CN111749761B - 蜂窝过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够实现废气净化性能的提高、且有效地抑制封孔部自隔室剥落、等静压强度也优异的蜂窝过滤器。该蜂窝过滤器具备柱状的蜂窝结构体(10)和封孔部(5)，该柱状的蜂窝结构体(10)具有配置成包围多个隔室(2)的多孔质的隔壁(1)，蜂窝结构体(10)的外周区域(16)的面积S2相对于中央区域(15)的面积S1的比值、即S2/S1为0.1～0.5，中央区域(15)中所存在的封孔部(5)、即中央封孔部(5a)的封孔长度L1小于外周区域(16)中所存在的封孔部(5)、即外周封孔部(5b)的封孔长度L2，中央封孔部(5a)的封孔长度L1为3～6mm，且外周封孔部(5b)的封孔长度L2为7～9mm。

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，涉及在负载有废气净化用催化剂时、能够实现废气净化性能的提高、且有效地抑制封孔部自隔室剥落、等静压强度(Isostaticstrength)也优异的蜂窝过滤器。
背景技术
以往，作为对从柴油发动机等内燃机中排出的废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器、对CO、HC、NOx等有毒的气体成分进行净化的装置，已知有使用了蜂窝结构体的蜂窝过滤器(参见专利文献1～4)。蜂窝结构体具有由堇青石、碳化硅等多孔质陶瓷构成的隔壁，通过该隔壁而区划形成多个隔室。蜂窝过滤器是按将多个隔室的流入端面侧的开口部和流出端面侧的开口部交替封孔的方式在上述的蜂窝结构体配设封孔部而得到的。即，蜂窝过滤器成为流入端面侧呈开口且流出端面侧被封孔的流入隔室和流入端面侧被封孔且流出端面侧呈开口的流出隔室夹着隔壁而交替配置的结构。并且，蜂窝过滤器中，蜂窝结构体的多孔质的隔壁发挥出对废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器的作用。以下，有时将废气中包含的粒子状物质称为“PM”。“PM”是“particulate matter”的简称。
近年来，在用于对从汽车等的发动机中排出的废气进行净化的蜂窝过滤器中，出于提高汽车的燃油性能等的目的，要求降低压力损失。作为降低压力损失的对策之一，进行了与使蜂窝结构体的隔壁的厚度变薄的“薄壁化”、以及与以往相比进一步提高隔壁的气孔率的“高气孔率化”相关的研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－009205号公报
专利文献2：日本特开2012－081415号公报
专利文献3：日本特开2003－269132号公报
专利文献4：日本特开2002－336620号公报
发明内容
以往的蜂窝过滤器存在如下问题，即，在负载有废气净化用催化剂时，难以获得充分的废气净化性能。例如，近年来，为了应对从对环境问题的考虑出发而逐年强化的废气限制，要求提高用于对从汽车的发动机中排出的废气进行净化的蜂窝过滤器的净化性能。为了应对上述要求，例如要求提高负载于蜂窝过滤器的催化剂的升温速度而使其提早活化，希望开发出提早获得充分的废气净化性能的蜂窝过滤器。
另外，以往的蜂窝过滤器存在封孔部容易自隔室的端部剥落的问题。另外，即便封孔部没有剥落的情况下，也存在封孔部因施加于蜂窝过滤器的各种应力而破损的问题。
例如，蜂窝过滤器在作为废气净化用的过滤器进行使用的情况下，有时以收纳于金属壳体等罐体内的状态进行使用。有时将蜂窝过滤器收纳于金属壳体等罐体内被称为装罐(canning)。在对蜂窝过滤器进行装罐时，隔着垫片等把持部件而向蜂窝过滤器的外周面施加面压，将其把持于罐体内。在像这样的装罐时，有时也会发生封孔部自隔室的端部剥落或者封孔部破损。特别是，上述的垫片等把持部件设计为比蜂窝过滤器的轴向长度略短的长度，有时把持部件的端部配置于相比蜂窝过滤器的端面略靠内侧的位置。在这种情况下，有时把持部件的端部在位于蜂窝过滤器的外周侧的隔室中处于封孔部与隔室的空隙部位之间的分界，从把持部件向上述分界附近施加较大的应力，有时会导致封孔部容易剥落。
