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    陶瓷 蜂窝 过滤器
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    摘要
    申请专利号:

    CN200710186377.0

    申请日:

    2003.06.17

    公开号:

    CN101240727A

    公开日:

    2008.08.13

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F01N 3/022公开日:20080813|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: F01N3/022; B01D46/24 主分类号: F01N3/022
    申请人: 日立金属株式会社
    发明人: 大坪靖彦; 諏访部博久
    地址: 日本东京
    优先权: 2002.6.17 JP 2002-175376; 2003.3.28 JP 2003-90560
    专利代理机构: 中科专利商标代理有限责任公司 代理人: 李香兰
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200710186377.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2011.01.05|||2008.10.08|||2008.08.13

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种陶瓷蜂窝式过滤器,是在将具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的多个陶瓷蜂窝构造体接合在所述流通孔的方向的同时,密封排气气体流入侧和流出侧的所需流通孔的陶瓷蜂窝式过滤器,至少一个排气气体流入侧密封部配置在从排气气体流入侧端面隔离的滤器内部,同时,所述流入侧的密封部,形成在至少一个的陶瓷蜂窝构造体的一方的端部所需部位上。根据本发明的陶瓷蜂窝式过滤器,能够有效吸收排气气体中的微粒子并同时容易再生。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种陶瓷蜂窝式过滤器,其特征在于,具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的多个陶瓷蜂窝构造体和具有所需流通孔的密封构造体被接合在所述流通孔的方向上。

    2.  一种陶瓷蜂窝式过滤器,其特征在于,具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的多个陶瓷蜂窝构造体和具有所需流通孔的密封构造体被接合在所述流通孔的方向上,并具有:(a)具有各个外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的第一陶瓷蜂窝构造体和第二陶瓷蜂窝构造体;(b)具有第一流通孔,在所述第一蜂窝构造体的流出端和所述第二蜂窝构造体的流入端之间使该流通孔能够与所述第一和第二蜂窝构造体的流通孔整合而配置的第一密封构造体;(c)具有第二流通孔,在所述第二蜂窝构造体的流出端上使第二流出孔能够与所述第二蜂窝构造体的流通孔整合而接合的第二密封构造体。

    说明书

    说明书陶瓷蜂窝式过滤器
    本申请是申请号为03149116.2、申请日为2003年6月17日、发明名称为陶瓷蜂窝式过滤器的发明专利申请的分案申请。
    技术领域
    本发明涉及一种能够有效吸收排气气体中的微粒子并同时容易再生的陶瓷蜂窝式过滤器,特别是涉及适合吸收柴油机的排气气体中的微粒子的陶瓷蜂窝式过滤器。
    背景技术
    从?;ふ龅厍虻幕肪忱纯?,为了除去柴油机的排气气体中的以炭为主成分的微粒子,目前使用将陶瓷蜂窝构造体的流入侧和流出侧的两端部相互密封的陶瓷蜂窝式过滤器。
    图3是以往的陶瓷蜂窝式过滤器的剖面图。在这种构成的陶瓷蜂窝式过滤器30中,含有微粒子的排气气体,从在蜂窝构造体31的流入端部31a处开口的流通孔37流入,通过由多孔质陶瓷构成的格栅壁36后,经过邻接的流通孔,从流出端部31b排出。此时,排气气体中的微粒子,被吸收在形成格栅壁36的细孔(未图示)中。微粒子一旦被连续吸收在蜂窝式过滤器30中,在格栅壁36的细孔中产生堵塞而使吸收性能大幅度降低,同时由于压力变大,所以产生使发动机输出降低的问题。所以,提出了通过电热器、燃烧炉、微波等对堆积在蜂窝式过滤器30中的微粒子进行燃烧而使蜂窝式过滤器30再生的技术。
