CN115364593A

CN115364593A - 蜂窝过滤器

Info

Publication number: CN115364593A
Application number: CN202211126761.2A
Authority: CN
Inventors: 青木崇志
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2022-11-22
Also published as: JP7323987B2; CN110302612A; JP2019171244A; DE102019204247A1; US20190299142A1

Abstract

本发明提供一种蜂窝过滤器，能够有效抑制封孔部自隔室剥落及该封孔部被异物侵蚀。具备：蜂窝结构体(4)、流入侧封孔部(5)、流出侧封孔部(6)，流入侧封孔部(5)具有：气孔率P1(％)为70％以下的低气孔率部(5a)、以及气孔率比低气孔率部(5a)的气孔率高的高气孔率部(5b)，高气孔率部(5b)的气孔率P2(％)满足下式(1)，高气孔率部(5b)在隔室(2)延伸的方向上的长度L2(mm)为1mm以上。式(1)：P2≥(0.8904×P3)+(0.7716×N1)－37.585(其中，式(1)中，P3(％)表示隔壁(1)的气孔率(％)，N1(％)表示蜂窝结构体(4)的隔室(2)的开口率(％)。

Description

蜂窝过滤器

本申请是申请号为201910201631.2、申请日为2019年3月18日、发明名称为“蜂窝过滤器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及蜂窝过滤器。更详细而言，涉及能够抑制配设成将隔室的开口部封孔的封孔部自隔室剥落、以及该封孔部被异物侵蚀(Erosion)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，已知有采用了蜂窝结构体的蜂窝过滤器(参见专利文献1)。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，并由该隔壁区划形成多个隔室。蜂窝过滤器是对于上述的蜂窝结构体、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封孔部得到的过滤器。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，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，有时将废气中所包含的粒子状物质称为“PM”。“PM”是“particulate matter”的简称。

近年来，对于用于对从汽车等的发动机排出的废气进行净化的蜂窝过滤器，出于提高汽车的燃油性能等目的，要求降低压力损失。作为降低压力损失的对策之一，针对使蜂窝结构体的隔壁的厚度变薄的“薄壁化”、并且与以往相比进一步提高隔壁的气孔率的“高气孔率化”进行了研究。

由于在蜂窝过滤器的隔室的流入端面侧以及流出端面侧的端部配设有封孔部，所以，有时蜂窝结构体的杨氏模量在配置有封孔部的流入端面侧以及流出端面侧的端部和没有配设封孔部的部分之间产生差异。并且，在对蜂窝结构体进行了薄壁化以及高气孔率化的情况下，存在杨氏模量的差异在配设有封孔部的部分和其他部分之间进一步变大的趋势。该蜂窝过滤器容易在配设有封孔部的部分与其他部分之间的边界部产生应力，导致封孔部容易从隔室的端部剥落。例如，在将蜂窝过滤器收纳于用于与汽车等的排气配管连接的金属外壳等箱体内时，有时封孔部因施加于蜂窝过滤器的外周面的表面压力而从隔室的端部剥落。另外，在使由蜂窝过滤器捕集到的PM燃烧而将其除去的蜂窝过滤器再生时，也容易在上述的边界部产生应力，有时封孔部从隔室的端部剥落。因此，在将进行了高气孔率化的蜂窝结构体的隔室的开口部封孔的情况下，有时采用如下对策：对封孔部也进行高气孔率化，由此，减小蜂窝结构体的局部的杨氏模量的差异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－195805号公报

发明内容

对于进行了高气孔率化的蜂窝结构体，配设进行了高气孔率化的封孔部，由此，蜂窝结构体的局部的杨氏模量的差异变小，封孔部不易从隔室的端部剥落。但是，在由发动机、排气管产生的金属粒等异物随着废气的气流而来的情况下，存在进行了高气孔率化的封孔部因异物碰撞而剧烈磨损的问题。特别是，关于近年来的应对高气孔率化的封孔部，有时所有封孔部都被异物削掉，最终发展到封孔部从隔室的开口部消失，从而失去蜂窝过滤器的过滤功能的事态。以下，有时将封孔部等被随着废气的气流而来的异物磨损、削掉的过程称为“侵蚀(Erosion)”。

