂直的截面上的和上述外周壁相邻的废气导入孔室及废气排出孔室的与上述外周壁相接的边、与上述外周壁的形成外壁的边平行且形成为直线,以使该角部以外的外周壁的厚度变得均匀。另外,在该蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室、上述第1废气导入孔室及上述第2废气导入孔室均为正方形。
这种实施方式的蜂窝过滤器中,作为外周壁和与外周壁相邻的废气导入孔室的形状,相当于具有3个图案的宗旨的说明中的(2)的图案。
通过外周壁提高蜂窝烧成体的强度,并且可以进一步抑制蜂窝烧成体中的废气排出孔室与废气导入孔室的容积比率的局部偏差,废气的流动变得更均匀,因此能够减小压力损失。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于上述与孔室的长度方向垂直的截面,由上述多边形构成的孔室的顶点部分呈曲线倒角形状。
在上述结构的蜂窝过滤器中,孔室的顶点部分呈曲线倒角形状,因此由热量等引起的应力不易集中在孔室的角部而不易产生龟裂。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室、上述第1废气导入孔室及上述第2废气导入孔室为点对称的多边形,并且是该多边形的边的数量为八条以下的多边形。
通过设为点对称的多边形且该多边形的边的数量为八条以下的多边形,能够减小废气通过孔室的阻力,从而能够进一步降低压力损失。
本发明的蜂窝过滤器优选为,上述废气导入孔室由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室这两种构成,上述第2废气导入孔室的与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室,且
上述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积形成为等于或大于上述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室和上述废气导入孔室为由曲线构成的形状,且将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度薄于将上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度。
在本发明的蜂窝过滤器中,当将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度薄于将上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度时,废气在初期容易透过将第1废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁,在PM堆积某一程度的阶段,透过将第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁。并且,第2废气导入孔室的孔室的截面积大于第1废气导入孔室的孔室的截面积,且废气排出孔室的截面积等于或大于第2废气导入孔室的截面积,因此发挥上述本发明的作用效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室和上述废气导入孔室为由曲线构成的形状,且将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度为将上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度的40~75%。
在本发明的蜂窝过滤器中,当将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度为将上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度的40~75%时,上述的主流路切换效果变得更大,从而更有效地起到上述本发明的作用效果。
若将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度小于将上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度的40%,则需要使将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度变得极薄,因此蜂窝过滤器的机械特性下降。另一方面,若将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度超过将上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度的75%,则两者的孔室隔壁的厚度之间不存在较大的差距,因此有可能无法得到上述压损减小效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室、上述第1废气导入孔室及上述第2废气导入孔室均为圆形。
在上述结构的蜂窝过滤器中,即使废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的截面形状均为圆形,也能够发挥本发明的作用和效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述废气排出孔室及上述第2废气导入孔室的截面形状为由向孔室的外侧弯曲的4个曲线构成的膨胀的正方形,另一方面,上述第1废气导入孔室的截面形状为由向孔室的内侧弯曲的4个曲线构成的收缩的正方形。
在本发明中使用的膨胀的正方形是指由向图形的外侧弯曲且具有相同长度的4个曲线构成的图形,是指犹如正方形的边从其几何重心向外侧方向膨胀的形状的图形。并且,收缩的正方形是指由向图形的内侧弯曲且具有相同长度的4个曲线构成的图形,是指犹如正方形的边向其几何重心方向收缩的形状的图形。
在上述结构的蜂窝过滤器中,废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室具有上述结构,因此成为废气排出孔室的截面积大于第1废气导入孔室且废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的大小关系也会具有本发明的关系的蜂窝过滤器。因此,能够发挥本发明的作用效果。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,
上述第2废气导入孔室的截面积与废气排出孔室的截面积相同,
上述第1废气导入孔室的截面积为上述第2废气导入孔室的截面积的20~50%。另外,在该蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室和上述废气导入孔室为由曲线构成的形状。
在上述结构的蜂窝过滤器中,能够对废气通过第1废气导入孔室时的阻力与通过第2废气导入孔室时的阻力赋予差距,从而能够有效地抑制压力损失。
若第1废气导入孔室的截面积小于第2废气导入孔室的截面积的20%,则第1废气导入孔室的截面积变得过小,废气通过第1废气导入孔室的通过阻力增大,压力损失容易增高。另一方面,若第1废气导入孔室的截面积超过第2废气导入孔室的截面积的50%,则两者的通过阻力之差减小,难以降低压力损失。
本发明的蜂窝过滤器优选为,作为上述废气导入孔室,仅由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室这两种构成,所述第2废气导入孔室的与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室。
这是因为,截面积小于第2废气导入孔室的废气导入孔室的数量较少的一方能够加大作为导入孔室的有效面积,使PM堆积成较薄且较宽。
本发明的蜂窝过滤器优选为,上述蜂窝过滤器由蜂窝烧成体构成,该蜂窝烧成体由碳化硅或含硅的碳化硅构成。
上述碳化硅、上述含硅的碳化硅为耐热性优异的材料。因此,该蜂窝过滤器成为耐热性优异的蜂窝过滤器。
在本发明的蜂窝过滤器中,优选蜂窝过滤器的孔室隔壁的厚度为0.10~0.46mm。
上述厚度的孔室隔壁具有足以捕集该气体中的PM的厚度,并且能够有效地抑制压力损失的增加。因此,在本发明的蜂窝过滤器中,能够充分发挥上述作为本发明的蜂窝过滤器的效果。
当上述孔室隔壁的厚度小于0.10mm时,孔室隔壁的厚度变得过薄,因此蜂窝过滤器的机械强度下降。另一方面,若孔室隔壁的厚度超过0.46mm,则孔室隔壁变得过厚,因此废气透过孔室隔壁时的压力损失增大。
在本发明的蜂窝过滤器中,优选上述孔室隔壁的气孔率为40~65%。
当孔室隔壁的气孔率为40~65%时,孔室隔壁能够良好地捕集废气中的PM,且能够抑制由孔室隔壁引起的压力损失的上升。因此,成为初期的压力损失较低,且即使PM堆积,压力损失也不易上升的蜂窝过滤器。
当孔室隔壁的气孔率小于40%时,孔室隔壁的气孔的比例变得过小,因此废气难以透过孔室隔壁,废气透过孔室隔壁时的压力损失增大。另一方面,若孔室隔壁的气孔率超过65%,则孔室隔壁的机械特性降低,再生时等容易产生龟裂。通过压汞法,在接触角130°、表面张力485mN/m的条件下测定气孔径及气孔率。
在本发明的蜂窝过滤器中,优选上述孔室隔壁中所包含的气孔的平均气孔径为8~25μm。
在上述结构的蜂窝过滤器中,能够抑制压力损失的增加,并且以较高的捕集效率捕集PM。若孔室隔壁中所包含的气孔的平均气孔径小于8μm,则气孔变得过小,因此废气透过孔室隔壁时的压力损失增大。另一方面,若孔室隔壁中所包含的气孔的平均气孔径超过25μm,则气孔径变得过大,因此导致PM的捕集效率下降。
在本发明的蜂窝过滤器中,优选在外周形成外周涂层。
该外周的涂层起到机械地保护内部的孔室的作用。因此,成为压缩强度等机械特性优异的蜂窝过滤器。
本发明的蜂窝过滤器优选为,
关于与构成蜂窝过滤器的孔室的长度方向垂直的截面形状,
除密封部分以外遍及废气出口侧的端部至废气出口侧的端部,上述第1废气导入孔室、上述第2废气导入孔室及上述废气排出孔室在各自的孔室中的所有部位均相同,上述第1废气导入孔室及上述第2废气导入孔室的截面形状相互不同,且上述废气排出孔室及上述第1废气导入孔室的截面形状也相互不同。该不同的宗旨是并非所谓的全等,但是包含相似形。即,当截面形状为相似形时,可以解释为截面形状相互不同。
第1废气导入孔室其本身无论从哪个截面观察均为相同形状,第2废气导入孔室及废气排出孔室无论从哪个截面观察也均分别为相同形状,而对第1废气导入孔室及第2废气导入孔室进行比较时,它们的截面形状相互不同,并且,对废气排出孔室及第1废气导入孔室的截面形状进行比较时也相互不同。
本发明的蜂窝过滤器优选为,关于与孔室的长度方向垂直的截面,将下述孔室结构作为一个孔室单元,相互共用该孔室单元配置于下述孔室结构中的废气排出孔室周围的第1废气导入孔室及第2废气导入孔室,并且将其二维重复,由此构成蜂窝过滤器:
孔室结构中,在废气排出孔室的整个周围,废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而相邻,上述废气导入孔室由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室这两种构成,所述第2废气导入孔室的与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室,并且,上述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的截面的截面积形成为等于或大于上述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的截面的截面积,关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室及上述废气导入孔室均由多边形构成,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度长于构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度,或者,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中的任意一边与上述废气排出孔室相对,且构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边均不与上述废气排出孔室相对的孔室结构;或
关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室和上述废气导入孔室为由曲线构成的形状,且将上述第1废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度薄于将上述第2废气导入孔室和上述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度的孔室结构。
上述孔室单元二维重复而构成较大容积的过滤器。过滤器中存在外周壁,当然,孔室单元并不从该外周壁向外扩张。因此,孔室单元沿着该外周壁的形状而适当地受到缺损。
附图说明
图1(a)是表示本发明的一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的端面的端面图,图1(b)是放大表示本发明的一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的端面的一部分的放大端面图。
图2(a)~(b)是表示孔室截面形状的一例的扫描型电子显微镜照片(SEM照片)。
图3(a)~(b)是表示与图2所示的孔室不同的孔室的孔室截面形状的一例的扫描型电子显微镜照片(SEM照片)。
图4(a)~(c)是放大表示本发明的一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的端面的一部分的放大端面图。
图5是示意地表示本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的一例的立体图。
图6(a)是示意地表示构成图5所示的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的一例的立体图。图6(b)是图6(a)所示的蜂窝烧成体的A-A线剖视图。
图7是表示在孔室的截面形状中第2废气导入孔室及废气排出孔室为八边形且第1废气导入孔室为正方形时,孔室单元(孔室结构)如何二维地即沿X、Y方向重复,并且在各孔室单元(孔室结构)之间如何共用第1废气导入孔室及第2废气孔室的、蜂窝过滤器的与孔室长度方向垂直的截面的放大图。
图8是示意地表示初期压力损失测定方法的剖视图。
图9是示意地表示压力损失测定方法的剖视图。
图10(a)是表示实施例1及比较例1中测定出的PM捕集量与压力损失之间的关系的曲线图,图10(b)是表示气体流量与初期压力损失之间的关系的曲线图。
图11(a)是示意地表示本发明的第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器的一例的立体图,图11(b)是表示构成上述蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的立体图。
图12(c)是表示本发明的第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器的变形例的一种的立体图,图12(d)是图12(c)所示的蜂窝过滤器的端面图。
图13(a)是示意地表示构成本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面上的孔室的配置例的一例的端面图,图13(b)是表示本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的变形例的一种的端面图,图13(c)是表示本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的又一变形例的一种的端面图。
图14是表示在孔室的截面形状中第1废气导入孔室、第2废气导入孔室及废气排出孔室为正方形时,孔室单元(孔室结构)如何二维地即沿X、Y方向重复,并且在各孔室单元(孔室结构)之间如何共用第1废气导入孔室及第2废气孔室的、蜂窝过滤器的与孔室长度方向垂直的截面的放大图。
图15是示意地表示构成本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面上的孔室的配置例的一例的端面图。
图16是示意地表示构成本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面上的孔室的配置例的一例的端面图。
