專利名稱：蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為過濾器使用的蜂窩結(jié)構(gòu)體，所述過濾器用于捕獲并去除從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中的顆粒等。
背景技術(shù)：
從公共汽車、卡車等車輛、建筑設(shè)備等的內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中含有的黑煙等顆粒會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成危害，這已成為近來的問題。
因此，已提出有各種陶瓷過濾器，該陶瓷過濾器使廢氣通過由堇青石或碳化硅等構(gòu)成的多孔質(zhì)陶瓷，捕獲廢氣中的顆粒，以凈化廢氣。
這種陶瓷過濾器通常是以柱狀體中將孔彼此之間隔開的孔壁作為過濾器起作用的，所述柱狀體在一個(gè)方向上設(shè)置有平行的多個(gè)孔。
即，在上述蜂窩過濾器中，形成于上述柱狀體的孔在廢氣的入口側(cè)或出口側(cè)的端部的任意一個(gè)用密封材料封孔，形成所謂交錯(cuò)狀分布，流入一個(gè)孔的廢氣必定通過隔開孔的孔壁之后，才能從另一個(gè)孔流出，廢氣通過該孔壁時(shí)，顆粒被孔壁部分捕獲，廢氣得到凈化。
伴隨這樣的廢氣的凈化作用，蜂窩過濾器的隔開孔的孔壁部分上顆粒逐漸堆積，引起堵塞，妨礙通氣。因此，在蜂窩過濾器中需要定期進(jìn)行再生處理，使用加熱單元將成為堵塞原因的顆粒燃燒去除，將蜂窩過濾器再生。
因此，作為蜂窩過濾器的特性，除了捕獲效率高、壓力損失低之外，還要求在再生處理時(shí)，不產(chǎn)生裂縫、侵蝕，而且，擔(dān)載有催化劑時(shí)，該催化劑不發(fā)生熱劣化。
于是，作為壓力損失低、再生處理時(shí)不產(chǎn)生過濾、侵蝕的蜂窩過濾器，提出了具備端部被封堵的多孔性陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷過濾器，該多孔性陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體用于捕獲柴油廢氣微粒并使微粒燃燒，具有至少約0.50g/cm3的蜂窩堆密度、以及不超過約0.9的長(zhǎng)度與徑的有效長(zhǎng)徑比(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
并且，在專利文獻(xiàn)1中記載有，孔壁的氣孔率通常在50％左右，若大于70％，則在陶瓷過濾器的完整性方面存在疑問。
專利文獻(xiàn)1日本特表2003-515023號(hào)公報(bào)如上所述，捕獲廢氣中顆粒的蜂窩過濾器在捕獲了一定量的顆粒之后，需要實(shí)施使該顆粒燃燒的再生處理，并且即使進(jìn)行這種再生處理，也會(huì)在過濾器內(nèi)殘留與顆粒一起排出、被捕獲、燃燒時(shí)殘留的來自機(jī)油、發(fā)動(dòng)機(jī)的灰燼。
此處，在上述專利文獻(xiàn)1中公開的蜂窩過濾器中，氣孔率低，為50％左右，所以在再生處理后，灰燼不通過孔壁，而逐漸堆積在孔壁或孔內(nèi)。并且，若像這樣灰燼堆積在孔壁或孔內(nèi)，則蜂窩結(jié)構(gòu)體的壓力損失增大，其結(jié)果是不得不更換蜂窩過濾器本身。
尤其是，為了提高耐熱性，換言之，為了提高過濾器的熱容量，在專利文獻(xiàn)1中公開的蜂窩過濾器的孔壁的厚度增大，并且，蜂窩過濾器的堆密度增大，其結(jié)果導(dǎo)致開口率下降，能夠蓄積灰燼的空間的容積相對(duì)減少，所以灰燼堆積在孔壁或孔內(nèi)時(shí)的壓力損失急劇增大，易引起油耗增加和發(fā)動(dòng)機(jī)損傷。
因此，對(duì)于該蜂窩過濾器，根據(jù)安裝該蜂窩過濾器的汽車的使用壽命，為了確?；覡a的容許容積，必須頻繁地將過濾器卸下，將灰燼去除，或著，必須增大過濾器的容積。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)的發(fā)明人為了解決上述課題進(jìn)行潛心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與專利文獻(xiàn)1的記載相反，即使作為氣孔率大于70％那樣的高氣孔率的蜂窩結(jié)構(gòu)體，也能夠充分發(fā)揮過濾器的作用，而且，通過提高氣孔率，并將蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度與蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的徑之比設(shè)定為預(yù)定值，能夠保持較低的壓力損失，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其有多個(gè)孔隔著孔壁在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置，上述孔的任意一方端部被密封，其特征在于，氣孔率為70％～95％，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度與上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的徑之比為0.2～0.9。
另外，在本說明書中，下面將上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度與蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的徑之比稱為長(zhǎng)徑比。并且，在本發(fā)明中，蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的徑是指，上述垂直截面中最長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度，而與垂直截面的形狀無關(guān)，截面形狀為圓形的情況下，截面的徑是指其直徑。
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的開口率優(yōu)選為30％～50％。
在本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中，上述孔壁的厚度優(yōu)選在0.6mm以上。
上述蜂窩結(jié)構(gòu)體通過使孔重合的方式在所述長(zhǎng)度方向上層疊多個(gè)層疊部件而構(gòu)成，優(yōu)選上述層疊部件主要由無機(jī)纖維構(gòu)成，該情況下，優(yōu)選在層疊的主要由無機(jī)纖維構(gòu)成的層疊部件的兩端進(jìn)一步層疊由金屬構(gòu)成的板狀體作為端部用層疊部件。
并且，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體通過使孔重合的方式在所述長(zhǎng)度方向上層疊多個(gè)層疊部件而構(gòu)成，還優(yōu)選上述層疊部件主要由金屬構(gòu)成。
在上述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，優(yōu)選在該蜂窩結(jié)構(gòu)體的至少一部分上擔(dān)載有催化劑。
根據(jù)本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體，氣孔率為70％～95％，由于氣孔率高，所以氣體容易通過孔壁。并且，燃燒顆粒時(shí)也有殘留的灰燼能夠通過孔壁，容易排出到外部，所以能夠?qū)⒒覡a在蜂窩結(jié)構(gòu)體內(nèi)(孔壁上)堆積引起的壓力損失的增加率抑制在較低范圍。
并且，在上述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，長(zhǎng)徑比為0.2～0.9，由于長(zhǎng)徑比小，所以通過孔內(nèi)時(shí)的廢氣受到的阻力小，因此，能夠保持壓力損失低。
這樣的本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體為高氣孔率且長(zhǎng)徑比低，所以能夠保持壓力損失低。


圖1(a)是示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一例的立體圖，圖1(b)是其A-A線剖面圖。
圖2(a)是示意性地示出構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的層疊部件的立體圖，圖2(b)是示出層疊圖2(a)所示的層疊部件來制造蜂窩結(jié)構(gòu)體的狀態(tài)的立體圖。
圖3是示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一例的立體圖。
圖4(a)是示意性地示出構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的多孔質(zhì)陶瓷部件的立體圖，圖4(b)是其B-B線剖面圖。
圖5(a)是示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一例的剖面圖，圖5(b)是其C-C線剖面圖。
圖6是示意性地示出設(shè)置了本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的車輛的廢氣凈化裝置的一例的剖面圖。
圖7是壓力損失測(cè)定裝置的說明圖。
圖8是捕獲效率測(cè)定裝置的說明圖。
符號(hào)說明10、40、60蜂窩結(jié)構(gòu)體；10a層疊部件；10b端部用層疊部件；13、53、63孔壁；41、42密封材料層；45、65陶瓷塊；50多孔質(zhì)陶瓷部件；51、61孔；52、62密封材料；200廢氣凈化裝置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其有多個(gè)孔隔著孔壁在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置，上述孔的任意一方端部被密封，其特征在于，氣孔率為70％～95％，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度與上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的徑之比(長(zhǎng)徑比)為0.2～0.9。
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率的下限為70％，上限為95％。
上述氣孔率小于70％時(shí)，燃燒顆粒時(shí)產(chǎn)生的灰燼難以通過孔壁，容易在孔壁的表面或內(nèi)部堆積，所以不能夠避免灰燼的堆積導(dǎo)致的壓力損失的上升。另一方面，若氣孔率大于95％，則為了提高顆粒的捕獲效率，必須增厚壁，伴隨于此，開口率和/或過濾面積減小，所以廢氣流入蜂窩結(jié)構(gòu)體和/或通過蜂窩結(jié)構(gòu)體內(nèi)時(shí)的壓力損失容易增大。而且，蜂窩結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度變得不充分。
另外，如后面所述，本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中擔(dān)載有催化劑時(shí)，上述氣孔率是指擔(dān)載催化劑后的氣孔率。
并且，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)徑比的下限為0.2，上限為0.9。
上述長(zhǎng)徑比小于0.2時(shí)，初期的壓力損失增大，并且，根據(jù)設(shè)置蜂窩結(jié)構(gòu)體的廢氣凈化裝置的形狀的不同，有時(shí)不能夠有效使用蜂窩結(jié)構(gòu)體整體。并且，上述長(zhǎng)徑比大于0.9時(shí)，通過孔內(nèi)時(shí)的廢氣受到的阻力增大，壓力損失增大。
對(duì)于本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的形狀，后面圖示的形狀為圓柱狀，但本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的形狀不限于圓柱狀，也可以是例如橢圓柱狀或棱柱狀等，也可以是其它任意形狀。
這是因?yàn)?，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)的正下方配置蜂窩結(jié)構(gòu)體的情況下，空間非常受限，所以過濾器的形狀也需要形成為復(fù)雜的形狀。
另外，在制造復(fù)雜形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體的情況下，優(yōu)選后述的層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體。這是因?yàn)?，其適合于加工成希望的結(jié)構(gòu)、形狀。
并且，在上述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，孔壁的厚度優(yōu)選在0.6mm以上。這是因?yàn)?，只要在該范圍?nèi)，即使是高氣孔率，也能夠在孔壁內(nèi)捕獲顆粒，所以捕獲效率高。
并且，上述孔壁厚度優(yōu)選的上限為5.0mm。
若孔壁的厚度過厚，則開口率和/或過濾面積減小，壓力損失上升。并且，灰燼難以脫離。并且，若將深層過濾顆粒的范圍設(shè)定為對(duì)應(yīng)捕獲黑煙的壁的有效區(qū)域，則有效區(qū)域所占的比率下降。
并且，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的平均氣孔徑?jīng)]有特別限定，優(yōu)選的下限為1μm，優(yōu)選的上限為100μm。平均氣孔徑小于1μm時(shí)，有時(shí)不能夠深層過濾顆粒到孔壁內(nèi)部，不能夠與孔壁內(nèi)部所擔(dān)載的催化劑接觸。另一方面，若平均氣孔徑大于100μm，則顆粒通過氣孔，不能夠充分捕獲該顆粒，有時(shí)不會(huì)起到過濾器的作用。
另外，氣孔率和平均氣孔徑可通過現(xiàn)有公知的方法來測(cè)定，例如基于使用了水銀測(cè)孔計(jì)的水銀壓入法的測(cè)定、基于重量法、阿基米德法、掃描型電子顯微鏡(SEM)的測(cè)定等。
上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的孔密度沒有特別限定，優(yōu)選的下限為0.16個(gè)/cm2(1.0個(gè)/in2)，優(yōu)選的上限為93個(gè)/cm2(600個(gè)/in2)，更優(yōu)選的下限值為0.62個(gè)/cm2(4.0個(gè)/in2)，更優(yōu)選的上限為77.5個(gè)/cm2(500個(gè)/in2)。
并且，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的孔的大小沒有特別限定，優(yōu)選的下限為0.8mm×0.8mm，優(yōu)選的上限為16mm×16mm。
對(duì)于上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的開口率的優(yōu)選的值，下限為30％，上限為50％。
上述開口率小于30％時(shí)，有時(shí)廢氣流入流出蜂窩結(jié)構(gòu)體時(shí)的壓力損失增大，若大于50％，則在增厚孔壁時(shí)，不能夠充分確保過濾面積，有時(shí)壓力損失增大，并且，有時(shí)蜂窩結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度下降。
另外，蜂窩結(jié)構(gòu)體的開口率是指蜂窩結(jié)構(gòu)體中心截面的開口率，即，在長(zhǎng)度方向的中點(diǎn)將蜂窩結(jié)構(gòu)體沿垂直于長(zhǎng)度方向切斷的截面的開口率。
并且，在上述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，孔由入口側(cè)孔組和出口側(cè)孔組的2種類的孔構(gòu)成，該入口側(cè)孔組的出口側(cè)的端部被密封材料密封，并使得在蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面整體中垂直于長(zhǎng)度方向的截面的面積的總和相對(duì)較大，該出口側(cè)孔組的入口側(cè)的端部被上述密封材料密封，使得在蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面整體中上述截面的面積的總和相對(duì)較小。
另外，作為上述入口側(cè)孔組和上述出口側(cè)孔組的組合，包括如下幾種情況(1)構(gòu)成入口側(cè)孔組的各個(gè)孔和構(gòu)成出口側(cè)孔組的各個(gè)孔的垂直截面的面積相同，構(gòu)成入口側(cè)孔組的孔的個(gè)數(shù)多；(2)構(gòu)成入口側(cè)孔組的各個(gè)孔和構(gòu)成出口側(cè)孔組的各個(gè)孔的上述垂直截面的面積不同，兩者的孔的個(gè)數(shù)也不同；(3)構(gòu)成入口側(cè)孔組的各個(gè)孔和構(gòu)成出口側(cè)孔組的各個(gè)孔中，構(gòu)成入口側(cè)孔組的孔的上述垂直截面的面積大，兩者的孔的個(gè)數(shù)相同。并且，構(gòu)成入口側(cè)孔組的孔和/或構(gòu)成出口側(cè)孔組的孔，可以分別由形狀、垂直截面的面積等相同的1種孔構(gòu)成，也可以分別由形狀、垂直截面的面積等不同的2種以上的孔構(gòu)成。
并且，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體中可以擔(dān)載有催化劑。
在上述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，通過擔(dān)載能夠凈化CO、烴(HC)以及NOx等廢氣中的有害氣體成分的催化劑，可以通過催化反應(yīng)將廢氣中的有害氣體成分充分凈化。并且，通過擔(dān)載有助于顆粒燃燒的催化劑，能夠更容易、或連續(xù)地燃燒去除顆粒。其結(jié)果，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體能夠提高廢氣的凈化性能，而且，還可以降低用于燃燒顆粒的能量。
并且，上述蜂窩結(jié)構(gòu)體是通過沿長(zhǎng)度方向?qū)盈B多個(gè)層疊部件來形成的情況下，只要在該層疊部件的至少一部分上擔(dān)載催化劑即可。
作為上述催化劑，沒有特別限定，可以舉出含有例如鉑、鈀、銠等貴金屬的催化劑。并且，除了這些貴金屬之外，還可以擔(dān)載堿金屬(元素周期表1族)、堿土類金屬(元素周期表2族)、稀土類元素(元素周期表3族)、過渡金屬元素等。
并且，在上述蜂窩結(jié)構(gòu)體上附著上述催化劑時(shí)，可以預(yù)先用氧化鋁等催化劑擔(dān)載層覆蓋其表面之后，附著上述催化劑。作為上述催化劑擔(dān)載層，可以舉出例如氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化硅、氧化鈰等氧化物陶瓷。
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的具體方式大體可分為下述三種方式。
即，第一種是使孔重合地在上述長(zhǎng)度方向上層疊多個(gè)層疊部件的方式(下面，將這種方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體也稱為層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體)；第二種是通過密封材料層將多個(gè)柱狀的多孔質(zhì)陶瓷部件結(jié)合而構(gòu)成的方式，所述多孔質(zhì)陶瓷部件上有多個(gè)孔隔著孔壁在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置(下面，將這種方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體也稱為集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體)；第三種是由整體作為一體來燒結(jié)形成的多孔質(zhì)陶瓷體構(gòu)成的方式(下面，將這種方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體也稱為一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體)。
其中，本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中應(yīng)用層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體。
這是因?yàn)?，容易形?0％以上的高氣孔率，難以發(fā)生熱應(yīng)力引起的破損。并且，形成為具有上述長(zhǎng)徑比的蜂窩結(jié)構(gòu)體的情況下，能夠減少層疊部件的張數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低。
首先，參照附圖，說明上述層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體。
圖1(a)是示意性地示出層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體的具體例的立體圖，圖1(b)是其A-A線剖面圖。
層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體10是有多個(gè)孔11隔著壁部(孔壁)13在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置的圓柱形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體，該多個(gè)孔11的任意一端被封孔。
即，如圖1(b)所示，孔11的相當(dāng)于廢氣的入口側(cè)或出口側(cè)的端部的任意一個(gè)被封孔，流入一個(gè)孔11的廢氣必定通過將孔11隔開的孔壁13之后從另一個(gè)孔11流出，使孔壁13起到過濾器的作用。
而且，層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體10是通過層疊厚度為0.1mm～20mm左右的層疊部件10a形成的層疊體，使孔11在長(zhǎng)度方向重合地層疊層疊部件10a。
此處，使孔重合地層疊層疊部件是指，采用使在相鄰的層疊部件上形成的孔彼此連通的方式層疊。
并且，在層疊起來的層疊部件10a的兩端層疊有作為端部用層疊部件10b的密質(zhì)板狀體，該板狀體上形成的孔呈交錯(cuò)狀分布。
并且，作為層疊部件10a，使用層疊后的孔壁的氣孔率為70％～95％的層疊部件。這是因?yàn)?，由此能夠?qū)⒖妆诘臍饪茁试O(shè)定在上述范圍內(nèi)。
并且，層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體10的長(zhǎng)徑比為0.2～0.9。長(zhǎng)徑比的調(diào)整通過考慮層疊部件10a的徑來調(diào)整層疊部件10a的厚度和層疊張數(shù)來進(jìn)行。
各層疊部件彼此可通過無機(jī)接合(adhesive)材料等接合，也可以僅物理地層疊，但優(yōu)選僅物理地層疊。這是因?yàn)?，若僅物理地層疊，則不會(huì)有因由接合材料等構(gòu)成的接合部阻礙廢氣流通，導(dǎo)致壓力損失增高的情況。另外，在僅物理地將各層疊部件彼此層疊的情況下，為了形成層疊體，在裝配于排氣管時(shí)所用的套管(金屬制的筒狀體)內(nèi)進(jìn)行層疊，并施加壓力。
在層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體中，由于具有在長(zhǎng)度方向?qū)盈B層疊部件而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，因此，即使再生處理等時(shí)在過濾器整體上產(chǎn)生較大的溫度差，在各個(gè)層疊部件上產(chǎn)生的溫度差小，由此引起的熱應(yīng)力也小，所以，非常難以產(chǎn)生損傷。因此，在以利用孔壁進(jìn)行深層過濾為目的時(shí)，層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體容易形成高氣孔率。并且，尤其在將過濾器形成為復(fù)雜形狀的情況下，過濾器對(duì)熱應(yīng)力的耐受性非常弱，但對(duì)于層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體，即使在形成為復(fù)雜形狀的情況下，也非常難以產(chǎn)生損傷。
構(gòu)成層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體的層疊部件分別優(yōu)選主要由無機(jī)纖維構(gòu)成的層疊部件(下面，稱為無機(jī)纖維層疊部件)，或者主要由金屬構(gòu)成的層疊部件(下面，稱為金屬層疊部件)。這是因?yàn)?，形成為高氣孔率時(shí)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度、耐熱性優(yōu)異。
而且，在層疊各層疊部件時(shí)，可以僅層疊無機(jī)纖維層疊部件，也可以僅層疊金屬層疊部件。
而且，也可以將無機(jī)纖維層疊部件和金屬層疊部件組合層疊。在將兩者組合層疊的情況下，其層疊順序沒有特別限定。
作為上述金屬層疊部件的材料，沒有特別限定，可以舉出例如鉻類不銹鋼、鉻鎳類不銹鋼等。
并且，上述金屬層疊部件優(yōu)選為如下的結(jié)構(gòu)體對(duì)由上述的金屬構(gòu)成的金屬纖維進(jìn)行三維組編而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體；由上述的金屬構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體，其中通過成孔材料形成有貫通孔；以殘留氣孔的方式對(duì)由上述金屬構(gòu)成的金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)而形成的結(jié)構(gòu)體等。
并且，作為構(gòu)成上述無機(jī)纖維層疊部件的無機(jī)纖維的材質(zhì)，可以舉出例如氧化硅-氧化鋁、莫來石、氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧化鋯等氧化物陶瓷；氮化硅、氮化硼等氮化物陶瓷；碳化硅等碳化物陶瓷；玄武巖等。這些可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。
上述無機(jī)纖維的纖維長(zhǎng)度的優(yōu)選的下限為0.1mm，優(yōu)選的上限為100mm，更優(yōu)選的下限為0.5mm，更優(yōu)選的上限為50mm。并且，上述無機(jī)纖維的纖維徑的優(yōu)選的下限為0.3μm，優(yōu)選的上限為30μm，更優(yōu)選的下限為0.5μm，更優(yōu)選的上限為15μm。
上述無機(jī)纖維層疊部件中，除了上述無機(jī)纖維以外，為了維持在一定的形狀，還可以包括將這些無機(jī)纖維彼此結(jié)合的粘合劑。
作為上述粘合劑，沒有特別限定，可以舉出例如硅酸玻璃、硅酸堿玻璃、硼硅酸玻璃等無機(jī)玻璃；氧化鋁溶膠；氧化硅溶膠；氧化鈦溶膠等。
上述無機(jī)纖維層疊部件還可以包含少量無機(jī)顆粒和金屬顆粒。
并且，在上述無機(jī)纖維層疊部件中，無機(jī)纖維彼此可通過含有氧化硅的無機(jī)物等固定。該情況下，優(yōu)選固定無機(jī)纖維彼此的交錯(cuò)部附近。這是因?yàn)?，由此得到的無機(jī)纖維層疊部件的強(qiáng)度和柔軟性優(yōu)異。
作為上述含有氧化硅的無機(jī)物，可以舉出例如硅酸玻璃、硅酸堿玻璃、硼硅酸玻璃等無機(jī)玻璃。
并且，優(yōu)選在所層疊起來的無機(jī)纖維層疊部件或金屬層疊部件的兩端進(jìn)一步層疊其上形成了呈交錯(cuò)狀分布的孔的端部用層疊部件。
通過層疊上述端部用層疊部件，無需用密封材料將端部的孔密封，即可將孔的任意一方的端部密封。
上述端部用層疊部件由與上述無機(jī)纖維層疊部件或金屬層疊部件相同的材質(zhì)構(gòu)成，可以是其上形成的孔呈交錯(cuò)狀分布的層疊部件，也可以是其上形成的孔呈交錯(cuò)狀分布的密質(zhì)板狀體。
另外，本說明書中，密質(zhì)是指氣孔率比層疊部件還小，作為其具體的材料，可以舉出例如金屬或陶瓷等。
使用上述密質(zhì)板狀體的情況下，能夠使上述端部用層疊部件變薄。
并且，作為上述密質(zhì)板狀體，優(yōu)選由金屬構(gòu)成的板狀體。
作為上述層疊部件和上述端部用層疊部件的組合，可以舉出如下組合(1)作為上述層疊部件使用無機(jī)纖維層疊部件，作為上述端部用層疊部件使用端部用無機(jī)纖維層疊部件、端部用金屬層疊部件或密質(zhì)板狀體；(2)作為上述層疊部件使用金屬層疊部件，作為上述端部用層疊部件使用端部用無機(jī)纖維層疊部件、端部用金屬層疊部件或密質(zhì)板狀體。
并且，在作為上述層疊部件使用金屬層疊部件的情況下，優(yōu)選作為上述端部用層疊部件使用端部用金屬層疊部件或密質(zhì)板狀體。并且，作為上述端部用層疊部件使用密質(zhì)板狀體的情況下，能夠防止黑煙從密封部泄漏。
并且，作為上述層疊部件，僅使用金屬層疊部件的情況下，或在所層疊起來的無機(jī)纖維層疊部件或金屬層疊部件的兩端還層疊由金屬構(gòu)成的板狀體的情況下，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)被風(fēng)化。
并且，據(jù)認(rèn)為能夠防止與套管(金屬容器)的熱膨脹差所引起的、在高溫時(shí)(使用時(shí))產(chǎn)生與套管(金屬容器)之間的間隙和各層疊部件之間的間隙，其結(jié)果，能夠防止廢氣中的顆粒漏出而導(dǎo)致顆粒的捕獲效率下降的情況。
并且，在上述層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體中，作為層疊部件，可以使用主要由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的層疊部件(下面，也稱為陶瓷層疊部件)。
作為構(gòu)成上述陶瓷層疊部件的多孔質(zhì)陶瓷的材料，可以舉出例如氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氮化鈦等氮化物陶瓷，碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢等碳化物陶瓷，氧化鋁、氧化鋯、堇青石、莫來石、氧化硅、鈦酸鋁等氧化物陶瓷等。并且，上述陶瓷層疊部件可以由硅和碳化硅的復(fù)合體這樣的2種以上的材料形成。
并且，據(jù)認(rèn)為，在上述層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體中，若制作孔尺寸不同的層疊部件，將它們層疊，則在孔的內(nèi)表面形成凹凸，過濾面積增大，捕獲顆粒時(shí)的壓力損失進(jìn)一步降低。并且，能夠通過凹凸使廢氣流動(dòng)形成湍流，減小過濾器內(nèi)的溫度差，能夠有效防止熱應(yīng)力引起的損傷。
對(duì)于上述孔的俯視形狀，不特別限定為四邊形，可以是例如三角形、六邊形、八邊形、十二邊形、圓形、橢圓形等任意形狀。
另外，即使在層疊了陶瓷層疊部件的情況下，也可以在其兩端層疊密質(zhì)板狀體等端部用層疊部件。
接著，參照?qǐng)D2，說明層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法。
(1)金屬層疊部件的制造方法首先，通過對(duì)厚度為0.1mm～20mm左右的主要由金屬構(gòu)成的多孔質(zhì)金屬板進(jìn)行激光加工或沖孔加工，在大致整個(gè)面上相互等間隔地形成孔，制造高密度地形成有孔的層疊部件。
并且，制造位于層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面附近、構(gòu)成孔的密封部的層疊部件的情況下，進(jìn)行激光加工時(shí)，形成呈交錯(cuò)狀分布的孔，以制造形成有低密度孔的層疊部件(端部用層疊部件)。
而且，只要在端部使用1張～多張?jiān)撔纬捎械兔芏瓤椎膶盈B部件，無需進(jìn)行封堵端部的預(yù)定的孔的工序，即能夠得到起到過濾器作用的層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體。
接著，根據(jù)需要，在金屬層疊部件上擔(dān)載催化劑。
具體講，例如，在金屬層疊部件的表面上形成氧化物催化劑或比表面積大的氧化鋁膜，在該氧化鋁膜的表面擔(dān)載鉑等催化劑。
作為擔(dān)載氧化物催化劑的方法，可以舉出例如，在含有10gCZ(nCeO2·mZrO2)、1L(升)乙醇、5g檸檬酸以及適量pH調(diào)節(jié)劑的溶液中浸漬金屬層疊部件5分鐘左右，之后，在500℃左右實(shí)施燒制處理的方法等。
另外，在該情況下，通過反復(fù)上述的浸漬、燒制工序，能夠調(diào)整所擔(dān)載的催化劑量。
作為在上述金屬層疊部件的表面上形成氧化鋁膜的方法，可以舉出例如，使Al(NO3)3等含有鋁的金屬化合物的溶液浸入金屬層疊部件中，并進(jìn)行加熱的方法；使含有氧化鋁粉末的溶液浸入金屬層疊部件中，并進(jìn)行加熱的方法等。
作為在上述氧化鋁膜上擔(dān)載助催化劑等的方法，可以舉出例如，使Ce(NO3)3等含有稀土類元素等的金屬化合物溶液浸入金屬層疊部件中，并進(jìn)行加熱的方法等。
作為在上述氧化鋁膜上擔(dān)載催化劑的方法，可以舉出例如，使硝酸二硝基·二氨合鉑([Pt(NH3)2(NO2)2]HNO3)溶液等浸入金屬層疊部件中，并進(jìn)行加熱的方法等。
(2)無機(jī)纖維層疊部件的制造方法首先，調(diào)制抄制用漿料。具體講，例如，在1升水中以5g～100g的比例分散無機(jī)纖維，此外，相對(duì)于100重量份的無機(jī)纖維，添加10重量份～40重量份的氧化硅溶膠等無機(jī)粘合劑、1重量份～10重量份的丙烯酸膠乳等有機(jī)粘合劑，進(jìn)一步根據(jù)需要，添加少量硫酸鋁等凝結(jié)劑，聚丙烯酰胺等凝聚劑，充分?jǐn)嚢?，從而調(diào)制抄制用漿料。
接著，使用上述抄制用漿料，抄制主要由無機(jī)纖維構(gòu)成的層疊部件。
具體講，使用篩網(wǎng)對(duì)上述抄制用漿料進(jìn)行抄制，在100℃～200℃左右的溫度對(duì)所得到的抄制物進(jìn)行干燥，進(jìn)一步通過進(jìn)行沖孔加工等間隔地在大致整個(gè)面上形成孔，由此得到圖2(a)所示的形成有高密度孔的預(yù)定厚度的無機(jī)纖維層疊部件。
并且，制造位于層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面附近的、構(gòu)成孔密封部的層疊部件時(shí)，例如，使用篩網(wǎng)對(duì)上述抄制用漿料進(jìn)行抄制，在100℃～200℃左右的溫度對(duì)所得到的抄制物進(jìn)行干燥，進(jìn)一步通過進(jìn)行沖孔加工形成呈交錯(cuò)狀分布的孔，由此制造形成有低密度孔的無機(jī)纖維層疊部件(端部用層疊部件)。
并且，制作利用無機(jī)玻璃等無機(jī)物固定無機(jī)纖維彼此的無機(jī)纖維層疊部件的情況下，在調(diào)制抄制用漿料時(shí)，混合由上述無機(jī)玻璃構(gòu)成的無機(jī)纖維或無機(jī)顆粒，抄制、干燥后，在900℃～1050℃左右進(jìn)行加熱處理。
并且，之后，可以根據(jù)需要，進(jìn)行酸處理或燒結(jié)處理。
可以根需要，在上述無機(jī)纖維層疊部件上擔(dān)載催化劑。
擔(dān)載催化劑時(shí)，可以預(yù)先在作為構(gòu)成材料的氧化鋁纖維等無機(jī)纖維上擔(dān)載含有氧化物或鉑等貴金屬的催化劑。通過在成型前在無機(jī)纖維上擔(dān)載催化劑，能夠在更均勻地分散的狀態(tài)下附著催化劑。
作為在上述無機(jī)纖維上擔(dān)載催化劑的方法，可以舉出例如，在擔(dān)載了催化劑的氧化鋁等氧化物漿料中浸漬無機(jī)纖維之后，提起，進(jìn)行加熱的方法；在含有催化劑的漿料中浸漬無機(jī)纖維之后，提起，進(jìn)行加熱的方法等。
后者的方法是在無機(jī)纖維上直接附著催化劑。
并且，也可以在抄制后擔(dān)載催化劑。
(3)陶瓷層疊部件的制造方法首先，使用主成分為上述陶瓷的原料糊，通過擠出成型、壓制成型等成型方法，制作與希望的層疊部件形狀大致相同的陶瓷成型體。
作為上述原料糊，沒有特別限定，考慮制造后的層疊部件的氣孔率，可以舉出例如在由上述陶瓷構(gòu)成的粉末中添加粘合劑和分散劑溶液等形成的糊。
作為上述粘合劑，沒有特別限定，可以舉出例如甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙二醇、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。
相對(duì)于100重量份的陶瓷粉末，通常上述粘合劑的添加量?jī)?yōu)選為1重量份～10重量份左右。
作為上述分散劑溶液，沒有特別限定，可以舉出例如苯等有機(jī)溶劑、甲醇等烷醇、水等。
上述分散劑溶液適量混合，使上述原料糊的粘度在一定范圍內(nèi)。
利用粉碎機(jī)等將這些陶瓷粉末、粘合劑以及分散劑溶液混合，使用捏和機(jī)等充分捏和之后，進(jìn)行成型。
并且，可以根據(jù)需要，在上述原料糊中添加成型助劑。
作為上述成型助劑，沒有特別限定，可以舉出例如乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。
而且，結(jié)合希望的氣孔率，可以在上述原料糊中添加成分為氧化物類陶瓷的微小中空球體即微球(balloon)、球狀丙烯酸樹脂顆粒、石墨等成孔劑。
作為上述微球，沒有特別限定，可以舉出例如氧化鋁微球、玻璃微球、火山灰微球、飛灰微球(FA balloons)、莫來石微球等。其中，優(yōu)選火山灰微球。
接著，使用微波干燥機(jī)、熱風(fēng)干燥機(jī)、電介質(zhì)干燥機(jī)、減壓干燥機(jī)、真空干燥機(jī)、冷凍干燥機(jī)等對(duì)上述陶瓷成型體進(jìn)行干燥，得到陶瓷干燥體之后，在預(yù)定條件下進(jìn)行脫脂、燒制，從而能夠制造陶瓷層疊部件。
上述陶瓷干燥體的脫脂和燒制的條件可以應(yīng)用以往在制造由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的過濾器時(shí)使用的條件。
之后，根據(jù)需要，在陶瓷層疊部件上擔(dān)載催化劑。另外，催化劑的擔(dān)載方法與金屬層疊部件時(shí)相同。
并且，根據(jù)需要，制作作為端部用層疊部件的密質(zhì)板狀體。
(4)層疊部件的層疊工序如圖2(b)所示，使用在一側(cè)具有壓入用夾具的圓筒狀的套管(金屬容器)23，首先，在套管23內(nèi)層疊1張～多張采用(1)～(3)的方式制造的端部用層疊部件10b之后，層疊預(yù)定張數(shù)內(nèi)部用的層疊部件10a。然后，最后層疊1張～多張端部用層疊部件10b，進(jìn)一步進(jìn)行壓制，之后，還在另一側(cè)設(shè)置壓入用夾具，進(jìn)行固定，由此能夠制造完成罐裝(canning)的層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體。當(dāng)然，在該工序中，使孔重合地層疊各層疊部件。
并且，作為端部用層疊部件使用金屬制的密質(zhì)板狀體的情況下，可以通過對(duì)它們進(jìn)行熔接來形成壓入用夾具。
并且，在使用無機(jī)纖維層疊部件來制造層疊型蜂窩結(jié)構(gòu)體的情況下，壓制時(shí)層疊部件變薄，伴隨于此，其氣孔率減少，所以，需要考慮該減少量來制造層疊部件。
