CN220227005U - 蜂窝过滤器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种起燃性能优异、具有低压力损失、且耐侵蚀性及耐热冲击性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，其具有配置成包围多个隔室的多孔质的隔壁；以及多孔质的封孔部，其配设于隔室的任一端部，在与隔室延伸的方向正交的截面中，隔室的形状为将多边形的角部倒角为曲率半径R为10～100μm的圆弧状而成的形状，蜂窝结构体在与隔室延伸的方向正交的截面中包括中央部和位于中央部的外侧的外周部，中央部中的隔壁的厚度T1构成为比外周部中的隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0381mm，该截面中的中央部的面积比例为10～50％，中央部中的隔壁的厚度T1为0.216～0.331mm。

Description

蜂窝过滤器

本申请是申请号为202320130797.1、申请日为2023年1月17日、实用新型名称为“蜂窝过滤器”的实用新型专利申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及蜂窝过滤器。更详细而言，涉及废气净化用催化剂的净化性能表现出的温度特性(起燃性能：Light-off performance)优异、具有低压力损失、且耐侵蚀性及耐热冲击性也优异的蜂窝过滤器。

背景技术

以往，作为对从汽车的发动机等内燃机排出的废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器、对CO、HC、NOx等有毒气体成分进行净化的装置，已知有采用了蜂窝结构体的蜂窝过滤器(参考专利文献1)。蜂窝结构体具有由堇青石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。蜂窝过滤器中，针对上述蜂窝结构体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配设有封孔部。即，蜂窝过滤器的结构为：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。并且，蜂窝过滤器中，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作用。以下，有时将废气中含有的粒子状物质称为“PM”。“PM”是“particulate matter”的简称。

蜂窝过滤器对废气的净化如下进行。首先，蜂窝过滤器配置成：其流入端面侧位于排出废气的排气系统的上游侧。废气从蜂窝过滤器的流入端面侧向流入隔室流入。然后，流入至流入隔室的废气从多孔质的隔壁通过，向流出隔室流动，从蜂窝过滤器的流出端面排出。在从多孔质的隔壁通过时，废气中的PM等被捕集、除去。另外，这样的蜂窝过滤器中也有时担载有用于促进PM氧化(燃烧)的氧化催化剂、对NOx等有害成分进行净化的废气净化用催化剂等。

以往，对于蜂窝过滤器用的蜂窝结构体，在区划形成隔室的隔壁的交点部设置一定的圆度(即，带有曲线状)，由此确保制造性及性能(例如专利文献1)。通过像这样在隔壁的交点部设置一定的圆度，使得例如在蜂窝结构体的与隔室延伸的方向正交的截面中，隔室的形状成为将多边形的角部倒角为圆弧状而成的多边形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开10-264125号公报

实用新型内容

然而，如上所述的设置隔壁的交点部的圆度(R)的技术存在如下问题，即，蜂窝结构体的质量变大，在蜂窝过滤器担载有废气净化用的催化剂时，因蜂窝结构体的质量增加而阻碍催化剂的早期活化。即，存在因蜂窝结构体的质量增加而无法确保废气净化用催化剂的净化性能表现出的温度特性、即起燃性能(Light-off performance)的问题。如果上述起燃性能较差，则在发动机启动时等初期，担载有催化剂的蜂窝过滤器的净化性能变差。

另外，设置了隔壁的交点部的圆度(R)的情况下，由于隔室的角部成为倒角为圆弧状而成的形状，所以，利用多孔质的隔壁对废气中的烟灰、灰分(Ash)等PM进行捕集时，还存在PM堆积于隔室内的容量(Capacity)减少的问题。

另外，蜂窝过滤器的气流采用气流集中于蜂窝过滤器的与流动方向正交的截面的中央部这样的排气管设计，因此，在蜂窝过滤器的中央部，高温的气体进行流动，容易受到热冲击、由异物带来的侵蚀(erosion)。此处，“侵蚀”是指：流入端面侧的蜂窝结构体、封孔部等因随废气流而来的异物发生磨损、削除。

本实用新型是鉴于上述现有技术所具有的问题而实施的。根据本实用新型，提供起燃性能优异、具有低压力损失、且耐侵蚀性及耐热冲击性也优异的蜂窝过滤器。

根据本实用新型，提供以下示出的蜂窝过滤器。

[1]一种蜂窝过滤器，具备：

柱状的蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有配置成包围多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室形成从流入端面延伸至流出端面的流体流路；以及

多孔质的封孔部，该封孔部配设于所述隔室的所述流入端面侧的端部和所述流出端面侧的端部中的任一者，

在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述隔室的形状为将多边形的角部倒角为曲率半径R为10～100μm的圆弧状而成的形状，

所述蜂窝结构体在与所述隔室延伸的方向正交的所述截面中包括包含该截面的重心O的中央部和位于该中央部的外侧的外周部，

所述中央部中的所述隔壁的厚度T1构成为比所述外周部中的所述隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0381mm，

并且，所述中央部的面积相对于所述蜂窝结构体的所述截面的总面积的比例为10～50％。

[2]根据所述[1]所述的蜂窝过滤器，所述隔壁的气孔率为40～80％，且所述隔壁的平均细孔径为5～21μm。

[3]根据所述[1]或[2]所述的蜂窝过滤器，所述中央部中的所述隔壁的厚度T1及所述外周部中的所述隔壁的厚度T2为0.127～0.331mm，且所述蜂窝结构体的隔室密度为31.0～62.0个/cm²。

[4]根据所述[1]或[2]所述的蜂窝过滤器，所述中央部中的所述隔壁的厚度T1构成为比所述外周部中的所述隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0254mm，

并且，所述中央部的面积相对于所述蜂窝结构体的所述截面的总面积的比例为30～50％。

实用新型效果

本实用新型的蜂窝过滤器发挥出如下效果，即、起燃性能优异，具有低压力损失，且耐侵蚀性及耐热冲击性也优异。

附图说明

图1是示意性地表示本实用新型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俯视图。

图3是示意性地表示图2的A-A’截面的截面图。

图4是将图2的由P所示的虚线包围的范围放大的放大俯视图。

附图标记说明

1：隔壁、1a：中央隔壁、1b：外周隔壁、2：隔室、2a：流入隔室、2b：流出隔室、3：外周壁、4：蜂窝结构体、5：封孔部、11：流入端面、12：流出端面、15：中央部、16：外周部、21：角部、100：蜂窝过滤器、T1：厚度(中央隔壁的厚度)、T2：(外周隔壁的厚度)。

具体实施方式

以下，对本实用新型的实施方式进行说明，不过，本实用新型并不限定于以下的实施方式。因此，应当理解：在不脱离本实用新型的主旨的范围内，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、改良等得到的方案也落在本实用新型的范围内。

(1)蜂窝过滤器：

本实用新型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是示意性地表示本实用新型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俯视图。图3是示意性地表示图2的A-A’截面的截面图。图4是将图2的由P所示的虚线包围的范围放大的放大俯视图。

如图1～图4所示，本实施方式的蜂窝过滤器100具备蜂窝结构体4和封孔部5。蜂窝结构体4呈柱状，其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形成从流入端面11延伸至流出端面12的流体流路。蜂窝过滤器100中，蜂窝结构体4呈柱状，在其外周侧面还具有外周壁3。即，外周壁3配设成围绕呈格子状配设的隔壁1。

封孔部5配设于各隔室2的流入端面11侧或流出端面12侧的开口部。图1～图4所示的蜂窝过滤器100中，在规定隔室2的流入端面11侧的端部的开口部及剩余隔室2的流出端面12侧的端部的开口部分别配设有封孔部5。将在流出端面12侧的开口部配设有封孔部5而流入端面11侧呈开口的隔室2设为流入隔室2a。另外，将在流入端面11侧的开口部配设有封孔部5而流出端面12侧呈开口的隔室2设为流出隔室2b。流入隔室2a和流出隔室2b优选隔着隔壁1而交替配设。并且，优选由此在蜂窝过滤器100的两个端面通过封孔部5和“隔室2的开口部”而形成棋盘格状。

蜂窝结构体4在与隔室2延伸的方向正交的截面中包括包含该截面的重心O的中央部15和位于该中央部15的外侧的外周部16。例如，如图2及图3所示，包含蜂窝结构体4的上述截面的重心O且自该重心O至外周的一定的范围为“中央部15”，比该中央部15靠外周侧的范围为“外周部16”。

本实施方式的蜂窝过滤器100在这样的中央部15及外周部16中的隔壁1的构成及由该隔壁1包围的隔室2的构成方面，具有特别主要的特性。即，首先，蜂窝过滤器100构成为：在蜂窝结构体4的与隔室2延伸的方向正交的截面中，隔室2的形状为将多边形的角部倒角为曲率半径R为10～100μm的圆弧状而成的形状。图4中，附图标记21表示在与隔室2延伸的方向正交的截面中的隔室2的形状中形成为曲线状的角部21。以下，有时将蜂窝结构体4的与隔室2延伸的方向正交的截面中的隔室2的形状仅称为“隔室2的形状”。本实施方式的蜂窝过滤器100构成为：相对于如上所述的多边形的隔室2的角部的总个数而言为50％以上的角部的曲率半径R为10～100μm。

隔室2的形状为多边形的角部形成为上述曲率半径R的曲线状的形状即可，对原来的多边形没有特别限制。如后所述，作为隔室2的形状的原来的多边形，例如可以举出：四边形、六边形、八边形等。以下，隔室2的形成为曲线状的角部21有时仅称为“隔室2的角部21”。另外，隔室2的角部21的形成为曲线状的部位的曲率半径R有时仅称为“隔室2的角部21的曲率半径R”。本说明书中，只要没有特别说明，隔室2的角部21的曲率半径R的单位均设为“μm”。

各隔室2中的形成为曲线状的角部21的曲率半径R可以如下测定。首先，通过图像测定器，对蜂窝过滤器100的流入端面11及流出端面12进行拍摄。然后，对所拍摄的流入端面11及流出端面12的图像进行图像解析，由此能够求出隔室2的角部21的曲率半径R。作为图像解析的方法，例如可以采用Nikon公司制的“VM-2520(商品名)”。利用上述图像解析，以针对隔室2的角部21的曲线拟合，求出该角部21的内切圆的半径(或直径)，由此可以得到隔室2的角部21的曲率半径R。对于本实施方式的蜂窝过滤器100，像这样求出全部隔室2的全部角部21的曲率半径R，全部角部21中的50％以上、即、50～100％的角部21的曲率半径R在10～100μm的范围内。

另外，蜂窝过滤器100构成为：中央部15中的隔壁的厚度T1比外周部16中的隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0381mm。此外，蜂窝过滤器100中，中央部15的面积相对于蜂窝结构体4的截面的总面积的比例为10～50％。此处，蜂窝结构体4的截面的“重心O”是指：该截面的几何学意义上的重心(换言之，几何中心)。

如上构成的本实施方式的蜂窝过滤器100的起燃性能优异，并且，能够实现低压力损失、优异的耐侵蚀性及耐热冲击性。即，本实施方式的蜂窝过滤器100如上所述，构成为隔室2的角部21呈规定曲率半径R的圆弧状，可期待制造性及由圆弧状的角部21带来的各种性能提高。另一方面，构成为隔室2的角部21呈圆弧状的以往的蜂窝过滤器在蜂窝结构体4的截面的周向上，隔壁1的厚度没有分布，在该周向上，隔壁1的厚度恒定。本实施方式的蜂窝过滤器100中，通过使中央部15中的隔壁1的厚度T1比外周部16中的隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0381mm，使得蜂窝过滤器100轻量化，由此起燃性能优异。例如，本实施方式的蜂窝过滤器100在担载有废气净化用的催化剂时，催化剂早期活化，在发动机启动时等初期也可实现优异的净化性能。

另外，本实施方式的蜂窝过滤器100中，通过使外周部16中的隔壁1的厚度T2相对变薄，使得蜂窝过滤器100中的隔室2的开口率升高，能够实现低压力损失。此外，通过使容易受到热冲击及由异物带来的侵蚀的中央部15中的隔壁1的厚度T1相对变厚，能够实现优异的耐侵蚀性及耐热冲击性。应予说明，如果中央部15的面积比例小于10％，则有时中央部15的耐侵蚀性及耐热冲击性的提高效果不充分。另一方面，如果中央部15的面积比例超过50％，则有时压力损失的降低效果不充分。

隔室2的角部21的曲率半径R为10～100μm。如果曲率半径R小于10μm，则有时无法充分发挥出隔室2的角部21形成为曲线状所带来的耐侵蚀性、耐热冲击性的优化。另一方面，如果曲率半径R超过100μm，则隔室2的角部21形成为曲线状而带来的质量增加过大，导致起燃性能降低且压力损失恶化。隔室2的角部21的曲率半径R没有特别限定，例如优选为20～90μm，更优选为40～80μm。

如之前所说明的那样，中央部15中的隔壁1的厚度T1比外周部16中的隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0381mm。以下，有时将中央部15中的隔壁1称为“中央隔壁1a”。另外，有时将外周部16中的隔壁1称为“外周隔壁1b”。例如，可以采用扫描型电子显微镜或显微镜(microscope)，测定中央隔壁1a的厚度T1及外周隔壁1b的厚度T2。中央隔壁1a的厚度T1优选在中央部15内为大致恒定的厚度。另外，外周隔壁1b的厚度T2优选在外周部16内为大致恒定的厚度。例如，中央隔壁1a的厚度T1优选在中央部15内为±0.0127mm以内的厚度。另外，外周隔壁1b的厚度T2优选在外周部16内为±0.0127mm以内的厚度。蜂窝结构体4的与隔室2延伸的方向正交的截面中，在以该截面的重心O为起点的十字方向上，确定测定点，测定中央隔壁1a的厚度T1及外周隔壁1b的厚度T2。更具体而言，在上述截面的十字方向上，针对各方向，在该截面的面积比例每10％的位置，确定10处测定点，测定各测定点处的隔壁1的厚度T1、T2。

如果中央隔壁1a的厚度T1相对于外周隔壁1b的厚度T2的增大量小于0.0127mm，则有时出现耐侵蚀性及耐热冲击性的提高效果不充分等。反之，即便中央隔壁1a的厚度T1相对于外周隔壁1b的厚度T2的增大量超过0.0381mm，也有时出现压力损失增大等。应予说明，虽然没有特别限定，不过，中央隔壁1a的厚度T1优选比外周隔壁1b的厚度T2厚0.0127～0.0381mm，更优选厚0.0127～0.0254mm。

中央隔壁1a的厚度T1及外周隔壁1b的厚度T2的具体值没有特别限制。例如，中央隔壁1a的厚度T1及外周隔壁1b的厚度T2优选为0.203～0.343mm。更具体而言，隔壁1的厚度相对厚的中央隔壁1a的厚度T1更优选为0.216～0.343mm。另一方面，隔壁1的厚度相对薄的外周隔壁1b的厚度T2更优选为0.203～0.305mm。应予说明，如果中央隔壁1a的厚度T1过薄，则有时蜂窝过滤器100的捕集性能降低，并且蜂窝过滤器100的机械强度降低。另一方面，如果中央隔壁1a的厚度T1过厚，则有时压力损失上升。