图17(a)是示意地表示膨胀的正方形的孔室形状的一例的说明图,图17(b)是示意地表示收缩的正方形的孔室形状的一例的说明图,图17(c)是示意地表示收缩的正方形的顶点部分被实施倒角的形状的一例的说明图,图17(d)是示意地表示膨胀的正方形的顶点部分被实施倒角的形状的一例的说明图。
图18(a)是示意地表示专利文献1中记载的蜂窝过滤器的立体图,图18(b)是示意地表示构成上述蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的立体图。
图19是示意地表示构成专利文献1中记载的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面的端面图。
图20(a)是示意地表示专利文献2中记载的蜂窝过滤器的立体图,图20(b)是示意地表示上述蜂窝过滤器的端面的端面图。
图21(a)是示意地表示比较例所涉及的蜂窝过滤器的立体图,图21(b)是示意地表示构成图21(a)所示的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的立体图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行具体说明。但是,本发明并不限定于以下实施方式,在不改变本发明宗旨的范围内可以适当地进行变更来适用。
(第一实施方式)
以下,对本发明的蜂窝过滤器的一实施方式即第一实施方式进行说明。
本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器具备第1废气导入孔室及第2废气导入孔室来作为废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的废气排出孔室及废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的废气导入孔室,并且通过外周具有外周壁的多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成。
并且,关于与上述外周壁相邻的孔室以外的孔室,在上述废气排出孔室的整个周围,第1废气导入孔室和第2废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而相邻,
关于与孔室的长度方向垂直的方向的截面,上述第2废气导入孔室的截面积大于第1废气导入孔室的截面积,上述废气排出孔室的截面积与上述第2废气导入孔室的截面积相同,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室及上述废气导入孔室均由多边形构成,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度长于构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度。
与上述外周壁相邻的孔室由上述第1废气导入孔室和与该第1废气导入孔室交替配置的所述废气排出孔室构成,上述废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积大于上述第1废气导入孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积。
上述外周壁具有角部,且与孔室的长度方向垂直的截面上的和上述外周壁相邻的第1废气导入孔室及废气排出孔室的与上述外周壁相接的边、与上述外周壁的形成外壁的边平行且形成为直线,以使该角部以外的外周壁的厚度变得均匀,且上述废气排出孔室的一部分缺损。
另外,关于与孔室的长度方向垂直的方向的截面形状,除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至上述废气出口侧的端部,上述废气导入孔室及废气排出孔室的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同。
图5是示意地表示本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的一例的立体图。
图6(a)是示意地表示构成图5所示的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的一例的立体图。图6(b)是图6(a)所示的蜂窝烧成体的A-A线剖视图。
在图5所示的蜂窝过滤器20中,多个蜂窝烧成体10经由粘合材料层15结合而构成陶瓷块18,在该陶瓷块18的外周形成有用于防止废气泄漏的外周涂层16。另外,根据需要形成外周涂层16即可。
另外,蜂窝烧成体10为四棱柱形状,如图6(a)所示,端面上的角部以呈曲线形状的方式实施倒角,由此防止热应力集中在角部而产生龟裂等损伤。上述角部也可以以呈直线形状的方式进行倒角。
另外,在第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器20中,废气排出孔室的废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封,废气导入孔室的废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封,而密封材料11优选与蜂窝烧成体相同的材料。
在图6(a)及图6(b)所示的蜂窝烧成体10中,在截面为八边形状的废气排出孔室11的整个周围,截面为正方形的第1废气导入孔室12和截面为八边形状的第2废气导入孔室14隔着多孔质的孔室隔壁而相邻。第1废气导入孔室12和第2废气导入孔室14交替配置于废气排出孔室11的周围,第2废气导入孔室14的截面积大于第1废气导入孔室12的截面积,废气排出孔室11的截面积与第2废气导入孔室14的截面积相同。并且,在该蜂窝烧成体10的外周形成有外周壁17,与外周壁17相邻的孔室由废气排出孔室11A、11B和第1废气导入孔室12A构成。
第2废气导入孔室14和废气排出孔室11的截面形状均为八边形,并且相互全等。
在本实施方式所涉及的蜂窝过滤器20中,与孔室的长度方向垂直的截面上的和外周壁17相邻的废气排出孔室11A、11B和第1废气导入孔室12A的与外周壁17相接的边、与外周壁17的形成外壁的边平行且形成为直线,以使角部以外的外周壁17的厚度变得均匀。
因此,与外周壁17相邻的废气排出孔室11A的截面的一部分被切除,因此从八边形变为六角形。也可以为第1废气导入孔室12A的形状截面的一部分被切除的形状,但优选与第1废气导入孔室12的截面形状全等。
存在于蜂窝烧成体10的角部的废气排出孔室11B从八边形变为具有由曲线构成的倒角部110B的大致五边形。图6(a)所示的废气排出孔室11B的倒角部110B以倒角部分具有曲线的方式进行倒角,但也可以以倒角部分呈直线的方式进行倒角。
通过如此构成,通过外周壁提高蜂窝烧成体的强度,并且可以进一步抑制蜂窝烧成体中的废气排出孔室与废气导入孔室的容积比率的局部偏差,废气的流动变得更均匀,且即使在外周壁附近,废气也会顺畅地流入到第1废气导入孔室12中,由于孔室隔壁及外周壁起到作为过滤器的功能,因此能够减小压力损失。
在蜂窝烧成体10中,以沿外周壁17的方式交替配置有废气排出孔室11A、11B和第1废气导入孔室12A,在其内侧,经由第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14有序地配置有废气排出孔室11,废气排出孔室11、第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14取极其整齐的配置。
废气排出孔室11和第2废气导入孔室14具有相同的八边形的形状,该八边形关于重心点对称,并且是斜边(图4中用14a表示)的长度全部相等且纵向和横向的边(图4中用14b表示)长度全部相等的形状的八边形,且4个第1边(斜边)和4个第2边(纵向和横向的边)交替配置,第1边与第2边所成的角度为135°。
另外,“斜边”一般是指与直角三角形的直角相对的最长的边,在该说明书中,为了方便说明,将相对于下述说明的4个虚拟线段具有90°或非0°的规定角度的边14a和边11b表达为“斜边”。并且,为了与其进行区别,将与下述说明的虚拟4个线段平行或垂直的边14b和边11a表达为“纵向和横向的边”。
“斜边”、“纵向和横向的边”的说明中的虚拟线段是指,将配置于废气排出孔室11周围的4个第2废气导入孔室14的截面图形的几何重心之间连结的虚拟线段中不与废气排出孔室11的截面图形相交的4个线段(该4个线段构成正方形)。
第1废气导入孔室12具有正方形的截面形状。
并且,关于相邻的3种孔室即废气排出孔室11、第2废气导入孔室14及第1废气导入孔室12的截面形状,在八边形状的废气排出孔室11的边中隔着孔室隔壁13而与第1废气导入孔室12相对的边11a、与正方形的第1废气导入孔室12的边中隔着孔室隔壁13而与废气排出孔室11相对的边12a平行。
并且,八边形的废气排出孔室11的边中与八边形的第2废气导入孔室14隔着孔室隔壁13而相对的边11b、与八边形的第2废气导入孔室14的边中隔着孔室隔壁13而与废气排出孔室11相对的边14a平行。并且,第1废气导入孔室12的边中隔着孔室隔壁13而与第2废气导入孔室14相对的边12b、与第2废气导入孔室14的边中隔着孔室隔壁13而与第1废气导入孔室12相对的边14b平行。并且,相互平行的边之间的距离在任一组合中均彼此相等(参考图4(a)~(c))。即,相互平行的边11a与边12a之间的距离、相互平行的边11b与边14a之间的距离、及相互平行的边12b与边14b之间的距离彼此相等。
另外,废气排出孔室11、第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14配置成分别满足以下条件。
即,将包围废气排出孔室11的4个第2废气导入孔室14的八边形图形的几何重心连结的虚拟线段中,通过废气排出孔室11的八边形图形区域的两条线段的交点与废气排出孔室11的八边形图形的几何重心一致。
并且,将4个第2废气导入孔室14的八边形图形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过废气排出孔室11的八边形图形区域的4条线段构成正方形,其各个边的中点与包围废气排出孔室11的4个第1废气导入孔室12的正方形图形的几何重心一致。
如此,在八边形的废气排出孔室11的周围隔着孔室隔壁13分别交替配置各4个正方形的第1废气导入孔室12和八边形的第2废气导入孔室14,从而包围废气排出孔室11,将这种结构作为一个单元,该单元相互共用第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14,并且二维重复排列而构成蜂窝过滤器。由于各单元相互共用第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14,因此与废气排出孔室11隔着孔室隔壁13而相接的第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14与相邻的单元中的废气排出孔室11隔着孔室隔壁13而相接。
图7是表示在孔室的截面形状中第2废气导入孔室14及废气排出孔室11为八边形且第1废气导入孔室12为正方形并且满足上述说明的条件时,孔室单元(孔室结构)如何二维地即沿图7中记载的X、Y方向重复,并且在各孔室单元(孔室结构)之间如何共用第1废气导入孔室12及第2废气孔室14的、蜂窝过滤器的与孔室长度方向垂直的截面的放大图。
孔室单元1、孔室单元2及孔室单元3具有在废气排出孔室11的整个周围经由孔室隔壁13分别交替配置各4个第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14的结构,以便均满足上述说明的条件。孔室单元2具有与孔室单元1相同的结构,且与孔室单元1共用一个第1废气导入孔室12及两个第2废气导入孔室14而在X方向上相邻。在图7中,由孔室单元1及孔室单元2共用的孔室记为“共用部分2”。并且,单元孔室3具有与孔室单元1相同的结构,且与孔室单元1共用一个第1废气导入孔室12及两个第2废气导入孔室14而在Y方向上相邻。在图7中,由孔室单元1及孔室单元3共用的孔室记为“共用部分1”。
另外,在图7中示出将4个第2废气导入孔室14的八边形图形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过废气排出孔室11的八边形图形区域的4条线段H、I、J、K及通过废气排出孔室11的八边形图形区域的虚拟的两条线段L、M。并且,通过由与线段M相同方向的线段构成的阴影线描绘出“共用部分2”,通过由与线段L相同方向的线段构成的阴影线描绘出“共用部分1”。
如图7所示,两条线段L、M的交点与废气排出孔室11的几何重心一致。
关于上述孔室的形状,在图4~6所示的蜂窝过滤器20中,除与外周壁17相邻的废气排出孔室11A、11B以外,废气排出孔室11及第2废气导入孔室14的截面为八边形,第1废气导入孔室12、12A的截面为正方形,但构成本发明的蜂窝过滤器的废气排出孔室及废气导入孔室的截面的形状并不限定于上述形状,也可以如下述全部为正方形,还可以为其他多边形的组合。
并且,这种截面为多边形的孔室的废气排出孔室11、第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14的顶点部分也可以呈截面成为曲线的曲线倒角形状。
作为上述曲线,可以举出将圆4等分分割时所得到的曲线(圆弧)、将椭圆以长轴及与长轴垂直的直线4等分分割时所得到的曲线等。尤其优选对截面为四边形状的孔室的顶点部分实施截面成为曲线的曲线倒角。这是因为能够防止因应力集中在角部而使得龟裂波及孔室隔壁。
并且,在该蜂窝过滤器20中,根据需要也可以包含截面由圆形的一部分即圆弧等曲线构成的一部分孔室。
在以下说明中,将与外周壁17相邻的废气排出孔室11A、11B除外。
第1废气导入孔室12的截面积优选为第2废气导入孔室14的截面积的20~50%,更优选为22~45%。
在图4~6所示的蜂窝过滤器20中,废气排出孔室11的截面积与第2废气导入孔室14的截面积相同,但废气排出孔室11的截面积也可以大于第2废气导入孔室14的截面积。
废气排出孔室11的截面积优选为第2废气导入孔室14的截面积的1.05~1.5倍。
并且,构成第1废气导入孔室12的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边12a的长度长于构成第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边14a的长度。根据上述本发明的定义,边12a、14a为与废气排出孔室11相对的边。
第2废气导入孔室14的边14a的长度相对于第1废气导入孔室12的边12a的长度之比(边14a的长度/边12a的长度)没有特别限定,但优选为0.8以下,更优选为0.7以下,进一步优选为0.5以下。
如图6(b)所示,流入到第1废气导入孔室12或第2废气导入孔室14中的废气G1(图6(b)中,用G1表示废气,用箭头表示废气的流动)必定会在透过将废气排出孔室11和第1废气导入孔室12或第2废气导入孔室14隔开的孔室隔壁13之后,从废气排出孔室11中流出。在废气G1透过孔室隔壁13时,废气中的PM等被捕集,因此孔室隔壁13作为过滤器发挥作用。
如此,废气排出孔室11、第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14能够使废气等气体流通。当使废气沿图6(b)所示的方向流通时,将蜂窝烧成体10的第1端面10a侧的端部(废气排出孔室11被密封的一侧的端部)称为废气入口侧的端部,将蜂窝烧成体10的第2的端面10b侧的端部(第1废气导入孔室12及第2废气导入孔室14被密封的一侧的端部)称为废气出口侧的端部。
在这种结构的蜂窝过滤器20中,如同在本发明所涉及的蜂窝过滤器的作用和效果中的说明,与现有的蜂窝过滤器相比,能够降低初期的压力损失,并且即使在相当量的PM堆积在孔室隔壁的阶段,压力损失的上升比例也较小,且在初期至PM堆积接近极限的量为止的整个使用范围,能够大幅改善压力损失。
在图6所示的结构的蜂窝过滤器20中,外周壁的厚度遍及整个外周壁17而均匀,因此通过外周壁17提高蜂窝烧成体的强度,并且可以进一步抑制蜂窝烧成体中的废气排出孔室与废气导入孔室的容积比率的局部偏差,废气的流动变得更均匀,因此能够减小压力损失。
并且,关于与外周壁17相邻的孔室,由于废气排出孔室11A、11B和第1废气导入孔室12A相邻,因此废气能够通过外周壁17的内部,其结果,能够将外周壁17的一部分用作过滤器,从而能够进一步减少压力损失。