接著，參照附圖，說明集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體。
圖3是示意性地示出集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體的一例的立體圖。圖4(a)是示出構(gòu)成圖3所示的集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體的多孔質(zhì)陶瓷部件的立體圖，圖4(b)是圖4(a)所示的多孔質(zhì)陶瓷部件的B-B線剖面圖。
如圖3所示，集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40中，隔著密封材料層(接合材料層)41將多個(gè)由碳化硅等構(gòu)成的多孔質(zhì)陶瓷部件50組合，構(gòu)成圓柱狀的陶瓷塊45，在該陶瓷塊45的周圍形成密封材料層(涂覆層)42。
如圖4(a)、(b)所示，多孔質(zhì)陶瓷部件50在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置有多個(gè)孔51，隔開孔51彼此的孔壁(壁部)53起到過濾器的作用。即，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件50的孔51，如圖4(b)所示，廢氣的入口側(cè)或出口側(cè)的端部的任意一個(gè)被密封材料52封孔，流入一個(gè)孔51的廢氣必定通過隔開孔51的孔壁53之后從另一個(gè)孔51流出。
此處，作為多孔質(zhì)陶瓷部件50，使用氣孔率為70％～95％的多孔質(zhì)陶瓷部件。
這是因?yàn)?，由此能夠?qū)⒖妆诘臍饪茁试O(shè)定在上述范圍內(nèi)。
并且，集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40的長(zhǎng)徑比為0.2～0.9。
集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40主要由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成，作為其材料，可以舉出例如氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氮化鈦等氮化物陶瓷，碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢等碳化物陶瓷，氧化鋁、氧化鋯、堇青石、莫來石、氧化硅、鈦酸鋁等氧化物陶瓷等。并且，集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40可以由硅和碳化硅的復(fù)合體這樣的2種以上的材料形成。在使用硅和碳化硅的復(fù)合體的情況下，優(yōu)選硅的添加量為整體的5重量％～45重量％。
作為上述多孔質(zhì)陶瓷的材料，優(yōu)選耐熱性高、機(jī)械特性優(yōu)異且熱傳導(dǎo)率高的碳化硅質(zhì)陶瓷。另外，碳化硅質(zhì)陶瓷是指碳化硅含量為60重量％以上的陶瓷。
構(gòu)成多孔質(zhì)陶瓷部件50的密封材料52和孔壁53更優(yōu)選由相同的多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成。由此，能夠提高兩者的密合強(qiáng)度，并且，通過將密封材料52的氣孔率調(diào)整為與孔壁53相同，能夠?qū)崿F(xiàn)孔壁53的熱膨脹率與密封材料52的熱膨脹率一致，能夠防止在制造時(shí)或使用時(shí)的熱應(yīng)力導(dǎo)致在密封材料52和孔壁53之間產(chǎn)生間隙，或防止在密封材料52或與密封材料52接觸的部分的孔壁53上產(chǎn)生裂縫。另外，孔壁是指將孔51彼此隔開的孔壁和外周部分的雙方。
密封材料52的厚度沒有特別限定，例如，在密封材料52由多孔質(zhì)碳化硅構(gòu)成時(shí)，優(yōu)選為1mm～20mm，更優(yōu)選為2mm～10mm。
在集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40中，密封材料層(接合材料層)41形成于多孔質(zhì)陶瓷部件50之間，起到將多個(gè)多孔質(zhì)陶瓷部件50彼此結(jié)合的接合材料的作用，另一方面，密封材料層(涂覆層)42形成于陶瓷塊45的外周面，在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道設(shè)置集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40時(shí)，起到用于防止在孔內(nèi)流通的廢氣從陶瓷塊45的外周面漏出的密封材料、調(diào)整形狀的加強(qiáng)材料的作用。
另外，在多孔質(zhì)陶瓷部件40中，接合材料層41和涂覆層42可以由相同的材料構(gòu)成，也可以由不同的材料構(gòu)成。而且，當(dāng)接合材料層41和涂覆層42由相同的材料構(gòu)成時(shí)，其材料的混合比可以相同也可以不同。并且，可以是密質(zhì)，也可以是多孔質(zhì)。
作為構(gòu)成接合材料層41和涂覆層42的材料，沒有特別限定，可以舉出例如無機(jī)粘合劑、有機(jī)粘合劑、無機(jī)纖維和/或無機(jī)顆粒構(gòu)成的材料等。
作為上述無機(jī)粘合劑，可以舉出例如氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠等。這些可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。在上述無機(jī)粘合劑中，優(yōu)選氧化硅溶膠。
作為上述有機(jī)粘合劑，可以舉出例如聚乙烯醇、甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等。這些可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。在上述有機(jī)粘合劑中，優(yōu)選羧甲基纖維素。
作為上述無機(jī)纖維，可以舉出例如氧化硅-氧化鋁、莫來石、氧化鋁、氧化硅等陶瓷纖維等。這些可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。在上述無機(jī)纖維中，優(yōu)選氧化硅-氧化鋁纖維。
作為上述無機(jī)顆粒，可以舉出例如碳化物、氮化物等，具體講，可以舉出由碳化硅、氮化硅、氮化硼等構(gòu)成的無機(jī)粉末等。這些可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。在上述無機(jī)顆粒中，優(yōu)選熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的碳化硅。
而且，為了形成密封材料層而使用的糊，可根據(jù)需要，添加成分為氧化物類陶瓷的微小中空球體即微球、球狀丙烯酸樹脂顆粒、石墨等成孔劑。
作為上述微球，沒有特別限定，可以舉出例如氧化鋁微球、玻璃微球、火山灰微球、飛灰微球(FA微球)、莫來石微球等。其中，優(yōu)選氧化鋁微球等。
下面，說明上述集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法。
首先，使用主成分為上述陶瓷的原料糊進(jìn)行擠出成型，制造出四棱柱形狀的陶瓷成型體。
上述陶瓷粉末的粒徑?jīng)]有特別限定，但優(yōu)選在后面的燒制工序中收縮小的陶瓷粉末，優(yōu)選例如將100重量份的平均粒徑為0.3μm～70μm左右的粉末和5重量份～65重量份的平均粒徑為0.1μm～1.0μm左右的粉末組合而得到的材料。
可通過調(diào)節(jié)燒制溫度或陶瓷粉末的粒徑，來調(diào)節(jié)多孔質(zhì)陶瓷部件的氣孔徑等。
并且，上述陶瓷粉末可以是預(yù)先實(shí)施了氧化處理的陶瓷粉末。
作為上述粘合劑，沒有特別限定，可以舉出例如甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙二醇、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂等。
相對(duì)于100重量份的陶瓷粉末，通常，上述粘合劑的添加量?jī)?yōu)選為1重量份～15重量份左右。
作為上述分散劑溶液，沒有特別限定，可以舉出例如苯等有機(jī)溶劑、甲醇等烷醇、水等。
上述分散劑溶液適量混合，使上述原料糊的粘度在一定范圍內(nèi)。
利用粉碎機(jī)等將這些陶瓷粉末、粘合劑以及分散劑溶液混合，使用捏和機(jī)等充分捏和之后，進(jìn)行擠出成型。
并且，可以根據(jù)需要，在上述原料糊中添加成型助劑。
作為上述成型助劑，沒有特別限定，可以舉出例如乙二醇、糊精、脂肪酸、脂肪酸皂、聚乙烯醇等。
而且，考慮希望的氣孔率，可以在上述原料糊中添加成分為氧化物類陶瓷的微小中空球體即微球、球狀丙烯酸樹脂顆粒、石墨等成孔劑。
作為上述微球，沒有特別限定，可以舉出例如氧化鋁微球、玻璃微球、火山灰微球、飛灰微球(FA微球)、莫來石微球等。其中，優(yōu)選氧化鋁微球。
接著，使用微波干燥機(jī)、熱風(fēng)干燥機(jī)、電介質(zhì)干燥機(jī)、減壓干燥機(jī)、真空干燥機(jī)、冷凍干燥機(jī)等對(duì)上述陶瓷成型體進(jìn)行干燥，得到陶瓷干燥體。接著，在入口側(cè)孔組的出口側(cè)的端部以及出口側(cè)孔組的入口側(cè)的端部填充預(yù)定量作為密封材料的密封材料糊，將孔封堵。
作為上述密封材料糊，沒有特別限定，優(yōu)選經(jīng)過后工序制造出的密封材料的氣孔率達(dá)到60％～95％，例如可以使用與上述原料糊相同的材料。
接著，在預(yù)定條件下對(duì)填充了上述密封材料糊的陶瓷干燥體進(jìn)行脫脂(例如200℃～500℃)、燒制(例如1400℃～2300℃)，從而能夠制造由多孔質(zhì)陶瓷形成、其整體由一個(gè)燒結(jié)體構(gòu)成的多孔質(zhì)陶瓷部件50。
上述陶瓷干燥體的脫脂和燒制的條件可以應(yīng)用以往在制造由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的過濾器時(shí)使用的條件。
接著，在多孔質(zhì)陶瓷部件50的側(cè)面以均勻的厚度涂覆成為接合材料層41的接合劑糊，形成接合劑糊層，在該接合劑糊層之上，依次層疊其它多孔質(zhì)陶瓷部件50，重復(fù)上述工序，制作預(yù)定大小的多孔質(zhì)陶瓷部件集合體。
另外，作為構(gòu)成上述接合劑糊的材料，已有說明，所以在此省略說明。
接著，對(duì)該多孔質(zhì)陶瓷部件集合體進(jìn)行加熱，使接合劑糊層干燥、固化，得到接合材料層41。
接著，使用金剛石切割機(jī)等對(duì)借助接合材料層41結(jié)合多個(gè)多孔質(zhì)陶瓷部件50而成的多孔質(zhì)陶瓷部件集合體進(jìn)行切削加工，制作圓柱形狀的陶瓷塊45。
而且，使用上述密封材料糊在陶瓷塊45的外周形成密封材料層42，從而能夠制造出如下的蜂窩結(jié)構(gòu)體10在借助接合材料層41結(jié)合多個(gè)多孔質(zhì)陶瓷部件50而成的圓柱形狀的陶瓷塊45的外周部設(shè)置有密封材料層42。
然后，根據(jù)需要，在蜂窩結(jié)構(gòu)體上擔(dān)載催化劑。上述催化劑的擔(dān)載也可以在制作集合體之前的多孔質(zhì)陶瓷部件上進(jìn)行。
下面，參照附圖，說明一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體。
圖5(a)是示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一例的立體圖，圖5(b)是其C-C線剖面圖。
如圖5(a)所示，一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體60構(gòu)成圓柱狀的陶瓷塊65，陶瓷塊65由多孔陶瓷形成，有多個(gè)孔61隔著孔壁(壁部)63在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置。另外，孔壁是指隔開孔61的孔壁和外周部分這兩個(gè)方面。
在一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體60中，如圖5(b)所示，陶瓷塊65的孔61的端部的任意一個(gè)被密封材料62密封。
即，在一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體60的陶瓷塊65中，在一方的端部，預(yù)定的孔61被密封材料62密封，在陶瓷塊65的另一方的端部，未被密封材料62密封的孔61被密封材料62密封。
該情況下，流入一個(gè)孔61的廢氣必定通過將孔61隔開的孔壁63之后從其它的孔61流出，將這些孔61彼此隔開的孔壁63起到顆粒捕獲用過濾器的作用。
并且，作為陶瓷塊65，使用氣孔率為70％～95％的陶瓷塊。
并且，一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體60的長(zhǎng)徑比為0.2～0.9。
并且，雖未在圖5中示出，但在陶瓷塊65的周圍，與圖3所示的集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40相同地形成有密封材料層(涂覆層)。
作為構(gòu)成上述集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體的多孔質(zhì)陶瓷，可以舉出例如與構(gòu)成上述集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體的多孔質(zhì)陶瓷相同的材料。
而且，其中，優(yōu)選堇青石等氧化物陶瓷。這是因?yàn)椋軌虻统杀镜剡M(jìn)行制造，并且，熱膨脹系數(shù)較小，不會(huì)在使用途中被破壞。
并且，在一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體中，對(duì)于密封材料的材料、孔壁的厚度、密封材料層的材料等，與上述的集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體相同，因此，這里省略詳細(xì)說明。
接著，說明一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法的一例。
首先，使用主成分為上述陶瓷的原料糊進(jìn)行擠出成型，制作成為陶瓷塊的圓柱形狀的陶瓷成型體。此時(shí)，成型體的形狀為圓柱，除了尺寸比多孔質(zhì)陶瓷部件大之外，使用與集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體相同的粘合劑、分散介質(zhì)等，利用相同的方法制造成型體，因此，這里省略詳細(xì)說明。
接著，與集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造相同地，使用微波干燥機(jī)、熱風(fēng)干燥機(jī)、電介質(zhì)干燥機(jī)、減壓干燥機(jī)、真空干燥機(jī)、冷凍干燥機(jī)等對(duì)上述陶瓷成型體進(jìn)行干燥，得到陶瓷干燥體。然后，在入口側(cè)孔組的出口側(cè)的端部以及出口側(cè)孔組的入口側(cè)的端部填充預(yù)定量作為密封材料的密封材料糊，將孔封堵。
然后，與集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造同樣地進(jìn)行脫脂、燒制，從而制造陶瓷塊，根據(jù)需要，形成密封材料層，從而可以制造一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體。并且，也可以采用上述的方法在上述一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體上擔(dān)載催化劑。
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的用途，沒有特別限定，例如可以用于車輛的廢氣凈化裝置。
圖6是示意性地示出設(shè)置有本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的車輛的廢氣凈化裝置的一例的剖面圖。
如圖6所示，在廢氣凈化裝置200中，用套管23覆蓋蜂窩結(jié)構(gòu)體20的外方，在套管23的廢氣導(dǎo)入側(cè)的端部連接有導(dǎo)入管24，該導(dǎo)入管24與發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)連接，在套管23的另一端部連接有排出管25，該排出管25與外部連接。另外，在圖6中，箭頭表示廢氣的流向。
在這樣構(gòu)成的廢氣凈化裝置200中，從發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣通過導(dǎo)入管24導(dǎo)入到套管23內(nèi)，通過蜂窩結(jié)構(gòu)體20的孔壁，被該孔壁捕獲顆粒并凈化之后，通過排出管25排出到外部。
而且，若在蜂窩結(jié)構(gòu)體20的孔壁中堆積顆粒，則進(jìn)行蜂窩結(jié)構(gòu)體20的再生處理。
蜂窩結(jié)構(gòu)體20的再生處理是指使捕獲的顆粒燃燒，但作為再生本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法，可以舉出例如后噴射(post injection)方式；利用設(shè)置于廢氣流入側(cè)的加熱單元加熱蜂窩結(jié)構(gòu)體的方式；在過濾器上設(shè)置直接氧化固態(tài)顆粒的催化劑進(jìn)行連續(xù)再生的方式；以及利用設(shè)置于蜂窩結(jié)構(gòu)體上游側(cè)的氧化催化劑氧化NOx，生成NO2，使用該NO2氧化顆粒的方式等。
實(shí)施例下面，舉出實(shí)施例，更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不僅限于這些
(實(shí)施例1)(1)抄制用漿料的調(diào)制工序首先，將50重量份的氧化鋁纖維、50重量份的玻璃纖維(平均纖維徑9μm、平均纖維長(zhǎng)3mm)以及10重量份的有機(jī)粘合劑(聚乙烯醇類纖維)分散在足夠量的水中，充分進(jìn)行攪拌，從而調(diào)制抄制用漿料。
(2)抄制工序和孔形成工序利用直徑為197mm的篩網(wǎng)對(duì)在(1)中得到的漿料進(jìn)行抄制，在135℃下對(duì)所得到的抄制物進(jìn)行干燥，得到直徑為197mm、厚度為5mm的片狀無機(jī)復(fù)合體。
接著，進(jìn)行沖孔加工，在片狀無機(jī)復(fù)合體的大致整個(gè)面上形成孔，并使得孔密度為3.72個(gè)/cm2，孔壁厚度(孔間隔)為2mm。
(3)加熱處理工序在加壓的同時(shí)在950℃下對(duì)在(2)中得到的片狀無機(jī)復(fù)合體進(jìn)行1小時(shí)的加熱處理，得到無機(jī)纖維層疊部件。另外，在該工序中，通過玻璃將氧化鋁纖維彼此固定。
(4)酸處理以及燒結(jié)處理工序在90℃下，將(3)中得到的無機(jī)纖維層疊部件浸到4mol/l的HCl溶液中1小時(shí)，由此進(jìn)行酸處理，進(jìn)一步在1050℃下進(jìn)行5小時(shí)的燒結(jié)處理。由此，制作氣孔率為80％、厚度為1mm的部件。
(5)端部用層疊部件(金屬板狀體)的制作將Ni-Cr合金制金屬板加工成直徑197mm×厚度1mm的圓盤狀之后，進(jìn)行激光加工，使得孔密度約為1.8個(gè)/cm2～1.9個(gè)/cm2、孔壁的厚度(孔間隔)為2mm，以制作形成有呈交錯(cuò)狀分布的孔的端部用層疊部件(金屬板狀體)。
另外，在端部用層疊部件中，形成有呈交錯(cuò)狀分布的孔，孔密度為層疊部件的大致一半。
(6)層疊工序首先，另外將一側(cè)安裝有壓入用夾具的套管(圓筒狀的金屬容器)立起，使得安裝有夾具的一側(cè)在下。然后，層疊1張?jiān)谏鲜?5)的工序中得到的端部用層疊部件(金屬板狀體)之后，層疊56張?jiān)谏鲜?4)的工序中得到的無機(jī)纖維層疊部件，最后層疊1張端部用層疊部件(金屬板狀體)，進(jìn)一步進(jìn)行加壓之后，在另一側(cè)設(shè)置壓入用夾具，并固定，由此制作由其長(zhǎng)度為39.4mm的層疊體構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體。另外，經(jīng)過加壓工序制作的蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率為70％。
并且，在該工序中，使孔重合地層疊各片。
(實(shí)施例2～16)基本上，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的工序，根據(jù)蜂窩結(jié)構(gòu)體的直徑調(diào)整篩網(wǎng)的直徑，根據(jù)蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度和氣孔率調(diào)整無機(jī)纖維層疊部件的層疊張數(shù)，根據(jù)孔壁的厚度調(diào)整沖孔加工時(shí)的孔彼此的間隔，根據(jù)抄制時(shí)的厚度和氣孔率調(diào)整在加熱處理工序中的壓縮程度，制作表1、2所示形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
另外，在實(shí)施例2～4中，層疊氣孔率為80％、厚度為1mm的層疊部件之后，進(jìn)行加壓，制作氣孔率為70％的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在實(shí)施例5～12中，層疊氣孔率為90％、厚度為1mm的層疊部件之后，進(jìn)行加壓，制作氣孔率為85％的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在實(shí)施例13～16中，層疊氣孔率為98％、厚度為1mm的層疊部件之后，進(jìn)行加壓，制作氣孔率為95％的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
(實(shí)施例17)(1)層疊部件的制作將Ni-Cr-W類合金制三維網(wǎng)眼狀金屬多孔體(三菱マテリアル社制、商品名MA23，平均氣孔徑為35μm，氣孔率為85％，厚度1mm)加工成直徑為145mm的圓盤狀之后，進(jìn)行激光加工，以便在大致整個(gè)面上以孔密度為12.4個(gè)/cm2、孔壁的厚度(孔間隔)為1.1mm方式形成孔，制作金屬層疊部件。
(2)層疊工序?qū)⒁粋?cè)安裝有壓入用夾具的套管(圓筒狀的金屬容器)立起，使得安裝有夾具的一側(cè)在下。然后，按照與實(shí)施例1的(5)的工序同樣的方法制作在預(yù)定的位置形成有呈交錯(cuò)狀分布的孔的端部用層疊部件(金屬板狀體)，層疊1張?jiān)摱瞬坑脤盈B部件(金屬板狀體)之后，層疊71張上述金屬層疊部件，最后層疊1張與上述相同的層疊部件(金屬板狀體)，進(jìn)一步進(jìn)行加壓，在另一側(cè)設(shè)置壓入用夾具，并固定，由此制作由其長(zhǎng)度為72.5mm的層疊體構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
(實(shí)施例18)除了將金屬板的直徑和蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度設(shè)定成表1所示之外，采用與實(shí)施例17相同的方式得到蜂窩結(jié)構(gòu)體。
(實(shí)施例19)將3190重量份的平均粒徑為50μm的α型碳化硅粗粉末和1370重量份的平均粒徑為0.5μm的α型碳化硅細(xì)粉末濕式混合，相對(duì)于所得到的混合物，加入980重量份的平均粒徑為60μm的丙烯酸樹脂顆粒、700重量份的有機(jī)粘合劑(甲基纖維素)以及適量的水，進(jìn)行捏和，得到混合組合物。
然后，在上述混合組合物中加入330重量份的增塑劑(日本油脂社制UNILUBE)、150重量份的作為潤(rùn)滑劑的甘油，再次進(jìn)行捏和之后，進(jìn)行擠出成型，制作圖4所示的棱柱形狀的粗成型體。
接著，使用微波干燥機(jī)等對(duì)上述粗成型體進(jìn)行干燥，形成陶瓷干燥體之后，在預(yù)定孔中填充組成與上述粗成型體相同的密封材料糊。
然后，再次使用干燥機(jī)進(jìn)行干燥之后，在400℃下進(jìn)行脫脂，在常壓的氬氣氛下，在2200℃燒制3小時(shí)，制造由碳化硅燒結(jié)體構(gòu)成的多孔質(zhì)陶瓷部件50，其中氣孔率為70％、平均氣孔徑為35μm、其大小為34.3mm×34.3mm×72.5mm、孔51的數(shù)量(孔密度)為41.9個(gè)/cm2、孔壁53的厚度為0.6mm。
使用含有30重量％的纖維長(zhǎng)為20μm的氧化鋁纖維、21重量％的平均粒徑為0.6μm的碳化硅顆粒、15重量％的氧化硅溶膠、5.6重量％的羧甲基纖維素以及28.4重量％的水的耐熱性的接合劑糊，將多個(gè)多孔質(zhì)陶瓷部件50接合，接著，使用金剛石切割機(jī)進(jìn)行切割，從而制作圓柱狀的陶瓷塊45。
接著，將23.3重量％的作為無機(jī)纖維的由氧化鋁硅酸鹽構(gòu)成的陶瓷纖維(渣球含量為3％，纖維長(zhǎng)為5μm～100μm)、30.2重量％的作為無機(jī)顆粒的平均粒徑為0.3μm的碳化硅粉末、7重量％的作為無機(jī)粘合劑的氧化硅溶膠(溶膠中SiO2的含量為30重量％)、0.5重量％的作為有機(jī)粘合劑的羧甲基纖維素以及39重量％的水混合并進(jìn)行捏和，調(diào)制密封材料糊。
接著，使用上述密封材料糊，在陶瓷塊45的外周部形成厚度為0.2mm的密封材料糊層。然后，在120℃下對(duì)該密封材料糊層進(jìn)行干燥，制作直徑145mm×長(zhǎng)72.5mm的圓柱狀且開口率為37.4％的集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40。
(實(shí)施例20)
除了將蜂窩結(jié)構(gòu)體的直徑和長(zhǎng)度設(shè)定成表1所示之外，采用與實(shí)施例19相同的方式制造蜂窩結(jié)構(gòu)體。
(比較例1～8)基本上，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的工序，根據(jù)蜂窩結(jié)構(gòu)體的直徑調(diào)整篩孔的直徑，根據(jù)蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度和氣孔率調(diào)整無機(jī)纖維層疊部件的層疊張數(shù)，根據(jù)孔壁的厚度調(diào)整沖孔加工時(shí)的孔彼此的間隔，根據(jù)抄制時(shí)的厚度和氣孔率調(diào)整在加熱處理工序中的壓縮程度，制作表1、2所示形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
另外，在比較例1、2中，層疊氣孔率為80％、厚度為1mm的層疊部件之后，進(jìn)行加壓，制作氣孔率為70％的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在比較例3～4中，層疊氣孔率為90％、厚度為1mm的層疊部件之后，進(jìn)行加壓，制作氣孔率為85％的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在比較例5～6中，層疊氣孔率為98％、厚度為1mm的層疊部件之后，進(jìn)行加壓，制作氣孔率為95％的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在比較例7中，層疊氣孔率為80％、厚度為1mm的層疊部件之后，進(jìn)行加壓，制作氣孔率為65％的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在實(shí)施例8中，層疊氣孔率為98％、厚度為1mm的層疊部件之后，制作氣孔率為98％的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
(比較例9)在實(shí)施例17的(1)的工序中，除了使用氣孔率為65％的Ni-Cr-W類金屬制的三維網(wǎng)眼狀金屬多孔體之外，采用與實(shí)施例7相同的方式，制造蜂窩結(jié)構(gòu)體。
(比較例10)將5710重量份的平均粒徑為50μm的α型碳化硅粗粉末和2450重量份的平均粒徑為0.5μm的α型碳化硅細(xì)粉末濕式混合，相對(duì)于所得到的混合物，加入340重量份的平均粒徑為60μm的丙烯酸樹脂顆粒、700重量份的有機(jī)粘合劑(甲基纖維素)以及適量的水，進(jìn)行捏和，得到混合組合物。
然后，在上述混合組合物中加入330重量份的增塑劑(日本油脂社制UNILUBE)、150重量份的作為潤(rùn)滑劑的甘油，再次進(jìn)行捏和之后，進(jìn)行擠出成型，制作圖4所示的棱柱形狀的粗成型體。
接著，采用與實(shí)施例19相同的方式填充密封材料糊，進(jìn)行干燥、燒制，從而制造多孔質(zhì)陶瓷部件50，其中氣孔率為50％、平均氣孔徑為35μm、其大小為34.3mm×34.3mm×72.5mm、孔51的數(shù)量(孔密度)為41.9個(gè)/cm2、孔壁53的厚度為0.6mm。
然后，采用與實(shí)施例19相同的方式將多個(gè)多孔質(zhì)陶瓷部件50接合制作圓柱狀的陶瓷塊45，以及在陶瓷塊45的外周部形成密封材料層，制作徑145mm×長(zhǎng)72.5mm的圓柱狀且開口率為37.4％的集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體40。
在表1中記載所制造的蜂窩結(jié)構(gòu)體的直徑、長(zhǎng)度、容量以及氣孔率的同時(shí)，還記載層疊了層疊部件的層疊張數(shù)、構(gòu)成層疊部件的無機(jī)纖維的長(zhǎng)徑比以及蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔的氣孔徑。
并且，在表2中記載構(gòu)成蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔壁的厚度、蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔密度和開口率的同時(shí)，還記載根據(jù)下述的評(píng)價(jià)方法測(cè)定的蜂窩結(jié)構(gòu)體的壓力損失、再生后的壓力損失以及初期捕獲效率。
評(píng)價(jià)(1)初期壓力損失的測(cè)定使用圖7所示的壓力損失測(cè)定裝置170進(jìn)行測(cè)定。圖7是壓力損失測(cè)定裝置的說明圖。
該壓力損失測(cè)定裝置170是如下的裝置將卷繞了氧化鋁墊172的蜂窩結(jié)構(gòu)體10固定在金屬套管171內(nèi)，然后將金屬套管171配置在送風(fēng)機(jī)176的廢氣管177上，并且安裝可檢測(cè)蜂窩結(jié)構(gòu)體10的前后壓力的壓力計(jì)178。
然后，使送風(fēng)機(jī)176運(yùn)轉(zhuǎn)，使得廢氣的流通量達(dá)到750m3/h，測(cè)定運(yùn)轉(zhuǎn)開始起5分鐘后的壓差(壓力損失)。
結(jié)果如表2所示。
另外，實(shí)施例1～18以及比較例1～9的蜂窩結(jié)構(gòu)體是像上述那樣在金屬套管內(nèi)層疊來制作的，所以不在蜂窩結(jié)構(gòu)體的周圍卷繞氧化鋁墊而配置在廢氣內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。另一方面，對(duì)于實(shí)施例19、20以及比較例10的蜂窩結(jié)構(gòu)體，測(cè)定時(shí)如圖7所示在蜂窩結(jié)構(gòu)體的周圍卷繞氧化鋁墊。
(2)100次再生處理后的壓力損失的測(cè)定將實(shí)施例和比較例所涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體作為廢氣凈化裝置配置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道上，使上述發(fā)動(dòng)機(jī)以2000min-1的轉(zhuǎn)數(shù)、40Nm的轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)90分鐘之后，進(jìn)行后噴射方式的再生處理，反復(fù)進(jìn)行100次，隨即測(cè)定進(jìn)行了第100次再生處理之后的壓力損失。另外，壓力損失的測(cè)定采用與上述初期壓力損失的測(cè)定相同的方法進(jìn)行。另外，在測(cè)定前用目視確認(rèn)到?jīng)]有顆粒漏出。
結(jié)果如表2所示。
(3)初期捕獲效率的測(cè)定使用圖8所示的捕獲效率測(cè)定裝置270進(jìn)行測(cè)定。圖8是捕獲效率測(cè)定裝置的說明圖。
該捕獲效率測(cè)定裝置270構(gòu)成為掃描型移動(dòng)粒徑分析裝置(ScanningMobility Particle Sizer，SMPS)，其包括2L的共軌式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)276；廢氣管277，其用于流通來自發(fā)動(dòng)機(jī)276的廢氣；金屬套管271，其與廢氣管277連接，用于固定卷繞了氧化鋁墊272的蜂窩結(jié)構(gòu)體10；取樣器278，其對(duì)流通蜂窩結(jié)構(gòu)體10前的廢氣進(jìn)行取樣；取樣器279，其對(duì)流通蜂窩結(jié)構(gòu)體10后的廢氣進(jìn)行取樣；稀釋器280，其將利用取樣器278、279取樣的廢氣進(jìn)行稀釋；以及PM計(jì)數(shù)器281(TSI社制，凝集粒子計(jì)數(shù)器3022A-S)，其測(cè)定該稀釋的廢氣中含有的顆粒量。
接著，說明測(cè)定步驟。使發(fā)動(dòng)機(jī)276以2000min-1的轉(zhuǎn)數(shù)、47Nm的轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，使來自發(fā)動(dòng)機(jī)276的廢氣在蜂窩結(jié)構(gòu)體10內(nèi)流通。此時(shí)，使用PM計(jì)數(shù)器281，根據(jù)PM顆粒數(shù)量來掌握流通蜂窩結(jié)構(gòu)體10之前的PM量P0和通過蜂窩結(jié)構(gòu)體10之后的PM量P1。然后，使用下述計(jì)算式(1)，計(jì)算捕獲效率。
捕獲效率(％)＝(P0-P1)/P0×100 (1)結(jié)果如表2所示。
另外，與上述(1)初期壓力損失的測(cè)定相同地，由于實(shí)施例1～18以及比較例1～9的蜂窩結(jié)構(gòu)體是像上述那樣在金屬套管內(nèi)層疊來制造的，所以不在蜂窩結(jié)構(gòu)體的周圍卷繞氧化鋁墊而配置在廢氣內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。另一方面，對(duì)于實(shí)施例19、20以及比較例10的蜂窩結(jié)構(gòu)體，測(cè)定時(shí)如圖8所示在蜂窩結(jié)構(gòu)體的周圍卷繞氧化鋁墊。
(備注)*層疊后，再次進(jìn)行加壓后的氣孔率(％)。


由表1、表2可知，像實(shí)施例的蜂窩結(jié)構(gòu)體那樣，長(zhǎng)徑比為0.2～0.9，則初期壓力損失為14.6kPa以下，較低，相對(duì)于此，像比較例的蜂窩結(jié)構(gòu)體那樣，上述長(zhǎng)徑比在上述范圍外時(shí)，初期壓力損失為16.0kPa以上，有所增大。
并且，比較實(shí)施例和比較例所涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體可知，在孔壁的氣孔率小于70％時(shí)，100次再生處理后的壓力損失的增加率大，另一方面，大于95％時(shí)，風(fēng)化劇烈，不能起到過濾器的作用。
而且，孔壁的厚度小于0.6mm時(shí)，初期捕獲效率具有下降的傾向。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩結(jié)構(gòu)體，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體有多個(gè)孔隔著孔壁在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置，所述孔的任意一方端部被密封，其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率為70％～95％，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度與所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的徑之比為0.2～0.9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的開口率為30％～50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔壁的厚度為0.6mm以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任意一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體通過使孔重合的方式在長(zhǎng)度方向上層疊多個(gè)層疊部件而構(gòu)成，所述層疊部件主要由無機(jī)纖維構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，在所層疊的主要由無機(jī)纖維構(gòu)成的層疊部件的兩端進(jìn)一步層疊由金屬構(gòu)成的板狀體作為端部用層疊部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任意一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體通過使孔重合的方式在長(zhǎng)度方向上層疊多個(gè)層疊部件而構(gòu)成，所述層疊部件主要由金屬構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任意一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的至少一部分上擔(dān)載有催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及蜂窩結(jié)構(gòu)體，其目的是提供一種易將灰燼排出到外部、能夠確保較低的壓力損失的蜂窩結(jié)構(gòu)體，本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體是有多個(gè)孔隔著孔壁在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置的蜂窩結(jié)構(gòu)體，所述孔的任意一方端部被密封，其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率為70％～95％，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度與所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的垂直于長(zhǎng)度方向的截面的徑之比為0.2～0.9。
文檔編號(hào)F01N3/02GK1942229SQ20068000018
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者大野一茂, 尾久和丈, 春日貴史 申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社