另外，要求提高蜂窝过滤器的等静压强度。例如，在蜂窝过滤器装罐时，有时蜂窝过滤器因压缩面压而破损，希望开发出等静压强度优异的蜂窝过滤器。
本发明是鉴于上述现有技术所存在的问题而实施的。根据本发明，提供一种在负载有废气净化用催化剂时、能够实现废气净化性能的提高、且有效地抑制封孔部自隔室剥落、等静压强度也优异的蜂窝过滤器。
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：柱状的蜂窝结构体和多孔质的封孔部，
所述柱状的蜂窝结构体具有配置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，形成流体的流路，
所述多孔质的封孔部配设于所述隔室的所述流入端面侧的端部或所述流出端面侧的端部中的任意一方，
所述封孔部由多孔质体构成，
所述蜂窝结构体具有：包括与所述隔室延伸的方向正交的截面中的重心的中央区域、以及比所述中央区域更靠外周侧的外周区域，且所述外周区域的面积S2相对于所述中央区域的面积S1的比值、即S2/S1为0.1～0.5，
所述中央区域中所存在的所述封孔部、即中央封孔部在所述隔室延伸的方向上的封孔长度L1小于所述外周区域中所存在的所述封孔部、即外周封孔部在所述隔室延伸的方向上的封孔长度L2，所述中央封孔部的所述封孔长度L1为3～6mm，所述外周封孔部的所述封孔长度L2为7～9mm。
[2]根据[1]所述的蜂窝过滤器，其中，
从所述蜂窝结构体的所述截面的径向上的重心趋向外周，具有多个所述中央封孔部及多个所述外周封孔部，
所述中央封孔部构成为：从配设于所述截面的径向上的更中心侧的所述中央封孔部开始依次趋向外周而配设的所述中央封孔部的封孔长度逐步增大，
所述外周封孔部构成为：从配设于所述截面的径向上的更中心侧的所述外周封孔部开始依次趋向外周而配设的所述外周封孔部的封孔长度逐步减小。
[3]根据[1]或[2]所述的蜂窝过滤器，其中，
在所述中央区域和所述外周区域中，所述蜂窝结构体的隔室结构相同。
[4]根据[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52～66％。
发明效果
本发明的蜂窝过滤器发挥出如下效果，即，在负载有废气净化用催化剂时，能够实现废气净化性能的提高，且有效地抑制封孔部自隔室剥落，等静压强度也优异。特别是，本发明的蜂窝过滤器在具备进行了高气孔率化的蜂窝结构体的蜂窝过滤器中有效。即，通过中央封孔部的封孔长度L1小于外周封孔部的封孔长度L2，可抑制蜂窝过滤器的质量增加，蜂窝过滤器的升温性提高，能够使废气净化用催化剂提早活化。另外，封孔长度L2相对大的外周封孔部能够实现等静压强度的提高。因此，在将蜂窝过滤器装罐于金属壳体等罐体内时，即便被赋予较高的压缩面压的情况下，也能够有效地抑制蜂窝过滤器的破损等。此外，通过使外周封孔部的封孔长度L2相对增大，在上述装罐时，垫片等把持部件的端部不易落在封孔部与隔室的空隙部位之间的分界附近，能够有效地抑制封孔部的剥落。
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立体图。
图2是表示图1所示的蜂窝过滤器的流入端面侧的平面图。
图3是表示图1所示的蜂窝过滤器的流出端面侧的平面图。
图4是示意性地表示图2的A－A’截面的截面图。
图5是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式的截面图。
符号说明
1：隔壁，2：隔室，2a：流入隔室，2b：流出隔室，3：外周壁，5：封孔部，5a：中央封孔部，5b：外周封孔部，10：蜂窝结构体，11：流入端面，12：流出端面，15：中央区域，16：外周区域，100、200：蜂窝过滤器。
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：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、改良等得到的实施方式也落在本发明的范围内。
(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4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立体图。图2是表示图1所示的蜂窝过滤器的流入端面侧的平面图。图3是表示图1所示的蜂窝过滤器的流出端面侧的平面图。图4是示意性地表示图2的A－A’截面的截面图。
如图1～图4所示，蜂窝过滤器100具备蜂窝结构体10和封孔部5。蜂窝结构体10具有配置成包围多个隔室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，形成流体的流路。蜂窝结构体10为将流入端面11及流出端面12作为两个端面的柱状的结构体。本实施方式的蜂窝过滤器100中，在蜂窝结构体10的外周侧面还具有配设成围绕隔壁1的外周壁3。
封孔部5配设于隔室2的流入端面11侧的端部或流出端面12侧的端部中的任意一方，将隔室2的开口部封孔。封孔部5为由多孔质材料构成的多孔质的部件(即、多孔质体)。图1～图4所示的蜂窝过滤器100中，在流入端面11侧的端部配设有封孔部5的规定隔室2和在流出端面12侧的端部配设有封孔部5的剩余隔室2隔着隔壁1而交替地配置。以下，有时将封孔部5配设于流入端面11侧的端部的隔室2称为“流出隔室2b”。有时将封孔部5配设于流出端面12侧的端部的隔室2称为“流入隔室2a”。
蜂窝过滤器100中，蜂窝结构体10具有：包括与隔室2延伸的方向正交的截面中的重心的中央区域15、以及比该中央区域15更靠外周侧的外周区域16。以下，有时将“蜂窝结构体10的与隔室2延伸的方向正交的截面”简称为“蜂窝结构体10的截面”。另外，蜂窝结构体10的截面的“重心”是指：该截面的几何学含义上的重心(换言之、几何中心)。蜂窝过滤器100中，外周区域16的面积S2相对于中央区域15的面积S1的比值、即S2/S1为0.1～0.5。以下，本说明书中，有时将“外周区域16的面积S2相对于中央区域15的面积S1的比值”称为“面积比(S2/S1)”。
此处，蜂窝过滤器100中，将中央区域15中所存在的封孔部5设为“中央封孔部5a”。另外，将外周区域16中所存在的封孔部5设为“外周封孔部5b”。蜂窝过滤器100构成为：中央封孔部5a在隔室2延伸的方向上的封孔长度L1小于外周封孔部5b在隔室2延伸的方向上的封孔长度L2。蜂窝过滤器100发挥出如下效果，即，在负载有废气净化用催化剂时，能够实现废气净化性能的提高，且有效地抑制封孔部5自隔室2剥落，等静压强度优异。特别是，蜂窝过滤器100在具备进行了高气孔率化的蜂窝结构体10的蜂窝过滤器100中有效。即，通过中央封孔部5a的封孔长度L1小于外周封孔部5b的封孔长度L2，可抑制蜂窝过滤器100的质量增加，蜂窝过滤器100的升温性提高，能够使废气净化用催化剂提早活化。另外，封孔长度L2相对大的外周封孔部5b能够实现等静压强度的提高。因此，在将蜂窝过滤器100装罐于金属壳体等罐体内时，即便被赋予较高的压缩面压的情况下，也能够有效地抑制蜂窝过滤器100的破损等。此外，通过使外周封孔部5b的封孔长度L2相对增大，在上述装罐时，垫片等把持部件的端部不易落在封孔部5与隔室2的空隙部位之间的分界附近，能够有效地抑制封孔部5的剥落。
如果构成为中央封孔部5a在隔室2延伸的方向上的封孔长度L1与外周封孔部5b在隔室2延伸的方向上的封孔长度L2相同或大于外周封孔部5b在隔室2延伸的方向上的封孔长度L2，则无法得到上述效果。以下，有时将中央封孔部5a在隔室2延伸的方向上的封孔长度L1简称为“中央封孔部5a的封孔长度L1”。另外，有时将外周封孔部5b在隔室2延伸的方向上的封孔长度L2简称为“外周封孔部5b的封孔长度L2”。
中央区域15为包括蜂窝结构体10的截面的“重心”的区域即可，其形状没有特别限制。中央区域15为封孔长度L1为3～6mm的中央封孔部5a所存在的区域。另外，外周区域16为封孔长度L2为7～9mm的外周封孔部5b所存在的区域。中央区域15可以为例如与蜂窝结构体10在相同的位置具有重心且与蜂窝结构体10的外周形状相似的形状，也可以为其他形状。通过使中央区域15的形状为与蜂窝结构体10的外周形状相似的形状，更有效地呈现出上述效果。
封孔部5的各封孔长度可以如下测定。将比蜂窝过滤器100的全长要长且长度已知的棒插入于隔室2，测定从蜂窝过滤器100中露出的棒的长度，根据该长度与棒本身的长度之差，测定封孔长度。在测定封孔部5的各封孔长度时，测定在蜂窝结构体10的隔室2的端部所设置的所有封孔部5的封孔长度。
通过如上所述测定封孔部5的各封孔长度，能够确定中央区域15和外周区域16。并且，封孔部5中，中央区域15中所存在的封孔部5为“中央封孔部5a”，外周区域16中所存在的封孔部5为“外周封孔部5b”。然后，蜂窝过滤器100中，中央封孔部5a的封孔长度L1小于外周封孔部5b的封孔长度L2。具体而言，中央封孔部5a的封孔长度L1为3～6mm，外周封孔部5b的封孔长度L2为7～9mm。
如果外周区域16的面积S2相对于中央区域15的面积S1的比值、即面积比(S2/S1)小于0.1，则就等静压强度这一点而言，不理想。另外，如果S2/S1超过0.5，则就压力损失这一点而言，不理想。上述面积比(S2/S1)优选为0.2～0.4。
中央封孔部5a的封孔长度L1为3～6mm，优选为3～5mm，更优选为4～5mm。如果中央封孔部5a的封孔长度L1小于3mm，则就耐热冲击性及由随着废气流动而流过来的异物所导致的封孔部等的磨损或削掉(侵蚀性)这一点而言，不理想。如果中央封孔部5a的封孔长度L1超过6mm，则就催化剂涂覆后的净化性能这一点而言，不理想。
外周封孔部5b的封孔长度L2为7～9mm，优选为7.5～9mm，更优选为8～9mm。如果外周封孔部5b的封孔长度L2小于7mm，则就过滤器本身的强度、即等静压强度这一点而言，不理想。如果外周封孔部5b的封孔长度L2超过9mm，则就压力损失这一点而言，不理想。
蜂窝过滤器100从蜂窝结构体10的截面的径向上的重心趋向外周，具有多个中央封孔部5a及外周封孔部5b。蜂窝过滤器100构成为：中央区域15中所存在的中央封孔部5a的封孔长度L1大致恒定，另外，外周区域16中所存在的外周封孔部5b的封孔长度L2大致恒定。不过，中央区域15内的中央封孔部5a的封孔长度L1的值可以在该中央区域15内发生变化。另外，外周区域16内的外周封孔部5b的封孔长度L2的值也可以在该外周区域16内发生变化。例如，像图5所示的蜂窝过滤器200那样，中央封孔部5a及外周封孔部5b可以如下构成。中央封孔部5a可以构成为：从在上述截面的径向上的更靠重心侧所配设的中央封孔部5a开始依次趋向外周而配设的中央封孔部5a的各封孔长度逐步增大。另外，外周封孔部5b可以构成为：从在上述截面的径向上的更靠重心侧所配设的中央封孔部5a开始依次趋向外周而配设的外周封孔部5b的各封孔长度逐步减小。即，图5所示的蜂窝过滤器200构成为：中央封孔部5a的封孔长度L1随着从蜂窝结构体10的截面的重心趋向外周进行配设的各中央封孔部5a而逐步增大，外周封孔部5b的封孔长度L2随着从蜂窝结构体10的截面的重心趋向外周进行配设的各外周封孔部5b而逐步减小。图5所示的蜂窝过滤器200就废气净化性能这一点而言较为理想。此处，图5是示意性地表示本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式的截面图。图5所示的蜂窝过滤器200中，对与图1～图4所示的蜂窝过滤器100相同的构成要素标记相同的符号，并省略详细的说明。
图5所示的蜂窝过滤器200中，同样地，中央封孔部5a的封孔长度L1优选为3～6mm，外周封孔部5b的封孔长度L2优选为7～9mm。
图1～图4所示的蜂窝过滤器100的中央区域15的面积S1及外周区域16的面积S2例如可以利用以下的方法求出。首先，利用上述方法，测定蜂窝过滤器100的流入端面11侧及流出端面12侧的封孔部5的封孔长度，确认中央封孔部5a和外周封孔部5b的分界。中央封孔部5a和外周封孔部5b的分界为蜂窝结构体10的与隔室2延伸的方向正交的面中的中央区域15和外周区域16的分界。将对中央区域15的各最外周的中央封孔部5a进行包围的隔壁1中的、从隔壁1的表面至其厚度1/2为止的位置视为分界，将该分界的内侧的面积设为面积S1。另外，根据蜂窝结构体10的与隔室2延伸的方向正交的面的面积和面积S1的差值计算出面积S2。
各封孔部5的隔室2的气孔率没有特别限制。例如，封孔部5的气孔率优选为60～85％，更优选为65～80％。如果封孔部5的气孔率小于60％，则就废气净化性能这一点而言，不理想。如果封孔部5的气孔率超过85％，则就耐侵蚀性这一点而言，不理想。
封孔部5的气孔率可以如下测定。从蜂窝过滤器100中切出与包括1个封孔部5及其周围的隔壁1的1个隔室相对应的部位，并进行加工，以去除封孔部5周围的隔壁1。然后，测定封孔部5的质量，根据所测定的质量和构成封孔部5的封孔材料的真密度，计算出气孔率。
包括中央封孔部5a及外周封孔部5b的封孔部5优选各封孔部5的气孔率的值在隔室2延伸的方向上大致恒定。即，各封孔部5优选由整体上气孔率大致相同的多孔质体构成，并没有例如在流入端面11侧或流出端面12侧的表面涂布釉料等而局部地进行气孔率的增减。
蜂窝结构体10的隔壁1的气孔率优选为52～66％，更优选为55～63％。蜂窝过滤器100在使用隔壁1的气孔率为55～63％这样的高气孔率的蜂窝结构体10的情况下，发挥出更显著的效果。隔壁1的气孔率为通过水银压入法测定的值。可以使用例如Micromeritics公司制的Autopore9500(商品名)来进行隔壁1的气孔率的测定。可以从蜂窝结构体10中切出隔壁1的一部分，作为试验片，使用像这样得到的试验片进行隔壁1的气孔率的测定。应予说明，隔壁1的气孔率优选在蜂窝结构体10的整个区域中为恒定的值。例如，对于隔壁1的气孔率，各部分的隔壁1的气孔率的最大值与最小值之差的绝对值优选为5％以下。
蜂窝结构体10的隔壁1的厚度优选为0.15～0.30mm，更优选为0.15～0.25mm，特别优选为0.20～0.25mm。例如，可以使用扫描型电子显微镜或显微镜(microscope)来测定隔壁1的厚度。如果隔壁1的厚度小于0.15mm，则有时无法得到足够的强度。另一方面，如果隔壁1的厚度超过0.30mm，则蜂窝过滤器100的压力损失有时会增大。
由隔壁1区划形成的隔室2的形状没有特别限制。例如，作为与隔室2延伸的方向正交的截面中的、隔室2的形状，可以举出：多边形、圆形、椭圆形等。作为多边形，可以举出：三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。应予说明，隔室2的形状优选为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形。另外，关于隔室2的形状，所有隔室2的形状可以为相同的形状，也可以为不同的形状。例如，虽然省略图示，不过，四边形的隔室和八边形的隔室可以混合存在。另外，关于隔室2的大小，所有隔室2的大小可以相同，也可以不同。例如，虽然省略图示，不过，可以使多个隔室中的一部分隔室的大小增大，并使其他隔室的大小相对减小。应予说明，本发明中，隔室是指由隔壁包围的空间。
蜂窝过滤器100中，在中央区域15和外周区域16中，优选蜂窝结构体10的隔室结构相同。通过像这样进行构成，使气体均匀地流动，所以就压力损失这一点而言较为理想。此处，隔室结构是指：隔壁1的厚度、隔室2的形状、隔室密度等蜂窝结构体10中的隔室2的结构。
蜂窝结构体10的由隔壁1区划形成的隔室2的隔室密度优选为27～51个/cm2，更优选为31～47个/cm2。通过像这样进行构成，能够维持蜂窝过滤器100的PM捕集性，并且，抑制压力损失的增大。
蜂窝结构体10的外周壁3可以与隔壁1一体地构成，也可以为按围绕隔壁1的方式涂布外周涂覆材料而形成的外周涂层。虽然省略图示，不过，可以在制造时一体地形成隔壁和外周壁后，利用磨削加工等公知的方法将所形成的外周壁除去后，在隔壁的外周侧设置外周涂层。
蜂窝结构体10的形状没有特别限制。作为蜂窝结构体10的形状，可以举出流入端面11及流出端面12的形状为圆形、椭圆形、多边形等的柱状。
蜂窝结构体10的大小、例如从流入端面11至流出端面12为止的长度、蜂窝结构体10的与隔室2延伸的方向正交的截面的大小没有特别限制。在将蜂窝过滤器100用作废气净化用的过滤器时，按得到最佳的净化性能的方式适当选择各大小即可。例如，蜂窝结构体10的从流入端面11至流出端面12为止的长度优选为90～160mm，更优选为120～140mm。另外，蜂窝结构体10的与隔室2延伸的方向正交的截面的面积优选为100～180cm2，更优选为110～150cm2。
隔壁1的材料没有特别限制。例如，隔壁1的材料优选包含选自由碳化硅、堇青石、硅－碳化硅复合材料、堇青石－碳化硅复合材料、氮化硅、多铝红柱石、氧化铝及钛酸铝构成的组中的至少1种。
封孔部5的材料也没有特别限制。例如，可以使用与上述隔壁1的材料相同的材料。应予说明，封孔部5中，中央封孔部5a和外周封孔部5b的材料可以不同，也可以相同。
(2)蜂窝过滤器的制造方法：
制造本发明的蜂窝过滤器的方法没有特别限制，例如可以举出如下方法。首先，制备用于制作蜂窝结构体的增塑性的坯土。用于制作蜂窝结构体的坯土可以如下制备，即，在作为原料粉末的选自前述的隔壁的优选材料中的材料中适当添加粘合剂等添加剂、造孔材料及水，由此制备坯土。
接下来，将上述得到的坯土挤出成型，制作具有区划形成多个隔室的隔壁及配设成围绕该隔壁的外周壁的、柱状的蜂窝成型体。接下来，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，在已干燥的蜂窝成型体的隔室的开口部配设封孔部。具体而言，例如，首先制备包含用于形成封孔部的原料的封孔材料。接下来，在蜂窝成型体的流入端面施加掩膜，以便将流入隔室覆盖。接下来，将事先制备的封孔材料向蜂窝成型体的流入端面侧的没有施加掩膜的流出隔室的开口部中填充。然后，关于蜂窝成型体的流出端面，也利用与上述相同的方法，向流入隔室的开口部填充封孔材料。
在制造本发明的蜂窝过滤器时，在填充封孔材料之际，按待形成中央封孔部的区域中的封孔材料的填充深度与待形成外周封孔部的区域中的封孔材料的填充深度相比相对变浅的方式进行封孔材料的填充。由此，使中央封孔部的封孔长度L1与外周封孔部的封孔长度L2相比相对变小。例如，在规定区域(例如、待形成中央封孔部的区域)中，减少封孔材料的涂布量，在剩余区域(例如、待形成外周封孔部的区域)中，增加封孔材料的涂布量，通过上述操作等，能够进行填充深度的调节。
接下来，对在隔室的任意一方的开口部配设有封孔部的蜂窝成型体进行烧成，制造本发明的蜂窝过滤器。烧成温度及烧成气氛因原料而不同，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。
实施例
以下，通过实施例对本发明进一步具体地进行说明，不过，本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
在堇青石化原料100质量份中分别添加造孔材料10质量份、分散介质20质量份、有机粘合剂1质量份，进行混合、混炼，制备坯土。作为堇青石化原料，使用氧化铝、氢氧化铝、高岭土、滑石及二氧化硅。作为分散介质，使用水。作为有机粘合剂，使用甲基纤维素(Methylcellulose)。作为分散剂，使用糊精(Dextrin)。作为造孔材料，使用平均粒径15μm的焦炭。
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形状的蜂窝成型体。蜂窝成型体的隔室的形状为四边形。
接下来，将蜂窝成型体利用微波干燥机进行干燥，进而，利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，调整为规定尺寸。