并且,外周壁17为倒角形状,因此可以抑制应力集中在蜂窝烧成体10的角部,在蜂窝烧成体10的角部不易产生龟裂。另外,若位于角部的废气排出孔室11B的截面形状不具有由曲线构成的倒角部110B而是组合直线的5边形,则由于废气排出孔室11B为靠近蜂窝烧成体10的角部的部分,因此应力容易集中而容易产生龟裂,但在该蜂窝过滤器20中,由于在废气排出孔室11B形成有倒角部110B,因此废气排出孔室11B不易产生龟裂。
第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器20由多个蜂窝烧成体10构成,作为蜂窝烧成体10的构成材料,例如可以举出:碳化硅、碳化钛、碳化钽、碳化钨等碳化物陶瓷;氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等氮化物陶瓷;氧化铝、氧化锆、堇青石、莫来石、钛酸铝等氧化物陶瓷;及含硅的碳化硅等。这些之中,优选碳化硅或含硅的碳化硅。这是因为耐热性、机械强度、热传导性率等优异。
另外,含硅的碳化硅通过碳化硅配合金属硅而成,优选含有60wt%以上的碳化硅的含硅的碳化硅。
将构成第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器20的蜂窝烧成体10的孔室彼此隔开的孔室隔壁的厚度优选在所有部位均相等。并且,孔室隔壁的厚度优选为0.10~0.46mm,更优选为0.15~0.31mm。外周壁17的厚度优选为0.10~0.50mm。另外,孔室隔壁的厚度为根据上述定义作为图1(b)所示的厚度D而测定的值。
构成第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器20的蜂窝烧成体10的孔室隔壁及外周壁17的气孔率优选为40~65%。
构成第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器20的蜂窝烧成体10的孔室隔壁中所包含的气孔的平均气孔径优选为8~25μm。
通过压汞法,在接触角130°、表面张力485mN/m的条件下测定气孔径及气孔率。
蜂窝烧成体10截面上的孔室的每单位面积的数量优选为31~62个/cm2(200~400个/inch2)。
本发明的实施方式所涉及的蜂窝过滤器20通过外周具有外周壁的多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成。使蜂窝烧成体粘合的粘合材料层通过将含有无机粘结剂和无机粒子的粘合材料糊状物涂布、干燥而成。上述粘合材料层还可以含有无机纤维和/或晶须。粘合材料层的厚度优选为0.5~2.0mm。
在本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,也可以在蜂窝过滤器的外周具备外周涂层,外周涂层的材料优选与粘合材料的材料相同。
外周涂层的厚度优选为0.1~3.0mm。
接着,对本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的制造方法进行说明。
另外,以下,对使用碳化硅作为陶瓷粉末的情况进行说明。
(1)进行成型工序,在该成型工序中,通过对含有陶瓷粉末和粘结剂的湿润混合物挤压成型来制作蜂窝成型体。
具体而言,首先,混合作为陶瓷粉末的平均粒径不同的碳化硅粉末、有机粘结剂、液状的增塑剂、润滑剂及水,由此制备蜂窝成型体制造用的湿润混合物。
上述湿润混合物中,根据需要还可以添加以氧化物系陶瓷为成分的作为微小中空球体的空心球、及球状丙烯酸粒子、石墨等造孔剂。
作为空心球并没有特别限定,例如可以举出氧化铝空心球、玻璃微空心球、火山灰空心球、飞灰空心球(FA空心球)、莫来石空心球等。这些之中优选氧化铝空心球。
接着,将上述湿润混合物投入到挤压成型机中,通过挤压成型来制作规定形状的蜂窝成型体。
此时,使用可以制作具有图4、6所示的孔室结构(孔室的形状及孔室的配置)的截面形状的金属模具来制作蜂窝成型体。
(2)进行密封工序,在该密封工序中,将蜂窝成型体切割为规定长度,并使用微波干燥机、热风干燥机、电介质干燥机、减压干燥机、真空干燥机、冷冻干燥机等进行干燥之后,在规定的孔室中填充成为封闭材料的封闭材料糊状物来密封上述孔室。
在此,作为封闭材料糊状物,可以使用上述湿润混合物。
(3)进行脱脂工序,在该脱脂工序中,在脱脂炉中将蜂窝成型体加热至300~650℃来去除蜂窝成型体中的有机物,之后进行烧成工序,在该烧成工序中,将经脱脂的蜂窝成型体输送至烧成炉中,并加热至2000~2200℃,由此制作如图4~6所示的蜂窝烧成体。
另外,填充于孔室端部的封闭材料糊状物通过加热而烧成,从而成为密封材料。
并且,切割工序、干燥工序、密封工序、脱脂工序及烧成工序的条件可以适用一直以来制作蜂窝烧成体时所使用的条件。
(4)进行结合工序,在该结合工序中,在支承台上,经由粘合材料糊状物依次堆积多个蜂窝烧成体并进行结合,从而制作堆积多个蜂窝烧成体而成的蜂窝集合体。
作为粘合材料糊状物,例如使用由无机粘结剂、有机粘结剂及无机粒子构成的糊状物。并且,上述粘合材料糊状物还可以含有无机纤维和/或晶须。
作为上述粘合材料糊状物中所包含的无机粒子,例如可以举出碳化物粒子、氮化物粒子等。具体而言,可以举出碳化硅粒子、氮化硅粒子、氮化硼粒子等。这些既可以单独使用,也可以同时使用两种以上。无机粒子中优选热传导性优异的碳化硅粒子。
作为上述粘合材料糊状物中所包含的无机纤维和/或晶须,例如可以举出由二氧化硅-氧化铝、莫来石、氧化铝、二氧化硅等构成的无机纤维和/或晶须等。这些既可以单独使用,也可以同时使用两种以上。无机纤维中优选氧化铝纤维。并且,无机纤维也可以为生物可溶性纤维。
另外,上述粘合材料糊状物中,根据需要还可以添加以氧化物系陶瓷为成分的作为微小中空球体的空心球、及球状丙烯酸粒子、石墨等。作为空心球并没有特别限定,例如可以举出氧化铝空心球、玻璃微空心球、火山灰空心球、飞灰空心球(FA空心球)、莫来石空心球等。
(5)接着,通过对蜂窝集合体进行加热而使粘合材料糊状物加热固化来作为粘合材料层,从而制作四棱柱状的陶瓷块。
粘合材料糊状物的加热固化条件可以适用一直以来制作蜂窝过滤器时所使用的条件。
(6)进行对陶瓷块实施切削加工的切削加工工序。
具体而言,使用金刚石刀具切削陶瓷块的外周,由此制作外周加工成大致圆柱状的陶瓷块。
(7)进行外周涂层形成工序,在该外周涂层形成工序中,在大致圆柱状的陶瓷块的外周面涂布外周涂层材料糊状物并使其干燥固化,从而形成外周涂层。
在此,作为外周涂层材料糊状物,可以使用上述粘合材料糊状物。另外,作为外周涂层材料糊状物,也可以使用与上述粘合材料糊状物不同组成的糊状物。
另外,无需一定设置外周涂层,根据需要设置即可。
通过设置外周涂层来调整陶瓷块的外周形状,从而作成圆柱状的蜂窝过滤器。
通过以上工序,能够制作包含蜂窝烧成体的蜂窝过滤器。
在上述工序中,通过进行切削工序来制作规定形状的蜂窝过滤器,但也可以在制作蜂窝烧成体的工序中制作整个外周具有外周壁的多个形状的蜂窝烧成体,并将这些多个形状的蜂窝烧成体经由粘合材料层进行组合而使其成为圆柱等规定形状。此时,可以省略切削工序。
以下,列举本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器的作用效果。
(1)在本实施方式的蜂窝过滤器中,能够完全利用位于废气排出孔室周围的整个孔室隔壁,并且能够利用外周壁的一部分,且废气排出孔室成为有序配置的形态,因此废气的流动变得均匀且顺畅,与现有的蜂窝过滤器相比,能够降低初期的压力损失,并且即使在相当量的PM堆积在孔室隔壁的阶段,压力损失的上升比例也较小,且在初期至PM堆积接近极限的量为止的整个期间,能够大幅改善压力损失。
(2)在本实施方式的蜂窝过滤器中,能够将第1废气导入孔室的截面积设为第2废气导入孔室的截面积的20~50%。
通过如上述设定第1废气导入孔室与第2废气导入孔室的截面比率,能够对废气通过第1废气导入孔室时的阻力与通过第2废气导入孔室时的阻力赋予差距,从而能够有效地抑制压力损失。
(3)在本实施方式的蜂窝过滤器中,能够将第2废气导入孔室的边的长度相对于第1废气导入孔室的边的长度之比设为0.8以下。
通过如此设定第2废气导入孔室的边的长度相对于第1废气导入孔室的边的长度之比,废气更容易透过将废气排出孔室和第1废气导入孔室隔开的孔室隔壁,从而能够有效地抑制初期的压力损失,且即使在PM堆积之后,也能够抑制压力损失的增加比例的上升。
(4)在本实施方式的蜂窝过滤器中,作为蜂窝烧成体的构成材料,能够设为碳化硅或含硅的碳化硅,从而能够作成耐热性优异的蜂窝过滤器。
(5)在本实施方式的蜂窝过滤器中,能够使将孔室彼此隔开的孔室隔壁的厚度在所有部位相等。
通过如此设定孔室隔壁整体的厚度,能够在整个蜂窝过滤器中发挥相同的效果。
(6)在本实施方式的蜂窝过滤器中,能够将孔室隔壁的厚度设为0.10~0.46mm。
通过将孔室隔壁设定为这种厚度,具有足以捕集废气中的PM的厚度,并且能够有效地抑制压力损失的增加。
(7)在本实施方式的蜂窝过滤器中,能够将构成蜂窝过滤器20的孔室隔壁及外周壁的气孔率设为40~65%。
通过如此设定气孔率,孔室隔壁能够良好地捕集废气中的PM,且能够抑制由孔室隔壁引起的压力损失的上升。
(8)在本实施方式的蜂窝过滤器中,能够将构成蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的孔室隔壁中所包含的气孔的平均气孔径设为8~25μm。
通过如此设定上述孔室隔壁中所包含的气孔的平均气孔径,能够抑制压力损失的增加,并且以较高的捕集效率捕集PM。
(9)在本实施方式的蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的方向的截面形状,除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至上述废气出口侧的端部,上述废气导入孔室及废气排出孔室的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同。
因此,能够在整个蜂窝过滤器中发挥相同的效果,且能够防止蜂窝过滤器因位置的不同而形状不均匀所引起的不良情况的发生。
(10)本实施方式的蜂窝过滤器不易产生由燃烧去除在蜂窝过滤器中堆积的PM的再生时所生成的热冲击引起的龟裂。
在本实施方式的蜂窝过滤器中,设置于废气出口侧端部的封闭部,即填充于第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的封闭部经由孔室隔壁保持第1废气导入孔室的一个边的长度以上的宽度并沿纵向和横向成列存在。一般,当使蜂窝过滤器再生时,从堆积在蜂窝过滤器的废气入口侧的PM开始依次燃烧,热量伴随废气的流动而向蜂窝过滤器的出口侧传播,同时使直至出口侧为止的所有PM燃烧。因此,越位于蜂窝过滤器的出口侧越暴露于高温,从而容易被赋予蜂窝过滤器的径向温度差,导致因热应力而产生龟裂。这种龟裂与孔室的截面积的大小有关,包含正方形作为PM所堆积的废气导入孔室的截面形状时,容易显著发生应力集中。但是,在本实施方式的蜂窝过滤器中,在废气出口侧的端部沿纵向和横向成列的封口部成为热传导层及向外部散热的散热层,能够减小蜂窝过滤器的废气出口侧的端部的径向温度差,从而减小所产生的热应力,不易产生龟裂。另外,在本实施方式的蜂窝过滤器中,与第1废气导入孔室相比堆积更大量的PM的第2废气导入孔室中所填充的封闭材料的量与其截面积相对应地增多,封闭部的热容量也随之增大。因此,即使以各孔室单位考虑也可以认为,能够通过该封闭部来抑制PM的燃烧热量更大的第2废气导入孔室的温度上升,且能够减小蜂窝过滤器的径向温度差,从而能够减小所产生的热应力。
因此,认为本实施方式的蜂窝过滤器即使包含正方形作为其废气导入孔室的截面形状,也能够抑制再生时的龟裂。
(11)在本实施方式的蜂窝过滤器中,通过外周壁提高蜂窝烧成体的强度,并且可以进一步抑制蜂窝烧成体中的废气排出孔室与废气导入孔室的容积比率的局部偏差,废气的流动变得更均匀,因此能够减小压力损失。
以下,示出更具体公开本发明的第一实施方式的实施例。另外,本发明并不仅限于这些实施例。
(实施例1)
将具有平均粒径22μm的碳化硅的粗粉52.8重量%和平均粒径为0.5μm的碳化硅的微粉22.6重量%进行混合,在所得到的混合物中加入有机粘结剂(甲基纤维素)4.6重量%、润滑剂(NOF Corporation制造的Unilube)0.8重量%、甘油1.3重量%、造孔材料(丙烯酸树脂)1.9重量%、油酸2.8重量%及水13.2重量%并进行混炼而得到湿润混合物,之后进行挤压成型的成型工序。
在本工序中,制作与图6(a)所示的蜂窝烧成体10相同形状且未进行孔室的密封的未加工的蜂窝成型体。
接着,使用微波干燥机对上述未加工的蜂窝成型体进行干燥,由此制作蜂窝成型体的干燥体。之后,在蜂窝成型体的干燥体的规定孔室中填充封闭材料糊状物来进行孔室的密封。
具体而言,以废气入口侧的端部及废气出口侧的端部在图6(a)所示的位置被密封的方式进行孔室的密封。
另外,使用上述湿润混合物作为封闭材料糊状物。在进行孔室的密封之后,再次使用干燥机,对填充有封闭材料糊状物的蜂窝成型体的干燥体进行干燥。
接着,进行在400℃下对已进行孔室的密封的蜂窝成型体的干燥体进行脱脂的脱脂处理,另外,在常压的氩气氛下,在2200℃、3小时的条件下进行烧成处理。
由此,制作四棱柱的蜂窝烧成体。
以下,使用之前说明的作为电子显微镜照片及图像分析式粒度分布软件(Mountech Co.,Ltd.(Mountech)制)MAC-View(Version3.5)的测量软件,能够测量边的长度及截面积。
所制作的蜂窝烧成体是气孔率为45%、平均气孔径为15μm、大小为34.3mm×34.3mm×150mm、每单位面积的孔室数量(孔室密度)为290个/inch2、孔室隔壁的厚度为0.25mm的由碳化硅烧结体构成的图6(a)、(b)所示的蜂窝烧成体10。
关于所制作的蜂窝烧成体10的与孔室的长度方向垂直的截面,第1废气导入孔室12、12A及第2废气导入孔室14在废气排出孔室11的整个周围相邻。
第1废气导入孔室12、12A由正方形构成,构成第1废气导入孔室12、12A的截面形状的边的长度为0.96mm。
第2废气导入孔室14为八边形,与废气排出孔室11相对的边即斜边的长度为0.27mm,不与废气排出孔室11相对的纵向和横向的边的长度为1.11mm。
即,构成第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边的长度为构成第1废气导入孔室12的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边的长度的0.28倍。
另外,关于位于四角的废气排出孔室11B,与外周壁17相邻的边的长度为1.23mm,纵向和横向的边的长度为1.04mm,斜边的长度为0.27mm,截面积为1.48mm2。
另一方面,关于废气排出孔室11A,与外周壁17相邻的边的长度为1.49mm,和与外周壁17相邻的边平行的纵向的边的长度为1.11mm,和与外周壁17相邻的边以直角结合的横向的边的长度为1.04mm,斜边的长度为0.27mm,截面积为1.79mm2。
废气排出孔室11为八边形,其形状与第2废气导入孔室14相同,与第2废气导入孔室14相对的斜边的长度为0.27mm,与第1废气导入孔室12相对的纵向和横向的边的长度为1.11mm。
并且,外周壁17的厚度为0.35mm。
第1废气导入孔室12的截面积为0.93mm2,第2废气导入孔室14及废气排出孔室11的截面积均为2.17mm2。即,第1废气导入孔室12的截面积为第2废气导入孔室14的截面积的43%。
并且,废气排出孔室11的截面积与第2废气导入孔室14的截面积相同,且大于第1废气导入孔室12的截面积。
另外,蜂窝烧成体为以端面的角部成为曲线形状的方式实施倒角的四棱柱形状。
接着,使用包含平均纤维长为20μm的氧化铝纤维30重量%、平均粒径为0.6μm的碳化硅粒子21重量%、二氧化硅溶胶15重量%、羧甲基纤维素5.6重量%、及水28.4重量%的耐热性的粘合材料糊状物,使多个蜂窝烧成体结合,另外,在120℃下使粘合材料糊状物干燥固化来形成粘合材料层,从而制作棱柱状的陶瓷块。
接着,通过使用金刚石刀具切割棱柱状的陶瓷块的外周来制作大致圆柱状的陶瓷块。
接着,将由与粘合材料糊状物相同组成构成的密封材料糊状物涂布于陶瓷块的外周面,并在120℃下使密封材料糊状物干燥固化来形成外周涂层,由此完成圆柱状的蜂窝过滤器的制造。
蜂窝过滤器的直径为143.8mm,长度方向的长度为150mm。
(比较例1)
与实施例1相同地进行成型工序来得到未加工的蜂窝成型体,接着,使用微波干燥机对上述未加工的蜂窝成型体进行干燥,由此制作蜂窝成型体的干燥体。之后,在蜂窝成型体的干燥体的规定的孔室中填充封闭材料糊状物来进行孔室的密封。