    但是,在通过电热器或燃烧炉对吸收在以往结构的蜂窝式过滤器30中的微粒子进行燃烧时,由于附着在上流域的微粒子量少,所以其燃烧产生的热量,还不至于维持附着微粒子的自己发热,难于使下流域再生。此外,例如特开昭JP59-126022号那样,在通过微波方式进行再生时,空气的供给侧附近的滤器部分,由于空气的供给而冷却,所以,阻碍了微粒子的升温从而使微粒子的能够燃烧的区域变窄,难于有效使整个蜂窝式过滤器进行再生。其结果,为了持续地吸收微粒子,在从排气气体流入侧供给微粒子燃烧所必须的空气时,未燃烧的微粒子堆积在滤器端面附近,在排气气体的流入侧开口的流通孔被堵塞,从而存在不仅使微粒子的吸收功能丧失而且滤器的再生功能也显著下降的问题。
    为了解决这些问题,特开昭JP59-28010号公开了在位于排气气体流入侧的密封部与流通孔的排气气体流入侧端面之间设置的蜂窝式过滤器。图4是表示特开昭JP59-28010号记载的蜂窝式过滤器40的剖面图。图4的蜂窝式过滤器,由于在位于流通孔47的上流侧的密封部48a与蜂窝构造体41的流入端部41a的端面之间具有空间49,所以,排气气体中的微粒子,被吸收在空间49中的隔壁上,附着在上流域附近的微粒子的量多。由此,根据设置于滤器流入侧的加热装置,通过使微粒子燃烧而能够使下流域的微粒子的燃烧变得容易。
    特许第JP2,924,288号公开了具有设置于发动机排气管上的加热室、产生向加热室供给微波的装置、为了吸收排气气体中的微粒子而贮存在加热室内的蜂窝式过滤器、以及向加热室供给空气的装置的蜂窝式过滤器的再生装置。图5是特许第JP2,924,288号的蜂窝式过滤器的再生装置中的蜂窝式过滤器50的剖面图。蜂窝式过滤器50,由具有通过包围在外周壁55上的格栅壁36而隔开的很多流通孔57的陶瓷蜂窝构造体51构成,流入端部51a和流出端部51b通过密封部58a、58b互相密封,密封部58a比流入端部51a的端面还位于内部并构成放热防止部59。在该蜂窝式过滤器中,被吸收的微粒子一旦通过微波加热,由于放热放置部39,可以在短时间内达到微粒子的燃烧温度。箭头X表示排气气体的流入方向。
    在所述陶瓷蜂窝式过滤器中,如图4和图5所示,为了有效地对整个蜂窝式过滤器进行再生,排气气体流入侧的密封部配置在比流入侧端面还向内的滤器内部。但是,在实际制造这种结构的蜂窝式过滤器时,发现存在以下问题。
    如图6(a)所示,在特开昭JP59-28010号中记载的蜂窝式过滤器中,流入侧的密封部48a通过如下方式形成。首先,用石蜡61堵塞无须设置密封部的流通孔端部后,在密封部形成用料浆60内浸渍陶瓷蜂窝构造体41的流入端部41a,在没有用石蜡堵塞的流通孔47a内填充料浆60。陶瓷蜂窝构造体41自身,由于是多孔质陶瓷制具有吸水性,所以,在填入流通孔47a内的料浆的上部,由于水分被格栅壁夺去,所以固化,料浆的下部,由于没有夺去水分的格栅壁,所以保持料浆状态。如图6(b)所示,将该陶瓷蜂窝构造体上下颠倒,在料浆的固化部分,使残留在流通孔内料浆自然落下,形成密封部48a。根据使进入格栅内的泥浆的高度决定流入侧密封部的位置。
    但是,本发明人等,在流通孔47a内实际填充料浆60时,发现无论是料浆的上部还是下部,由于水分被与料浆接触的格栅壁吸收,所以在料浆的上部和下部同时开始固化。由此,很难仅使料浆的上部固化,有时在流入侧密封部上流侧的整个蜂窝被料浆密封,在流入侧密封部的上流侧上很难形成特开昭JP59-28010号的图2和图9~15所示的空间。这种倾向,例如在离陶瓷蜂窝端面10mm以上位置设置流入侧密封部时更加显著。所以,该蜂窝式过滤器,不能如期发挥微粒子吸收或防止放热的功能,不能有效地对整个滤器进行再生,并且压力损失大。
    另外,也公开了作为流入侧密封部48a,通过烧结埋入陶瓷蜂窝构造体内部的陶瓷片并与格栅壁形成一体化的方法。但是,由于很难使挤压成形的陶瓷蜂窝构造体和陶瓷片的热膨胀率等的材料特性完全一致,所以,通过伴随烧结的膨胀收缩,在陶瓷片和格栅壁之间产生间隙,这样不仅微粒子的吸收效率降低,而且陶瓷片或从格栅壁上解吸或破坏格栅壁。另外,即使陶瓷片和格栅壁一体化,由于两者的热膨胀系数的差异,在滤器内由于使微粒子燃烧时的热冲击而存在密封部脱落的问题。