本发明是鉴于上述现有技术具有的问题而实施的。根据本发明，提供一种蜂窝过滤器，其能够抑制配设成将隔室的开口部封孔的封孔部自隔室剥落、以及该封孔部被异物侵蚀。

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，其具备：

柱状的蜂窝结构体，该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而形成流体的流路；

流入侧封孔部，该流入侧封孔部配设于多个所述隔室中的规定隔室的所述流入端面侧的端部；以及

流出侧封孔部，该流出侧封孔部配设于多个所述隔室中的剩余隔室的所述流出端面侧的端部，

所述流入侧封孔部以及所述流出侧封孔部由多孔质体构成，

所述流入侧封孔部在所述隔室延伸的方向上的所述流入端面侧具有气孔率P1(％)为70％以下的低气孔率部，并且，在所述隔室延伸的方向上的所述流出端面侧具有气孔率比所述低气孔率部的气孔率高的高气孔率部，

所述高气孔率部的气孔率P2(％)满足下式(1)，

所述高气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L2(mm)为1mm以上。

式(1)：P2≥(0.8904×P3)+(0.7716×N1)－37.585

(其中，式(1)中，P3(％)表示所述隔壁的气孔率(％)，N1(％)表示所述蜂窝结构体的所述隔室的开口率(％)。)

[2]根据所述[1]中记载的蜂窝过滤器，其中，所述低气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L1(mm)满足下式(2)。

式(2)：L1≥0.1339×P1－7.517

(其中，式(2)中，P1(％)为65％＜P1≤70％。)

[3]根据所述[1]中记载的蜂窝过滤器，其中，所述低气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L1(mm)满足下式(3)。

式(3)：L1≥0.0245×P1－0.4375

(其中，式(3)中，P1(％)为40％＜P1≤65％。)

[4]根据所述[1]中记载的蜂窝过滤器，其中，所述低气孔率部的气孔率P1(％)为40％以下，并且，在所述隔室延伸的方向上的长度L1(mm)满足下式(4)。

式(4)：L1≥0.4

[5]根据所述[1]～[4]中的任意一项中记载的蜂窝过滤器，其中，所述高气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L2(mm)为1～9.5mm。

[6]根据所述[1]～[5]中的任意一项中记载的蜂窝过滤器，其中，所述低气孔率部的气孔率P1(％)为5～70％。

[7]根据所述[1]～[6]中的任意一项中记载的蜂窝过滤器，其中，所述高气孔率部的气孔率P2(％)与所述低气孔率部的气孔率P1(％)之差的绝对值为1～75％。

本发明的蜂窝过滤器能够抑制：配设成将隔室的开口部封孔的流入侧封孔部自隔室剥落、以及该流入侧封孔部被异物侵蚀。特别是，具备进行了高气孔率化的蜂窝结构体的蜂窝过滤器中，通过使按满足上式(1)的方式而构成的高气孔率部在隔室延伸的方向上的长度L2(mm)为1mm以上，能够有效地抑制流入侧封孔部自隔室剥落。另外，在流入侧封孔部的流入端面侧具有气孔率相对较低的低气孔率部，因此，能够有效地抑制被异物侵蚀。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的一个实施方式的立体图。

图2是示出图1所示的蜂窝过滤器的流入端面侧的俯视图。

图3是示出图1所示的蜂窝过滤器的流出端面侧的俯视图。

图4是示意性地示出图2的A－A’截面的截面图。

图5是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式的截面图。

图6是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的又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，4：蜂窝结构体，5、25、45：流入侧封孔部，5a、25a、45a：低气孔率部，5b、25b、45b：高气孔率部，6：流出侧封孔部，11：流入端面，12：流出端面，100、200、300：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、改良等而得到的实施方式均在本发明的范围内。

(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是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的一个实施方式的立体图。图2是示出图1所示的蜂窝过滤器的流入端面侧的俯视图。图3是示出图1所示的蜂窝过滤器的流出端面侧的俯视图。图4是示意性地示出图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4、流入侧封孔部5、以及流出侧封孔部6。蜂窝结构体4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而形成流体的流路。蜂窝结构体4是将流入端面11以及流出端面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4的外周侧面还具有配设成围绕隔壁1的外周壁3。