接下来，制备用于形成封孔部的封孔材料。然后，使用封孔材料，在已干燥的蜂窝成型体的流入端面侧的隔室的开口部形成中央封孔部及外周封孔部。具体而言，首先，在蜂窝成型体的流入端面施加掩膜，以便将流入隔室覆盖。接下来，按待形成中央封孔部的区域中封孔材料的填充深度相对变浅的方式在没有施加掩膜的流出隔室的开口部填充封孔材料。由此，形成中央封孔部及外周封孔部。
接下来，关于蜂窝成型体的流出端面，也施加掩膜，以便将流出隔室覆盖。接下来，在没有施加掩膜的流入隔室的开口部填充封孔材料，形成中央封孔部及外周封孔部。
接下来，对形成有各封孔部的蜂窝成型体进行脱脂、烧成，制造实施例1的蜂窝过滤器。
实施例1的蜂窝过滤器是流入端面及流出端面的形状为圆形的、圆柱形状的蜂窝过滤器。流入端面及流出端面的直径的大小为118mm。另外，蜂窝过滤器在隔室延伸的方向上的长度为127mm。实施例1的蜂窝过滤器中，隔壁的厚度为0.22mm，隔壁的气孔率为55％，隔室密度为31个/cm2。表1中示出蜂窝过滤器的隔壁的厚度、隔壁的气孔率及隔室密度。使用Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)来测定隔壁的气孔率。
实施例1的蜂窝过滤器构成为：中央区域中所存在的封孔部、即中央封孔部的封孔长度L1小于外周区域中所存在的封孔部、即外周封孔部的封孔长度L2。中央封孔部的封孔长度L1为3～4mm，其平均值为3.5mm，外周封孔部的封孔长度L2为7～8mm，其平均值为7.5mm。将比蜂窝过滤器的全长要长且长度已知的棒插入于隔室内，由此测定中央封孔部的封孔长度L1及外周封孔部的封孔长度L2。实施例1的蜂窝过滤器中，外周区域的面积S2相对于中央区域的面积S1的比值、即面积比(S2/S1)为0.19。将各结果示于表1。应予说明，表1中，“中央封孔部”的“封孔长度L1(最大)(mm)”及“封孔长度L1(最小)(mm)”栏在中央区域的中央封孔部中封孔长度L1不同的情况下，表示其最大值和最小值。另外，表1中，“外周封孔部”的“封孔长度L2(最大)(mm)”及“封孔长度L2(最小)(mm)”栏在外周区域的外周封孔部中封孔长度L2不同的情况下，表示其最大值和最小值。各区域内，中央封孔部及外周封孔部各自的封孔长度恒定的情况下，各栏的值为相同的值。
表1
Figure BDA0002412791260000121
针对实施例1的蜂窝过滤器，利用以下方法，进行“废气净化性能评价”、“封孔部剥落评价”及“等静压强度评价”。表2中示出各结果。
[废气净化性能评价]
首先，制备以各实施例的蜂窝过滤器为废气净化用过滤器的废气净化装置。在1.2L直喷汽油发动机车辆的发动机排气歧管的出口侧连接所制作的废气净化装置，测定从废气净化装置的流出口排出的气体中包含的NOx浓度，求出NOx的净化率。以所测定的各NOx的净化率的值为基础，基于以下的评价基准，进行废气净化性能的评价。在表2的“NOx的净化率比(％)”栏中示出将使用了比较例1的蜂窝过滤器的废气净化装置的NOx的净化率的值设为100％时的、使用了各实施例的蜂窝过滤器的废气净化装置的NOx的净化率的值(％)。
评价“优”：在NOx净化率比的值为105％以上的情况下，将其评价设为“优”。
评价“良”：在NOx净化率比的值超过103％且小于105％的情况下，将其评价设为“良”。
评价“合格”：在NOx净化率比的值超过100％且为103％以下的情况下，将其评价设为“合格”。
评价“不合格”：在NOx净化率比的值为100％以下的情况下，将其评价设为“不合格”。
[封孔部剥落评价]
利用以下方法，将垫片缠绕于各实施例的蜂窝过滤器的侧面，并将缠绕有垫片的蜂窝过滤器按入罐体，由此使蜂窝过滤器把持于罐体。在缠绕垫片时，使垫片的端部位于从构成蜂窝过滤器的蜂窝结构体的端面起算内侧5mm的位置，将蜂窝过滤器的侧面整个区域覆盖。使其按此时的垫片的压缩程度、即GBD(间隙堆积密度：Gap Bulk Density)为0.45g/cm3的方式进行把持，确认封孔部是否自隔室剥落。
评价“OK”：在评价对象的蜂窝过滤器中没有发生“封孔部的剥落”的情况下，将其评价设为“OK”。