在此,将进行孔室的密封的位置从实施例1进行改变,在成为废气出口侧的端部的端面密封所有八边形的孔室,且在成为废气入口侧的端部的端面密封所有正方形的孔室,从而使孔室在两个端面被交替密封。
其结果,成为废气入口侧的端部及废气出口侧的端部在图21(b)所示的位置被密封的蜂窝成型体。
之后,进行与实施例1相同的工序来制作图21(a)、(b)所示的蜂窝烧成体130,并制作蜂窝过滤器120。
关于所制作的蜂窝烧成体130的与孔室的长度方向垂直的截面,废气导入孔室132中除与外周壁137相邻的废气导入孔室132A、132B以外全部为八边形。
与废气排出孔室131相对的边为纵向和横向的边,其长度为1.11mm。
其他的与废气导入孔室132、132A、132B相对的边为斜边,其长度为0.27mm。
废气排出孔室131、131A全部为正方形,构成废气排出孔室131、131A的截面形状的边的长度为0.96mm。
另外,关于位于四角的废气导入孔室132B,与外周壁137相邻的边的长度为1.23mm,纵向和横向的边的长度为1.04mm,斜边的长度为0.27mm,截面积为1.48mm2。
另一方面,关于废气导入孔室132A,与外周壁137相邻的边的长度为1.49mm,与和外周壁17相邻的边平行的纵向的边的长度为1.11mm,与和外周壁17相邻的边以直角结合的横向的边的长度为1.04mm,斜边的长度为0.27mm,截面积为1.79mm2。
并且,孔室隔壁133的厚度为0.25mm,外周壁的厚度为0.35mm。
废气导入孔室132的截面积为2.17mm2,废气排出孔室131的截面积为0.93mm2。即,废气导入孔室132的截面积大于废气排出孔室131的截面积。
针对实施例1及比较例1中制造的蜂窝过滤器,使用如图8所示的初期压力损失测定装置测定初期压力损失,并使用如图9所示的压力损失测定装置测定PM捕集量与压力损失之间的关系。
(初期压力损失的测定)
图8是示意地表示初期压力损失测定装置的说明图。
该初期压力损失测定装置210由以下构成:送风机211;废气管212,与送风机211连接;金属壳体213,其内部固定配置有蜂窝过滤器20;及压力计214,其配设有配管以能够检测蜂窝过滤器20的前后的压力。即,在该初期压力损失测定装置210中,使气体在蜂窝过滤器20的内部流通,并通过测定其前后的压力来测定压力损失。
并且,经3次启动送风机211,使得气体的流量成为300m3/h、450m3/h及600m3/h,并分别测定开始运行之后5分钟后的压力损失。
图10(b)是表示实施例1及比较例1中测定的气体的流量与初期压力损失之间的关系的曲线图。
由图10(b)所示的曲线图明确可知,在比较例1所涉及的蜂窝过滤器中,将气体的流量设定为300m3/h、450m3/h及600m3/h时的初期压力损失分别为1.78kPa、3.46kPa及5.66kPa,相对于此,在实施例1所涉及的蜂窝过滤器中,将废气的流量设定为300m3/h、450m3/h及600m3/h时的初期压力损失分别为1.50kPa、2.84kPa及4.60kPa,初期压力损失相比比较例1较低,尤其,随着流量加快,与比较例1的差距变得显著。
图9是示意地表示实际运行柴油发动机而测定压力损失的压力损失测定方法的说明图。
在该压力损失测定装置310中,在排气量为1.6升的柴油发动机311的废气管312中,将蜂窝过滤器20固定配置于金属壳体313内,并安装压力计314,以便能够检测蜂窝过滤器20的前后的压力。蜂窝过滤器20的废气入口侧的端部配置于柴油发动机311的靠近废气管312一侧。即,配置成使废气流入到废气入口侧的端部被开口的孔室中。
以转速3100rpm、转矩50Nm运行柴油发动机311,使来自柴油发动机311的废气在蜂窝过滤器20中流通而使PM捕集在蜂窝过滤器中。
并且,测定蜂窝过滤器的每1升表观容积的PM的捕集量(g/L)与压力损失(kPa)之间的关系。
图10(a)是表示实施例1及比较例1中测定的PM捕集量与压力损失之间的关系的曲线图。
由图10(a)所示的曲线图明确显示出如下显著效果,在实施例1所涉及的蜂窝过滤器中,PM捕集量为0g/L的时刻的压力损失即初期压力损失为1.3kPa,为较低,并且,即使将PM捕集至8g/L时,压力损失为7.3kPa,也较低,不只是初期的压力损失,在PM捕集量为从0g/L至8g/L的整个时刻,压力损失相比比较例1所涉及的蜂窝过滤器均较低。另外,在比较例1所涉及的蜂窝过滤器中,PM捕集量为0g/L的时刻的压力损失即初期压力损失为1.7kPa,将PM捕集至8g/L时的压力损失为7.8kPa。
(第二实施方式)
以下,对本发明的第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器进行说明。
第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器具备第1废气导入孔室及第2废气导入孔室来作为废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的废气排出孔室及废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的废气导入孔室,并且通过外周具有外周壁的多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成。
并且,在上述废气排出孔室的整个周围,第1废气导入孔室和第2废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而相邻,
关于与孔室的长度方向垂直的方向的截面,上述第2废气导入孔室的截面积大于第1废气导入孔室的截面积,上述废气排出孔室的截面积与上述第2废气导入孔室的截面积相同,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室及上述废气导入孔室均由多边形构成,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度长于构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边中与上述废气排出孔室相对的边的长度。
关于与上述外周壁相邻的孔室,交替配置有废气排出孔室和第1废气导入孔室。
另外,关于与孔室的长度方向垂直的方向的截面形状,除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至上述废气出口侧的端部,上述废气导入孔室及废气排出孔室的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同。
即,第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器为与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同的蜂窝过滤器,基本的孔室的形状及配置与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同,但与外周壁相邻的孔室的截面形状与除和外周壁相邻的孔室以外的孔室的截面形状相同,这一点与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器不同。
图11(a)是示意地表示本发明的第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器的一例的立体图,图11(b)是表示构成上述蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的立体图。
构成图11(a)~(b)所示的蜂窝过滤器30的蜂窝烧成体10a的孔室隔壁的截面形状及配置与构成图6(a)所示的蜂窝过滤器20的蜂窝烧成体10的孔室隔壁及配置基本相同,在截面为八边形状的废气排出孔室11的整个周围,截面为正方形的第1废气导入孔室12和截面为八边形状的第2废气导入孔室14隔着多孔质的孔室隔壁而相邻。第1废气导入孔室12和第2废气导入孔室14交替配置于废气排出孔室11的周围,第2废气导入孔室14的截面积大于第1废气导入孔室12的截面积,废气排出孔室11的截面积与第2废气导入孔室14的截面积相同。并且,在该蜂窝烧成体10的外周形成有外周壁17a,与外周壁17a相邻的孔室由第1废气导入孔室12和废气排出孔室11构成。
并且,构成第1废气导入孔室12的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边12a的长度长于构成第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边14a的长度。
与构成图6(a)所示的蜂窝过滤器20的蜂窝烧成体10的情况的不同点在于,如图11(b)所示,与外周壁相邻的废气排出孔室11及第1废气导入孔室12的截面形状与除和外周壁相邻的孔室以外的废气排出孔室11、第1废气导入孔室12的截面形状相同。
接着,对本发明的第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器的变形例进行说明。
图12(c)是表示本发明的第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器的变形例的一例的立体图,图12(d)是图12(c)所示的蜂窝过滤器的端面图。
在图12(c)、(d)所示的蜂窝过滤器10b中,所有第1废气导入孔室12的形状及第2废气导入孔室14的形状相同,外周壁17b的形成外壁的边170b沿着与外周壁17b相邻的第1废气导入孔室12及废气排出孔室11的形状而发生变化,从而外周壁17b的厚度变得均匀。
即,为了使外周壁17b的厚度变得均匀,外周壁17b的形成外壁的边170b以沿着与外周壁17b相邻的第1废气导入孔室12及废气排出孔室11的形状的方式呈凹凸形状。
除上述内容以外的实施方式的内容与第一实施方式中记载的内容相同,因此,在此省略其说明。
本实施方式的蜂窝过滤器中改变挤压成型工序中所使用的金属模具的形状,除此以外,能够利用与本发明的第一实施方式中说明的方法相同的方法进行制造。
本实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,基本的孔室的配置、形状、密封的形态等与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器20相同,因此能够发挥与第一实施方式中记载的(1)~(10)的作用和效果相同的作用和效果。
(第三实施方式)
以下,对本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器进行说明,除以下说明的事项以外的事项与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同地构成。
本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器具备第1废气导入孔室及第2废气导入孔室来作为废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的废气排出孔室及废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的废气导入孔室,并且通过外周具有外周壁的多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成。
并且,在上述废气排出孔室的整个周围,第1废气导入孔室和第2废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而相邻,
关于与孔室的长度方向垂直的方向的截面,上述第2废气导入孔室的截面积大于第1废气导入孔室的截面积,上述废气排出孔室的截面积与上述第2废气导入孔室的截面积相同,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,上述废气排出孔室及上述废气导入孔室均由正方形构成,构成上述第1废气导入孔室的截面形状的边中任意一边与上述废气排出孔室相对,且构成上述第2废气导入孔室的截面形状的边均不与构成上述废气排出孔室的边相对。
与上述外周壁相邻的孔室由第1废气导入孔室和废气排出孔室构成。
关于与孔室的长度方向垂直的方向的截面形状,除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至上述废气出口侧的端部,上述废气导入孔室及废气排出孔室的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同。
即,第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室均由正方形的截面形状构成,且除以下说明的事项以外,与第二实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同地构成。
图13(a)是示意地表示构成本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面上的孔室的配置例的一例的端面图。
在构成图13(a)所示的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体40中,在截面为正方形的废气排出孔室41的整个周围,截面为正方形的第1废气导入孔室42和截面为正方形的第2废气导入孔室44隔着多孔质的孔室隔壁而相邻。第1废气导入孔室42和第2废气导入孔室44交替配置于废气排出孔室41的周围,第2废气导入孔室44的截面积大于第1废气导入孔室42的截面积,废气排出孔室41的截面积与第2废气导入孔室44的截面积相同。
并且,关于相邻的3种孔室即废气排出孔室41、第2废气导入孔室44及第1废气导入孔室42的截面形状,在正方形的废气排出孔室41的边中隔着孔室隔壁43而与第1废气导入孔室42相对的边41a、与正方形的第1废气导入孔室42的边中隔着孔室隔壁43而与废气排出孔室41相对的边42a平行。
并且,第1废气导入孔室42的边中隔着孔室隔壁43而与第2废气导入孔室44相对的边42b、与第2废气导入孔室44的边中隔着孔室隔壁43而与第1废气导入孔室42相对的边44b平行。并且,相互平行的边之间的距离在任一组合中均分别相等。即,相互平行的边41a与边42a之间的距离及相互平行的边42b与边44b之间的距离分别相等。
并且,在正方形的废气排出孔室41的周围,隔着孔室隔壁43分别交替配置各4个正方形的第1废气导入孔室42和正方形的第2废气导入孔室44,从而包围废气排出孔室41。第2废气导入孔室44的截面积大于第1废气导入孔室42的截面积。
另外,废气排出孔室41、第1废气导入孔室42及第2废气导入孔室44配置成分别满足以下条件。
即,将包围废气排出孔室41的4个第2废气导入孔室44的正方形图形的几何重心连结的虚拟线段中,通过废气排出孔室41的正方形图形区域的两条线段的交点与废气排出孔室41的正方形图形的几何重心一致。
并且,将4个第2废气导入孔室44的正方形图形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过废气排出孔室41的正方形图形区域的4条线段构成正方形,其各个边的中点与包围废气排出孔室41的4个第1废气导入孔室42的正方形图形的几何重心一致。
如此,在正方形的废气排出孔室41的周围,隔着孔室隔壁43分别交替配置各4个正方形的第1废气导入孔室42和正方形的第2废气导入孔室44,从而包围废气排出孔室41,将这种结构作为一个单元,该单元相互共用第1废气导入孔室42及第2废气导入孔室44,并且二维重复排列而构成蜂窝过滤器。各单元相互共用第1废气导入孔室42及第2废气导入孔室44,因此与废气排出孔室41隔着孔室隔壁43而相接的第1废气导入孔室42及第2废气导入孔室44与相邻的单元中的废气排出孔室41隔着孔室隔壁43而相接。
图14是表示在孔室的截面形状中第1废气导入孔室42、第2废气导入孔室44及废气排出孔室41为正方形且满足上述说明的条件时,孔室单元(孔室结构)如何二维地即沿图14中记载的X、Y方向重复,并且在各孔室单元(孔室结构)之间如何共用第1废气导入孔室42及第2废气孔室44的、蜂窝过滤器的与孔室长度方向垂直的截面的放大图。孔室单元1、孔室单元2及孔室单元3具有在废气排出孔室41的整个周围经由孔室隔壁43分别交替配置各4个第1废气导入孔室42及第2废气导入孔室44的结构,以便均满足上述说明的条件。