中央部15是自蜂窝结构体4的截面的重心O至该截面的外周缘为止的一定的范围，且是隔壁1的厚度(即，中央隔壁1a的厚度T1)相对厚的范围。中央部15的面积相对于蜂窝结构体4的截面的总面积的比例没有特别限制，但例如，优选为10～50％，更优选为30～50％。如果中央部15的面积比例小于10％，则有时中央部15的耐侵蚀性及耐热冲击性的提高效果不充分。另一方面，如果中央部15的面积比例超过50％，则有时压力损失上升。例如，本实施方式的蜂窝过滤器100中，更优选为：中央隔壁1a的厚度T1比外周隔壁1b的厚度T2厚0.0127～0.0254mm且上述的中央部15的面积比例为30～50％。应予说明，中央部15的面积比例为如下测定的值。首先，如之前所说明的那样，在蜂窝结构体4的截面的十字方向上的各测定点，测定隔壁1的厚度T1、T2。该测定点为十字方向上针对各方向而该截面的面积比例每10％的10处，因此，将蜂窝结构体4的外周至第5处(即，面积比例为50％的部位)为止的隔壁1的厚度的平均值确定为“基准厚度”。然后，将与该基准厚度之差首次超过0.0127mm的点设为中央部15与外周部16的边界，求出比该边界靠内侧的范围、即中央部15的面积。并且，中央部15的面积相对于蜂窝结构体4的截面积的比值的百分率为“中央部15的面积比例(％)”。

隔壁1的气孔率优选为40～80％，更优选为40～70％，特别优选为45～65％。通过像这样构成，能够将蜂窝过滤器100很好地用作用于对从汽车的发动机排出的废气进行净化的过滤器。隔壁1的气孔率是利用压汞法测定得到的值。例如，可以采用Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)进行隔壁1的气孔率的测定。可以从蜂窝结构体4切出隔壁1的一部分来制成试样片，采用像这样得到的试样片进行隔壁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4的整个区域中为恒定的值。

隔壁1的平均细孔径优选为5～21μm，更优选为6～20μm，特别优选为7～19μm。隔壁1的平均细孔径是利用压汞法测定得到的值。例如，可以采用Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)进行隔壁1的平均细孔径的测定，测定方法等与隔壁1的气孔率的测定相同。本实施方式的蜂窝过滤器100优选为：隔壁1的气孔率为40～80％且隔壁1的平均细孔径为9～21μm。

蜂窝结构体4的隔室密度优选为31.0～62.0个/cm²，更优选为31.0～54.3个/cm²，特别优选为31.0～46.5个/cm²。通过像这样构成，能够将蜂窝过滤器100很好地用作用于对从汽车的发动机排出的废气进行净化的过滤器。应予说明，如果隔室密度过小，则有时压力损失增大。另一方面，如果隔室密度过大，则有时净化性能降低。本实施方式的蜂窝过滤器100更优选为：中央隔壁1a的厚度T1及外周隔壁1b的厚度T2为0.127～0.331mm，且蜂窝结构体4的隔室密度为31.0～62.0个/cm²。

由隔壁1区划形成的隔室2的形状没有特别限制。例如，与隔室2延伸的方向正交的截面中的隔室2的形状可以举出角部形成为曲线状的多边形。以下，有时将角部形成为曲线状的多边形仅称为“多边形”或“大致多边形”。例如，隔室2的形状优选为大致三角形、大致四边形、大致五边形、大致六边形、大致八边形，更优选为大致四边形。应予说明，上述的隔室2的形状中，大致四边形是指：四边形的角部形成为曲线状的形状，上述的其他多边形的示例也是同样的。

蜂窝结构体4的外周壁3可以与隔壁1一体地构成，也可以为在隔壁1的外周侧涂敷外周涂层材料而形成的外周涂层。例如，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，将所形成的外周壁利用磨削加工等公知的方法除去，然后，在隔壁的外周侧设置外周涂层。

蜂窝结构体4的形状没有特别限制。作为蜂窝结构体4的形状，可以举出：流入端面11及流出端面12的形状呈圆形、椭圆形、多边形等的柱状。

蜂窝结构体4的大小、例如流入端面11至流出端面12的长度、蜂窝结构体4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，以得到最佳的净化性能的方式适当选择各大小即可。

隔壁1的材料没有特别限制。例如，作为隔壁1的材料，可以举出包含选自由碳化硅、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种的材料。构成隔壁1的材料优选为上述组中列举的材料的含量为90质量％以上的材料，更优选为该含量为92质量％以上的材料，特别优选为该含量为95质量％以上的材料。应予说明，硅－碳化硅复合材料是：以碳化硅为骨料且以硅为粘结材料而形成的复合材料。另外，堇青石－碳化硅复合材料是：以碳化硅为骨料且以堇青石为粘结材料而形成的复合材料。

封孔部5的材质优选为作为隔壁1的材质而优选的材质。封孔部5的材质和隔壁1的材质可以为相同材质，也可以为不同材质。

蜂窝过滤器100优选在区划形成多个隔室2的隔壁1担载有废气净化用的催化剂。将催化剂担载于隔壁1是指：在隔壁1的表面及形成于隔壁1的细孔的内壁涂敷催化剂。通过像这样构成，能够使废气中的CO、NOx、HC等通过催化反应而变为无害的物质。另外，能够促进捕集到的烟灰等PM的氧化。本实施方式的蜂窝过滤器100中，特别优选在多孔质的隔壁1的细孔的内部担载有催化剂。通过像这样构成，能够在以低催化剂量担载催化剂后同时实现捕集性能的提高及压力损失的降低。此外，在担载催化剂后，通过气流变得均匀，还能够期待净化性能的提高。

担载于隔壁1的催化剂没有特别限制。例如，可以举出含有铂族元素的催化剂且是包含铝、锆及铈中的至少一种元素的氧化物的催化剂。

(2)蜂窝过滤器的制造方法：

制造本实用新型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可塑性的坯料。可以在作为原料粉末的从前述的隔壁的优选材料之中选择的材料中适当添加粘合剂等添加剂、造孔材料及水来制备用于制作蜂窝结构体的坯料。

接下来，将像这样得到的坯料挤出成型，由此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。挤出成型中，作为挤出成型用的口模，可以采用在坯料的挤出面设置有成为待成型的蜂窝成型体的翻转形状的狭缝的口模。特别是，作为挤出成型用的口模，优选采用设置有中央部中的隔壁的厚度T1比外周部中的隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0381mm这样的狭缝的口模。此外，挤出成型用的口模优选为：隔室的形状为将多边形的角部倒角为曲率半径R为10～100μm的圆弧状而成的形状。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，在干燥后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按将流入隔室覆盖的方式施加掩膜。接下来，将之前制备的封孔材料填充于蜂窝成型体的流入端面侧的未施加掩膜的流出隔室的开口部。之后，针对蜂窝成型体的流出端面，也利用与上述同样的方法在流入隔室的开口部填充封孔材料。

接下来，对在隔室的任一开口部配设有封孔部的蜂窝成型体进行烧成，制作蜂窝过滤器。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，则可以选择对于所选择的材料而言最佳的烧成温度及烧成气氛。

实施例

以下，通过实施例，对本实用新型进一步具体地进行说明，不过，本实用新型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质量份中添加造孔材料10质量份、分散介质4质量份、有机粘合剂4质量份，并进行混合、混炼，制备坯料。作为堇青石化原料，使用了氧化铝、氢氧化铝、高岭土、滑石粉及二氧化硅。作为分散介质，使用了水。作为有机粘合剂，使用了甲基纤维素(Methylcellulose)。作为分散剂，使用了糊精(Dextrin)。作为造孔材料，使用了平均粒径5μm的吸水性聚合物。本实施例中，各原料的平均粒径是：通过激光衍射散射法求出的粒度分布中的累积值50％处的粒径(D50)。

接下来，采用蜂窝成型体制作用的口模，将坯料挤出成型，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，然后，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。之后，采用封孔材料，在干燥后的蜂窝成型体的流入端面侧的规定隔室的开口部及流出端面侧的剩余隔室的开口部形成封孔部。

接下来，将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的蜂窝过滤器为流入端面及流出端面的形状呈圆形的圆柱形状。流入端面及流出端面的直径的大小为118.4mm。另外，蜂窝过滤器的隔室延伸的方向上的长度为127mm。实施例1的蜂窝过滤器中，中央隔壁的厚度T1为0.2159mm，外周隔壁的厚度T2为0.2032mm。将各隔壁的厚度示于表1。中央隔壁的厚度T1相对于外周隔壁的厚度T2的增大量为0.0127mm。将结果示于表1的“中央隔壁的增大量(mm)”栏中。另外，中央部的面积相对于蜂窝结构体的截面的总面积的比例为10％。

对于实施例1的蜂窝过滤器，在与隔室延伸的方向正交的截面中，隔室的形状为四边形的角部呈曲率半径R为10μm的圆弧状的大致四边形。另外，实施例1的蜂窝过滤器中，隔室密度为47个/cm²。隔壁的气孔率为63％，隔壁的平均细孔径为19μm。将各结果示于表1。隔壁的气孔率及平均细孔径采用Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)进行测定。

表1

针对实施例1的蜂窝过滤器，利用以下方法，进行“起燃性能”、“压力损失”、“耐侵蚀性”、“耐热冲击性”及“成型性(成品率)”的评价。另外，对实施例1的蜂窝过滤器的质量进行测定，求出相对于后述的比较例1的蜂窝过滤器的质量比率。另外，以“起燃性能”、“压力损失”、“耐侵蚀性”及“耐热冲击性”的评价结果为基础，利用下述方法，进行“综合评价”。将各结果示于表2。

[起燃性能]

使400℃的气体流动于蜂窝过滤器，对该蜂窝过滤器的中央部的温度进行测定，测量该中央部的温度达到400℃所需要的时间。基于像这样测量的时间(即，蜂窝过滤器的中央部的温度达到400℃所需要的时间)，进行起燃性能的评价。具体而言，求出将比较例1的蜂窝过滤器的中央部的温度达到400℃所需要的时间的值设为100.0％时的各实施例及比较例的蜂窝过滤器的中央部的温度达到400℃所需要的时间的值的比率(％)。起燃性能的评价中，将上述的蜂窝过滤器的中央部的温度达到400℃所需要的时间的值的比率为105％以下的情形设为合格。

[压力损失]

使25℃、10m³/min的气体流动于蜂窝过滤器，对该状态下的蜂窝过滤器的流入端面侧与流出端面侧的压力差进行测定。然后，求出将比较例1的蜂窝过滤器的压力损失的值设为100.0％时的各实施例及比较例的蜂窝过滤器的压力损失的值的比率(％)。压力损失的评价中，将上述的压力损失的值的比率为100％以下的情形设为合格。

[耐侵蚀性]

使800℃、10m³/min的气体以流入角度30度向蜂窝过滤器的流入端面流动，在该气体中放入了20mg的碳化硅制粉末。在气体中的碳化硅制粉末从蜂窝过滤器通过后，对该蜂窝过滤器的端面的削除量(以下称为“端面削除量”)进行测定。然后，求出将针对比较例1的蜂窝过滤器的端面削除量的耐受性(以下称为“耐侵蚀性”)的值设为100.0％时的各实施例及比较例的蜂窝过滤器的耐侵蚀性的值的比率(％)。将耐侵蚀性的比率为105％以上的情形设为合格。

[耐热冲击性]

使900℃、10m³/min的气体在蜂窝过滤器中流动5min，之后，使250℃、10m³/min的气体流动5min。将上述过程设为1个循环，对在蜂窝过滤器的流入端面产生裂纹的循环数进行测定。然后，求出将比较例1的在蜂窝过滤器的流入端面产生裂纹的循环数设为100.0％时的各实施例及比较例的在蜂窝过滤器的流入端面产生裂纹的循环数的比率(％)。耐热冲击性的评价中，将在上述流入端面产生裂纹的循环数的比率为105％以上的情形设为合格。

[成型性(成品率)]

对利用挤出成型进行成型并干燥后的产品(干燥后的蜂窝成型体)的外观进行检查，确认有无裂纹等外观上的缺陷。然后，求出将比较例1的蜂窝过滤器的成品率的值设为100.0％时的各实施例及比较例的蜂窝过滤器的成品率的值的比率(％)。成型性(成品率)的评价中，将上述的成品率的值的比率为85％以上的情形设为合格。

[综合评价]

以起燃性能、压力损失、耐侵蚀性及耐热冲击性的评价结果为基础，基于以下的评价基准，进行综合评价。

起燃性能、压力损失、耐侵蚀性及耐热冲击性的全部评价均为合格的情况下，在“综合评价”栏中记载为“优”或“可”。

起燃性能、压力损失、耐侵蚀性及耐热冲击性中的1个以上的评价为不合格的情况下，在“综合评价”栏中记载为“差”。

表2

(实施例2～17及比较例1～6)

如表1及表3所示，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。

针对实施例2～17及比较例1～6的蜂窝过滤器，利用与实施例1同样的方法，进行上述的各评价。将各结果示于表2及表4。

表3

表4

(结果)

确认到：实施例1～17的蜂窝过滤器在起燃性能、压力损失、耐侵蚀性及耐热冲击性的评价中均超过作为基准的比较例1的蜂窝过滤器的各性能。特别是，实施例13的蜂窝过滤器在包括成型性在内的所有性能方面均优异。

比较例2的蜂窝过滤器中，隔室的角部的曲率半径R为200μm，因此，出现起燃性能及压力损失恶化的结果。

比较例3的蜂窝过滤器中，曲率半径R为125μm，因此，出现起燃性能及压力损失恶化的结果。

比较例4及5的蜂窝过滤器中，隔室的角部的曲率半径R较大，即便调整中央隔壁的厚度T1相对于外周隔壁的厚度T2的增大量，起燃性能及压力损失的改善也不充分。

比较例6的蜂窝过滤器中，中央隔壁的厚度T1相对于外周隔壁的厚度T2的增大量过大，出现起燃性能及压力损失恶化的结果。另外，比较例6的蜂窝过滤器出现成型成品率非常差的结果。

产业上的可利用性

本实用新型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 (7)

1.一种蜂窝过滤器，具备：

柱状的蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有配置成包围多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室形成从流入端面延伸至流出端面的流体流路；以及

多孔质的封孔部，该封孔部配设于所述隔室的所述流入端面侧的端部和所述流出端面侧的端部中的任一者，

其特征在于，

在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述隔室的形状为将多边形的角部倒角为曲率半径R为10～100μm的圆弧状而成的形状，

所述蜂窝结构体在与所述隔室延伸的方向正交的所述截面中包括包含该截面的重心O的中央部和位于该中央部的外侧的外周部，

所述中央部中的所述隔壁的厚度T1构成为比所述外周部中的所述隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0381mm，

并且，所述中央部的面积相对于所述蜂窝结构体的所述截面的总面积的比例为10～50％，

所述中央部中的所述隔壁的厚度T1为0.216～0.331mm。

2.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其特征在于，

所述隔壁的气孔率为40～80％，且所述隔壁的平均细孔径为5～21μm。

3.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其特征在于，

所述隔壁的气孔率为45～65％。

4.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其特征在于，

所述中央部中的所述隔壁的厚度T1构成为比所述外周部中的所述隔壁的厚度T2厚0.0254～0.0381mm。

5.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其特征在于，

所述隔壁的气孔率为45～65％，所述中央部中的所述隔壁的厚度T1构成为比所述外周部中的所述隔壁的厚度T2厚0.0254～0.0381mm。

6.根据权利要求1或2所述的蜂窝过滤器，其特征在于，

所述中央部中的所述隔壁的厚度T1及所述外周部中的所述隔壁的厚度T2为0.127～0.331mm，且所述蜂窝结构体的隔室密度为31.0～62.0个/cm²。

7.根据权利要求1或2所述的蜂窝过滤器，其特征在于，

所述中央部中的所述隔壁的厚度T1构成为比所述外周部中的所述隔壁的厚度T2厚0.0127～0.0254mm，

并且，所述中央部的面积相对于所述蜂窝结构体的所述截面的总面积的比例为30～50％。