CN106061578A - 蜂窝过滤器以及蜂窝过滤器的制造方法 - Google Patents

蜂窝过滤器以及蜂窝过滤器的制造方法 Download PDF

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Abstract

蜂窝过滤器（100）具备柱体，该柱体具有沿着轴向延伸的多个入口侧流路（第一流路70Hin）、多个出口侧流路（第二流路70Hout）、以及将邻接的流路之间分隔的分隔壁（W）。柱体的一端面中的各入口侧流路（70Hin）的截面积比轴向的中央部处的各入口侧流路的截面积大，并且，各出口侧流路（70Hout）的截面积在前述一端面中被封闭。在至少一个的入口侧流路（70Hin）的轴向的中央部，在形成入口侧流路（70Hin）且邻接的一对分隔壁（W）之间形成的角部（C）具有朝向入口侧流路（70Hin）内突出并且沿着前述轴向延伸的突出部（第一突出部）（WP）。

Description

蜂窝过滤器以及蜂窝过滤器的制造方法
技术领域
本发明涉及蜂窝过滤器以及蜂窝过滤器的制造方法。
背景技术
以往，众所周知有作为柴油机颗粒过滤器等被知晓的陶瓷制的多孔质的蜂窝过滤器。在该蜂窝过滤器中，由分隔壁形成多个一端或者另一端的某一方被封闭的流路。这样的蜂窝过滤器以下述方式制造：用包含陶瓷粉末或者陶瓷原料的材料准备具有多个贯通孔的成形体，在该成形体的各端面中将特定的贯通孔封口，此后，烧成被封闭的成形体。
专利文献1：日本特开2005-118747号公报。
专利文献2：日本特表2009-532197号公报。
此外，作为将特定的贯通孔封口的方法，能够想到下述方法：以没有封口的贯通孔的截面积变大的方式使分隔壁变形，在应该封口的贯通孔侧将分隔壁彼此压接，来进行封口。
但是，在用该方法进行上述的变形时，存在下述情况：在隔开流路的分隔壁上产生裂纹，即使将分隔壁彼此压接裂纹也残留。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的，目的在于提供一种不容易产生裂纹的蜂窝过滤器及其制造方法。
本发明的蜂窝过滤器具备柱体，该柱体具有沿着轴向延伸的多个第一流路以及多个第二流路、以及将邻接的前述流路之间隔开的分隔壁。
前述柱体的一端面中的各前述第一流路的截面积比前述轴向的中央部处的各前述第一流路的截面积大，并且，各前述第二流路在前述一端面处被封闭。
在至少一个的前述第一流路的轴向的中央部处，在形成前述第一流路并且邻接的一对前述分隔壁之间形成的角部具有朝向前述第一流路内突出并且沿着前述轴向延伸的第一突出部。
本发明的蜂窝过滤器能借助下述方法获得，成形在一对分隔壁之间具有第一突出部的蜂窝成形体，在一端侧，以该成形体的第一流路的截面积扩大的方式使分隔壁变形，在第二流路侧使分隔壁彼此压接而将第二流路封闭，此后进行烧成。借助第一突出部能在分隔壁变形时抑制裂纹进入。因此，能获得裂纹少的蜂窝过滤器。
在此，形成前述角部的前述一对的前述分隔壁的一方能将前述第一流路与前述第二流路隔开。隔开第一流路和第二流路的分隔壁意味着隔开出口侧流路和入口侧流路的分隔壁，该分隔壁在封口时变形，因此容易在角部作用应力。因此，本发明的效果好。
另外，前述柱体的另一端面中的各前述第二流路的截面积比前述轴向的中央部处的各前述第二流路的截面积大，并且，各前述第一流路在前述另一端面中被封闭，在至少一个的前述第二流路的轴向的中央部处，在形成前述第二流路并且邻接的一对前述分隔壁之间形成的角部能够具有朝向前述第二流路内突出并且沿着前述轴向延伸的第二突出部。
该蜂窝过滤器进而能够通过下述方式获得：在烧成前，在另一端侧，以该成形体的第二流路的截面积扩大的方式使分隔壁变形，在第一流路侧使分隔壁彼此压接而将第一流路封闭。借助第二突出部能进一步地抑制分隔壁变形时裂纹的进入。
另外，在前述柱体的轴向中央部，前述第一流路能够与三个前述第二流路以及三个前述第一流路邻接，前述第二流路能够与六个前述第一流路邻接。
另外，在前述柱体的轴向中央部，前述第一流路能与两个前述第二流路以及四个前述第一流路邻接，前述第二流路能与六个前述第一流路邻接。