孔室单元2具有与孔室单元1相同的结构,且与孔室单元1共用一个第1废气导入孔室42及两个第2废气导入孔室44而在X方向上相邻。在图14中,由孔室单元1及孔室单元2共用的孔室记为“共用部分2”。并且,单元孔室3具有与孔室单元1相同的结构,且与孔室单元1共用一个第1废气导入孔室42及两个第2废气导入孔室44而在Y方向上相邻。在图14中,由孔室单元1及孔室单元3共用的孔室记为“共用部分1”。
另外,在图14中示出将4个第2废气导入孔室44的八边形图形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过废气排出孔室41的八边形图形区域的4条线段h、i、j、k、及通过废气排出孔室41的八边形图形区域的虚拟的两条线段l、m。并且,通过由与线段m相同方向的线段构成的阴影线描绘出“共用部分2”,通过由与线段l相同方向的线段构成的阴影线描绘出“共用部分1”。
如图14所示,两条线段l、m的交点与废气排出孔室41的几何重心一致。
并且,关于孔室的截面,构成第1废气导入孔室42的截面形状的边中的任意一边与废气排出孔室41相对,且第2废气导入孔室44和废气排出孔室41配置成角部对置,因此构成第2废气导入孔室44的截面形状的边均不与废气排出孔室41相对。并且,与外周壁47相邻的孔室由第1废气导入孔室42及废气排出孔室41构成。
在该实施方式中,构成第2废气导入孔室的截面形状的边均不与废气排出孔室相对,因此与第一实施方式相比,废气在初期更容易流向第1废气导入孔室。因此,PM提前积存在将第1废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的第1废气导入孔室的内壁,进一步提前发生上述主流路的切换。因此,PM容易均匀地堆积在第1废气导入孔室的内壁和第2废气导入孔室的内壁,能够进一步降低一定量的PM堆积之后的压力损失。
本实施方式的蜂窝过滤器不易产生由燃烧去除在蜂窝过滤器中堆积的PM的再生时所产生的热冲击引起的龟裂。
在本实施方式的蜂窝过滤器中,设置于废气出口侧的端部的封闭部,即填充于第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的封闭部经由孔室隔壁保持第1废气导入孔室的一个边的长度以上的宽度而沿纵向和横向成列存在。一般,当使蜂窝过滤器再生时,从堆积在蜂窝过滤器的废气入口侧的PM开始依次燃烧,热量伴随废气的流动而向蜂窝过滤器的出口侧传播,同时使直至出口侧为止的所有PM燃烧。因此,越位于蜂窝过滤器的出口侧越暴露于高温而容易被赋予蜂窝过滤器的径向温度差,导致因热应力而产生龟裂。这种龟裂与孔室的截面积的大小有关,包含正方形作为PM所堆积的废气导入孔室的截面形状时,容易显著发生应力集中。但是,在本实施方式的蜂窝过滤器中,在废气出口侧的端部沿纵向和横向成列的封口部成为热传导层及向外部散热的散热层,从而能够减小蜂窝过滤器的废气出口侧的端部的径向温度差,从而减小所产生的热应力而不易产生龟裂。另外,在本实施方式的蜂窝过滤器中,与第1废气导入孔室相比堆积更大量的PM的第2废气导入孔室中所填充的封闭材料的量与其截面积相对应地增多,封闭部的热容量也随之增大。因此,即使以各孔室单位考虑也可以认为,能够通过该封闭部来抑制PM的燃烧热量更大的第2废气导入孔室的温度上升,且能够减小蜂窝过滤器的径向温度差,从而能够减小所产生的热应力。
因此,认为本实施方式的蜂窝过滤器即使包含正方形作为其废气导入孔室的截面形状,也能够抑制再生时的龟裂。
第1废气导入孔室42的截面积优选为第2废气导入孔室44的截面积的20~50%,更优选为22~45%。
在图13(a)所示的蜂窝过滤器中,废气排出孔室41的截面积与第2废气导入孔室44的截面积相同,但废气排出孔室41的截面积也可以大于第2废气导入孔室44的截面积。
废气排出孔室41的截面积优选为第2废气导入孔室44的截面积的1.05~1.5倍。
关于孔室隔壁的厚度,根据上述孔室隔壁的厚度的定义,在第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器40的截面中,在描绘出将废气排出孔室41的重心O41和第1废气导入孔室42的重心O42连结的直线Z42时,将与孔室隔壁43重叠的部分的隔壁的厚度(边42a与边41a之间的厚度)设为X1。就将第2废气导入孔室44和废气排出孔室41隔开的隔壁43的厚度而言,在描绘出将第2废气导入孔室44的重心O44和废气排出孔室41的重心O41连结的直线Z44时,将直线与孔室隔壁43重叠的部分(第2废气导入孔室44的角部44c与废气排出孔室41的角部41c之间的距离)设为孔室隔壁的厚度Y1。
如图13(a)所示,蜂窝过滤器40的孔室隔壁的厚度根据部分而有所不同,但能够将包含厚度X1、Y1的该厚度设为0.10~0.46mm的范围内的厚度。
接着,对本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的变形例进行说明。
图13(b)是表示本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的变形例的一例的端面图。
在图13(b)所示的蜂窝过滤器40a中,与外周壁47a相邻的废气排出孔室41A的形状相对于不与外周壁47a相邻的废气排出孔室41的形状,沿着将与外周壁47a相邻的第1废气导入孔室42A中的构成外周壁47a的内壁连接的直线而缺损一部分,并呈长方形。并且,与不和外周壁47a相邻的废气排出孔室41相比,存在于角部的废气排出孔室41B成为截面积较小的正方形。
通过设为上述形状,可以直线形成与外周壁47a相邻的废气排出孔室41A、41B及第1废气导入孔室42A与外周壁47a之间的边界部分,从而可以使外周壁47a的厚度变得均匀。
另外,对本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的另一变形例进行说明。
图13(c)是表示本发明的第三实施方式所涉及的蜂窝过滤器的另一变形例的一例的端面图。
在图13(c)所示的蜂窝过滤器40b中,所有第1废气导入孔室42的形状和废气排出孔室41的形状相同,外周壁47b的形成外壁的边470b沿着与外周壁47b相邻的第1废气导入孔室42及废气排出孔室41的形状而发生变化,从而外周壁47b的厚度变得均匀。
即,为了使外周壁47b的厚度变得均匀,外周壁47b的形成外壁的边470b以沿着与外周壁47b相邻的第1废气导入孔室42及废气排出孔室41的形状的方式呈凹凸形状。
除上述内容以外的实施方式的内容与第一实施方式中记载的内容相同,因此,在此省略其说明。
本实施方式的蜂窝过滤器中改变挤压成型工序中所使用的金属模具的形状,除此以外,能够利用与本发明的第一实施方式中说明的方法相同的方法进行制造。
在本实施方式所涉及的蜂窝过滤器40中,废气排出孔室41及第2废气导入孔室44的截面形状为正方形,这与第一实施方式的情况不同,且构成第2废气导入孔室44的截面形状的边均不与废气排出孔室41相对。另一方面,构成第1废气导入孔室42的截面形状的边中,存在与废气排出孔室41相对的边42a。因此认为,与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同,废气在初期容易被导入到第1废气导入孔室42中,而PM堆积规定量之后,废气容易被导入到第2废气导入孔室44中。
在本实施方式所涉及的蜂窝过滤器40中,基本的孔室的配置、密封的形态、各孔室的截面积的大小关系等与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器20相同,因此能够发挥与第一实施方式中记载的(1)~(4)及(7)~(11)的作用和效果相同的作用和效果。
(第四实施方式)
以下,对本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器进行说明,除以下说明的事项以外的事项与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同地构成。
本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器具备第1废气导入孔室和与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室的第2废气导入孔室来作为废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的废气排出孔室和废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的废气导入孔室,并且通过外周具有外周壁的多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成。
在本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,上述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积和上述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积相同,关于与孔室的长度方向垂直的截面,废气排出孔室和废气导入孔室为由曲线构成的形状,废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的截面形状均为圆形,
与上述外周壁相邻的孔室由第1废气导入孔室及废气排出孔室构成。
本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,废气排出孔室、第2废气导入孔室及第1废气导入孔室的截面形状不同,除此以外,具有与本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器大致相同的结构。
图15是示意地表示构成本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面上的孔室的配置例的一例的端面图。
在本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,蜂窝烧成体50具备废气排出孔室51、第1废气导入孔室52、孔室隔壁53及第2废气导入孔室54。
并且,在废气排出孔室51的整个周围,第1废气导入孔室52及第2废气导入孔室54隔着多孔质的孔室隔壁53而相邻,与外周壁57相邻的孔室由废气排出孔室51及第1废气导入孔室52构成。
在图15所示的蜂窝过滤器中,对于与孔室的长度方向垂直的截面,第2废气导入孔室54的截面积与废气排出孔室51的截面积相同,第1废气导入孔室52的截面积小于第2废气导入孔室54的截面积。优选第1废气导入孔室52的截面积为第2废气导入孔室54的截面积的20~50%。
废气排出孔室51、第1废气导入孔室52及第2废气导入孔室54的截面形状均为圆形。
关于孔室隔壁的厚度,根据上述孔室隔壁的厚度的定义,在构成图15所示的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体50的截面上,在描绘出将废气排出孔室51的重心O51和第1废气导入孔室52的重心O52连结的直线时,将与孔室隔壁53重叠的部分的隔壁的厚度设为X2。就将第2废气导入孔室54和废气排出孔室51隔开的隔壁的厚度而言,在描绘出将第2废气导入孔室54的重心O54和废气排出孔室51的重心O51连结的直线Z54时,将直线Z54与孔室隔壁53重叠的部分设为孔室隔壁的厚度Y2。
在本实施方式的蜂窝过滤器50中,将第1废气导入孔室52和废气排出孔室51隔开的孔室隔壁53的厚度X2薄于将第2废气导入孔室54和废气排出孔室51隔开的孔室隔壁53的厚度Y2。
该实施方式中的形状为能够比第一实施方式取更宽范围的、将第1废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度与将第2废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度之差的形状。因此,与第一实施方式相比,废气在初期更容易流向第1废气导入孔室,PM提前积存在将第1废气导入孔室和废气导入孔室隔开的孔室隔壁的第1废气导入孔室的内壁,进一步提前发生上述主流路的切换。因此,PM容易均匀地堆积在第1废气导入孔室的内壁和第2废气导入孔室的内壁,能够进一步降低一定量的PM堆积之后的压力损失。
优选将第1废气导入孔室52和废气排出孔室51隔开的孔室隔壁53的厚度X2为将第2废气导入孔室54和废气排出孔室51隔开的孔室隔壁53的厚度Y2的40~75%。
并且,在本实施方式的蜂窝过滤器50中,可以将第1废气导入孔室52和第2废气导入孔室54隔开的孔室隔壁53的厚度设定为与将第1废气导入孔室52和废气排出孔室54隔开的孔室隔壁53的厚度相同。
在图15所示的蜂窝过滤器50中,将第1废气导入孔室52和第2废气导入孔室54隔开的孔室隔壁53的厚度薄于将第1废气导入孔室52和废气排出孔室51隔开的孔室隔壁53的厚度。
如图15所示,本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器可以为如下蜂窝过滤器:与外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状与不和外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状相同,且与外周壁相邻的废气排出孔室的形状与不和外周壁相邻的废气排出孔室的形状相同,并且,废气排出孔室的与外周壁相邻的边以成为与将和外周壁相邻的多个第1废气导入孔室的内壁的最外侧的点彼此连接的直线相同的方式缺损一部分,以使角部以外的外周壁的厚度变得大致均匀。
并且,本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器也可以为如下蜂窝过滤器:外周壁的厚度沿着与外周壁相邻的第1废气导入孔室及废气排出孔室的形状而均匀,且与外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状及废气排出孔室的形状分别与不和外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状及废气排出孔室的形状相同。即,此时,以外周壁沿着第1废气导入孔室及废气排出孔室的形状成为均匀厚度的方式屈曲。
除上述内容以外的实施方式的内容与第一实施方式中记载的内容相同,因此在此,省略其说明。
本实施方式的蜂窝过滤器中改变挤压成型工序中所使用的金属模具的形状,除此以外,能够利用与本发明的第一实施方式中说明的方法相同的方法进行制造。
以下,列举本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器的作用效果。
构成第1废气导入孔室12的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边12a的长度长于构成第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边14a的长度作为特征之一,且废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的截面形状均为圆形且将第1废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度薄于将第2废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度作为特征之一的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器,与本发明的第一实施方式中说明的蜂窝过滤器在上述方面不同。但是,其他结构大致相同。
认为即使废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室的截面形状均为圆形,若孔室隔壁的厚度较薄,则废气也容易透过孔室隔壁而压力损失减小,因此可以认为构成孔室的截面形状的边的长度具有与将孔室隔开的孔室隔壁的厚度大致对应的关系。因此,本发明的第四实施方式所涉及的蜂窝过滤器能够发挥第一实施方式中记载的(1)、(2)、(4)及(7)~(10)的作用效果。
(第五实施方式)
以下,对本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器进行说明,除以下说明的事项以外的事项与第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同地构成。