流入侧封孔部5配设于多个隔室2中的规定隔室2的流入端面11侧的端部。以下，有时将在流入端面11侧的端部配设有流入侧封孔部5的隔室2称为“流出隔室2b”。流出侧封孔部6配设于多个隔室2中的剩余隔室2(即、流出隔室2b以外的隔室2)的流出端面12侧的端部。以下，有时将在流出端面12侧的端部配设有流出侧封孔部6的隔室2称为“流入隔室2a”。流入侧封孔部5以及流出侧封孔部6由多孔质体构成。以下，本说明书中，有时将流入侧封孔部5以及流出侧封孔部6一并简称为“封孔部”。

本实施方式的蜂窝过滤器100的主要特征在于：如下构成流入侧封孔部5。即，流入侧封孔部5在隔室2延伸的方向上的流入端面11侧具有气孔率P1(％)为70％以下的低气孔率部5a，并且，在隔室2延伸的方向上的流出端面12侧具有气孔率比低气孔率部5a的气孔率高的高气孔率部5b。并且，高气孔率部5b的气孔率P2(％)满足下式(1)。另外，高气孔率部5b在隔室2延伸的方向上的长度L2(mm)为1mm以上。

式(1)：P2≥(0.8904×P3)+(0.7716×N1)－37.585

(其中，式(1)中，P3(％)表示隔壁1的气孔率(％)，N1(％)表示蜂窝结构体4的隔室2的开口率(％)。)

此处，蜂窝结构体4的隔室2的开口率(％)是：多个隔室2的总开口面积S2相对于蜂窝结构体4的与隔室2延伸的方向正交的截面的总面积S1的比值的百分率。此外，“多个隔室2的总开口面积S2”是指：没有将封孔部(流入侧封孔部5以及流出侧封孔部6)考虑在内的、蜂窝结构体4的蜂窝结构处的总开口面积。

像这样构成的蜂窝过滤器100能够抑制：流入侧封孔部5自隔室2剥落、以及流入侧封孔部5被异物侵蚀。特别是，具备进行了高气孔率化的蜂窝结构体4的蜂窝过滤器100中，通过使流入侧封孔部5的高气孔率部5b在隔室2延伸的方向上的长度L2(mm)为1mm以上，能够有效地抑制流入侧封孔部5自隔室2剥落。另外，流入侧封孔部5具有气孔率相对较低的低气孔率部5a，因此，能够有效地抑制被异物侵蚀。

如果低气孔率部5a的气孔率P1(％)超过70％，则耐侵蚀性降低。低气孔率部5a的气孔率P1(％)优选为5～70％，更优选为5～50％。

高气孔率部5b的气孔率P2(％)满足上式(1)，如果不满足上式(1)，则不易得到抑制流入侧封孔部5剥落的效果。

式(1)是将高气孔率部5b的气孔率P2(％)、隔壁1的气孔率P3(％)、以及蜂窝结构体4的隔室2的开口率N1(％)作为变量的不等式。隔壁1的气孔率P3(％)例如优选为40～70％，更优选为45～65％。另外，隔室2的开口率N1(％)例如优选为55～85％，更优选为62～83％。

关于低气孔率部5a在隔室2延伸的方向上的长度L1(mm)的优选可取范围，可以通过低气孔率部5a的气孔率P1(％)如下进行规定。即，低气孔率部5a的气孔率P1(％)在65％＜P1≤70％的范围内，优选满足下式(2)。另外，低气孔率部5a的气孔率P1(％)在40％＜P1≤65％的范围内，优选满足下式(3)。此外，低气孔率部5a的气孔率P1(％)在40％以下的情况下，优选满足下式(4)。

式(2)：L1≥0.1339×P1－7.517

(其中，式(2)中，P1(％)为65％＜P1≤70％。)

式(3)：L1≥0.0245×P1－0.4375

(其中，式(3)中，P1(％)为40％＜P1≤65％。)

式(4)：L1≥0.4

在低气孔率部5a在隔室2延伸的方向上的长度L1(mm)不满足所有上式(2)～(4)的情况下，有时低气孔率部5a的实质上的厚度过薄，从而低气孔率部5a容易因低气孔率部5a的磨损(减薄磨损)而消失。以下，有时将“低气孔率部5a在隔室2延伸的方向上的长度L1”简称为“低气孔率部5a的长度L1”。