另外，在前述柱体的轴向中央部，前述第一流路能与四个前述第二流路以及四个前述第一流路邻接，前述第二流路能与四个前述第一流路邻接。
另外，在至少一个的前述第一流路的轴向的中央部，至少一个的前述分隔壁能够具有朝向前述第一流路内或者前述第二流路突出并且在前述分隔壁的中央部沿着前述轴向延伸的第三突出部。
在此情况下，能够抑制分隔壁中央部变形时的裂纹。
本发明的蜂窝过滤器的制造方法，具备：
准备下述蜂窝成形体的工序，该蜂窝成形体具备柱体，该柱体具有沿着轴向延伸的多个第一流路以及多个第二流路、以及将邻接的前述流路之间分隔的分隔壁，该蜂窝成形体在至少一个的前述第一流路的轴向的中央部，在形成前述第一流路并且邻接的一对前述分隔壁之间形成的角部具有朝向前述第一流路内突出的第一突出部；
向前述蜂窝成形体的各前述第一流路内插入夹具而使截面积扩大、在各前述第二流路侧使分隔壁彼此压接而将各前述第二流路封口的工序。
根据本发明，能够提供不易产生裂纹的蜂窝过滤器及其制造方法。
附图说明
图1是第一实施方式的蜂窝过滤器的立体图。
图2是图1的蜂窝过滤器的轴向中央部的II-II剖视图。
图3是图2的放大图。
图4（a）是图1的入口侧截面10Ein的放大图，图4（b）是图4（a）的b-b剖视图。
图5（a）是图1的出口侧端面10Eout的放大图，图5（b）是图5（a）的b-b剖视图。
图6是表示涉及第一实施方式的蜂窝过滤器的制造方法的示意图。
图7是表示将成形体的入口侧流路70Hin扩大并将出口侧流路70Hout封口时的状态的、成形体的轴向中央部的剖视图。
图8是第二实施方式的蜂窝过滤器的轴向中央部的剖视图。
图9是第二实施方式的蜂窝过滤器的入口侧端面10Ein的放大图。
图10是图1的出口侧端面10Eout的放大图。
图11是第三实施方式的蜂窝过滤器的轴向中央部的剖视图。
图12是第四实施方式的蜂窝过滤器的轴向中央部的放大剖视图。
具体实施方式
一边参照附图一边说明本发明的第一实施方式。
（第一实施方式）
本实施方式的蜂窝过滤器100具备如图1所示的圆柱体10。圆柱体10具有入口侧端面10Ein以及出口侧端面10Eout。
图2是圆柱体10的轴向的中央部CP的截面。圆柱体10具有多个入口侧流路70Hin以及多个出口侧流路70Hout。在本实施方式中，入口侧流路70Hin以及出口侧流路70Hout被规则地配置，使得一个入口侧流路70Hin与三个其他的入口侧流路70Hin邻接，并且，与三个出口侧流路70Hout邻接。一个出口侧流路70Hout与六个入口侧流路70Hin邻接，与其他出口侧流路70Hout不邻接。各流路与合计六个流路分别经由分隔壁邻接。
图3是图2的放大图。在邻接的流路之间设置有将其分别地分隔的分隔壁W，分隔壁W的集合体构成圆柱体10。
出口侧流路70Hout由六个分隔壁W形成，其截面形状呈大致六边形。入口侧流路70Hin由六个分隔壁W形成。在入口侧流路70Hin中，在形成于邻接的一对分隔壁W之间的角部C处，分别形成有朝向入口侧流路70Hin内突出的突出部（第一突出部）WP。因此，入口侧流路70Hin的截面形状具有使六边形的各顶点朝向内部突出的形状。各突出部WP沿着圆柱体10（流路）的轴向延伸。
突出部WP的高度没有被特别地限定，例如自连结突出部WP的底部两端的线L1的突出高度HT为0.04~0.20mm。另外，确定了连结一对分隔壁W的突出部以外的部分而形成的点Q、入口侧流路70Hin的重心G、连结点Q与重心G的线L2与突出部WP的最外部的交点S时，点Q与交点S的距离可以设成0.1~0.3mm。
接下来，参照图4（a）以及图4（b）表示入口侧的构造。在入口侧（一端侧）端面10Ein中，与轴向中央部相比，入口侧流路70Hin的截面积形成得大。另一方面，出口侧（另一端侧）流路70Hout的截面积变成零，被封闭。具体而言，如图2所示，在轴向中央部，大致六边形的入口侧流路70Hin的截面形状以分别变为三角形的方式被扩大，各三角形的顶点到达出口侧流路70Hout的中心，由此，出口侧流路70Hout被封口。换言之，入口侧流路70Hin在入口侧端面10Ein处，具有越朝向入口侧端面10Ein截面积变得越大的锥部。