本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器具备第1废气导入孔室和与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室的第2废气导入孔室来作为废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封的废气排出孔室及废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封的废气导入孔室,并且通过外周具有外周壁的多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成。
在本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,上述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积和上述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积相同,关于与孔室的长度方向垂直的截面,废气排出孔室和废气导入孔室为由曲线构成的形状,废气排出孔室及第2废气导入孔室的截面形状为由向孔室的外侧弯曲的4个曲线构成的膨胀的正方形,另一方面,第1废气导入孔室的截面形状为由向孔室的内侧弯曲的4个曲线构成的收缩的正方形。
与上述外周壁相邻的孔室由废气排出孔室及第1废气导入孔室构成。
在本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,关于与孔室的长度方向垂直的截面,废气排出孔室、第2废气导入孔室及第1废气导入孔室的截面形状不同,除此以外,具有与本发明的第一实施方式所涉及的蜂窝过滤器相同的结构。
图16是示意地表示构成本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器的蜂窝烧成体的端面上的孔室的配置例的一例的端面图。
在本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器中,蜂窝烧成体60具备废气排出孔室61、第1废气导入孔室62、孔室隔壁63及第2废气导入孔室64,在废气排出孔室61的整个周围,第1废气导入孔室62及第2废气导入孔室64隔着多孔质的孔室隔壁63而相邻。
在图16所示的蜂窝过滤器中,对于与孔室的长度方向垂直的截面,第2废气导入孔室64的截面积与废气排出孔室61的截面积相同,第1废气导入孔室62的截面积小于第2废气导入孔室64的截面积。优选第1废气导入孔室62的截面积为第2废气导入孔室64的截面积的20~50%。
废气排出孔室61及第2废气导入孔室64的截面形状为由向孔室的外侧弯曲的4个曲线构成的膨胀的正方形。
图17(a)是示意地表示膨胀的正方形的孔室形状的一例的说明图,图17(b)是示意地表示收缩的正方形的孔室形状的一例的说明图,图17(c)是示意地表示对收缩的正方形的顶点部分实施倒角的形状的一例的说明图,图17(d)是示意地表示对膨胀的正方形的顶点部分实施倒角的形状的一例的说明图。
在图17(a)中示出截面形状为膨胀的正方形的第2废气导入孔室64和将第2废气导入孔室64的4个顶点64e连结而成的正方形65。
本发明说明中的膨胀的正方形是指以4个曲线为4边的大致正方形的图形,并且是与将该大致正方形的图形的4个顶点连结而成的正方形相比,4边更向外侧弯曲的图形。
在图17(a)中示出构成第2废气导入孔室64的截面形状的边64a从其几何重心比正方形65更向外侧弯曲(膨胀)的状态。
在图17(a)中示出第2废气导入孔室64的截面形状作为膨胀的正方形的孔室形状的例子,而废气排出孔室61的截面形状也与第2废气导入孔室64的截面形状相同。
第1废气导入孔室62的截面形状为由向孔室的内侧弯曲的4个曲线构成的收缩的正方形。
在图17(b)中示出截面形状为收缩的正方形的第1废气导入孔室62和将第1废气导入孔室62的4个顶点62e连结而成的正方形66。
本发明说明中的收缩的正方形是指以4个曲线为4边的大致正方形的图形,并且是与将该大致正方形的图形的4个顶点连结而成的正方形相比,4边更向其几何重心弯曲(收缩)的图形。
在图17(b)中示出构成第1废气导入孔室62的截面形状的边62a比正方形66更向其几何重心弯曲(收缩)的状态。
在本实施方式中,关于与长度方向垂直的截面,第1废气导入孔室中存在阻碍气体的流动且成为阻力的锐角部分,另一方面,第2废气导入孔室以气体容易流动的钝角形成。因此,与第一实施方式相比,在将第2废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室壁的内壁堆积有少量PM的阶段,废气也容易流向第1废气导入孔室。因此,PM容易均匀地堆积在第1废气导入孔室的内壁和第2废气导入孔室的内壁,能够进一步降低一定量的PM堆积之后的压力损失。
本发明说明中的膨胀的正方形及收缩的正方形中还包含其顶点附近实施倒角的形状。
图17(c)所示的形状中,作为分别构成收缩的正方形的曲线的边62a1和边62a2并未直接结合,边62a1和边62a2经由作为直线倒角的倒角部62b结合。
当作为分别构成收缩的正方形的曲线的边经由倒角部结合时,如图17(c)中点线所示,能够画出延长边62a1和边62a2的虚拟曲线,并找出虚拟曲线的交点62c来将该交点62c设定为顶点。
图17(d)所示的形状中,作为分别构成膨胀的正方形的曲线的边64a1和边64a2并未结合,边64a1和边64a2经由作为直线倒角的倒角部64b结合。
当作为分别构成膨胀的正方形的曲线的边经由倒角部结合时,如图17(d)中点线所示,能够画出延长边64a1和边64a2的虚拟曲线,并找出虚拟曲线的交点64c来将该交点64c设定为顶点。
并且,通过将该顶点(交点62c或交点64c)连结来描绘出正方形,能够确定构成孔室的截面形状的曲线是构成膨胀的正方形,还是构成收缩的正方形。
另外,倒角部并不限定于直线倒角,也可以为曲线倒角。
在本实施方式的蜂窝过滤器中,将第1废气导入孔室62和废气排出孔室61隔开的孔室隔壁63的厚度薄于将第2废气导入孔室64和废气排出孔室61隔开的孔室隔壁63的厚度。
关于孔室隔壁的厚度,根据上述孔室隔壁的厚度的定义,在图16所示的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器60的截面上,在描绘出将废气排出孔室61的重心O61和第1废气导入孔室62的重心O62连结的直线时,将与孔室隔壁63重叠的部分的隔壁的厚度(边62a与边61a之间的厚度)设为X3。就将第2废气导入孔室64和废气排出孔室61隔开的隔壁63的厚度而言,在描绘出将第2废气导入孔室64的重心O64和废气排出孔室61的重心O61连结的直线Z64时,将直线Z64与孔室隔壁63重叠的部分(第2废气导入孔室64的顶点64e与废气排出孔室61的顶点61e之间的距离)设为孔室隔壁的厚度Y3。
在本实施方式的蜂窝过滤器60中,将第1废气导入孔室62和废气排出孔室61隔开的孔室隔壁63的厚度X3薄于将第2废气导入孔室64和废气排出孔室61隔开的孔室隔壁63的厚度Y3。
并且,在本实施方式的蜂窝过滤器60中,能够将第1废气导入孔室62和第2废气导入孔室61隔开的孔室隔壁的厚度设定为与将第1废气导入孔室62和废气排出孔室61隔开的孔室隔壁的厚度相同。
在图16所示的蜂窝过滤器60中,将第1废气导入孔室62和第2废气导入孔室64隔开的孔室隔壁63的厚度恒定,且与将第1废气导入孔室62和废气排出孔室61隔开的孔室隔壁63的厚度相同。
如图16所示,本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器可以为如下风波过滤器:外周壁的厚度均匀,与外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状与不和外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状相同,且与外周壁相邻的废气排出孔室的形状与不和外周壁相邻的废气排出孔室的形状相同,并且,废气排出孔室的与外周壁相邻的边以成为与将和外周壁相邻的多个第1废气导入孔室的内壁的最外侧的点彼此相连的直线相同的方式缺损一部分,以使角部以外的外周壁的厚度变得大致均匀。
并且,本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器也可以为如下蜂窝过滤器:外周壁的厚度沿着与外周壁相邻的废气导入孔室的形状均匀,且与外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状及废气排出孔室的形状分别与不和外周壁相邻的第1废气导入孔室的形状及废气排出孔室的形状相同。即,此时,以外周壁沿着第1废气导入孔室及废气排出孔室的形状成为均匀厚度的方式屈曲。
本实施方式的蜂窝过滤器中改变挤压成型工序中所使用的金属模具的形状,除此以外,能够使用与本发明的第一实施方式中说明的方法相同的方法进行制造。
以下,列举本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器的作用效果。
构成第1废气导入孔室12的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边12a的长度长于构成第2废气导入孔室14的截面形状的边中与废气排出孔室11相对的边14a的长度作为特征之一,且将第1废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度薄于将第2废气导入孔室和废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度作为特征之一的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器,与本发明的第一实施方式中说明的蜂窝过滤器在上述方面不同。但是,其他结构大致相同。
认为若孔室隔壁的厚度较薄,则废气容易透过孔室隔壁而压力损失减小,因此可以认为构成孔室的截面形状的边的长度具有与将孔室隔开的孔室隔壁的厚度大致对应的关系。因此,本发明的第五实施方式所涉及的蜂窝过滤器能够发挥第一实施方式中记载的(1)、(2)、(4)及(7)~(10)的作用效果。
符号说明
10、10a、10b、40、40a、40b、50、60-蜂窝烧成体,20、30-蜂窝过滤器,11、11A、11B、41、51、61-废气排出孔室,11a、11b、41a-边(废气排出孔室的边),12、12A、42、52、62-第1废气导入孔室,12a、42a、62a-边(第1废气导入孔室的边),13、13a、13b、43、53、63-孔室隔壁,14、44、54、64-第2废气导入孔室,14a-边(第2废气导入孔室的边),15-粘合材料层,16-外周涂层,17、17a、17b、47、57、67-外周壁,18-陶瓷块,41c-角部(废气排出孔室的角部),44c-角部(第2废气导入孔室的角部),62a-边(第1废气导入孔室的边),62b-倒角部,61e-顶点(废气排出孔室的顶点),62e-顶点(第1废气导入孔室的顶点),65、66-正方形,64a-边(第2废气导入孔室的边),64b-倒角部,64e-顶点(第2废气导入孔室的顶点)。
Claims (28)
1.一种蜂窝过滤器,通过多个蜂窝烧成体经由粘合材料层粘合而形成,所述蜂窝烧成体具备:多孔质的孔室隔壁,其划分形成成为废气流路的多个孔室;废气导入孔室,其废气入口侧的端部被开口且废气出口侧的端部被密封;废气排出孔室,其废气出口侧的端部被开口且废气入口侧的端部被密封;及外周壁,其形成于外周,所述蜂窝过滤器的特征在于,
除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至所述废气出口侧的端部,所述废气导入孔室及所述废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面形状在各自的孔室中的所有部位均相同,
除了与所述外周壁相邻的孔室以外,在所述废气排出孔室的整个周围,所述废气导入孔室隔着所述多孔质的孔室隔壁而相邻,
与所述外周壁相邻的孔室由所述废气导入孔室和所述废气排出孔室构成,所述废气排出孔室的总容积大于所述废气导入孔室的总容积。
2.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器,其中,
与所述外周壁相邻的孔室由所述废气导入孔室、及与该废气导入孔室交替配置的所述废气排出孔室构成,各废气排出孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积大于各废气导入孔室的与长度方向垂直的方向的截面的截面积。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝过滤器,其中,
所述废气导入孔室由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室这两种构成,所述第2废气导入孔室的与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室,且
所述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积形成为等于或大于所述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,所述废气排出孔室及所述废气导入孔室均由多边形构成,构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中与所述废气排出孔室相对的边的长度长于构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边中与所述废气排出孔室相对的边的长度,或者,构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中的任意一边与所述废气排出孔室相对,且构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边均不与所述废气排出孔室相对。
4.根据权利要求3所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室及所述废气导入孔室均由多边形构成,
构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边中与废气排出孔室相对的边的长度为构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中与所述废气排出孔室相对的边的长度的0.8倍以下。
5.根据权利要求3或4所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室为八边形,所述第1废气导入孔室为正方形,所述第2废气导入孔室为八边形。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述第2废气导入孔室的截面积与所述废气排出孔室的截面积相同,
所述第1废气导入孔室的截面积为所述第2废气导入孔室的截面积的20%~50%。
7.根据权利要求5或6所述的蜂窝过滤器,其中,
将所述蜂窝结构体的孔室彼此隔开的孔室隔壁的厚度在所有部位均相等。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室的截面形状为八边形,所述第1废气导入孔室的截面形状为正方形,所述第2废气导入孔室的截面形状为八边形,
所述第2废气导入孔室和所述废气排出孔室的截面形状相互全等,并且
在所述废气排出孔室的周围,隔着孔室隔壁分别交替配置各4个所述第1废气导入孔室和第2废气导入孔室,从而包围废气排出孔室,并且
将包围废气排出孔室的4个第2废气导入孔室的截面形状即各八边形的几何重心连结的虚拟线段中,通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的两条线段的交点与废气排出孔室的截面形状即八边形的几何重心一致,且
将所述4个第2废气导入孔室的截面形状即各八边形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的4条线段构成正方形,其各个边的中点与包围废气排出孔室的4个第1废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心一致,
以上述方式分别配置所述废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室,并且
构成所述废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边,与构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着所述孔室隔壁而与废气排出孔室相对的边平行,