评价“NG”：在评价对象的蜂窝过滤器中发生“封孔部的剥落”的情况下，将其评价设为“NG”。
[等静压强度评价]
按照作为社团法人汽车技术会发行的汽车标准的JASO标准M505－87中规定的等静压破坏强度的测定方法，测定各实施例及比较例的蜂窝过滤器的等静压强度(MPa)。将所测定的等静压强度(MPa)的值示于表2。另外，将使比较例1的蜂窝过滤器的等静压强度的值为100％时的、各蜂窝过滤器的等静压强度的比率示于表2的“等静压强度比(％)”栏中。等静压强度评价中，基于下述评价基准，进行各实施例的蜂窝过滤器的评价。
评价“优”：在等静压强度比(％)的值为120％以上的情况下，将其评价设为“优”。
评价“良”：在等静压强度比(％)的值为110％以上且小于120％的情况下，将其评价设为“良”。
评价“合格”：在等静压强度比(％)的值超过100％且小于110％的情况下，将其评价设为“合格”。
评价“不合格”：在等静压强度比(％)的值为100％以下的情况下，将其评价设为“不合格”。
(实施例2～6)
像表1所示那样变更蜂窝过滤器的构成，除此以外，利用与实施例1的蜂窝过滤器同样的方法制作蜂窝过滤器。
(比较例1～4)
像表1所示那样变更蜂窝过滤器的构成，除此以外，利用与实施例1的蜂窝过滤器同样的方法制作蜂窝过滤器。
关于实施例2～6及比较例1～4的蜂窝过滤器，也利用与实施例1同样的方法进行“废气净化性能评价”、“封孔部剥落评价”及“等静压强度评价”。在表2中示出各结果。
表2
Figure BDA0002412791260000141
(结果)
对于实施例1～6的蜂窝过滤器，可确认到：在“等静压强度”、“封孔部剥落评价”及“废气净化性能”的评价中，超过作为基准的比较例1的蜂窝过滤器的各性能。因此，可知：实施例1～6的蜂窝过滤器与以往的蜂窝过滤器相比，保持必要的等静压强度，防止封孔部自隔室剥落，且净化性能也优异。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝过滤器可以作为对废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器加以利用。

Claims (3)

1.一种蜂窝过滤器，其中，
具备：柱状的蜂窝结构体和多孔质的封孔部，
所述柱状的蜂窝结构体具有配置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，形成流体的流路，
所述多孔质的封孔部配设于所述隔室的流入端面侧的端部或流出端面侧的端部中的任意一方，
所述封孔部由多孔质体构成，
所述蜂窝结构体具有：包括与所述隔室延伸的方向正交的截面中的重心的中央区域、以及比所述中央区域更靠外周侧的外周区域，且所述外周区域的面积S2相对于所述中央区域的面积S1的比值、即S2／S1为0.1～0.5，
所述中央区域中所存在的所述封孔部、即中央封孔部在所述隔室延伸的方向上的封孔长度L1小于所述外周区域中所存在的所述封孔部、即外周封孔部在所述隔室延伸的方向上的封孔长度L2，所述中央封孔部的所述封孔长度L1为3～6mm，所述外周封孔部的所述封孔长度L2为7～9mm，
从所述蜂窝结构体的所述截面的径向上的重心趋向外周，具有多个所述中央封孔部及多个所述外周封孔部，
所述中央封孔部构成为：从配设于所述截面的径向上的更中心侧的所述中央封孔部开始依次趋向外周而配设的所述中央封孔部的封孔长度逐步增大，
所述外周封孔部构成为：从配设于所述截面的径向上的更中心侧的所述外周封孔部开始依次趋向外周而配设的所述外周封孔部的封孔长度逐步减小。
2.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其中，
在所述中央区域和所述外周区域中，所述蜂窝结构体的隔室结构相同。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝过滤器，其中，
所述隔壁的气孔率为52～66％。
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