此处，对流入侧封孔部5的气孔率、即、低气孔率部5a的气孔率P1(％)以及高气孔率部5b的气孔率P2(％)的测定方法进行说明。在测定流入侧封孔部5的气孔率时，首先，利用扫描型电子显微镜(以下也称为“SEM”)，以10个视野对与隔室2延伸的方向正交的截面中的流入侧封孔部5进行拍摄。进行拍摄的10个视野以从蜂窝过滤器100的中心通过的隔壁1为基准，在上述截面的X轴方向以及Y轴方向各选择5个视野。接下来，通过图像解析，对所拍摄的各图像进行二值化，将其分为空洞部分(即、气孔部分)和空洞以外的部分。接下来，计算出各图像中的空洞部分所占的比例，并求出其平均值。将这样求出的平均值作为流入侧封孔部5的气孔率。此外，通过对进行拍摄的截面在隔室2延伸的方向上的位置进行调节，能够分别求出低气孔率部5a的气孔率P1(％)和高气孔率部5b的气孔率P2(％)。

如果高气孔率部5b在隔室2延伸的方向上的长度L2(mm)小于1mm，则流入侧封孔部5与隔壁1之间的接合面过小，从而不易得到抑制流入侧封孔部5剥落的效果。以下，有时将“高气孔率部5b在隔室2延伸的方向上的长度L2”简称为“高气孔率部5b的长度L2”。高气孔率部5b的长度L2(mm)优选为1～9.5mm，更优选为2～6.5mm。

流入侧封孔部5在隔室2延伸的方向上的长度L3(mm)优选为3～10mm，更优选为5～7mm。流入侧封孔部5在隔室2延伸的方向上的长度L3(mm)是低气孔率部5a的长度L1(mm)与高气孔率部5b的长度L2(mm)的合计值。以下，有时将“流入侧封孔部5在隔室2延伸的方向上的长度L3”简称为“流入侧封孔部5的长度L3”。如果流入侧封孔部5的长度L3(mm)小于3mm，则在蜂窝过滤器100的流入端面11产生挖失(Scoop)或缺口时，流入侧封孔部5消失，就这一点而言不理想。如果流入侧封孔部5的长度L3(mm)超过10mm，则气体透过的面积减少，由此导致压力损失上升，就这一点而言不理想。

高气孔率部5b的气孔率P2(％)与低气孔率部5a的气孔率P1(％)之差的绝对值(|P2(％)－P1(％)|)优选为1～75％，更优选为10～75％，特别优选为20～75％。

优选流出侧封孔部6的气孔率的值在隔室2延伸的方向上大致恒定。即，优选流出侧封孔部6不具有像流入侧封孔部5这样的低气孔率部5a以及高气孔率部5b。

蜂窝结构体4的隔壁1的气孔率P3(％)优选为40～70％，更优选为45～65％。本实施方式的蜂窝过滤器100使用了隔壁1的气孔率P3为40～70％的高气孔率的蜂窝结构体4的情况下，发挥出更显著的效果。隔壁1的气孔率P3(％)是通过压汞法测定得到的值。可以使用例如Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)来进行隔壁1的气孔率P3(％)的测定。可以从蜂窝结构体4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P3(％)的测定。此外，隔壁1的气孔率P3(％)优选在蜂窝结构体4的整个区域内为恒定的值。例如，关于隔壁1的气孔率P3(％)，隔壁1的气孔率P3(％)的最大值与最小值之差的绝对值优选为10％以下。

蜂窝结构体4的隔壁1的厚度优选为0.127～0.381mm，更优选为0.152～0.305mm，特别优选为0.203～0.254mm。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0.127mm，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0.381mm，则有时蜂窝过滤器100的压力损失会增大。

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。此外，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的形状可以为同一形状，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变大，使其它隔室的大小相对变小。此外，本发明中，隔室是指：被隔壁包围的空间。

由隔壁1区划形成的隔室2的隔室密度优选为15～78个/cm²，更优选为31～62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，抑制压力损失增大。

蜂窝结构体4的外周壁3可以与隔壁1一体地构成，也可以为通过按围绕隔壁1的方式涂布外周涂层材料而形成的外周涂层。虽然省略图示，不过，在制造时，可以将隔壁和外周壁一体地形成后，利用磨削加工等公知方法除去所形成的外周壁，从而，将外周涂层设置于隔壁的外周侧。

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以及流出端面12的形状为圆形、椭圆形、多边形等的柱状。

蜂窝结构体4的大小、例如、从流入端面11至流出端面12的长度、以及蜂窝结构体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，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4的从流入端面11至流出端面12的长度优选为80～170mm，更优选为90～160mm。另外，蜂窝结构体4的与隔室2延伸的方向正交的截面的面积优选为50～210cm²，更优选为80～180cm²。

隔壁1的材料没有特别限制。例如，隔壁1的材料优选包含从由碳化硅、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、氧化铝以及钛酸铝构成的组中选择的至少1种。

流入侧封孔部5以及流出侧封孔部6的材料也没有特别限制。例如，可以使用与上述的隔壁1的材料同样的材料。此外，流入侧封孔部5中，低气孔率部5a和高气孔率部5b的材料可以不同，也可以相同。

接下来，对本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式进行说明。本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式是图5所示的蜂窝过滤器200。此处，图5是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的另一实施方式的截面图。此外，图5表示与图2的A－A’截面相对应的截面。

图5所示的蜂窝过滤器200具备：蜂窝结构体4、流入侧封孔部25、以及流出侧封孔部(未图示)。对于本实施方式的蜂窝过滤器200，流入侧封孔部25的低气孔率部25a以及高气孔率部25b的构成与图1～图4所示的蜂窝过滤器100中的低气孔率部5a以及高气孔率部5b不同。蜂窝过滤器200中，优选：将流入侧封孔部25的低气孔率部25a以及高气孔率部25b以外的各构成部件与图1～图4所示的蜂窝过滤器100的各构成部件同样地构成。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相同的构成部件赋予相同的符号，并省略详细说明。

图5所示的蜂窝过滤器200构成为：流入侧封孔部25的低气孔率部25a的端部突出到比蜂窝结构体4的流入端面11更靠外侧的位置。像这样构成的蜂窝过滤器200中，通过使气孔率满足上式(1)的高气孔率部25b的长度L2(mm)为1mm以上，也能够得到与图1～图4所示的蜂窝过滤器100同样的作用效果。此外，蜂窝过滤器200中，低气孔率部25a的气孔率P1(％)也为70％以下。

接下来，对本发明的蜂窝过滤器的又一实施方式进行说明。本发明的蜂窝过滤器的又一实施方式是图6所示的蜂窝过滤器300。此处，图6是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的又一实施方式的截面图。此外，图6示出与图2的A－A’截面相对应的截面。

图6所示的蜂窝过滤器300具备：蜂窝结构体4、流入侧封孔部45、以及流出侧封孔部(未图示)。对于本实施方式的蜂窝过滤器300，也是流入侧封孔部45的低气孔率部45a以及高气孔率部45b的构成与图1～图4所示的蜂窝过滤器100的低气孔率部5a以及高气孔率部5b不同。蜂窝过滤器300中，优选：将流入侧封孔部45的低气孔率部45a以及高气孔率部45b以外的各构成部件与图1～图4所示的蜂窝过滤器100的各构成部件同样地构成。图6所示的蜂窝过滤器300中，对与图1～图4所示的蜂窝过滤器100同样的构成部件赋予相同的符号，并省略详细说明。

图6所示的蜂窝过滤器300构成为：流入侧封孔部45的低气孔率部45a位于比蜂窝结构体4的流入端面11更靠外侧的位置。像这样构成的蜂窝过滤器300中，通过使气孔率满足上式(1)的高气孔率部45b的长度L2(mm)为1mm以上，也能够得到与图1～图4所示的蜂窝过滤器100同样的作用效果。此外，蜂窝过滤器300中，低气孔率部45a的气孔率P1(％)也为70％以下。

(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可塑性的坯土。用于制作蜂窝结构体的坯土可以如下进行制备，即：在作为原料粉末的、从前述的隔壁的优选材料中选择的材料中适当添加粘合剂等添加剂、造孔材料、以及水，由此，制备坯土。

接下来，将像这样得到的坯土挤出成型，由此，制作具有区划形成多个隔室的隔壁以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用例如微波以及热风进行干燥。