构成所述废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与所述第2废气导入孔室相对的边,与构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着所述孔室隔壁而与废气排出孔室相对的边平行,并且,构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与所述第2废气导入孔室相对的边,与构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着所述孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边平行,且所述平行的边之间的距离在任一组合中均彼此相等。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
所述外周壁具有角部,与孔室的长度方向垂直的截面上的和所述外周壁相邻的废气导入孔室及废气排出孔室的与所述外周壁相接的边、与所述外周壁的形成外壁的边平行且形成为直线,以使该角部以外的外周壁的厚度变得均匀。
10.根据权利要求3或4所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室、所述第1废气导入孔室及所述第2废气导入孔室均为正方形。
11.根据权利要求10所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述第2废气导入孔室的截面积与所述废气排出孔室的截面积相同,
所述第1废气导入孔室的截面积为所述第2废气导入孔室的截面积的20%~50%。
12.根据权利要求10或11所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室的截面形状为正方形,所述第1废气导入孔室的截面形状为正方形,所述第2废气导入孔室的截面形状为正方形,
所述第2废气导入孔室和所述废气排出孔室的截面形状相互全等,并且
在所述废气排出孔室的周围,隔着孔室隔壁分别交替配置各4个所述第1废气导入孔室和第2废气导入孔室,从而包围废气排出孔室,并且
将包围废气排出孔室的4个第2废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心连结的虚拟线段中,通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的两条线段的交点与废气排出孔室的截面形状即正方形的几何重心一致,且
将所述4个第2废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心连结的虚拟线段中,不通过由废气排出孔室的截面形状构成的图形区域的4条线段构成正方形,其各个边的中点与包围废气排出孔室的4个第1废气导入孔室的截面形状即各正方形的几何重心一致,
以上述方式分别配置所述废气排出孔室、第1废气导入孔室及第2废气导入孔室,并且
构成所述废气排出孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边、与构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着所述孔室隔壁而与废气排出孔室相对的边平行,
构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中隔着孔室隔壁而与所述第2废气导入孔室相对的边、与构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边中隔着所述孔室隔壁而与第1废气导入孔室相对的边平行,且所述平行的边之间的距离在任一组合中均彼此相等。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
所述外周壁具有角部,与孔室的长度方向垂直的截面上的和所述外周壁相邻的废气导入孔室及废气排出孔室的与所述外周壁相接的边、与所述外周壁的形成外壁的边平行且形成为直线,以使该角部以外的外周壁的厚度变得均匀。
14.根据权利要求3至13中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
由所述多边形构成的孔室的顶点部分呈曲线倒角形状。
15.根据权利要求3至14中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室、所述第1废气导入孔室及所述第2废气导入孔室是点对称的多边形,并且是该多边形的边的数量为八条以下的多边形。
16.根据权利要求1或2所述的蜂窝过滤器,其中,
所述废气导入孔室由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室这两种构成,所述第2废气导入孔室的与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室,且
所述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积形成为等于或大于所述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的方向的截面的截面积,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,所述废气排出孔室和所述废气导入孔室为由曲线构成的形状,且将所述第1废气导入孔室和所述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度薄于将所述第2废气导入孔室和所述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度。
17.根据权利要求16所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室和所述废气导入孔室为由曲线构成的形状,且将所述第1废气导入孔室和所述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度为将所述第2废气导入孔室和所述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度的40%~75%。
18.根据权利要求16或17所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室、所述第1废气导入孔室及所述第2废气导入孔室均为圆形。
19.根据权利要求16或17所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述废气排出孔室及所述第2废气导入孔室的截面形状为由向孔室的外侧弯曲的4个曲线构成的膨胀的正方形,另一方面,所述第1废气导入孔室的截面形状为由向孔室的内侧弯曲的4个曲线构成的收缩的正方形。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,
所述第2废气导入孔室的截面积与废气排出孔室的截面积相同,
所述第1废气导入孔室的截面积为所述第2废气导入孔室的截面积的20%~50%。
21.根据权利要求3至20中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
所述废气导入孔室仅由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室构成。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
所述蜂窝过滤器由蜂窝烧成体构成,该蜂窝烧成体由碳化硅或含硅的碳化硅构成。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
所述孔室隔壁的厚度为0.10mm~0.46mm。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
所述孔室隔壁的气孔率为40%~65%。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
所述孔室隔壁中所包含的气孔的平均气孔径为8μm~25μm。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
在外周形成有外周涂层。
27.根据权利要求3至26中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
关于构成所述蜂窝过滤器的孔室的与长度方向垂直的截面形状,
除密封部分以外遍及废气入口侧的端部至废气出口侧的端部,所述第1废气导入孔室、所述第2废气导入孔室及所述废气排出孔室在各自的孔室中的所有部位均相同,所述第1废气导入孔室及所述第2废气导入孔室的截面形状相互不同,且所述废气排出孔室及所述第1废气导入孔室的截面形状也相互不同。
28.根据权利要求3至27中任一项所述的蜂窝过滤器,其中,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,将下述孔室结构作为一个孔室单元,该孔室单元相互共有下述孔室结构中的配置于废气排出孔室周围的第1废气导入孔室及第2废气导入孔室并且二维地重复,由此构成蜂窝过滤器,
孔室结构是如下结构:在废气排出孔室的整个周围,废气导入孔室隔着多孔质的孔室隔壁而相邻,所述废气导入孔室由第1废气导入孔室和第2废气导入孔室这两种构成,所述第2废气导入孔室的与孔室的长度方向垂直的方向的截面的截面积大于该第1废气导入孔室,并且,所述废气排出孔室的与孔室长度方向垂直的截面的截面积形成为等于或大于所述第2废气导入孔室的与孔室长度方向垂直的截面的截面积,
关于与孔室的长度方向垂直的截面,所述废气排出孔室及所述废气导入孔室均由多边形构成,构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中与所述废气排出孔室相对的边的长度长于构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边中与所述废气排出孔室相对的边的长度,或者,构成所述第1废气导入孔室的截面形状的边中的任意一边与所述废气排出孔室相对,且构成所述第2废气导入孔室的截面形状的边均不与所述废气排出孔室相对;或
关于与孔室的长度方向垂直的截面,所述废气排出孔室和所述废气导入孔室为由曲线构成的形状,且将所述第1废气导入孔室和所述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度薄于将所述第2废气导入孔室和所述废气排出孔室隔开的孔室隔壁的厚度。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106481390A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN106481391A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN106481412A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN107965367A (zh) * | 2016-10-19 | 2018-04-27 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体 |
CN108706987A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-10-26 | 洛阳理工学院 | 一种蜂窝陶瓷颗粒过滤器及其制备方法 |
WO2019128560A1 (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-04 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种高抗热震性能的蜂窝陶瓷过滤器 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2835166A4 (en) * | 2012-04-05 | 2016-02-17 | Sumitomo Chemical Co | hONEYCOMB STRUCTURE |
WO2013186922A1 (ja) | 2012-06-15 | 2013-12-19 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
JP6239303B2 (ja) | 2013-07-31 | 2017-11-29 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
EP3173139B1 (en) * | 2014-07-23 | 2024-04-03 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb filter |
WO2016013516A1 (ja) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
JP2016055231A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | イビデン株式会社 | ハニカム焼成体及びハニカムフィルタ |
JP7354036B2 (ja) * | 2020-03-23 | 2023-10-02 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1676620A1 (en) * | 2003-10-20 | 2006-07-05 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb structure |
CN101449034A (zh) * | 2006-05-23 | 2009-06-03 | 罗伯特·博世有限公司 | 过滤装置,尤其用于内燃机排气系统 |
US20110020185A1 (en) * | 2008-03-11 | 2011-01-27 | Saint-Gobain Centre De Rech. Et D'etudes Europeen | Gas filtration structure |
JP2011230028A (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-17 | Denso Corp | 排ガス浄化用セラミックスフィルタ |
CN102470310A (zh) * | 2009-10-08 | 2012-05-23 | 揖斐电株式会社 | 废气净化装置和废气净化方法 |
Family Cites Families (56)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4420316A (en) | 1982-02-22 | 1983-12-13 | Corning Glass Works | Filter apparatus and method of making it |
US4417908A (en) * | 1982-02-22 | 1983-11-29 | Corning Glass Works | Honeycomb filter and method of making it |
JPS5928010A (ja) | 1982-08-05 | 1984-02-14 | Nippon Denso Co Ltd | 排気ガス浄化用構造物 |
JP3355943B2 (ja) * | 1996-07-18 | 2002-12-09 | 松下電器産業株式会社 | 排ガス浄化方法及び排ガスフィルタ並びにこれを用いた排ガスフィルタ浄化装置 |
US5962103A (en) | 1997-01-13 | 1999-10-05 | General Electric Company | Silicon carbide-silicon composite having improved oxidation resistance and method of making |
EP1142619B1 (en) | 1999-09-29 | 2007-01-24 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb filter and ceramic filter assembly |