    作为普通微粒子吸收用滤器使用的陶瓷蜂窝构造体的蜂窝尺寸(蜂窝间隔),非常小,例如为100cpsi 2.54mm、300cpsi 1.47mm。所以,的确很难将陶瓷片埋入蜂窝内,进而,在将流入侧密封部设置在离陶瓷密封端面例如10mm以上的位置时,很难将整个陶瓷片配置在合适的位置上。这样若不能准确地保持流入侧密封部的位置,由于流入侧密封部上流侧的空间的体积不能保证,所以不能有效地对整个蜂窝式过滤器进行再生,另外,也存在压力损失在各个过滤器之间产生不均得问题。另外,在特许第JP2,924,288号中没有具体公开流入端部51a的密封部38a的形成方法。
    发明内容
    本发明的目的在于提供在能够有效吸收排气气体中的微粒子同时,能够通过微粒子的燃烧而容易再生的陶瓷蜂窝式过滤器。
    本发明之一的陶瓷蜂窝式过滤器,是在将具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的多个陶瓷蜂窝构造体接合在所述流通孔的方向的同时,密封排气气体流入侧和流出侧的所需流通孔的陶瓷蜂窝式过滤器,其特征在于,至少一个排气气体流入侧密封部配置在从排气气体流入侧端面隔离的滤器内部,同时,所述流入侧的密封部,形成在至少一个的陶瓷蜂窝构造体的一方的端部所需部位上。
    在本发明之一的优选实施方式中,具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的第一陶瓷蜂窝构造体和第二陶瓷蜂窝构造体,将所述第一陶瓷蜂窝构造体设置在排气气体流通的上流侧并接合在所述流通孔的方向上,所述第二陶瓷蜂窝构造体的排气气体流入侧和流出侧的流通孔的所需部被密封。
    本发明之二的陶瓷蜂窝式过滤器,其特征在于,具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的多个陶瓷蜂窝构造体和具有所需流通孔的密封构造体被接合在所述流通孔的方向上。
    本发明之二的优选实施例的陶瓷蜂窝式过滤器,其特征在于,具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的多个陶瓷蜂窝构造体和具有所需流通孔的密封构造体被接合在所述流通孔的方向上,并具有:(a)具有各个外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的第一陶瓷蜂窝构造体和第二构造体;(b)具有第一流通孔,在所述第一蜂窝构造体的流出端和所述第二蜂窝构造体的流入端之间使该流通孔能够与所述第一和第二蜂窝构造体的流通孔整合而配置的第一密封构造体;(c)具有第二流通孔,在所述第二蜂窝构造体的流出端上使第二流出孔能够与所述第二蜂窝构造体的流通孔整合而接合的第二密封构造体。
    这里所谓流入侧,是指排气气体向蜂窝式过滤器流入的一侧,所谓流出侧,是指排气气体从蜂窝式过滤器流出的一侧。另外,所谓流通孔的方向,是指各陶瓷蜂窝构造体的流通孔的综方向。
    附图说明
    图1(a)是表示实施例1的陶瓷蜂窝式过滤器的剖面示意图。
    图1(b)是表示实施例2的陶瓷蜂窝式过滤器的剖面示意图。
    图1(c)是表示实施例3的陶瓷蜂窝式过滤器的剖面示意图。
    图1(d)是表示实施例4的陶瓷蜂窝式过滤器的剖面示意图。
    图1(e)是图1(a)的侧视图。
    图2是表示实施例1的陶瓷蜂窝式过滤器地制造工序的剖面示意图。
    图3是表示以往的蜂窝式过滤器的一例剖面示意图。
    图4是表示特开昭59-28010号中记载的蜂窝式过滤器的剖面示意图。
    图5是表示特许第2,924,288号中记载的蜂窝式过滤器的再生装置中的蜂窝式过滤器的剖面示意图。
    图6是表示特开昭59-28010号中记载的蜂窝式过滤器的密封部的形成方法的剖面示意图。
    图7(a)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合状态的一例局部剖面侧视图。
    图7(b)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合状态的其它例局部剖面侧视图。
    图7(c)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合状态的另一例局部剖面侧视图。
