CN106499470A - 废气处理装置以及蜂窝结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够缩小整体，容易升温且难以速冷的废气处理装置。废气处理装置具备蜂窝结构体和对该蜂窝结构体进行收纳的罐体，蜂窝结构体具备内侧蜂窝结构部、外侧蜂窝结构部以及封孔部，该内侧蜂窝结构部具有蜂窝基材以及配设于该蜂窝基材的外周的外周壁，该蜂窝基材具有多孔质的内侧隔壁，该外侧蜂窝结构部包围内侧蜂窝结构部的外周的一部分并且配设于从内侧流入端面分离的位置，罐体具有流入管以及与该流入管连接的主体部，在主体部，在内侧流入端面与外侧流出端面之间的位置形成有流出口，蜂窝结构体以第二端面与罐体之间具有成为废气的流路的间隙且外侧流出端面与罐体之间具有成为废气的流路的间隙的状态收纳于罐体。

Description

废气处理装置以及蜂窝结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及废气处理装置以及蜂窝结构体的制造方法。进一步详细而言，涉及能够缩小整体的大小，容易升温且难以速冷的废气处理装置以及蜂窝结构体的制造方法。
背景技术
在内燃机中，在燃料燃烧时产生的燃烧残渣的产生成为问题。因此，从考虑大气环境的观点来看，要求用于除去废气所含的有毒成分的同时，不使煤烟(煤，smoke)、灰烬(灰，ash)等粒状物质(以下，存在称为“PM”的情况。)释放至大气的对策。
以往，关于从柴油发动机被排出的PM的除去的限制处于在世界方面被强化的趋势，作为用于除去PM的捕集过滤器(以下，存在称为“DPF”的情况。)，蜂窝过滤器的使用备受瞩目。上述的蜂窝过滤器要求为了抑制压力损失的增加而增大过滤器容积。另一方面，在汽车等中，优先考虑发动机、扩宽室内空间这点。因此，过滤器等的搭载空间受限，存在难以增大过滤器容积的问题。而且，提出了使用上述的蜂窝过滤器的各种废气处理装置(参照专利文献1)。
另外，近来，通过提高内燃机的燃烧效率，废气的温度处于降低的趋势。因此，存在催化剂活性所需的热小于的情况。针对该问题，提出了有效利用废气的热的废气处理装置(专利文献2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-024726号公报
专利文献2：日本专利第5368959号
专利文献3：日本特表2012-529592号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1的废气处理装置能够为紧凑的设计。但是，该废气处理装置由于在加工部涂覆外周涂层，因此耐热冲击性降低。因此，该废气处理装置难以如汽油发动机的过滤器用途等那样在高温的废气被排出的情况下使用。
另一方面，即便在如柴油发动机的过滤器用途那样废气的温度比较低的状况下，将外周涂层部直接暴露于废气在维持耐久性的观点也较困难。因此，难以使废气在催化剂载体(蜂窝过滤器)的外周流动。
另外，从快速地使催化剂活性化的观点来看，废气净化用的催化剂配置于发动机正下方为目前的主流。这是因为发动机正下方容易提高催化剂的温度。但是，在发动机室的空间存在极限，废气净化用的催化剂(废气处理装置)需要有效地进行配置。
此处，以往，为了保持催化剂载体(蜂窝过滤器)而不使用垫块的金属载体(金属制的催化剂载体)配置为活用可以不使用垫块的优点。换句话说，开发使转换器小型化的设计(即，小型转换器设计)，已被汽车公司提出以及采用。而且，该转换器设计为在催化剂载体的外周也使废气流动，从而能够较高地保持催化剂载体的温度。
另外，即便是陶瓷制的催化剂载体(蜂窝过滤器)也采用相同的设计能够在技术上实现。但是，陶瓷制的催化剂载体在被保持时需要垫块，因此与金属载体相比，导致载体的直径变小。因此，陶瓷制的催化剂载体在导致压力损失增大这方面存在缺点。另外，陶瓷制的催化剂载体由于被垫块包围，因此即使采用使废气向外周流动的结构，也使其效果因垫块而降低。
本发明是鉴于上述的现有技术具有的问题点而完成的。本发明的课题在于提供一种能够缩小整体的大小，容易升温且难以速冷的废气处理装置以及蜂窝结构体的制造方法。
用于解决课题的方案
根据本发明，能够提供一种以下所示的废气处理装置以及蜂窝结构体的制造方法。
[1]一种废气处理装置具备：蜂窝结构体，其具有划分形成多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室从作为一端面的第一端面延伸至作为另一端面的第二端面；以及罐体，其对上述蜂窝结构体进行收纳，上述蜂窝结构体具有：内侧蜂窝结构部，其具有蜂窝基材及配设于上述蜂窝基材的外周的外周壁，该蜂窝基材具有划分形成多个隔室的多孔质的内侧隔壁，该多个隔室从作为上述第一端面一侧的端面的内侧流入端面延伸至作为上述第二端面一侧的端面的内侧流出端面；外侧蜂窝结构部，其包围上述内侧蜂窝结构部的外周的一部分并且配设于从上述内侧蜂窝结构部的上述内侧流入端面分离的位置，上述外侧蜂窝结构部具有划分形成多个隔室的多孔质的外侧隔壁，该多个隔室从作为上述第二端面一侧的端面的外侧流入端面延伸至作为上述第一端面一侧的端面的外侧流出端面；以及封孔部，其配设于一部分的上述隔室，上述罐体具有：与上述内侧蜂窝结构部的上述内侧流入端面侧的端部嵌合并且形成有废气的流入口的流入管；以及与上述流入管连接的主体部，在上述主体部，在上述内侧蜂窝结构部的上述内侧流入端面与上述外侧蜂窝结构部的上述外侧流出端面之间的位置形成有上述废气的流出口，上述蜂窝结构体以上述第二端面与上述罐体之间具有成为上述废气的流路的间隙且上述外侧蜂窝结构部的上述外侧流出端面与上述罐体之间具有成为上述废气的流路的间隙的状态收纳于上述罐体。
[2]根据上述[1]所述的废气处理装置，上述封孔部不配设于上述内侧蜂窝结构部或仅配设于上述内侧蜂窝结构部的一端部且仅配设于上述外侧蜂窝结构部的一端部或配设于两端部。
[3]根据上述[2]所述的废气处理装置，上述封孔部配设于上述外侧蜂窝结构部的、上述隔室中的预定的隔室的上述外侧流入端面一侧的端部以及剩余的隔室的上述外侧流出端面一侧的端部，不配设于上述内侧蜂窝结构部。
[4]根据上述[2]所述的废气处理装置，上述封孔部配设于上述内侧蜂窝结构部的上述内侧流入端面一侧或者上述内侧流出端面一侧的端部的任意一方的一部分。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的废气处理装置，上述外侧蜂窝结构部的上述外侧隔壁的厚度比上述内侧蜂窝结构部的上述内侧隔壁的厚度厚。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的废气处理装置，上述外侧蜂窝结构部的隔室密度比上述内侧蜂窝结构部的隔室密度小。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的废气处理装置，上述内侧蜂窝结构部的外周壁与上述内侧蜂窝结构部的上述内侧隔壁一体成形。
[8]根据上述[1]～[7]中任一项所述的废气处理装置，在上述罐体，在上述内侧蜂窝结构部的上述内侧流入端面与上述外侧蜂窝结构部的上述外侧流出端面之间的位置形成有与用于使废气再循环的路径连续的EGR用流出口。
[9]根据上述[1]～[8]中任一项所述的废气处理装置，在上述蜂窝结构体的上述第二端面与上述罐体之间的空间设有吸音材料。
[10]一种蜂窝结构体的制造方法具有：制作蜂窝成形体的蜂窝成形体制作工序，该蜂窝成形体具备隔壁和分隔壁，上述隔壁划分形成多个隔室，该多个隔室从作为一端面的流入端面延伸至作为另一端面的流出端面，上述分隔壁分隔与上述隔室延伸的方向正交的剖面中的外侧部分与内侧部分；封孔配设工序，向所制作的蜂窝成形体的一部分的隔室的端部填充封孔用浆料而配设封孔部，从而获得封孔蜂窝成形体；烧成工序，对所制作的上述封孔蜂窝成形体进行烧成而获得蜂窝烧成体；以及蜂窝结构体制作工序，从一端面对上述蜂窝烧成体的上述外侧部分的一部分进行磨削而使上述分隔壁的一部分露出，从而获得蜂窝结构体。
发明的效果
本发明的废气处理装置具备预定的蜂窝结构体以及对该蜂窝结构体进行收纳的预定的罐体，从而能够缩小整体的大小。另外，本发明的废气处理装置通过上述结构，容易升温且难以速冷。
根据本发明的蜂窝结构体的制造方法，能够良好地制作本发明的废气处理装置所能够使用的蜂窝结构体。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的废气处理装置的一实施方式的剖面的剖视图。
图2是在本发明的废气处理装置的一实施方式中示意性地表示废气的流动的说明图。
图3是示意性地表示本发明的废气处理装置的一实施方式具备的蜂窝结构体的立体图。
图4A是对本发明的废气处理装置的一实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
图4B是对本发明的废气处理装置的其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
图4C是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
图4D是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
图4E是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
图4F是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
图4G是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
图5是示意性地表示比较例1～4的废气处理装置的说明图。
图6是示意性地表示比较例5的废气处理装置的说明图。
图中：
1—内侧隔壁，2—隔室，3—外侧隔壁，5—外周壁，8—封孔部，10—蜂窝结构体，10a—第一端面，10b—第二端面，11—内侧流入端面，12—内侧流出端面，14—内侧蜂窝结构部，14a—凸部，16—外侧蜂窝结构部，18—外侧流入端面，19—外侧流出端面，20、120—罐体，21—流入口，23—流入管，25—主体部，27—流出口，28—EGR用流出口，30—蜂窝基材，41—折返空间，43—升温辅助空间，50—过滤器组，51—第一蜂窝结构体，52—第二蜂窝结构体，53—第三蜂窝结构体，100、200、201—废气处理装置，X—系统全长。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。本发明不限定于以下的实施方式，应该理解为在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的通常的知识，对以下的实施方式适当地施加变更、改进等的情况也落入本发明的范围内。
[1]废气处理装置：
本发明的废气处理装置的一实施方式是图1所示的废气处理装置100。废气处理装置100具备蜂窝结构体10以及对该蜂窝结构体10进行收纳并成为废气的通路的罐体20。而且，如图3所示，蜂窝结构体10具备：内侧蜂窝结构部14；位于该内侧蜂窝结构部的外侧的外侧蜂窝结构部16；以及封孔部8。
蜂窝结构体10具有内侧蜂窝结构部14，该内侧蜂窝结构部14具有蜂窝基材30以及配设于该蜂窝基材30的外周的外周壁5。蜂窝基材30具有划分形成多个隔室2的多孔质的内侧隔壁1(参照图3)，该多个隔室2从作为第一端面10a一侧的端面的内侧流入端面11延伸至作为第二端面10b一侧的端面的内侧流出端面12。另外，蜂窝结构体10具有包围内侧蜂窝结构部14的外周的一部分并且配设于从内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11分离的位置的外侧蜂窝结构部16。封孔部8配设于一部分的隔室2(参照图3)。罐体20具有与内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11一侧的端部嵌合并且形成有废气的流入口21的流入管23以及与该流入管23连接的主体部25。而且，在主体部25，在内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11与外侧蜂窝结构部16的外侧流出端面19之间的位置形成有废气的流出口27。蜂窝结构体10以第二端面10b与罐体20之间具有成为废气的流路的间隙(空间(以下，存在称为“折返空间”的情况))41且外侧蜂窝结构部16的外侧流出端面19与罐体20之间具有成为废气的流路的间隙(空间(以下，存在称为“升温辅助空间”的情况))43的状态收纳于罐体20。
如上所述，废气处理装置100具备蜂窝结构体10以及对该蜂窝结构体10进行收纳的罐体20。由此，废气处理装置100能够缩小整体的大小，容易升温且难以速冷。
如图2所示，废气处理装置100使废气从蜂窝结构体10的内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11一侧流入蜂窝结构体10内，从内侧蜂窝结构部14的内侧流出端面12流出。然后，流入折返空间41的废气从外侧蜂窝结构部16的外侧流入端面18一侧流入外侧蜂窝结构部16内，从外侧流出端面19流出。此时，从外侧蜂窝结构部16的外侧流出端面19流出的废气被导入作为内侧蜂窝结构部14的外周壁5与罐体20的主体部25之间的空间的升温辅助空间43。然后，上述废气一边与外周壁5接触一边从罐体20的流出口27排出。此外，从内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11一侧流入的废气不从内侧流出端面12流出，而保持原样地向升温辅助空间43流出。此外，在图2中，箭头表示废气的流动。
换句话说，从外侧蜂窝结构部16被排出的废气与内侧蜂窝结构部14的外周壁5直接接触。因此，供废气直接接触的部分(后述的凸部14a)从其外侧被上述废气加热。因此，废气处理装置100容易升温且难以速冷。而且，在上述的路径中，废气在罐体20内流动，因此能够缩小废气处理装置100整体的大小。此外，在未涂覆催化剂的状态下，与外周壁5直接接触的废气在蜂窝结构体10内通过，因此与最初流入蜂窝结构体10时的温度相比，成为低温。但是，在涂覆催化剂的状态下，能够通过催化剂反应而产生的热形成比流入的废气的温度高的温度。因此，如上述那样，能够促进蜂窝结构体10的升温。另外，在冷却气体(在怠速状态、下破路的状况下，温度下降的废气)流入蜂窝结构体10时，该废气(冷却气体)在蜂窝结构体10内通过时被加热。而且，通过被加热的废气与外周壁5接触，具有能够防止蜂窝结构体的温度降低的程度的温度。
图1是示意性地表示本发明的废气处理装置的一实施方式的剖面的剖视图。图2是在本发明的废气处理装置的一实施方式中示意性地表示废气的流动的说明图。图3是示意性地表示本发明的废气处理装置的一实施方式具备的蜂窝结构体的立体图。
[1-1]蜂窝结构体：
作为本发明的废气处理装置的蜂窝结构体，能够列举图3所示那样的蜂窝结构体10。如图3所示，蜂窝结构体10也能够呈具有从一端面的中央呈凸状突出的部分(凸部14a)的柱状。
外侧蜂窝结构部16配设于从内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11分离的位置。具体而言，外侧蜂窝结构部16优选距内侧流入端面11的位置为蜂窝结构体的隔室延伸的方向的全长的10～60％，进一步优选为20～50％。通过做成上述的范围，能够提高升温性能的同时将蜂窝结构体保持于罐体。换言之，蜂窝结构体优选上述凸部的隔室延伸的方向的长度在上述范围内。
内侧流入端面11的面积优选为内侧流入端面11与外侧流出端面19的面积的合计的5～50％，进一步优选为10～40％。通过做成上述的范围，能够确保作为过滤器发挥功能的部分的面积。另外，能够降低废气处理装置的压力损失。
隔壁(内侧隔壁、外侧隔壁)以及外周壁优选各自的平均细孔径为5～30μm，进一步优选为9～25μm。通过做成上述的范围，能够抑制催化剂、PM引起的细孔的闭塞。另外，能够将压力损失抑制为较低。该平均细孔径是通过水银孔率计测定的值。
隔壁(内侧隔壁、外侧隔壁)以及外周壁优选各自的孔隙率为35～70％，进一步优选为40～65％。通过做成上述的范围，能够一边降低废气透过隔壁时的透过阻力一边确保能够封装的等静压强度。该孔隙率是通过水银孔率计测定的值。
隔壁(内侧隔壁、外侧隔壁)的厚度不被特别地限定。该隔壁例如优选为64～305μm。若隔壁的厚度小于64μm，则存在等静压强度显著地降低而在封装过程中破坏蜂窝结构体的担忧。另一方面，若隔壁的厚度超过305μm，则存在产生油耗因压力损失的大幅度的增加而恶化、无法充分地获得输出等的影响的担忧。而且，内侧隔壁与外侧隔壁的厚度也可以不同。外侧蜂窝结构部的外侧隔壁的厚度优选比内侧蜂窝结构部的内侧隔壁的厚度厚。具体而言，外侧隔壁的厚度相对于内侧隔壁的厚度的比的值(外侧隔壁的厚度/内侧隔壁的厚度)优选为1.1～5.0，进一步优选为1.2～3.5。据此，能够减小内侧蜂窝结构部的热容量而使催化剂的升温性能上升，另外，在外侧蜂窝结构部隔壁增厚，从而能够提高捕集性能。另一方面，若外侧隔壁的厚度/内侧隔壁的厚度的值超过5.0，则在对蜂窝结构体进行挤压成形时，在外侧隔壁与内侧隔壁的挤压速度产生较大的差。因此，在外侧隔壁与内侧隔壁的边界部产生分隔壁的变形，存在使等静压强度降低的担忧。
外侧隔壁的厚度例如优选为110～381μm，进一步优选为152～305μm。
外周壁的厚度不被特别地限定。例如，优选为0.3～3mm。若外周壁的厚度小于0.3mm，则容易在外周壁产生小孔、缺损，在涂覆催化剂时存在从外周壁泄漏催化剂的担忧。另一方面，若外周壁的厚度超过3mm，则在对蜂窝结构体进行挤压成形时，形成外周壁的坯土的流动与其他的部分相比加快。因此，在与邻接的隔壁(内侧隔壁、外侧隔壁)的流动产生差异，存在隔壁变形而使等静压强度显著地降低的担忧。
内侧蜂窝结构部的外周壁优选与内侧蜂窝结构部的内侧隔壁成形为一体。据此，能够抑制外周壁与内侧隔壁的热膨胀的差，能够形成耐热冲击性优越的结构。此处，外周壁“与内侧隔壁成形为一体”不是意味着外周壁与内侧隔壁通过接合等方法相互固定，而是例如在制造阶段的挤压成形时成形为一体。
蜂窝结构体的隔室密度不被特别地限制。此处，外侧蜂窝结构部的隔室密度优选比内侧蜂窝结构部的隔室密度小。具体而言，内侧蜂窝结构部的隔室密度优选为46.5～186个/cm2，外侧蜂窝结构部的隔室密度优选为7.7～46.5个/cm2。据此，能够在内侧蜂窝结构部确保用于提高废气的净化性能的几何学的表面积，另一方面，在外侧蜂窝结构部中，能够将压力损失抑制为较低。
作为蜂窝结构体的材质，优选陶瓷，强度以及耐热性优越，从而能够列举碳化硅、堇青石、钛酸铝、硅-碳化硅系复合材料、碳化硅-堇青石系复合材料、莫来石、氧化铝、氮化硅等。优选从由碳化硅、堇青石、钛酸铝、硅-碳化硅系复合材料以及碳化硅-堇青石系复合材料构成的组选择的至少一种。
另外，蜂窝结构体也可以为由多个蜂窝隔室构成的接合体(蜂窝隔室接合体)。即，蜂窝结构体也可以具备多个蜂窝隔室的集合体与由相互接合这些蜂窝隔室的接合材构成的接合部。
封孔部配设于内侧蜂窝结构部以及上述外侧蜂窝结构部的至少一方的上述隔室的一部分。这些封孔部的材质能够做成与上述的蜂窝结构体相同。另外，封孔部的深度能够适当地决定。
封孔部的配置图案优选采用以下那样的(1)～(7)的图案。
(1)如图4A所示，封孔部8配设于外侧蜂窝结构部16的隔室2中的预定的隔室的外侧流入端面18一侧的端部以及剩余的隔室的外侧流出端面19一侧的端部，不配设于内侧蜂窝结构部14。
(2)如图4B所示，封孔部8配设于外侧蜂窝结构部16的隔室中的预定的隔室的外侧流入端面18一侧的端部以及剩余的隔室的外侧流出端面19一侧的端部。而且，封孔部8在内侧蜂窝结构部14中仅配设于预定的隔室的内侧流出端面12一侧的端部。在内侧蜂窝结构部14中，不配设于剩余的隔室的内侧流入端面11一侧的端部。
(3)如图4C所示，封孔部8在内侧蜂窝结构部14中仅配设于预定的隔室的内侧流出端面12一侧的端部。封孔部8在外侧蜂窝结构部16中仅配设于预定的隔室的外侧流入端面18一侧的端部。封孔部8在内侧蜂窝结构部14中不配设于剩余的隔室的内侧流入端面11一侧的端部且在外侧蜂窝结构部16中不配设于剩余的隔室的外侧流出端面19一侧的端部。
(4)如图4D所示，封孔部8在内侧蜂窝结构部14中仅配设于预定的隔室的内侧流出端面12一侧的端部。封孔部8在外侧蜂窝结构部16中仅配设于预定的隔室的外侧流出端面19一侧的端部。封孔部8在内侧蜂窝结构部14中不配设于剩余的隔室的内侧流入端面11一侧的端部且在外侧蜂窝结构部16中不配设于剩余的隔室的外侧流入端面18一侧的端部。
(5)如图4E所示，封孔部8在外侧蜂窝结构部16中仅配设于预定的隔室的外侧流出端面19一侧的端部且不配设于内侧蜂窝结构部14。在外侧蜂窝结构部16中不配设于剩余的隔室的外侧流入端面18一侧的端部。
(6)如图4F所示，封孔部8在内侧蜂窝结构部14中仅配设于预定的隔室的内侧流入端面11一侧的端部。而且，封孔部8在外侧蜂窝结构部16中仅配设于预定的隔室的外侧流入端面18一侧的端部。封孔部8在内侧蜂窝结构部14中不配设于剩余的隔室的内侧流出端面12一侧的端部且在外侧蜂窝结构部16中不配设于剩余的隔室的外侧流出端面19一侧的端部。
(7)如图4G所示，封孔部8在内侧蜂窝结构部14中仅配设于预定的隔室的内侧流入端面11一侧的端部。而且，封孔部8在外侧蜂窝结构部16中仅配设于预定的隔室的外侧流出端面19一侧的端部。封孔部8在内侧蜂窝结构部14中不配设于剩余的隔室的内侧流出端面12一侧的端部且在外侧蜂窝结构部16中不配设于剩余的隔室的外侧流入端面18一侧的端部。
图4A是对本发明的废气处理装置的一实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。图4B是对本发明的废气处理装置的其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。图4C是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。图4D是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。图4E是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。图4F是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。图4G是对本发明的废气处理装置的又一其他的实施方式具备的蜂窝结构体的封孔部的配置图案进行说明的说明图。
[1-2]罐体：
如上所述，罐体20具有：与内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11一侧的端部嵌合且形成有废气的流入口21的流入管23；以及与该流入管23连接的主体部25。而且，在主体部25，在内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11与外侧蜂窝结构部16的外侧流出端面19之间的位置形成有废气的流出口27。根据上述的罐体20，流入废气处理装置100的废气如图2的箭头所示的那样流动。换句话说，从外侧蜂窝结构部16排出的废气与内侧蜂窝结构部14的外周壁5直接接触。因此，上述凸部14a从其外侧被上述废气加热。因此，废气处理装置100容易升温且难以速冷。而且，废气在上述那样的路径中在罐体20内流动，因此能够缩小废气处理装置100整体的大小。
在本发明的废气处理装置中，在罐体的主体部的上述位置形成有流出口，从而通过蜂窝结构体内的废气以与内侧蜂窝结构部的上述凸部的外周直接接触的方式流动。因此，本发明的废气处理装置通过废气被保温，从而容易对蜂窝结构体进行升温且蜂窝结构体难以速冷。
折返空间41的宽度(即，蜂窝结构体10与罐体20的内表面之间的距离)优选为20～150mm，进一步优选为30～100mm。通过做成上述的范围，能够确保废气的流路，以便抑制压力损失的上升。
优选在罐体20的内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11与外侧蜂窝结构部16的外侧流出端面19之间的位置形成有连接用于使废气再循环的路径的EGR用流出口28。如上所述，若将罐体20与用于使废气再循环的路径连结，则能够将捕集有煤烟的废气供给至EGR，因此能够抑制EGR冷却器等中的煤烟的堵塞。另外，废气的一部分从外周壁5供给至内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11与外侧蜂窝结构部16的外侧流出端面19之间，从而能够将EGR用流出口28的废气的压力保持为比较高。其结果，能够确保供给至EGR的废气的供给量。此外，EGR是Exhaust Gas Recirculation的简称。
罐体20的材质能够做成与以往公知的废气处理装置所采用的罐体相同的材质。
[1-3]吸音材料：
本发明的废气处理装置优选在蜂窝结构体的第二端面与罐体之间的间隙具备吸音材料。吸音材料是由玻璃纤维等构成的具有耐热性的垫块。通过如上所述地具备吸音材料，能够获得与消声器相同的消音效果。
作为吸音材料，例如能够列举玻璃棉、金属纤维等。即便在这些中，从具有耐热性的观点来看，也优选玻璃棉。
[2]蜂窝结构体的制造方法：
蜂窝结构体的制造方法具有：制作蜂窝成形体的蜂窝成形体制作工序；在制作的蜂窝成形体形成封孔部的封孔配设工序；对制作的封孔蜂窝成形体进行烧成而获得蜂窝烧成体的烧成工序；以及使分隔壁的一部分露出而获得蜂窝结构体的蜂窝结构体制作工序。蜂窝成形体制作工序的蜂窝成形体具备：划分形成多个隔室的隔壁，该多个隔室从作为一端面的流入端面延伸至作为另一端面的流出端面；以及分隔与隔室延伸的方向正交的剖面中的外侧部分和内侧部分的分隔壁。在蜂窝结构体制作工序中，从一端面对烧成工序中所获得的蜂窝烧成体的外侧部分的一部分进行磨削而使分隔壁的一部分露出。
若采用上述的制造方法，则能够良好地制作能够使用于本发明的废气处理装置的蜂窝结构体。具体而言，该制造方法在蜂窝成形体制作工序中制作具有分隔壁的蜂窝成形体，在对该蜂窝成形体进行烧成而获得蜂窝烧成体后，以分隔壁(外周壁)露出的方式对蜂窝烧成体进行磨削。据此，在所获得的蜂窝结构体的内侧流入端面侧的端部的外周配置外周壁(分隔壁)。即，当在蜂窝成形体制作工序中未设置分隔壁的情况下，蜂窝结构体的被磨削的隔壁露出。而且，该隔壁的一部分剥落。
蜂窝结构体具有外周壁(分隔壁)，从而能够防止隔壁的一部分剥落。另外，上述制造方法能够削出蜂窝结构体的内侧流入端面侧的端部(内侧蜂窝结构部的凸部)，能够简单地制作具有外周壁的内侧流入端面侧的端部(内侧蜂窝结构部的凸部)。
[2-1]蜂窝成形体制作工序：
在该工序中，具体而言，首先，对成形原料进行混炼而形成坯土。成形原料优选对陶瓷原料添加分散介质以及添加剂。作为添加剂，能够列举有机粘合剂、造孔材料、表面活性剂等。作为分散介质，能够列举水等。
作为陶瓷原料，优选从由堇青石化原料、莫来石、氧化铝、尖晶石、碳化硅、硅-碳化硅系复合材料、碳化硅-堇青石系复合材料、锂铝硅酸盐以及钛酸铝构成的组选择的至少一种。即便在这些中，也优选热膨胀系数较小，且耐热冲击性优越的堇青石化原料。
对使用的陶瓷原料的粒子直径以及配合量和添加的造孔材料的粒子直径以及配合量进行调整，从而能够获得所希望的孔隙率、平均细孔径的蜂窝结构体。
作为对成形原料进行混炼而形成坯土的方法不被特别地限制，例如能够列举使用捏合机、真空练泥机等的方法。
接下来，对所获得的坯土进行挤压成形而获得蜂窝成形体。此时，优选使用预定的金属模具，以便能够获得具有隔壁与分隔壁的蜂窝成形体。作为金属模具的材质，优选难以磨损的超硬合金。
分隔壁的厚度若在烧成后为能够获得所希望的厚度的外周壁的厚度，则不被特别地限制。分隔壁的厚度例如能够形成1～3mm。
[2-2]封孔配设工序：
接下来，利用封孔材料对所获得的蜂窝烧成体的蜂窝结构部的隔室的开口部进行封孔。作为对隔室的开口部进行封孔的方法，能够列举向隔室的开口部填充封孔材料的方法。作为填充封孔材料的方法，能够依据以往公知的封孔蜂窝结构体的制造方法进行。用于形成封孔材料的陶瓷原料能够使用在以往公知的蜂窝结构体的制造方法中所使用的陶瓷原料。作为用于形成封孔材料的陶瓷原料优选使用与蜂窝成形体的制作所使用的材料相同的陶瓷原料。此外，为了对由封孔材料形成的封孔部的孔隙率、细孔径等进行调节，也可以适当地变更陶瓷原料粉末的粒子直径以及配合量和添加的造孔材料粉末的粒子直径以及配合量。
在向隔室的开口部填充封孔材料后，对封孔材料进行干燥或者烧成，由此能够制造本实施方式的蜂窝结构体。向隔室的开口部填充封孔材料的工序也可以在对蜂窝成形体进行烧成前进行。制造本实施方式的蜂窝结构体的方法不限定于至此说明的方法。
[2-3]烧成工序：
接下来，对蜂窝成形体进行烧成而获得蜂窝烧成体(烧成工序)。烧成温度能够由蜂窝成形体的材质适当地决定。例如，在蜂窝成形体的材质为堇青石的情况下，烧成温度优选为1380～1450℃，进一步优选为1400～1440℃。另外，烧成时间作为最高温度中的持续时间，优选形成4～6小时左右。
也可以在对蜂窝成形体进行烧成前使其干燥。干燥方法不被特别地限定。作为干燥方法，例如能够列举热风干燥，微波干燥、高频干燥、减压干燥、真空干燥，冻结干燥等，即便在这些中，也优选单独或者组合进行高频干燥、微波干燥或者热风干燥。另外，作为干燥条件，优选形成干燥温度为30～150℃，干燥时间为1分钟～2小时。
[2-4]蜂窝结构体制作工序：
接下来，从一端面对所获得的蜂窝烧成体的外侧部分的一部分进行磨削，使分隔壁的一部分露出，制作具备隔壁与分隔壁(外周壁)的蜂窝结构体。蜂窝烧成体的磨削也可以在使蜂窝成形体干燥后且进行烧成前进行。
[3]废气处理装置的制造方法：
本实施方式的废气处理装置能够通过将制造的蜂窝结构体收纳于上述罐体而进行制作。
如上所述地制作的废气处理装置使废气如图2所示流动。即，废气处理装置100使废气从蜂窝结构体10的内侧蜂窝结构部14的内侧流入端面11一侧流入蜂窝结构体10内，从内侧蜂窝结构部14的内侧流出端面12流出。然后，流入折返空间41的废气从外侧蜂窝结构部16的外侧流入端面18一侧流入外侧蜂窝结构部16内，从外侧流出端面19流出。此时，从外侧蜂窝结构部16的外侧流出端面19流出的废气被导入内侧蜂窝结构部14的外周壁5与罐体20的主体部25之间的空间(升温辅助空间)43。然后，上述废气一边与该外周壁5接触一边从罐体20的流出口27被排出。
【实施例】
以下，基于实施例对本发明具体地进行说明，但本发明不限定于这些实施例。
(实施例1)
向100质量份的堇青石化原料分别添加13质量份的造孔材料、35质量份的分散介质、6质量份的有机粘合剂、0.5质量份的分散剂，进行混合、混炼，调制坯土。作为堇青石化原料，使用氧化铝、氢氧化铝、高岭土、滑石以及二氧化硅。作为分散介质而使用水，作为造孔材料而使用平均粒子直径1～10μm的焦炭，作为有机粘合剂而使用羟丙基甲基纤维素，作为分散剂而使用乙二醇。对造孔材料的粒子直径与量进行控制，从而对隔壁的细孔径以及孔隙率进行控制。
接下来，为了获得具有隔壁与分隔壁的蜂窝成形体，使用预定的模具对坯土进行挤压成形，获得圆柱状的蜂窝成形体。
接下来，通过微波干燥机对蜂窝成形体进行干燥，进一步通过热风干燥机使其完全干燥后，切断蜂窝成形体的两端面，使其成为预定的尺寸。
接下来，向蜂窝成形体的各隔室的一方的开口部填充封孔用浆料而形成封孔部。
封孔部的配置图案采用图4A所示的图案。即，封孔蜂窝成形体将封孔部配设于外侧蜂窝结构部的隔室中的预定的隔室的外侧流入端面一侧的端部以及剩余的隔室的外侧流出端面一侧的端部，不配设于内侧蜂窝结构部。
作为封孔部的形成方法，首先，在相当于蜂窝成形体的外侧蜂窝结构部的部分的一端面与另一端面粘贴片材，在该片材的与欲形成封孔部的隔室对应的位置开孔。接下来，在保持粘贴该片材的状态下，将封孔用浆料涂覆于蜂窝成形体的上述端面并压入蜂窝成形体内，将封孔用浆料填充于蜂窝成形体的预定的隔室。作为封孔用浆料，使用将封孔部的形成材料浆料化的材料。
然后，通过热风干燥机对封孔蜂窝成形体进行干燥，进一步以1410～1440℃，烧成五个小时，从而获得蜂窝烧成体。
接下来，从一端面对蜂窝烧成体的外侧部分的一部分进行磨削，使分隔壁的一部分露出，从而获得蜂窝结构体。
蜂窝结构体的隔室延伸的方向的长度为140mm(在表1中，表示为“系统全长”)。外侧蜂窝结构部的隔室延伸的方向的长度为100mm。内侧蜂窝结构部的凸部的隔室延伸的方向的长度为40mm。另外，对于蜂窝结构体而言，内侧蜂窝结构部以及外侧蜂窝结构部呈圆柱状，内侧蜂窝结构部的直径为80mm，内侧蜂窝结构部与外侧蜂窝结构部的合计(第二端面)的直径为144mm。
另外，蜂窝结构体的内侧蜂窝结构部的隔室密度为46.5个/cm2。换句话说，内侧蜂窝结构部的凸部的隔室密度与凸部以外的部分(覆盖于外侧蜂窝结构部的部分)的隔室密度相同。外侧蜂窝结构部的隔室密度为46.5个/cm2。外侧隔壁(外侧蜂窝结构部的隔壁)的厚度为0.21mm，内侧隔壁(内侧蜂窝结构部)的厚度为0.21mm。内侧蜂窝结构部的外周壁与内侧蜂窝结构部的内侧隔壁成形为一体。此外，内侧隔壁的厚度在表1中，利用“凸部/第一蜂窝结构体”一栏的“隔壁厚度”与“内侧蜂窝结构部(除了凸部之外)/第二蜂窝结构体”一栏的“隔壁厚度”来表示。
接下来，将所获得的蜂窝结构体收容于罐体的内部。在蜂窝结构体与罐体之间配设由陶瓷垫块构成的缓冲部件。作为罐体，使用具有与内侧蜂窝结构部的内侧流入端面一侧的端部嵌合且形成有废气的流入口的流入管以及与该流入管连接的主体部的部件。而且，在罐体的主体部，在内侧蜂窝结构部的内侧流入端面与外侧蜂窝结构部的外侧流出端面之间的位置形成有废气的流出口。另外，蜂窝结构体以第二端面与罐体之间具有成为废气的流路的空间(折返空间)且外侧蜂窝结构部的外侧流出端面与罐体之间具有成为废气的流路的空间(升温辅助空间)的状态下收纳于罐体。另外，在罐体形成有EGR用流出口。另外，罐体使用不锈钢制的材料。如上所述地，获得废气处理装置。
接下来，针对所获得的废气处理装置，以以下所示的方法，进行了“系统全长”、“净化率”以及“PM捕集”的评价。结果表示于表1。
[系统全长]
将从废气的流入端面至蜂窝结构体的隔室延伸的方向的最远的位置设为系统全长。此时，在系统全长为200mm以下的情况下，废气处理装置大体“合格”。在系统全长超过200mm的情况下，废气处理装置大体“不合格”。
[净化率]
与欧州EURO6限制值相比，将全部的成分(一氧化碳、烃、氮氧化物)的排放小于限制值的情况设为合格“B”，将不小于限制值的情况设为不合格“C”。另外，将B评价的情况中的一氧化碳减少限制值的30％的情况设为“A”，将减少50％的情况设为“AA”。
[PM捕集]
在从车辆产生的PM个数形成1.0×1012个/km时，以欧州EURO6限制值6.0×1011个/km为基准，将由废气处理装置捕集的废气中的PM个数小于上述基准的40％的情况设为“D”。而且，将由废气处理装置捕集的废气中的PM个数为上述基准的40％以上且小于60％的情况设为“C”。而且，将由废气处理装置捕集的废气中的PM个数为上述基准的60％以上且小于80％的情况设为“B”。而且，将由废气处理装置捕集的废气中的PM个数为上述基准的80％以上的情况设为“A”。
【表1】
在表1中，“凸部/第一蜂窝结构体”一栏在实施例中表示内侧蜂窝结构部的凸部的“隔壁厚度”、“隔室密度”、“封孔部”的有无、长度。另外，在比较例中，表示图5或者图6所示的废气处理装置200、201的第一蜂窝结构体的“隔壁厚度”、“隔室密度”、“封孔部”的有无、长度。
此外，图5或者图6所示的废气处理装置200、201分别具备：形成有废气的流入口121以及流出口127的罐体120；以及收纳于该罐体120的由三个蜂窝结构体构成的过滤器组50。过滤器组50由从罐体120的废气的流入口121一侧按顺序配置的第一蜂窝结构体51、第二蜂窝结构体52以及第三蜂窝结构体53构成。而且，这些蜂窝结构体51、52、53均呈圆柱状，第一蜂窝结构体51的直径为80mm。另外，在比较例5中，第三蜂窝结构体53的直径为120mm。在比较例1～4中使用图5所示的废气处理装置200，在比较例5中使用图6所示的废气处理装置201。此外，在图5、图6中，附图标记X表示废气处理装置的长度(系统全长)。
另外，在表1中，“内侧蜂窝结构部(除了凸部以外)/第二蜂窝结构体”一栏在实施例中表示内侧蜂窝结构部(除了凸部以外)的“隔壁厚度”、“隔室密度”、“封孔部”的有无、长度。另外，在比较例中，表示图5或者图6所示的废气处理装置200、201的第二蜂窝结构体的“隔壁厚度”、“隔室密度”、“封孔部”的有无、长度。
另外，在表1中，“外侧蜂窝结构部/第三蜂窝结构体”一栏在实施例中表示外侧蜂窝结构部的“隔壁厚度”、“隔室密度”、“封孔部”的有无、长度。另外，在比较例中，表示图5或者图6所示的废气处理装置200、201的第三蜂窝结构体的“隔壁厚度”、“隔室密度”、“封孔部”的有无、长度。
(实施例2～9、比较例1～5)
除了如表1所示地变更的情况以外，与实施例1相同地，进行了“系统全长”、“净化率”以及“PM捕集”的评价。结果表示于表1。
根据表1，实施例1～9的废气处理装置与比较例1～5的废气处理装置相比，明确能够缩小整体的大小，容易升温且难以速冷。
工业上的可利用性
本发明的废气处理装置能够对从汽车等被排出的废气进行净化的过滤器而采用。另外，本发明的蜂窝结构体的制造方法能够良好地制作本发明的废气处理装置的蜂窝结构体。

Claims (10)

1.一种废气处理装置，其特征在于，具备：
蜂窝结构体，其具有划分形成多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室从作为一端面的第一端面延伸至作为另一端面的第二端面；以及
罐体，其对所述蜂窝结构体进行收纳，
所述蜂窝结构体具有：内侧蜂窝结构部，其具有蜂窝基材及配设于所述蜂窝基材的外周的外周壁，该蜂窝基材具有划分形成多个隔室的多孔质的内侧隔壁，该多个隔室从作为所述第一端面一侧的端面的内侧流入端面延伸至作为所述第二端面一侧的端面的内侧流出端面；外侧蜂窝结构部，其包围所述内侧蜂窝结构部的外周的一部分并且配设于从所述内侧蜂窝结构部的所述内侧流入端面分离的位置，所述外侧蜂窝结构部具有划分形成多个隔室的多孔质的外侧隔壁，该多个隔室从作为所述第二端面一侧的端面的外侧流入端面延伸至作为所述第一端面一侧的端面的外侧流出端面；以及封孔部，其配设于一部分的所述隔室，
所述罐体具有：与所述内侧蜂窝结构部的所述内侧流入端面一侧的端部嵌合并且形成有废气的流入口的流入管；以及与所述流入管连接的主体部，
在所述主体部，在所述内侧蜂窝结构部的所述内侧流入端面与所述外侧蜂窝结构部的所述外侧流出端面之间的位置形成有所述废气的流出口，
所述蜂窝结构体以所述第二端面与所述罐体之间具有成为所述废气的流路的间隙且所述外侧蜂窝结构部的所述外侧流出端面与所述罐体之间具有成为所述废气的流路的间隙的状态收纳于所述罐体。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
所述封孔部不配设于所述内侧蜂窝结构部或者仅配设于所述内侧蜂窝结构部的一端部且仅配设于所述外侧蜂窝结构部的一端部或者配设于两端部。
3.根据权利要求2所述的废气处理装置，其特征在于，
所述封孔部配设于所述外侧蜂窝结构部的、所述隔室中的预定的隔室的所述外侧流入端面一侧的端部以及剩余的隔室的所述外侧流出端面一侧的端部，不配设于所述内侧蜂窝结构部。
4.根据权利要求2所述的废气处理装置，其特征在于，
所述封孔部配设于所述内侧蜂窝结构部的所述内侧流入端面一侧或者所述内侧流出端面一侧的端部的任意一方的一部分。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述外侧蜂窝结构部的所述外侧隔壁的厚度比所述内侧蜂窝结构部的所述内侧隔壁的厚度厚。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述外侧蜂窝结构部的隔室密度比所述内侧蜂窝结构部的隔室密度小。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述内侧蜂窝结构部的外周壁与所述内侧蜂窝结构部的所述内侧隔壁一体成形。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
在所述罐体，在所述内侧蜂窝结构部的所述内侧流入端面与所述外侧蜂窝结构部的所述外侧流出端面之间的位置形成有与用于使废气再循环的路径连续的EGR用流出口。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
在所述蜂窝结构体的所述第二端面与所述罐体之间的空间设有吸音材料。
10.一种蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，具有：
制作蜂窝成形体的蜂窝成形体制作工序，该蜂窝成形体具备隔壁和分隔壁，所述隔壁划分形成多个隔室，该多个隔室从作为一端面的流入端面延伸至作为另一端面的流出端面，所述分隔壁分隔与所述隔室延伸的方向正交的剖面中的外侧部分与内侧部分；
封孔配设工序，向所制作的蜂窝成形体的一部分的隔室的端部填充封孔用浆料而配设封孔部，从而获得封孔蜂窝成形体；
烧成工序，对所制作的所述封孔蜂窝成形体进行烧成而获得蜂窝烧成体；以及
蜂窝结构体制作工序，从一端面对所述蜂窝烧成体的所述外侧部分的一部分进行磨削而使所述分隔壁的一部分露出，从而获得蜂窝结构体。
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