JP4049501B2 (ja) | 2000-01-24 | 2008-02-20 | 日本碍子株式会社 | セラミックス構造体 |
DE10037403A1 (de) * | 2000-08-01 | 2002-02-14 | Daimler Chrysler Ag | Partikelfilter |
JP4426083B2 (ja) | 2000-11-17 | 2010-03-03 | 日本碍子株式会社 | 炭化珪素質多孔体及びその製造方法 |
JP4094830B2 (ja) | 2000-11-24 | 2008-06-04 | 日本碍子株式会社 | 多孔質ハニカムフィルター及びその製造方法 |
JP2004000896A (ja) | 2002-03-25 | 2004-01-08 | Ngk Insulators Ltd | ハニカムフィルター |
JP4409959B2 (ja) | 2002-03-29 | 2010-02-03 | イビデン株式会社 | セラミックフィルタおよび排ガス浄化装置 |
JP4398260B2 (ja) | 2002-03-29 | 2010-01-13 | 日本碍子株式会社 | 炭化珪素質多孔体及びその製造方法 |
DE20321503U1 (de) | 2002-09-13 | 2007-08-30 | Ibiden Co., Ltd., Ogaki | Wabenstrukturkörper |
KR100649476B1 (ko) | 2002-11-20 | 2006-11-28 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 탄화규소질 다공체, 그 제조 방법 및 허니컴 구조체 |
JP4369141B2 (ja) | 2003-02-18 | 2009-11-18 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ及び排ガス浄化システム |
JP2004261664A (ja) | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Ngk Insulators Ltd | ハニカム構造体及びハニカム構造体押出し成形用口金 |
KR100679190B1 (ko) | 2003-06-23 | 2007-02-06 | 이비덴 가부시키가이샤 | 벌집형 구조체 |
WO2005014142A1 (ja) | 2003-08-12 | 2005-02-17 | Ngk Insulators, Ltd. | セラミックフィルタ |
US7247184B2 (en) * | 2003-09-25 | 2007-07-24 | Corning Incorporated | Asymmetric honeycomb wall-flow filter having improved structural strength |
US7601194B2 (en) | 2003-09-25 | 2009-10-13 | Corning Incorporated | Asymmetric honeycomb wall-flow filter having improved structural strength |
JP4439236B2 (ja) | 2003-10-23 | 2010-03-24 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
CN100577995C (zh) | 2004-02-23 | 2010-01-06 | 揖斐电株式会社 | 蜂窝结构体及废气净化装置 |
CN1942229A (zh) | 2005-03-31 | 2007-04-04 | 揖斐电株式会社 | 蜂窝结构体 |
JPWO2007074808A1 (ja) | 2005-12-26 | 2009-06-04 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体及びその製造方法 |
JP2007204331A (ja) | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Ngk Insulators Ltd | 目封止ハニカム構造体の製造方法及び目封止ハニカム構造体 |
JP2007260595A (ja) | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Ngk Insulators Ltd | ハニカム構造体 |
JP5272733B2 (ja) | 2006-12-27 | 2013-08-28 | 日立金属株式会社 | セラミックハニカムフィルタ、及びその製造方法 |
WO2008099454A1 (ja) | 2007-02-09 | 2008-08-21 | Ibiden Co., Ltd. | ハニカム構造体および排気ガス処理装置 |
DE102008042372A1 (de) * | 2007-09-26 | 2009-04-23 | Denso Corporation, Kariya | Abgasreinigungsfilter |
JP5478259B2 (ja) | 2007-11-30 | 2014-04-23 | 日本碍子株式会社 | 炭化珪素質多孔体 |
FR2925354B1 (fr) | 2007-12-20 | 2009-12-11 | Saint Gobain Ct Recherches | Structure de filtration d'un gaz a canaux hexagonaux asymetriques |
FR2925353B1 (fr) | 2007-12-20 | 2009-12-11 | Saint Gobain Ct Recherches | Structure de filtration d'un gaz a canaux hexagonaux asymetriques |
JP2009154124A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Ngk Insulators Ltd | 部分目封止レスdpf |
JP5604046B2 (ja) | 2008-03-28 | 2014-10-08 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
JPWO2009122535A1 (ja) | 2008-03-31 | 2011-07-28 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体の製造方法 |
JP5464142B2 (ja) * | 2008-07-28 | 2014-04-09 | 日立金属株式会社 | セラミックハニカム構造体及びその製造方法 |
JP4947113B2 (ja) * | 2008-11-06 | 2012-06-06 | 株式会社デンソー | ハニカムフィルタ及びその製造方法 |
FR2946892B1 (fr) * | 2009-06-22 | 2013-01-25 | Saint Gobain Ct Recherches | Structure de filtration d'un gaz a canaux hexagonaux irreguliers. |
FR2947735B1 (fr) * | 2009-07-09 | 2011-08-12 | Saint Gobain Ct Recherches | Structure en nid d'abeille marquee |
JP2011177612A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Denso Corp | 排ガス浄化フィルタ |
JP5390438B2 (ja) | 2010-03-11 | 2014-01-15 | 日本碍子株式会社 | ハニカム触媒体 |
EP2441513B1 (en) | 2010-10-13 | 2013-08-07 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb catalyst body and method for manufacturing honeycomb catalyst body |
JPWO2012105478A1 (ja) | 2011-02-04 | 2014-07-03 | 日本碍子株式会社 | 炭化珪素質材料、ハニカム構造体及び電気加熱式触媒担体 |
WO2012132004A1 (ja) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体及び排ガス浄化装置 |
JP5771549B2 (ja) | 2012-03-14 | 2015-09-02 | 日本碍子株式会社 | フィルタエレメント |
JP5990572B2 (ja) | 2012-03-29 | 2016-09-14 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体、排ガス浄化用ハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置 |
JP5916487B2 (ja) | 2012-04-05 | 2016-05-11 | 住友化学株式会社 | ハニカム構造体 |
EP2835166A4 (en) | 2012-04-05 | 2016-02-17 | Sumitomo Chemical Co | hONEYCOMB STRUCTURE |
JP6068067B2 (ja) | 2012-09-06 | 2017-01-25 | 日本碍子株式会社 | 目封止ハニカム構造体 |
JP6140509B2 (ja) | 2013-04-04 | 2017-05-31 | 日本碍子株式会社 | ウォールフロー型排ガス浄化フィルタ |
JP6267452B2 (ja) | 2013-07-31 | 2018-01-24 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
JP6239304B2 (ja) | 2013-07-31 | 2017-11-29 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
JP6239303B2 (ja) | 2013-07-31 | 2017-11-29 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
JP6239306B2 (ja) | 2013-07-31 | 2017-11-29 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
JP6239307B2 (ja) | 2013-07-31 | 2017-11-29 | イビデン株式会社 | ハニカムフィルタ |
-
2012
- 2012-10-04 WO PCT/JP2012/075860 patent/WO2014054159A1/ja active Application Filing
-
2013
- 2013-10-02 JP JP2014539796A patent/JP6190379B2/ja active Active
- 2013-10-02 EP EP13844392.4A patent/EP2905058B1/en active Active
- 2013-10-02 CN CN201380044634.0A patent/CN104602785A/zh active Pending
- 2013-10-02 WO PCT/JP2013/076862 patent/WO2014054706A1/ja active Application Filing
-
2015
- 2015-03-12 US US14/645,425 patent/US9919255B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1676620A1 (en) * | 2003-10-20 | 2006-07-05 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb structure |
CN101449034A (zh) * | 2006-05-23 | 2009-06-03 | 罗伯特·博世有限公司 | 过滤装置,尤其用于内燃机排气系统 |
US20110020185A1 (en) * | 2008-03-11 | 2011-01-27 | Saint-Gobain Centre De Rech. Et D'etudes Europeen | Gas filtration structure |
CN102470310A (zh) * | 2009-10-08 | 2012-05-23 | 揖斐电株式会社 | 废气净化装置和废气净化方法 |
JP2011230028A (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-17 | Denso Corp | 排ガス浄化用セラミックスフィルタ |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106481390A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN106481391A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN106481412A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN106481391B (zh) * | 2015-09-02 | 2020-06-16 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN106481390B (zh) * | 2015-09-02 | 2021-05-25 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 |
CN107965367A (zh) * | 2016-10-19 | 2018-04-27 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体 |
CN107965367B (zh) * | 2016-10-19 | 2021-06-15 | 日本碍子株式会社 | 封孔蜂窝结构体 |
WO2019128560A1 (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-04 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种高抗热震性能的蜂窝陶瓷过滤器 |
CN108706987A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-10-26 | 洛阳理工学院 | 一种蜂窝陶瓷颗粒过滤器及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2905058A1 (en) | 2015-08-12 |
WO2014054706A1 (ja) | 2014-04-10 |
EP2905058B1 (en) | 2019-06-19 |
US9919255B2 (en) | 2018-03-20 |
EP2905058A4 (en) | 2016-04-06 |
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WO2014054159A1 (ja) | 2014-04-10 |
US20150182900A1 (en) | 2015-07-02 |
JP6190379B2 (ja) | 2017-08-30 |
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PB01 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |