CN110947258B - 蜂窝过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供低压损的蜂窝过滤器。具备柱状的蜂窝基材(4)及配设于隔室(2)的任一开口端部的封孔部(5)，在与隔室(2)延伸的方向正交的截面中，流入隔室(2a)的形状为六边形，流出隔室(2b)的形状为六边形，多个隔室(2)为如下结构，即，多个流入隔室(2a)以流入隔室(2a)的一边和相邻的流出隔室(2b)的一边平行的方式将1个流出隔室(2b)的周围包围，配设于流入隔室(2a)与流出隔室(2b)之间的第一隔壁(1a)中的至少1个第一隔壁(1a)构成为：配设于流入隔室(2a)彼此之间的第二隔壁(1b)的厚度(T2)相对于该第一隔壁(1a)的厚度(T1)的比值(T2/T1)大于1.0且小于2.5，蜂窝基材(4)的总开口率大于35％且为95％以下。

Description

蜂窝过滤器
技术领域
本发明涉及蜂窝过滤器。更详细而言，涉及在其使用时能够实现低压损的蜂窝过滤器。
背景技术
在各种各样的产业中，作为动力源，使用内燃机。但是，在内燃机于燃料燃烧时排出的废气中包含氮氧化物等有毒气体、以及煤烟灰、灰等粒子状物质。以下，有时将粒子状物质称为“PM”。“PM”是“Particulate Matter”的简称。近年来，全球与除去从柴油发动机排出的PM相关的限制越发严格，作为用于除去PM的过滤器，例如使用具有蜂窝结构的壁流(Wall flow)型过滤器。
作为壁流型过滤器，提出各种蜂窝过滤器，其具备：蜂窝基材，该蜂窝基材通过多孔质的隔壁而区划形成多个隔室，该多个隔室形成流体的流路；以及封孔部，该封孔部配设于多个隔室的任一开口部(例如参见专利文献1～7)。上述蜂窝过滤器中，例如，在流出端面侧配设有封孔部的流入隔室和在流入端面侧配设有封孔部的流出隔室隔着隔壁而交替配置，多孔质的隔壁构成除去PM的过滤体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－209842号公报
专利文献2：日本特开2012－081415号公报
专利文献3：日本特许第4279497号公报
专利文献4：日本特许第4567674号公报
专利文献5：日本特开2014－200741号公报
专利文献6：日本特许第4282960号公报
专利文献7：日本特开昭58－196820号公报
发明内容
专利文献1～7中记载的那样的以往的蜂窝过滤器中，“配设于流入隔室彼此之间的隔壁”与“配设于流入隔室与流出隔室之间的隔壁”相比较，具有如下趋势，即，透过阻力高，废气不易流动。因此，以往的蜂窝过滤器中存在如下问题，即，蜂窝过滤器内的废气流不均匀，使得蜂窝过滤器的压损上升。
本发明是鉴于上述现有技术所存在的问题而实施的。本发明提供一种在其使用时能够实现低压损的蜂窝过滤器。特别是，本发明提供一种蜂窝过滤器，其能够抑制PM在隔壁的表面堆积所导致的压损上升，从而能够实现更低的压损。
根据本发明，提供以下示出的蜂窝过滤器。
[1]一种蜂窝过滤器，其中，具备：
柱状的蜂窝基材，该柱状的蜂窝基材具有配设成包围多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面；以及
封孔部，该封孔部配设于所述隔室的所述流入端面侧或所述流出端面侧中的任一侧的端部，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，
在所述流出端面侧的端部配设有所述封孔部的流入隔室的形状为六边形，
在所述流入端面侧的端部配设有所述封孔部的流出隔室的形状为六边形，
多个所述隔室为如下结构，即，多个所述流入隔室以所述流入隔室的一边与相邻的所述流出隔室的一边平行的方式将1个所述流出隔室的周围包围，
所述隔壁包括：配设于所述流入隔室与所述流出隔室之间的第一隔壁、以及配置于所述流入隔室彼此之间的第二隔壁，
至少1个所述第一隔壁构成为：所述第二隔壁的厚度T2相对于该第一隔壁的厚度T1的比值(T2/T1)大于1.0且小于2.5，
并且，所述蜂窝基材的总开口率大于35％且为95％以下。
[2]根据[1]所述的蜂窝过滤器，其中，所述第二隔壁具有厚度梯度部，在所述厚度梯度部，该第二隔壁的厚度T2朝向与所述第一隔壁的连接部位而变薄或变厚。
[3]根据[1]或[2]所述的蜂窝过滤器，其中，所述第一隔壁的厚度T1为70～350μm。
[4]根据[1]～[3]中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，所述流入隔室的水力直径大于所述流出隔室的水力直径。
[5]根据[1]～[4]中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，所述流出隔室的一边的长度为0.5～1.6mm。
[6]根据[1]～[5]中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，所述隔壁的气孔率为35～70％。
[7]根据[6]所述的蜂窝过滤器，其中，所述隔壁的气孔率为50～70％。
[8]根据[1]～[7]中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，
具有如下结构，即，六边形的6个所述流入隔室将1个所述流出隔室的周围包围。
[9]根据[1]～[8]中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为正六边形。
[10]根据[1]～[8]中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为正六边形以外的六边形。
[11]根据[10]所述的蜂窝过滤器，其中，在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为对置的至少1组边彼此的长度不同的六边形。
[12]根据[11]所述的蜂窝过滤器，其中，在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为对置的边彼此的长度分别不同的六边形。
本发明的蜂窝过滤器构成为：在使配设于流入隔室与流出隔室之间的第一隔壁的厚度为厚度T1、使配设于流入隔室彼此之间的第二隔壁的厚度为厚度T2时，T2/T1的值大于1.0且小于2.5。另外，本发明的蜂窝过滤器的蜂窝基材的总开口率大于35％且为95％以下。本发明的蜂窝过滤器与以往的蜂窝过滤器相比较，发挥出如下效果，即，在用作捕集废气中的PM的过滤器时，能够实现低压损。特别是，本发明的蜂窝过滤器发挥出如下显著的效果，即，有效地抑制PM堆积于隔壁的表面时的压损上升，能够实现更低的压损。
对于本发明的蜂窝过滤器，通过使第二隔壁的厚度T2相对变厚，使得第二隔壁内的细孔的总容积相对增大，废气容易在第二隔壁的细孔内流动。因此，即便在煤烟灰等PM堆积于第一隔壁的表面而导致第一隔壁的透过阻力增大的情况下，流入至流入隔室内的废气也容易在第二隔壁的细孔内经过而向流出隔室内流动。由此，能够实现蜂窝过滤器的低压损。特别是，由于第一隔壁形成从流入隔室向流出隔室流动的废气的主流，所以，存在煤烟灰等PM容易堆积的趋势，透过阻力容易随着PM的堆积而增大。本发明的蜂窝过滤器中，在第一隔壁的透过阻力增大的情况下，能够将第二隔壁非常有效地用作废气的流路。
另外，第二隔壁与第一隔壁相比，对使用初始状态下的压损上升的贡献度低。因此，即便使第二隔壁的厚度T2以一定量相对变厚，通过使蜂窝基材的总开口率为上述的数值范围，也能够抑制使用初始状态下的蜂窝过滤器的压损过度上升。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的一个实施方式的、从流入端面侧观察的立体图。
图2是示意性地表示图1所示的蜂窝过滤器的流入端面的俯视图。
图3是将图2所示的流入端面的一部分放大的放大俯视图。
图4是用于说明图3中的第一隔壁的厚度T1及第二隔壁的厚度T2的示意图。
图5是示意性地表示图1所示的蜂窝过滤器的流出端面的俯视图。
图6是示意性地表示图2的A－A’截面的截面图。
图7是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式的流入端面的俯视图。
图8是将图7所示的流入端面的一部分放大的放大俯视图。
图9是将本发明的蜂窝过滤器的又一实施方式的流入端面的一部分放大的放大俯视图。
符号说明
1、21、41：隔壁；1a、21a、41a：第一隔壁；1b、21b、41b：第二隔壁；2、22、42：隔室；2a、22a、42a：流入隔室；2b、22b、42b：流出隔室；3、23：外周壁；4、24、44：蜂窝基材；5、25、45：封孔部；46：厚度梯度部；11、31、51：流入端面；12：流出端面；100、200、300：蜂窝过滤器；T1：第一隔壁的厚度；T2：第二隔壁的厚度。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。因此，应当理解：可以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知识对以下的实施方式加以适当变更、改良等。
(1)蜂窝过滤器：
本发明的蜂窝过滤器的一个实施方式是图1～图6所示的蜂窝过滤器100。此处，图1是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的一个实施方式的、从流入端面侧观察的立体图。图2是示意性地表示图1所示的蜂窝过滤器的流入端面的俯视图。图3是将图2所示的流入端面的一部分放大的放大俯视图。图4是用于说明图3中的第一隔壁的厚度T1及第二隔壁的厚度T2的示意图。图5是示意性地表示图1所示的蜂窝过滤器的流出端面的俯视图。图6是示意性地表示图2的A－A’截面的截面图。
蜂窝过滤器100具备：蜂窝基材4以及封孔部5。蜂窝基材4呈具有流入端面11及流出端面12的柱状。蜂窝基材4具有配设成包围多个隔室2的多孔质的隔壁1，该多个隔室2从流入端面11延伸至流出端面12。图1等所示的蜂窝基材4中，还具有配设成围绕隔壁1的外周壁3。应予说明，本发明中，隔室2是指：由隔壁1包围的空间。
封孔部5配设于在蜂窝基材4所形成的隔室2的流入端面11侧或流出端面12侧中的任一侧的端部，将隔室2的开口部密封。以下，将在流出端面12侧的端部配设有封孔部5的隔室2称为“流入隔室2a”。将在流入端面11侧的端部配设有封孔部5的隔室2称为“流出隔室2b”。
对于蜂窝过滤器100，在与隔室2延伸的方向正交的截面中，隔室2的各形状为六边形。即，在与隔室2延伸的方向正交的截面中，流入隔室2a的形状为六边形，且流出隔室2b的形状也为六边形。以下，有时将与隔室2延伸的方向正交的截面中的“隔室的形状”称为“隔室的截面形状”，或者，有时简称为“隔室的形状”。本说明书中，所谓“六边形”，包括：六边形、六边形的至少1个角部形成为曲线状得到的形状、以及六边形的至少1个角部倒角为直线状得到的形状。
多个隔室2为如下结构，即，多个流入隔室2a以流入隔室2a的一边(六边形的一边)和相邻的流出隔室2b的一边(六边形的一边)平行的方式将1个流出隔室2b的周围包围。图1～图6所示的蜂窝过滤器100为如下结构，即，6个流入隔室2a将1个流出隔室2b的周围包围。本说明书中，上述的“平行”是指后述的“大致平行”。“大致平行”是指：平行、以及平行的二边中的一边在±15°的范围内倾斜的状态的二边的位置关系。
对于蜂窝过滤器100，使配设于流入隔室2a与流出隔室2b之间的隔壁1为“第一隔壁1a”。另外，使配设于流入隔室2a彼此之间的隔壁1为“第二隔壁1b”。并且，蜂窝过滤器100在第一隔壁1a及第二隔壁1b的构成方面具有重要的特征。即，第一隔壁1a中的至少1个第一隔壁1a构成为：第二隔壁1b的厚度T2相对于该第一隔壁1a的厚度T1的比值、即“T2/T1”的值大于1.0且小于2.5。以下，有时将第二隔壁1b的厚度T2相对于第一隔壁1a的厚度T1的比值简称为“T2/T1”的值。应予说明，在求解“T2/T1”的值时，求解厚度T2的第二隔壁1b的至少一端侧与求解厚度T1的第一隔壁1a连接。
另外，对于蜂窝过滤器100，蜂窝基材4的总开口率大于35％且为95％以下。此处，蜂窝基材4的“总开口率”是指：在蜂窝基材4所形成的隔室2的总开口面积相对于蜂窝基材4的与隔室2延伸的方向正交的截面积的比值的百分率。应予说明，蜂窝基材4的与隔室2延伸的方向正交的截面积的值：不包括配置于蜂窝基材4的最外周的外周壁3的面积。
蜂窝过滤器100可以优选用作例如捕集废气中的PM的过滤器。并且，蜂窝过滤器100与以往的蜂窝过滤器相比较，在其使用时能够实现低压损。特别是，能够有效地抑制PM堆积于隔壁1的表面时的压损上升，实现更低的压损。即，对于蜂窝过滤器100，通过使第二隔壁1b的厚度T2相对变厚，使得第二隔壁1b内的细孔的总容积相对增大，废气容易在第二隔壁1b的细孔内流动。因此，即便煤烟灰等PM堆积于第一隔壁1a的表面而导致第一隔壁1a的透过阻力增大的情况下，流入至流入隔室2a内的废气也容易在第二隔壁1b的细孔内经过而向流出隔室2b内流动。由此，能够实现蜂窝过滤器100的低压损。特别是，由于第一隔壁1a形成从流入隔室2a向流出隔室2b流动的废气的主流，所以，存在煤烟灰等PM容易堆积的趋势，透过阻力容易随着PM的堆积而增大。对于蜂窝过滤器100，在第一隔壁1a的透过阻力增大的情况下，能够将第二隔壁1b非常有效地用作废气的流路。
另外，第二隔壁1b与第一隔壁1a相比，对使用初始状态下的压损上升的贡献度低。因此，即便使第二隔壁1b的厚度T2相对变厚，通过使蜂窝基材4的总开口率为上述的数值范围，也能够抑制使用初始状态下的蜂窝过滤器100的压损过度上升。
对于蜂窝过滤器100，配设于流入隔室2a与流出隔室2b之间的所有第一隔壁1a中的至少1个第一隔壁1a如下构成即可，即，“T2/T1”的值大于1.0且小于2.5。应予说明，配设于流入隔室2a与流出隔室2b之间的所有第一隔壁1a都可以构成为：上述“T2/T1”的值大于1.0且小于2.5。如果“T2/T1”的值为1.0以下，则有时无法充分确保在第二隔壁1b的细孔内流动的废气的量，很难得到使压损降低的充分的效果。另一方面，如果“T2/T1”的值为2.5以上，则有时第二隔壁1b的厚度相对过厚，很难得到使压损降低的充分的效果。应予说明，蜂窝过滤器100中，所有第一隔壁1a都可以构成为：上述“T2/T1”的值大于1.0且小于2.5。
“T2/T1”的值优选大于1.0且为2.4以下，更优选为2.0以下。另外，“T2/T1”的下限值更优选为1.05，进一步优选为1.10。应予说明，第一隔壁1a及第二隔壁1b的具体厚度没有特别限制。
此处，参照图4，对第一隔壁1a的厚度T1及第二隔壁1b的厚度T2的测定方法进行说明。首先，如图4所示，确定包括作为测定对象的第一隔壁1a及第二隔壁1b在内的测定范围。更具体而言，将包括由作为测定对象的第一隔壁1a区划出一边的1个流出隔室2b和与该流出隔室2b相邻且彼此相邻的2个流入隔室2a在内的范围作为测定范围。通过将上述范围作为测定范围，使得该测定范围内包括作为测定对象的第一隔壁1a和与该第一隔壁1a连接的第二隔壁1b。
接下来，如图4所示，使2个流入隔室2a中的一个流入隔室2a的重心为重心O1，使与该一个流入隔室2a相邻的流出隔室2b的重心为重心O2。进而，使与重心O1的流入隔室2a及重心O2的流出隔室2b同时相邻的另一流入隔室2a的重心为重心O3。第一隔壁1a的厚度T1为将重心O1和重心O2连结的第一线段上的第一隔壁1a的厚度(图4中的T1)。第二隔壁1b的厚度T2为将重心O1和重心O3连结的第二线段上的第二隔壁1b的厚度(图4中的T2)。
可以使用例如显微镜(microscope)来测定第一隔壁1a的厚度T1及第二隔壁1b的厚度T2。作为显微镜，例如可以使用Keyence公司制的VHX－1000(商品名)。
另外，在图4所示的俯视图中，可以作出由下述的3个线段包围的假想的辅助三角形，利用作出的辅助三角形，如下规定构成流入隔室2a的六边形的各边的长度。用于作出辅助三角形的第一条线段为将重心O1和重心O2连结的第一线段。第二条线段为将重心O1和重心O3连结的第二线段。第三条线段为以重心O2为起点并将第二线段二等分的第三线段。应予说明，第二线段中的实际上用于作出辅助三角形的部分为由第三线段二等分的重心O1侧的一半。
构成一个流入隔室2a的六边形的6个边中的与流出隔室2b相邻配置的边的长度的一半的值为图4中用“z”表示的长度。因此，可以将构成一个流入隔室2a的六边形的6个边中的与流出隔室2b相邻配置的边的长度表示为“长度2z”。
构成一个流入隔室2a的六边形的6个边中的与另一个流入隔室2a相邻配置的边的长度的一半的值为图4中用“x”表示的长度。因此，可以将构成一个流入隔室2a的六边形的6个边中的与另一个流入隔室2a相邻配置的边的长度表示为“长度2x”。
对于构成流入隔室2a的六边形的6个边的长度，长度2z和长度2x可以不同。应予说明，在构成流入隔室2a的六边形的边的长度中的长度2z和长度2x相同的情况下，例如，该流入隔室2a的形状为正六边形。
图4中，“y”所示的长度表示从一个流入隔室2a的重心O1至第一隔壁1a为止的距离。因此，可以将一个流入隔室2a的隔室间距表示为“隔室间距2y”。
另外，可以如下规定与第一隔壁1a的厚度T1正交的方向上的第一隔壁1a的长度及与第二隔壁1b的厚度T2正交的方向上的第二隔壁1b的长度。首先，如图4所示，在作出的辅助三角形中进一步作出从第一隔壁1a的厚度T1的中点通过且与第一线段垂直的第一辅助线。另外，在作出的辅助三角形中再进一步作出从第二隔壁1b的厚度T2的中点通过且与第二线段垂直的第二辅助线。
并且，如图4所示，自第一辅助线与第二辅助线的交点开始作出与第一线段平行的第三辅助线。进而，自第一辅助线与第二辅助线的交点开始作出与第二线段平行的第四辅助线。图4中，使第一线段与第三辅助线的距离为“a/2”。另外，使第二线段与第四辅助线的距离为“b/2”。
图4中，“a/2”所示的长度表示第一隔壁1a的长度的一半的值。因此，图4中，第一隔壁1a的长度可以表示为“长度a”。图4中，“b/2”所示的长度表示第二隔壁1b的长度的一半的值。因此，图4中，第二隔壁1b的长度可以表示为“长度b”。
蜂窝基材4的总开口率大于35％且为95％以下。蜂窝基材4的总开口率的下限值优选为47％，更优选为53％。另外，蜂窝基材4的总开口率的上限值优选为77％，更优选为72％。
第一隔壁1a的厚度T1优选为70～350μm，更优选为100～325μm，特别优选为130～300μm。通过像这样构成，能够制成维持等静压强度(Isostatic strength)、并且低压损的蜂窝过滤器100。
蜂窝过滤器100中，优选流入隔室2a的水力直径大于流出隔室2b的水力直径。通过像这样构成，更容易表现出维持等静压强度、且实现低压损的效果。此处，水力直径是：基于各隔室2的截面积及周长并利用4×(截面积)/(周长)计算出的值。
流入隔室2a的水力直径优选为0.5～1.5mm，更优选为0.6～1.4mm，特别优选为0.7～1.3mm。另外，流入隔室2a的水力直径相对于流出隔室2b的水力直径而言，优选为1.0～1.7倍，更优选为1.3～1.7倍。
流出隔室2b的一边的长度优选为0.5～1.6mm，更优选为0.5～1.3mm，特别优选为0.5～1.0mm。通过像这样构成，容易表现出提高耐热冲击性、且实现低压损的效果。
蜂窝基材4的隔壁1的气孔率优选为35～70％，更优选为40～65％。如果隔壁1的气孔率低于35％，则有时压损增大。如果隔壁1的气孔率超过70％，则蜂窝基材4的强度变得不充分，在将蜂窝过滤器100收纳于废气净化装置中使用的罐体内时，很难以充分的把持力保持蜂窝过滤器100。隔壁1的气孔率为利用水银孔度计(Mercury porosimeter)计量的值。作为水银孔度计，例如可以举出Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)。
在与隔室2延伸的方向正交的截面中，流入隔室2a及流出隔室2b的形状分别为六边形。蜂窝过滤器100中，流入隔室2a的形状为正六边形，流出隔室2b的形状也为正六边形。并且，流入隔室2a的形状和流出隔室2b的形状为其大小不同的相似形状。
对于隔壁1的材料，从强度、耐热性、耐久性等观点考虑，主成分优选为氧化物或非氧化物的各种陶瓷、金属等。具体而言，作为陶瓷，例如优选包括：包含从由堇青石、多铝红柱石、氧化铝、尖晶石、碳化硅、氮化硅、钛酸铝构成的材料组中选择的至少1种的材料。作为金属，考虑Fe－Cr－Al系金属及金属硅等。优选将从这些材料中选择的1种或2种以上作为主成分。从高强度、高耐热性等观点考虑，特别优选将从由氧化铝、多铝红柱石、钛酸铝、堇青石、碳化硅、以及氮化硅构成的材料组中选择的1种或2种以上作为主成分。另外，作为陶瓷材料，例如可以是以堇青石为粘合材料而将碳化硅的粒子结合得到的复合材料。另外，从高热传导率、高耐热性等观点考虑，碳化硅或硅－碳化硅复合材料特别适合。此处，“主成分”是指：其成分中存在50质量％以上、优选为70质量％以上、更优选为80质量％以上的成分。
封孔部5的材料没有特别限制，可以优选使用上述的作为隔壁1的材料举出的材料。
蜂窝过滤器100的整体形状没有特别限制。对于蜂窝过滤器100的整体形状，流入端面11及流出端面12的形状优选为圆形或椭圆形，特别优选为圆形。另外，蜂窝过滤器100的大小没有特别限定，从流入端面11至流出端面12的长度优选为50～300mm。另外，在蜂窝过滤器100的整体形状为圆柱状的情况下，流入端面11及流出端面12的直径优选为100～400mm。
蜂窝过滤器100可以优选用作内燃机的废气净化用部件。蜂窝过滤器100可以为在蜂窝基材4的隔壁1的表面及隔壁1的细孔中的至少一方负载有废气净化用的催化剂的蜂窝过滤器。
接下来，参照图7及图8，对本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式进行说明。图7是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式的流入端面的俯视图。图8是将图7所示的流入端面的一部分放大的放大俯视图。
图7及图8所示的蜂窝过滤器200具备：蜂窝基材24、以及封孔部25。蜂窝基材24呈具有流入端面31及流出端面(未图示)的柱状。蜂窝基材24具有配设成将多个隔室22包围的多孔质的隔壁21，该多个隔室22从流入端面31延伸至流出端面(未图示)。图7所示的蜂窝基材24还具有配设成围绕隔壁21的外周壁23。
对于蜂窝过滤器200，在与隔室22延伸的方向正交的截面中，流入隔室22a的形状为六边形，且流出隔室22b的形状为六边形。多个隔室22为如下结构，即，多个流入隔室22a以流入隔室22a的一边和相邻的流出隔室22b的一边平行的方式将1个流出隔室22b的周围包围。图7所示的蜂窝过滤器200为如下结构，即，6个流入隔室22a将1个流出隔室22b的周围包围。
对于蜂窝过滤器200，使配设于流入隔室22a与流出隔室22b之间的隔壁21为“第一隔壁21a”。另外，使配设于流入隔室22a彼此之间的隔壁21为“第二隔壁21b”。对于蜂窝过滤器200，第一隔壁21a中的至少1个第一隔壁21a构成为：第二隔壁21b的厚度T2相对于该第一隔壁21a的厚度T1的比值、即“T2/T1”的值大于1.0且小于2.5。
对于蜂窝过滤器200，蜂窝基材24的总开口率大于35％且为95％以下。
图7及图8所示的蜂窝过滤器200相对于上述说明的图1～图5所示的蜂窝过滤器100而言，流入隔室22a的形状不同。即，对于蜂窝过滤器200，在与隔室22延伸的方向正交的截面中，流入隔室22a的形状为正六边形以外的六边形。在流入隔室22a的形状为正六边形以外的六边形的情况下，流入隔室22a的形状优选为对置的至少1组边彼此的长度不同的六边形。应予说明，“对置的至少1组边”是指：构成流入隔室22a的形状的六边形中的、对置的至少1组边。应予说明，流入隔室22a的形状更优选为六边形的对置的边彼此的长度分别不同的六边形。通过使流入隔室22a的形状为如上所述的六边形，在使“T2/T1”的值大于1.0的情况下，能够有效地抑制蜂窝基材24的总开口率过度减小。因此，在使“T2/T1”的值大于1.0的情况下，不易受到由总开口率降低所引起的压损上升的影响，能够实现更低的压损。
接下来，参照图9对本发明的蜂窝过滤器的又一实施方式进行说明。图9是将本发明的蜂窝过滤器的又一实施方式的流入端面的一部分放大的放大俯视图。
图9所示的蜂窝过滤器300具备：蜂窝基材44以及封孔部45。蜂窝基材44呈具有流入端面51及流出端面(未图示)的柱状。蜂窝基材44具有配设成包围多个隔室42的多孔质的隔壁41，该多个隔室42从流入端面51延伸至流出端面(未图示)。
对于图9所示的蜂窝过滤器300，在与隔室42延伸的方向正交的截面中，流入隔室42a的形状为正六边形以外的六边形，流出隔室42b的形状为正六边形。蜂窝过滤器300为如下结构，即，6个流入隔室42a将1个流出隔室42b的周围包围。
蜂窝过滤器300也构成为：“T2/T1”的值大于1.0且小于2.5。另外，对于蜂窝过滤器300，蜂窝基材44的总开口率大于35％且为95％以下。
蜂窝过滤器300中，第二隔壁41b具有厚度梯度部46，在所述厚度梯度部46，该第二隔壁的厚度T2朝向与第一隔壁41a的连接部位而变薄或变厚。蜂窝过滤器300同时具有：第二隔壁的厚度T2朝向与第一隔壁41a的连接部位而变厚的厚度梯度部46、以及第二隔壁的厚度T2朝向与第一隔壁41a的连接部位而变薄的厚度梯度部46。
例如，通过具有第二隔壁的厚度T2朝向与第一隔壁41a的连接部位而变厚的厚度梯度部46，能够使蜂窝过滤器300的耐热冲击性得到提高。即，由于第二隔壁41b与第一隔壁41a的连接部位相对容易产生应力，所以，通过使第二隔壁41b与第一隔壁41a的连接部位相对进一步变厚，能够使蜂窝过滤器的结构强度得到提高。由此，能够使将由蜂窝过滤器300捕集到的PM燃烧除去的再生工序时的耐热冲击性得到提高。
另一方面，通过具有第二隔壁的厚度T2朝向与第一隔壁41a的连接部位而变薄的厚度梯度部46，能够使蜂窝过滤器300为更低压损的蜂窝过滤器。
(2)蜂窝过滤器的制造方法：
接下来，对制造本发明的蜂窝过滤器的方法进行说明。
首先，制造用于制作蜂窝基材的可塑性坯土。用于制作蜂窝基材的坯土可以如下制作，即，在作为原料粉末的、从前述的隔壁优选的材料组中选择的材料中适当添加粘合剂等添加剂以及水，由此制作坯土。
接下来，将制作的坯土挤出成型，由此得到具有区划形成多个隔室的隔壁及配设于最外周的外周壁的、柱状的蜂窝成型体。挤出成型中，作为挤出成型用的口模，可以使用在坯土的挤出面形成有成为待成型的蜂窝成型体的反转形状的狭缝的口模。可以将得到的蜂窝成型体利用例如微波及热风进行干燥。
接下来，利用与蜂窝成型体的制造用的材料同样的材料，将隔室的开口部封孔，由此形成封孔部。形成封孔部的方法可以依据以往公知的蜂窝过滤器的制造方法来进行。
接下来，将得到的蜂窝成型体烧成，由此得到蜂窝过滤器。烧成温度及烧成气氛根据原料而不同，如果是本领域技术人员，则能够选择最适合所选择的材料的烧成温度及烧成气氛。应予说明，制造本发明的蜂窝过滤器的方法并不限定于上述说明的方法。
实施例
以下，利用实施例对本发明更具体地进行说明，但是，本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
首先，制备用于制作蜂窝基材的坯土。实施例1中，作为用于制备坯土的原料粉末，准备出将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末以80：20的质量比例混合得到的混合粉末。在该混合粉末中添加粘合剂、造孔材料及水，制成成型原料。接下来，对成型原料进行混炼，制作圆柱状的坯土。
接下来，使用蜂窝成型体制作用的口模，将坯土挤出成型，得到整体形状为圆柱状的蜂窝成型体。
接下来，将蜂窝成型体用微波干燥机干燥，进而，用热风干燥机使其完全干燥后，将蜂窝成型体的两个端面切断，调整为规定的尺寸。
接下来，在干燥后的蜂窝成型体形成封孔部。具体而言，首先，以流入隔室被覆盖的方式对蜂窝成型体的流入端面施加掩膜。然后，将施加有掩膜的蜂窝成型体的端部浸渍于封孔浆料中，向没有施加掩膜的流出隔室的开口部填充封孔浆料。然后，对于蜂窝成型体的流出端面，也利用与上述同样的方法，向流入隔室的开口部填充封孔浆料。然后，将形成有封孔部的蜂窝成型体进一步利用热风干燥机进行干燥。
接下来，对形成有封孔部的蜂窝成型体进行脱脂、烧成，得到蜂窝过滤器。
实施例1的蜂窝过滤器像图7及图8所示的蜂窝过滤器200那样，流入隔室22a的形状为正六边形以外的六边形，流出隔室22b的形状为正六边形。并且，实施例1的蜂窝过滤器如图7及图8所示，具有配置成6个六边形的流入隔室22a将正六边形的流出隔室22b的周围包围的隔室结构。应予说明，作为流入隔室22a的形状的六边形为六边形的对置的边彼此的长度分别不同的六边形。
对于实施例1的蜂窝过滤器，隔壁的气孔率为41％。端面的直径为266.7mm，隔室延伸的方向上的长度为254.0mm。隔壁的气孔率为利用水银孔度计测定得到的值。另外，对于实施例1的蜂窝过滤器，图8所示的第一隔壁21a的厚度T1为152.4μm，第二隔壁21b的厚度T2为160.0μm。因此，实施例1的蜂窝过滤器的、第二隔壁的厚度T2相对于第一隔壁的厚度T1的比值(T2/T1)为1.05。表1中示出“第一隔壁的厚度T1(μm)”、“第二隔壁的厚度T2(μm)”以及“T2/T1”的值。
另外，对于实施例1的蜂窝过滤器，求出图4所示的“第一隔壁的长度a”及“第二隔壁的长度b”的值。将结果示于表2的“第一隔壁的长度a(mm)”及“第二隔壁的长度b(mm)”栏中。另外，将“第一隔壁的长度a(mm)”除以“第二隔壁的长度b(mm)”得到的值示于表2的“a/b”栏中。将实施例1的蜂窝过滤器的隔室密度示于表2的“隔室密度(个/cm2)”栏中。另外，对于实施例1的蜂窝过滤器，求出图4中的“x”所示的长度及“z”所示的长度。将结果示于表2的“x(mm)”及“z(mm)”栏中。
表1
Figure BDA0002199882570000151
表2
Figure BDA0002199882570000152
利用以下方法，对实施例1的蜂窝过滤器进行“压损性能评价”的试验。将结果示于表1。
[压损性能评价]
压损性能评价中，将同一条件下测定的“作为基准的蜂窝过滤器”的压损值作为基准值，进行各实施例的蜂窝过滤器的压损性能评价。具体而言，使用大型风洞装置，测定风量10m3/分钟下的压损。应予说明，压损测定中，测定6g/L的煤烟灰堆积于各蜂窝过滤器的状态下的压损。并且，在使作为基准的蜂窝过滤器的压损值为P0，使各实施例的蜂窝过滤器的压损值为P1的情况下，将利用“P1/P0”计算出的值作为压损性能评价的结果。将结果示于表1的“压损比”栏中。
应予说明，压损性能评价中，作为基准的蜂窝过滤器如下。
实施例1～4中，使作为基准的蜂窝过滤器为比较例1。
实施例5～8中，使作为基准的蜂窝过滤器为比较例2。
实施例9～12及比较例4中，使作为基准的蜂窝过滤器为比较例3。
实施例13～16中，使作为基准的蜂窝过滤器为比较例5。
实施例17～21及比较例7～9中，使作为基准的蜂窝过滤器为比较例6。
实施例22～25中，使作为基准的蜂窝过滤器为比较例10。
实施例26～29中，使作为基准的蜂窝过滤器为比较例11。
(实施例2～12、比较例1～4)
像表1及表2所示那样，变更“第一隔壁的厚度T1(μm)”、“第二隔壁的厚度T2(μm)”、“第一隔壁的长度a(mm)”、“第二隔壁的长度b(mm)”等，除此以外，利用与实施例1同样的方法制作蜂窝过滤器。对于实施例2～12及比较例4的蜂窝过滤器，利用与实施例1同样的方法进行“压损性能评价”的试验。将结果示于表1。比较例1～3的蜂窝过滤器为第一隔壁的厚度T1和第二隔壁的厚度T2为相同值的蜂窝过滤器。
(实施例13)
实施例13中，使用利用与实施例1中制备坯土的方法同样的方法制备的坯土，制作图2及图3所示的隔室结构的蜂窝过滤器。即，实施例13的蜂窝过滤器像图2及图3所示的蜂窝过滤器100那样，流入隔室2a的形状为正六边形，流出隔室2b的形状也为正六边形。并且，如图2及图3所示，实施例13的蜂窝过滤器具有配置成6个正六边形的流入隔室2a将正六边形的流出隔室2b的周围包围的隔室结构。
对于实施例13的蜂窝过滤器，隔壁的气孔率为41％。端面的直径为266.7mm，隔室延伸的方向上的长度为254.0mm。隔壁的气孔率为利用水银孔度计测定得到的值。另外，对于实施例13的蜂窝过滤器，图3所示的第一隔壁1a的厚度T1为152.4μm，第二隔壁1b的厚度T2为160.0μm。因此，实施例13的蜂窝过滤器的、第二隔壁的厚度T2相对于第一隔壁的厚度T1的比值(T2/T1)为1.05。在表3中示出“第一隔壁的厚度T1(μm)”、“第二隔壁的厚度T2(μm)”、及“T2/T1”的值。
对于实施例13的蜂窝过滤器，求出图4所示的“第一隔壁的长度a”及“第二隔壁的长度b”的值。将结果示于表4的“第一隔壁的长度a(mm)”及“第二隔壁的长度b(mm)”栏中。另外，将“第一隔壁的长度a(mm)”除以“第二隔壁的长度b(mm)”得到的值示于表4的“a/b”栏中。将实施例13的蜂窝过滤器的隔室密度示于表4的“隔室密度(个/cm2)”栏中。另外，对于实施例13的蜂窝过滤器，求出图4中的“x”所示的长度及“z”所示的长度。将结果示于表4的“x(mm)”及“z(mm)”栏中。
(实施例14～21、比较例5～9)
像表3及表4所示那样，变更“第一隔壁的厚度T1(μm)”、“第二隔壁的厚度T2(μm)”、“第一隔壁的长度a(mm)”、“第二隔壁的长度b(mm)”等，除此以外，利用与实施例13同样的方法制作蜂窝过滤器。对于实施例14～20及比较例7～9的蜂窝过滤器，利用与实施例1同样的方法进行“压损性能评价”的试验。将结果示于表3。比较例5～6的蜂窝过滤器为第一隔壁的厚度T1和第二隔壁的厚度T2为相同值的蜂窝过滤器。
(实施例22～25、比较例10)
对于实施例22～25、比较例10，在用于制作蜂窝基材的坯土的制备中，相对于实施例1中制备的坯土，变更造孔材料的添加量，制造隔壁的气孔率为63％的蜂窝过滤器。实施例22～25、比较例10的蜂窝过滤器的“第一隔壁的厚度T1(μm)”、“第二隔壁的厚度T2(μm)”、“第一隔壁的长度a(mm)”、“第二隔壁的长度b(mm)”等如表5及表6所示。利用与实施例1同样的方法对实施例22～25的蜂窝过滤器进行“压损性能评价”的试验。将结果示于表5。比较例10的蜂窝过滤器为第一隔壁的厚度T1和第二隔壁的厚度T2为相同值的蜂窝过滤器。
(实施例26～29、比较例11)
对于实施例26～29、比较例11，作为用于制作蜂窝基材的坯土，制备出如下的坯土，从而制作堇青石质的蜂窝基材。作为用于制备坯土的原料粉末，准备堇青石、多铝红柱石、氧化铝、尖晶石等的混合粉末。在该混合粉末中添加粘合剂、造孔材料及水，制成成型原料。接下来，对成型原料进行混炼，制作圆柱状的坯土。
实施例26～29、比较例11的蜂窝过滤器的“第一隔壁的厚度T1(μm)”、“第二隔壁的厚度T2(μm)”、“第一隔壁的长度a(mm)”、“第二隔壁的长度b(mm)”等如表5及表6所示。利用与实施例1同样的方法对实施例26～29的蜂窝过滤器进行“压损性能评价”的试验。将结果示于表5。比较例11的蜂窝过滤器为第一隔壁的厚度T1和第二隔壁的厚度T2为相同值的蜂窝过滤器。
表3
Figure BDA0002199882570000181
表4
Figure BDA0002199882570000191
表5
Figure BDA0002199882570000192
表6
Figure BDA0002199882570000201
(结果)
实施例1～29的蜂窝过滤器相对于作为基准的蜂窝过滤器而言，是低压损的蜂窝过滤器。即，确认到：构成为“T2/T1”大于1.0且小于2.5、并且、总开口率大于35％且为95％以下的蜂窝过滤器能够实现低压损。应予说明，“T2/T1”为2.5以上的比较例4、7～9的压损高。应予说明，比较例9的总开口率也为35％，压损明显高。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝过滤器可以用作用于净化废气的过滤器。

Claims (12)

1.一种蜂窝过滤器，其中，具备：
柱状的蜂窝基材，该柱状的蜂窝基材具有配设成包围多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面；以及
封孔部，该封孔部配设于所述隔室的所述流入端面侧或所述流出端面侧中的任一侧的端部，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，
在所述流出端面侧的端部配设有所述封孔部的流入隔室的形状为六边形，
在所述流入端面侧的端部配设有所述封孔部的流出隔室的形状为六边形，
多个所述隔室为如下结构，即，多个所述流入隔室以所述流入隔室的一边与相邻的所述流出隔室的一边平行的方式将1个所述流出隔室的周围包围，
所述隔壁包括：配设于所述流入隔室与所述流出隔室之间的第一隔壁、以及配设于所述流入隔室彼此之间的第二隔壁，
至少1个所述第一隔壁构成为：所述第二隔壁的厚度T2相对于该第一隔壁的厚度T1的比值、即T2/T1为1.5以上且小于2.5，
并且，所述蜂窝基材的总开口率大于35％且为95％以下。
2.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其中，
所述第二隔壁具有厚度梯度部，在所述厚度梯度部，该第二隔壁的厚度T2朝向与所述第一隔壁的连接部位而变薄或变厚。
3.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其中，
所述第一隔壁的厚度T1为70～350μm。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，
所述流入隔室的水力直径大于所述流出隔室的水力直径。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，
所述流出隔室的一边的长度为0.5～1.6mm。
6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，
所述隔壁的气孔率为35～70％。
7.根据权利要求6所述的蜂窝过滤器，其中，
所述隔壁的气孔率为50～70％。
8.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，
具有如下结构，即，六边形的6个所述流入隔室将1个所述流出隔室的周围包围。
9.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为正六边形。
10.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝过滤器，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为正六边形以外的六边形。
11.根据权利要求10所述的蜂窝过滤器，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为对置的至少1组边彼此的长度不同的六边形。
12.根据权利要求11所述的蜂窝过滤器，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述流入隔室的形状为对置的边彼此的长度分别不同的六边形。
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