    图7(d)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合状态的其它例局部剖面侧视图。
    图7(e)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合状态的其它例局部剖面侧视图。
    图7(f)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合状态的其它例局部剖面侧视图。
    图8(a)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合部的其它例局部剖面图。
    图8(b)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合部的一例局部剖面图。
    图8(c)是表示本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合部的另一例局部剖面图。
    图9(a)是表示从排气气体流入侧观察的本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合部的一例示意图。
    图9(b)是表示从排气气体流入侧观察的本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中的多个陶瓷蜂窝构造体的接合部的另一例示意图。
    具体实施方式
    在本发明之一的陶瓷蜂窝式过滤器中,例如如图1(a)和(b)所示,陶瓷蜂窝构造体11和12被接合在流通孔方向上,至少一个排气气体流入侧密封部18a配置在从排气气体流入侧端面隔离的滤器内部上,同时流入侧的密封部形成在至少一个陶瓷蜂窝构造体的一方端部的所需部位上。流入侧密封部18a和排气气体流入侧端面之间的距离,优选在10mm以上。这种结构的蜂窝式过滤器,可以通过将在端部所需部位上具有密封部的陶瓷蜂窝构造体接合在排气气体流通孔方向上而制造。
    在陶瓷蜂窝构造体的端部的所需部位上的密封部的形成,参照图6,可以通过以下操作进行。用粘接剂将掩蔽薄膜(未图示)贴在陶瓷蜂窝构造体41的流入端部41a的端面和流出端部41b的端面上后,穿孔成方格图样。然后,一旦将流入端部41a的端部浸渍在与陶瓷蜂窝构造体41材质相同的密封部件用料浆60内,料浆60从穿孔部浸入格栅内,形成流入侧密封部48a。同样,将流出端部41b浸渍在密封部件用料浆60内,形成流出侧密封部48b。之后,根据需要,进行干燥、热处理、煅烧等,使陶瓷蜂窝构造体和密封部一体化。密封部件用料浆60浸入格栅壁的细孔并粘合,同时同材质的密封部件48a、48b以及格栅壁由于通过煅烧而一体化,所以在陶瓷蜂窝构造体的端部的所需部位中,得到牢固接合在格栅壁上的密封部48a和48b。这样,如图1(a)和(b)所示的本发明的蜂窝式过滤器,由于能够通过将在端部具有密封部的以往蜂窝构造体接合在流通孔方向上而获得,所以,无论排气气体流入侧的密封部是否从流入侧端面隔离并配置在滤器内部上,密封部和格栅壁都被牢固接合,并且能够精确地设置从流入侧密封部的蜂窝式过滤器流入侧端面的距离。因此,能够容易获得在流入侧密封部的上流侧上确实形成空间的蜂窝式过滤器。
    在图1(a)所示的本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中,流入侧和流出侧的密封部,在第二陶瓷蜂窝构造体的流入端和流出端的所需部位上形成。即,不具有密封部的第一陶瓷蜂窝构造体11和密封不18a、18b在流入端和流出端的所需部位上形成的第二陶瓷蜂窝构造体12被接合。在具有图1(a)所示构造的陶瓷蜂窝式过滤器中,由于比具有图1(b)所示构造的陶瓷蜂窝式过滤器能够更准确地确保流入侧端面11a和流入侧密封部18a的流入侧端面之间的距离,所以,在流入侧密封部18a的上流侧能够更准确地形成空间。
    本发明之二的陶瓷蜂窝式过滤器,例如如图1(c)所示,具有以下结构,即,具有在外周壁15的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔17的两个陶瓷蜂窝构造体11和12、与具有预先形成的所需流通孔的密封构造体13和14,使流通孔连通地接合。通过在多个陶瓷蜂窝构造体11和12之间配置密封构造体13、14,可以更准确地确保蜂窝式过滤器端面11a和流入侧密封部18a的流入侧端面之间的距离。由此,可以容易获得在流入侧密封部的上流侧确实形成空间并且密封部和格栅壁被牢固接合的蜂窝式过滤器。另外,对于流出侧用的密封部,也可以不必通过密封构造体构成,如同以往那样,在陶瓷蜂窝构造体上形成密封部。
    作为密封构造体,可以利用具有与陶瓷蜂窝构造体同样的外形并且具有所需流通孔的密封构造体,也可以利用在具有在外周壁的内侧上通过格栅壁而隔开的很多流通孔的陶瓷蜂窝构造体的所需流路上形成密封部的密封构造体。
    作为多个陶瓷蜂窝构造体的流通孔方向的接合,不限于在流通孔端面上格栅壁之间通过粘接层粘接地接合陶瓷蜂窝构造体的情况,也包括例如图7所示的各种接合。图7(a)~(f)均表示将在第一陶瓷蜂窝构造体11和在流入侧和流出侧的两端部上形成密封部的陶瓷蜂窝构造体12接合在流通孔方向上的例子。另外,为了说明起见,在图7(a)~(f)扩大了间隙。具体地说,图7(a)是表示在外周壁15的端面上通过粘接层19a接合陶瓷蜂窝构造体之间的例子,图7(b)是表示在外周壁15和多处的隔壁上通过粘接层19a接合陶瓷蜂窝构造体之间的例子,图7(c)是表示通过接触陶瓷蜂窝构造体11、12的流通孔端面之间并在两陶瓷蜂窝构造体11、12上一体化形成外周壁15而接合的例子,图7(d)是表示通过在外周壁15上接触的粘接层19a和插入对向的流通孔内的接合材19b而接合陶瓷蜂窝构造体11、12之间的例子,图7(e)是表示通过在周边部上设置粘接层19a的同时,在两陶瓷蜂窝构造体11、12上一体化形成外周壁15而将两陶瓷蜂窝构造体11、12接合的例子,图7(f)是表示通过外周边部的粘接层19a将陶瓷蜂窝构造体11和外周边部的流通孔的两端被密封的陶瓷蜂窝构造体12接合的同时,在两陶瓷蜂窝构造体11、12上一体化形成外周壁15而接合的例子。
    作为作为用于除去柴油机的排气气体中的微粒子的滤器使用,本发明的陶瓷蜂窝式过滤器优选通过耐热性良好的材料形成,具体地说,优选使用以选自由堇青石、氧化铝、莫来石、氮化硅以及LAS构成的一组中的至少一种为主成分的陶瓷材料。其中,由堇青石构成的陶瓷蜂窝式过滤器,由于廉价并且耐热性和耐腐蚀性优良,另外热膨胀低,所以最优选。
    构成将多个陶瓷蜂窝构造体接合在流通孔方向上的粘接层的材料,没有特殊限制,但是特别优选耐热性的无机粘接剂。这是由于通过燃烧堆积的微粒子,由于蜂窝式过滤器的温度上升至600~800℃左右,所以在粘接层上也要求耐热性。作为耐热性无机粘接剂,可以根据需要将陶瓷粒子和无机粘接剂混合使用。通过陶瓷微粒子在确保耐热性的同时,通过无机粘接剂牢固地将陶瓷蜂窝构造体之间接合。
    所述陶瓷粒子优选为与陶瓷蜂窝构造体相同的材质。通过用具有同材质的陶瓷微粒子的粘接剂接合多个陶瓷蜂窝构造体,提高耐热性的同时,即使暴露在高温排气气体中,也可以减小由于陶瓷蜂窝构造体和粘接剂之间的热膨胀差而产生的热应力,可以防止从粘接层上断裂。耐热性无机粘接剂中含有的陶瓷粒子,为与陶瓷蜂窝构造体相同的材质的粒子,例如堇青石、氧化铝、莫来石、氮化硅、碳化硅等的陶瓷粒子。作为与陶瓷蜂窝构造体相同材质的陶瓷粒子,可以使用陶瓷蜂窝构造体的粉碎物。由陶瓷蜂窝构造体的粉碎物构成的粘接剂,由于与陶瓷蜂窝构造体完全没有特性(尤其是热膨胀系数)差异,所以能够显著减小暴露在高温排气气体时的热应力,从而能够完全防止在粘接层上的断裂。
    耐热性无机粘接剂中含有的无机粘合剂,没有特殊限制,可以举出氧化铝胶接剂、胶态硅石、胶态氧化铝、水玻璃等。这些无机粘合剂,由于是通过干燥发挥粘合力,所以干燥后不须热处理,可以容易地获得由在流通孔方向上牢固接合的蜂窝构造体构成的陶瓷蜂窝式过滤器。但是,当然也可以根据需要进行热处理。无机粘合剂,特别优选以热膨胀系数小的二氧化硅为主成分的粘合剂。若使用含有二氧化硅类粘合剂的粘接剂时,在常温能够获得强的粘合力,同时由于能够将在暴露在高温排气气体时由于陶瓷蜂窝构造体和粘接剂之间的热膨胀差引起的热应力降低至最小,所以可以确实防止从粘接部的断裂。
    耐热性无机粘接剂,除了可以混合所述陶瓷粒子和无机粘合剂外,根据需要还可以混合陶瓷纤维或有机粘合剂。
    粘接层,在陶瓷蜂窝构造体的粘接面中,优选在径向上从外周壁2~10mm的范围上形成。陶瓷蜂窝式过滤器,当搭载在柴油机上时,在金属制容器内通过把持部件固定。为了防止在金属容器中收容时产生的流路方向的错位,把持外周壁附近的流通孔,以便通过把持部件将过滤器两端面挤压在流通孔方向的状态。由此,形成在外周壁附近的流通孔上排气气体不能流通的构造。因此,只要在陶瓷蜂窝构造体的粘接面中排气气体不流通的区域(从外周壁向径向2~10mm的范围)上形成粘接层,就能够不使排气气体净化性能降低并且能够将陶瓷蜂窝构造体牢固地接合。若粘接层的范围从外周壁向径向低于2mm时,由于粘接面积过小,所以不能获得足够的粘接力。另一方面,若粘接层的范围从外周壁向径向超过10mm时,在排气气体流通的流通孔中粘接剂溢出,所以压力损失增大,有可能导致排气气体的净化性能降低。
    在本发明的陶瓷蜂窝式过滤器的外周上优选通过涂敷形成外周壁。通过在陶瓷蜂窝式过滤器的外周上涂敷的外周壁,陶瓷蜂窝构造体之间的粘接强度增大。另外,在通过机械加工除去陶瓷蜂窝构造体的外周边部后,若涂敷外周壁,由于外周壁的外径尺寸精度提高,同时能够除去有可能存在于外周边部的弯曲的格栅壁,所以,蜂窝式过滤器的强度增大。外周边部的除去,可以在接合多个陶瓷蜂窝构造体前后的任何工序中进行,例如可以对干燥后的蜂窝状挤压成形体进行,或对蜂窝状煅烧体进行。
    在流通孔方向上将多个陶瓷蜂窝构造体进行接合时,尤其是在陶瓷蜂窝构造体端面的外周边部上通过粘接层接合时,有时可以在陶瓷蜂窝构造体端面的中心部的格栅壁的端面之间形成微小的间隙。例如,图1(b)是表示在流通孔端面的外周部上通过粘接层接合流出端被封闭的陶瓷蜂窝构造体11和流出端被封闭的陶瓷蜂窝构造体12的例子,图8(b)是该接合部的扩大图。在该例子中,形成相当于粘接层19a的厚度的间隙20。间隙20优选在3mm以下,更优选在1mm以下,特别优选在陶瓷蜂窝构造体的格栅间距的1/2以下。间隙20若超过3mm,有可能排气气体中的微粒子从间隙20排向外部,而使微粒子的吸收率降低。
    图1(a)是表示在端面的外周边部上通过粘接层接合没有形成密封部的陶瓷蜂窝构造体11和在两端形成密封部的陶瓷蜂窝构造体12的例子,图8(a)是该接合部的放大图。在该例中,形成相当于粘接层19a的厚度的间隙20,但是由于在配置于排气气体流出侧的陶瓷蜂窝构造体12的两端上形成有密封部,所以,微粒子不能通过间隙20而排出。因此,不会由于间隙20而引起微粒子的吸收率下降。但是,根据间隙20的大小,由于陶瓷蜂窝式过滤器的压力损失有时会受到影响,所以,在该例子中,间隙20优选在20mm以下,更优选在10mm以下。作为间隙20的下限,由于间隙20的大小与粘接层19a的厚度相关,所以优选在0.1mm以上,更优选在0.2mm以上,特别优选在0.5mm以上。例如,为使间隙20形成为0.1mm以上,可以使粘接层19a的厚度设在0.1mm以上。但是,若粘接层19a变厚,由于耐热冲击性降低,所以可以不增厚粘接层19a而确保大的间隙20。例如,如图8(c)所示,在没有形成密封部的陶瓷蜂窝构造体11的排气气体流出端的中央部上形成凹部,并通过设置阶差21,使粘接层19a比间隙20薄。
    本发明中的陶瓷蜂窝式过滤器中使用的多个陶瓷蜂窝构造体的每单位面积的流通孔的数可以不相同。例如,如图1(d)所示,在将陶瓷蜂窝构造体11作为上流侧接合没有形成密封部的陶瓷蜂窝构造体11和在两端形成密封部的陶瓷蜂窝构造体12时,陶瓷蜂窝构造体11的每单位面积的流通孔数可以设为比陶瓷蜂窝构造体12的多。若为这种构造时,由于在下流侧的陶瓷蜂窝构造体12的两端形成密封部,所以,不仅不会出现微粒子未被吸收而排出,而且排气气体通过流通孔多的陶瓷蜂窝构造体11而被整流,可以使陶瓷蜂窝式过滤器的压力损失变小。若为如图1(d)所示的例子,在流入侧密封部上流侧的陶瓷蜂窝构造体11的格栅壁的面积大,催化剂的存放量多,所以微粒子的燃烧效率高。
    本发明的陶瓷蜂窝式过滤器中使用的多个陶瓷蜂窝构造体的流通孔方向上的长度,可以不同。尤其在排气气体流入侧配置的陶瓷蜂窝构造体,由于比配置在排气气体流出侧配置的陶瓷蜂窝构造体短(流通孔方向)。若如此设置,由于排气气体流出侧的陶瓷蜂窝构造体在流通孔方向上变长,排气气体透过的格栅壁的面积变大,所以可以使陶瓷蜂窝式过滤器的压力损失变小。
    流通孔的位置,在多个陶瓷蜂窝构造体之间没有必要完全一致。图9(a)和(b)分别表示第一陶瓷蜂窝构造体11和在流通孔端部形成密封部的第二陶瓷蜂窝构造体12的流通孔的位置关系,从排气气体流入侧观察两陶瓷蜂窝构造体的接合部的图。在图9(a)的例子中,两陶瓷蜂窝构造体11、12的流通孔,仅在与格栅壁垂直的方向上错位Y和Z,在图9(b)的例子中,第一陶瓷蜂窝构造体11和第二陶瓷蜂窝构造体12的流通孔仅倾斜角度θ。当然,构成本发明的陶瓷蜂窝式过滤器的多个陶瓷蜂窝构造体的流通孔,也可以是组合图9(a)和(b)的相对的位置关系。
    通过在构成本发明的陶瓷蜂窝式过滤器的多个陶瓷蜂窝构造体的格栅壁面上存放催化剂,可以提高微粒子的燃烧效率。另外,通过在排气气体温度更高的流入侧多放催化剂,或使用活性高的催化剂,可以提高微粒子的燃烧效率。
    通过以下实施例对本发明进行更加详细地说明,但本发明并不受这些实施例限制。
    实施例1
    图1(a)是表示实施例1的陶瓷蜂窝式过滤器10的综方向剖面图,图1(e)是其侧视图,图8(a)是多个陶瓷蜂窝构造体的接合部的扩大剖面图。该陶瓷蜂窝式过滤器10由堇青石构成,外径267mm、长304.5mm、格栅壁厚0.3mm、格栅壁间距1.5mm、格栅壁16的气孔率65%、平均细孔径22μm。在流通孔17方向上接合具有通过格栅壁16隔开的很多流通孔17的第一陶瓷蜂窝构造体11和第二陶瓷蜂窝构造体12。通过密封部18a、18b相互密封流通孔17的排气气体(箭头X表示)的流入侧端部和流出侧端部,使排气气体从第一陶瓷蜂窝构造体11向第二陶瓷蜂窝构造体12流通。流入侧密封部18a,在第二陶瓷蜂窝构造体12的流入端部12a上形成。在外周壁15附近通过由堇青石粒子和无机粘合剂构成的粘接层19a接合第一陶瓷蜂窝构造体11和第二陶瓷蜂窝构造体12,并且在流入侧的密封部18a的前面形成间隙20。
    通过图2说明该陶瓷蜂窝式过滤器10的制造例。图2(a)表示具有蜂窝构造的成形体11’,(b)表示通过机械加工除去外周边部的成型体11’,(c)表示煅烧除去外周边部的成型体11’的陶瓷蜂窝构造体11’,(d)表示在与流通孔17呈垂直方向上切断陶瓷蜂窝构造体11’的第一和第二陶瓷蜂窝构造体11、12,(e)表示陶瓷蜂窝构造体11和设置密封部18a和18b的陶瓷蜂窝构造体12,(f)表示在流出端的外周边部附近形成粘接层19a的第一陶瓷蜂窝构造体11和没有形成粘接层的第二陶瓷蜂窝构造体12,(g)表示通过粘接层19a一体化接合的第一和第二陶瓷蜂窝构造体11、12,(h)表示在接合的第一和第二陶瓷蜂窝构造体11、12的外周边部上涂敷外周壁15的蜂窝式过滤器10。
    (a)成形
    利用陶土、滑石粉、熔融硅、氢氧化铝、氧化铝等的粉末,作为堇青石用原料粉末。作为堇青石用原料粉末中成形助剂适量添加甲基纤维素,或作为造孔剂适量添加石墨和有机发泡剂,干式充分混合后,加入一定量的水进行充分地搅拌,制作陶瓷坯土。通过挤压成形用模具对陶瓷坯土进行挤压,形成在外周壁的内侧具有通过格栅壁16隔开的很多流通孔17并且具有外周壁和格栅壁一体化的蜂窝构造的成形体11’。通过介质干燥炉对成形体11’进行干燥。
    (b)外周加工
    通过圆筒磨削盘(未图示)除去成形体11’的外周壁和其附近的格栅壁的一部分,形成在外周面上具有轴向延伸的凹槽的蜂窝构造成形体11b。另外,可以不形成成形体而是对煅烧体进行外周加工。
    (c)煅烧
    以最高温度1410℃对成形体11’煅烧约8天。在该例子中,煅烧后的陶瓷蜂窝构造体11’,具有265mm的外径、320mm的长度、0.3mm的壁厚、1.5mm的格栅壁间距、65%的格栅壁气孔率、以及22μm的平均细孔径。
    (d)切断
    在与流通孔呈垂直的方向上实施配合标记切断陶瓷蜂窝构造体11’后,研磨切断面。在该例中,获得长100mm的第一陶瓷蜂窝构造体11和长204mm的第二陶瓷蜂窝构造体12。
    (e)密封
    通过粘接剂在第二陶瓷蜂窝构造体12的流入端部12a的端面和流出端部12b的端面上贴上掩蔽薄膜(未图示)后,穿孔成方格图样,通过在密封部件用料浆中浸渍流入端部12a,通过穿孔部使密封用料浆浸入流通孔内,形成流入侧密封部18a。同样在密封部件用料浆中浸渍流出端部12b,形成流出侧密封部18b。对设置密封部18a、18b的第二陶瓷蜂窝构造体12进行干燥和煅烧,使密封部18a、18b与第二陶瓷蜂窝构造体12形成一体化。密封部若与陶瓷蜂窝构造体11和12材质相同时,在对应于陶瓷蜂窝构造体11、12的未煅烧的成形体上设置密封部后,若以两成形体接合的状态进行煅烧时,可以同时进行密封部的设置和陶瓷蜂窝构造体11、12的接合。
    (f)粘接层形成
    在第一陶瓷蜂窝构造体11的流出侧11b的外周附近,在径向上离外周壁2~10mm的范围内形成粘接层19a。在该例中,作为构成粘接层19a的材料,使用与陶瓷蜂窝构造体相同的堇青石的粉碎物(平均粒径:20μm)30重量份、含有85重量%二氧化硅粉末的料浆状的无机粘合剂100重量份的混合物。
    (g)一体化接合
    在陶瓷蜂窝构造体11、12的若干个流通孔中加入销,使对应的流通孔一致地通过粘接层19a使陶瓷蜂窝构造体11、12接触,以对准配合标记的状态进行压接。在该状态下使干燥(在未煅烧时要进行进一步的煅烧),将两者接合成一体化。在该例中陶瓷蜂窝构造体11、12的间隙20为0.5mm。
    (h)外周壁的形成
    在一体化接合的陶瓷蜂窝构造体11、12的外周上,作为外周壁材,涂布由堇青石骨料和无机粘合剂构成的涂材,使固化,在两陶瓷蜂窝构造体11、12上形成共同的外周壁15。在该例中,涂材是平均粒径10μm的堇青石粒子100重量份、胶态硅石7重量份以及甲基纤维素和水的混合物,为浆状。另外,也可以通过机械加工除去在工序(g)中一体化接合的陶瓷蜂窝构造体11、12的外周后,形成外周壁15。
    这样通过在流通孔17的方向上将一对陶瓷蜂窝构造体11、12一体化接合,可以容易获得外径267mm、长304.5mm、格栅壁厚0.3mm、格栅壁间距1.5mm并且排气气体流入侧的密封部由排气气体流入侧端面隔离并配置在滤器内部的、在流入侧密封部的上流侧上确实形成空间的构造的蜂窝式过滤器。根据本发明的方法,可以准确地控制密封部18a的长度或者距离流入端部的位置,可以容易获得密封部和格栅壁牢固接合的蜂窝式过滤器。
    在实施例1中,在将由挤压成形体获得的蜂窝构造的煅烧体切断后,重新将切断处接合,即使以同样的方法对由别的成形体获得蜂窝构造的煅烧体11、12进行接合,也能够获得与实施例1相同构造的陶瓷蜂窝式过滤器。
    实施例2
    图1(b)简单地表示实施例2的陶瓷蜂窝式过滤器10。在该陶瓷蜂窝构滤器10中,流入侧的密封部18a在第一陶瓷蜂窝构造体11的流出端部11b上形成,流出侧的密封部18b在陶瓷蜂窝构造体12的流出端部12b上形成。各密封部可以通过以往的方法形成。通过在流通孔17的方向上接合这种陶瓷蜂窝构造体11、12,可以容易获得流入侧密封部18a由陶瓷蜂窝式过滤器的排气气体流入侧端面隔离并配置在滤器内部的、准确设定从流入侧密封部18a的流入侧端面的距离并且密封部和格栅壁牢固接合的陶瓷蜂窝式过滤器。在该蜂窝式过滤器中能够确实地在流入侧密封部18a的上流侧上形成空间。
    实施例3
    图1(c)简单地表示实施例3的蜂窝式过滤器10。在该蜂窝式过滤器10中,流入侧密封部18a是被接合在第一陶瓷蜂窝构造体11和第二陶瓷蜂窝构造体12之间的密封构造体13。另外,流出侧密封部18b是被接合在第二陶瓷蜂窝构造体12的流出端面上的密封构造体14。
    通过在流通孔17的方向上接合具有这种构造的两陶瓷蜂窝构造体11、12和密封构造体13,能够准确地设定构成流入侧密封部18a的密封构造体前的长度或距离流入端面的位置,并且可以确实地在流入侧密封部18a的上流侧形成空间。密封构造体13,由于是与陶瓷蜂窝构造体11、12分开形成,所以,通过它们接合很容易制造蜂窝式过滤器。
    实施例4
    图1(d)简单地表示实施例4的陶瓷蜂窝式过滤器10,该陶瓷蜂窝式过滤器10,除了将第一陶瓷蜂窝构造体11中的每单位面积的流通孔17a的数目设为第二陶瓷蜂窝构造体12中的每单位面积的流通孔17b数目的4倍之外,其余的与实施例的蜂窝式过滤器10具有相同的构造。通过该构造,可以容易获得在流入侧密封部18a的上流侧上能够确实形成空间的蜂窝式过滤器。而且,由于通过第一陶瓷蜂窝构造体11的很多流通孔排气气体被整流,陶瓷蜂窝式过滤器内的紊流的产生变少,压力损失变小。另外,由于可以使第一陶瓷蜂窝构造体11的表面积比实施例1的陶瓷蜂窝构造体11的表面积大,所以存放催化剂的面积变大,从而能够有效地进行微粒子的燃烧。
    如以上详细说明,本发明的陶瓷蜂窝式过滤器,由于具有排气气体流入侧的密封部由排气气体流入侧端面优选隔离10mm以上并配置在滤器内部的构造,所以,在流入侧密封部的上流侧上确实形成吸收微粒子的空间,吸收排气气体中的微粒子并燃烧的效率提高。另外,本发明的陶瓷蜂窝式过滤器,由于是通过在流通孔方向上接合端部具有密封部的多个陶瓷蜂窝构造体而获得,所以,过滤器中的密封部的长度和位置准确。在端部具有密封部的陶瓷蜂窝构造体,由于可以通过以往的方法简单地获得,所以可以低成本地制造将其组合而构成的本发明的陶瓷蜂窝式过滤器。
    具有所述构造的本发明的陶瓷蜂窝式过滤器,可以有效地进行再生,并且由于压力损失也小,所以适合于吸收柴油机的排气气体中微粒子的滤器。

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