接下来，参照图5（a）以及图5（b），表示出口侧的构造。在出口侧端面10Eout处，与轴向的中央部相比，出口侧流路70Hout的截面积形成得大。另一方面，入口侧流路70Hin的截面积变成零，被封闭。具体而言，如图2所示，在轴向中央部处，大致六边形的出口侧流路70Hout的截面形状被扩大成各边的部分分别变成角的六边形，各六边形的顶点到达入口侧流路70Hin的中心，由此，入口侧流路70Hin被封口。换言之，出口侧流路70Hout在出口侧端面10Eout处，具有越朝向出口侧端面10Eout截面积变得越大的锥部。
圆柱体的材料是多孔质陶瓷。陶瓷的例子为钛酸铝、碳化硅、堇青石。钛酸铝能够包括镁、硅等。
这样的蜂窝过滤器能够借助下述方法制造。首先，将陶瓷原料借助挤出成形机挤出成形，制造具有如图2的截面形状的蜂窝成形体。该蜂窝成形体以贯通的状态分别具有未封口的入口侧流路70Hin以及未封口的出口侧流路70Hout，在未封口的入口侧流路70Hin处具有突出部70WP。
陶瓷原料的成分是在烧成后提供多孔质的陶瓷的物质即可。例如可以包含：陶瓷原料、有机粘合剂、造孔剂、溶剂、根据需要添加的添加物。
陶瓷原料是含有构成陶瓷的元素的粉末。粘合剂可以是有机粘合剂，能够例示：甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟烷基纤维素、钠羧甲基纤维素等纤维素类；聚乙烯醇等乙醇类；木质素磺酸盐。作为添加物，能列举例如润滑剂以及可塑剂、分散剂。
接下来，如图6所示，在得到的未烧成的蜂窝成形体100'的入口侧端面10Ein处，将出口侧流路70Hout封口。具体而言，准备具有三角锥形的多个突起410a的封口用夹具400。并且，移动封口用夹具400以令各突起410a进入入口侧流路70Hin内。由此，如图7所示，入口侧流路70Hin的分隔壁变形，流路的截面积被扩大，另一方面，出口侧流路70Hout的截面积被缩小。并且，最终如图4（a）以及图4（b）所示，入口侧流路70Hin的截面形状变成三角形，在出口侧流路70Hout，分隔壁彼此被完全地压接，出口侧流路70Hout被封止。即，出口侧流路70Hout在入口侧端面10Ein处被封闭。此外，也可以对于封口用夹具400施加振动、超声波。
接下来，同样地，将出口侧端面10Eout的入口侧流路70Hin用另外的封口用夹具封口。插入出口侧流路70Hout的封口用夹具的突起能够设成六棱锥形状。此后，根据需要进行干燥之后，将两端面完成封口的蜂窝成形体100'烧成，由此，能够得到本实施方式的蜂窝过滤器100。
根据本实施方式，在入口侧流路70Hin的一对分隔壁W之间设置有突出部WP。因此，在以扩大入口侧流路70Hin的截面积的方式使分隔壁变形而将出口侧流路70Hout闭合时，裂纹不容易进入分隔壁W尤其是变形前的角部。因此，能制造缺陷少的蜂窝过滤器。
（第二实施方式）
接下来，参照图8~图10说明第二实施方式的蜂窝过滤器102。省略与第一实施方式相同的点的说明。图8表示本实施方式的蜂窝过滤器102的轴向中央部的截面。与第一实施方式的蜂窝过滤器100不同，在本实施方式中，入口侧流路70Hin以及出口侧流路70Hout被规则地配置，使得一个入口侧流路70Hin与四个其他入口侧流路70Hin邻接，并且，与两个出口侧流路70Hout邻接。一个出口侧流路70Hout与六个入口侧流路70Hin邻接，与其他出口侧流路70Hout不邻接。因此，各流路与合计六个流路邻接。
在入口侧流路70Hin中，在形成于一对分隔壁W之间的角部，分别形成有朝向入口侧流路70Hin内突出的突出部WP。此处，在本实施方式中，在隔开入口侧流路70Hin与入口侧流路70Hin的分隔壁Wii、和隔开入口侧流路70Hin与出口侧流路70Hout的分隔壁Wio之间的角部设置突出部WP，而在分隔壁Wii与分隔壁Wii之间的角部没有设置突出部WP。因此，入口侧流路70Hin的截面形状具有使对置的两个顶点以外的四个顶点朝向内部突出的形状。
接下来，参照图9表示入口侧的构造。在入口侧端面10Ein中，与轴向中央部相比，入口侧流路70Hin的截面积形成得大。另一方面，出口侧流路70Hout的截面积为零。具体而言，作为轴向中央部的入口侧流路70Hin的截面形状的大致六边形以其对置的两边被扩大而分别变为大致菱形的方式被扩大，各菱形的顶点到达出口侧流路70Hout的中心上，由此，出口侧流路70Hout被封口。
接下来，参照图10表示出口侧的构造。在出口侧端面10Eout中，与轴向的中央部相比，出口侧流路70Hout的截面积形成得大。另一方面，入口侧流路70Hin的截面积为零。具体地说，作为轴向中央部处的出口侧流路70Hout的截面形状的六边形被原样地扩大，各六边形的顶点到达入口侧流路70Hin的中心上，由此，入口侧流路70Hin被封口。
这样的蜂窝过滤器在将具有如图8所示的形状的突出部WP的蜂窝成形体成型之后，与第一实施方式同样地进行封口即可。
在本实施方式中也能借助突出部WP而抑制裂纹的产生。
（第三实施方式）
接下来，参照图11说明第三实施方式的蜂窝过滤器104。省略与第一实施方式相同的点的说明。图11表示本实施方式的蜂窝过滤器104的轴向中央部的截面。与第一实施方式的蜂窝过滤器100不同，在本实施方式中，入口侧流路70Hin以及出口侧流路70Hout被规则地配置，使得一个入口侧流路70Hin与四个其他入口侧流路70Hin邻接，并且，与四个出口侧流路70Hout邻接。一个出口侧流路70Hout与四个入口侧流路70Hin邻接，与其他出口侧流路70Hout不邻接。
出口侧流路70Hout由四个分隔壁W形成，其截面形状为大致四边形。入口侧流路70Hin由八个分隔壁W形成。在入口侧流路70Hin中，在形成于一对分隔壁W之间的角部C处分别形成有朝向入口侧流路70Hin内突出的突出部WP。因此，入口侧流路70Hin的截面形状具有使八边形的各顶点朝向内部突出的形状。
虽然省略了图示，在入口侧端面，出口侧流路70Hout的截面积被扩大为顶点分别位于四个入口侧流路70Hin内的四边形，使得入口侧流路70Hin闭合。另外，在出口侧端面中，入口侧流路70Hin的截面积被扩大为顶点分别位于四个出口侧流路70Hout内的四边形，使得出口侧流路70Hout闭合。
在本实施方式中也可以借助突出部WP，抑制裂纹的产生。
（第四实施方式）
接下来，参照图12说明第四实施方式的蜂窝过滤器105。省略与第一实施方式相同的点的说明。图12表示本实施方式的蜂窝过滤器105的轴向中央部的放大截面。与第一实施方式的蜂窝过滤器100不同，在本实施方式中，分隔壁W不是平板状，入口侧流路70Hin侧的面的截面形状为波纹板。在邻接的一对分隔壁W之间形成的角部C，设置有突出部WPa或者突出部WPb。自连结突出部WPa的底部两端的线的突出高度HTa以及自连结突出部WPb的底部两端的线的突出高度HTb可以分别为0.04~0.20mm，可以相互不同。这些突出部WPa以及突出部WPb朝向入口侧流路70Hin内突出，分别沿着轴向延伸。另外，分隔壁W具有朝向入口侧流路70Hin内突出并且在分隔壁W的中央部沿着轴向延伸的突出部WP3（第三突出部）。
在本实施方式中也能借助突出部WPa以及突出部WPb抑制裂纹的产生。
此外，本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形方式。
例如，突出部WP的配置能够适当变更。突出部WP优选地设置于在间隔出口侧流路70Hout和入口侧流路70Hin的分隔壁与其他分隔壁（例如，在将出口侧流路70Hout与入口侧流路70Hin隔开的分隔壁、将出口侧流路70Hout彼此隔开的分隔壁、以及将入口侧流路70Hin彼此隔开的分隔壁中的任意一个都可以）之间形成的角部。因为将出口侧流路70Hout与入口侧流路70Hin隔开的分隔壁在封口时变形，所以应力容易作用在角部。
另外，在上述实施方式中，仅在入口侧流路70Hin内设置有突出部WP，但也可以如图3以及图11中的虚线所示，在出口侧流路70Hout内的分隔壁之间的角部处设置有向出口侧流路70Hout内突出并沿着轴向延伸的突出部（第二突出部）WP2。在此情况下，能在使出口侧流路70Hout变形而将入口侧流路70Hin封口时抑制裂纹。
另外，如图3、图8、图11以及图12所示，在至少一个的入口侧流路（第一流路）的轴向的中央部，至少一个的分隔壁W还能具有突出部WP3（第三突出部），其朝向入口侧流路内或者出口侧流路（第二流路）突出并且在分隔壁W的中央部沿着轴向延伸。在此情况下，能够抑制分隔壁的中央部变形的情况下的裂纹。
另外，入口侧流路以及出口侧流路的配置，即，与各流路邻接的流路的数量也不限于上述实施方式。此外，在本说明书中，“两个流路邻接”能够意味着两个流路经由一个分隔壁在分隔壁的厚度方向上被隔开。在所谓的矩形流路配置中，位于倾斜的关系的两个流路不是相互邻接的流路。
另外，流路的截面形状也不特别地限于上述实施方式，只要是具有角部的形状即可。另外，突出部的截面形状也不限于具有圆的一部分即圆弧的形状，既可以是具有三角形、四边形等多边形的一部分的形状，也可以是具有椭圆的一部分的形状。
进一步地，过滤器的外形形状也可以不是圆柱体，也可以是例如四棱柱。蜂室密度能够设成例如200~400cpsi。
附图标记说明
70Hin入口侧流路（第一流路）；70Hout出口侧流路（第二流路）；WP突出部（第一突出部、第二突出部）；10圆柱体（柱体）；W分隔壁；C角部；CP中央部；100蜂窝过滤器。

Claims (8)

1.一种蜂窝过滤器，其特征在于，具备柱体，该柱体具有沿着轴向延伸的多个第一流路以及多个第二流路、以及将邻接的前述流路之间分隔的分隔壁，
前述柱体的一端面中的各前述第一流路的截面积比前述轴向的中央部处的各前述第一流路的截面积大，并且，各前述第二流路在前述一端面中被封闭，
在至少一个的前述第一流路的轴向的中央部，在形成前述第一流路并且邻接的一对前述分隔壁之间形成的角部具有朝向前述第一流路内突出并且沿着前述轴向延伸的第一突出部。
2.如权利要求1所述的蜂窝过滤器，其特征在于，形成前述角部的前述一对的前述分隔壁的一方将前述第一流路与前述第二流路隔开。
3.如权利要求1或2所述的蜂窝过滤器，其特征在于，前述柱体的另一端面中的各前述第二流路的截面积比前述轴向的中央部处的各前述第二流路的截面积大，并且，各前述第一流路在前述另一端面中被封闭，
在至少一个的前述第二流路的轴向的中央部，在形成前述第二流路并且邻接的一对前述分隔壁之间形成的角部具有朝向前述第二流路内突出并且沿着前述轴向延伸的第二突出部。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的蜂窝过滤器，其特征在于，在前述柱体的轴向中央部，前述第一流路与三个前述第二流路以及三个前述第一流路邻接，
前述第二流路与六个前述第一流路邻接。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的蜂窝过滤器，其特征在于，在前述柱体的轴向中央部，前述第一流路与两个前述第二流路以及四个前述第一流路邻接，
前述第二流路与六个前述第一流路邻接。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的蜂窝过滤器，其特征在于，在前述柱体的轴向中央部，前述第一流路与四个前述第二流路以及四个前述第一流路邻接，
前述第二流路与四个前述第一流路邻接。
7.如权利要求1至5中任意一项所述的蜂窝过滤器，其特征在于，在至少一个的前述第一流路的轴向的中央部处，至少一个的前述分隔壁具有朝向前述第一流路内或者前述第二流路突出并且在前述分隔壁的中央部沿着前述轴向延伸的第三突出部。
8.一种蜂窝过滤器的制造方法，其特征在于，具备：
准备下述蜂窝成形体的工序，该蜂窝成形体具备柱体，该柱体具有沿着轴向延伸的多个第一流路以及多个第二流路、以及将邻接的前述流路之间分隔的分隔壁，该蜂窝成形体在至少一个的前述第一流路的轴向的中央部，在形成前述第一流路并且邻接的一对前述分隔壁之间形成的角部具有朝向前述第一流路内突出的第一突出部；
以下述方式将各前述第二流路封口的工序：向前述蜂窝成形体的各前述第一流路内插入夹具而使截面积扩大，在各前述第二流路侧使分隔壁彼此压接。
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