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，按流入隔室被覆盖的方式对蜂窝成型体的流入端面施加掩模。接下来，将施加有掩模的蜂窝成型体的端部浸渍于封孔浆料，在没有施加掩模的流出隔室的开口部填充封孔浆料，该封孔浆料包含用于形成封孔部的封孔材料的原料。然后，关于蜂窝成型体的流出端面，也利用与上述操作同样的方法，在流入隔室的开口部填充封孔浆料。

在制造本发明的蜂窝过滤器时，在蜂窝成型体的流入端面侧配设封孔部之际，进行如下工序，由此，制作具有低气孔率部以及高气孔率部的流入侧封孔部。即，首先，向蜂窝成型体的端面挤入或刷入高气孔率的封孔材料的原料，接下来，从高气孔率的封孔材料的上方挤入或刷入低气孔率的封孔材料的原料，由此，制作具有低气孔率部以及高气孔率部的流入侧封孔部。

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，由此，制造本发明的蜂窝过滤器。烧成温度以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以及烧成气氛。

实施例

以下，通过实施例对本发明进一步具体地进行说明，但是，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，添加造孔材料10质量份、分散介质20质量份、以及有机粘合剂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、以及二氧化硅。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，将蜂窝成型体用微波干燥机进行干燥，进而，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，调整为规定的尺寸。

接下来，制备用于形成封孔部的封孔材料。封孔材料包含：堇青石化原料、1.5质量％的发泡树脂(平均粒径50μm、壳壁厚度0.2μm的丙烯腈的共聚物)、以及30质量％的水。封孔材料的粘度(25℃)为280dPa·s。应予说明，利用旋转粘度计来测定封孔材料的粘度。

接下来，使用上述的封孔材料，在干燥后的蜂窝成型体的流入端面侧的隔室的开口部形成流入侧封孔部。具体而言，首先，按流入隔室被覆盖的方式对蜂窝成型体的流入端面施加掩模。然后，将施加有掩模的蜂窝成型体的端部浸渍于用于形成高气孔率的封孔部的封孔材料，在没有施加掩模的流出隔室的开口部填充封孔材料。然后，浸渍于用于形成低气孔率的封孔部的封孔材料，由此形成流入侧封孔部的低气孔率部。

接下来，关于蜂窝成型体的流出端面，也按流出隔室被覆盖的方式施加掩模。然后，将施加有掩模的蜂窝成型体的端部浸渍于封孔材料，在没有施加掩模的流入隔室的开口部填充封孔材料。由此，在干燥后的蜂窝成型体的流出端面侧的隔室的开口部形成流出侧封孔部。

接下来，对形成有各封孔部的蜂窝成型体进行脱脂、烧成，从而制造实施例1的蜂窝过滤器。

实施例1的蜂窝过滤器是流入端面以及流出端面的形状均为圆形的圆柱形状的蜂窝过滤器。流入端面以及流出端面的直径的大小均为118.4mm。另外，蜂窝过滤器在隔室延伸的方向上的长度为127.0mm。实施例1的蜂窝过滤器的隔壁的厚度为0.216mm，隔室密度为46.5个/cm²。在表1中示出蜂窝过滤器的隔壁的厚度、以及隔室密度。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的蜂窝过滤器的流入侧封孔部在流入端面侧具有气孔率P1(％)为70％的低气孔率部，并且，在流出端面侧具有气孔率P2(％)为80％的高气孔率部。流入侧封孔部的低气孔率部在隔室延伸的方向上的长度L1(mm)为2mm，高气孔率部在隔室延伸的方向上的长度L2(mm)为1mm。在表1中示出各结果。另外，将在上式(1)的右边代入隔壁的气孔率P3(％)、以及隔室的开口率N1(％)的值得到的数值示于表1的“式(1)的值(％)”。另外，将在上式(2)以及上式(3)的右边代入低气孔率部的气孔率P1(％)的值得到的数值分别示于表1的“式(2)的值(％)”以及“式(3)的值(％)”。

关于流入侧封孔部的低气孔率部以及高气孔率部的气孔率，利用以下的方法进行测定。首先，利用扫描型电子显微镜，以10个视野对与隔室延伸的方向正交的截面中的流入侧封孔部进行拍摄。进行拍摄的10个视野以从蜂窝过滤器的中心通过的隔壁为基准，在上述截面的X轴方向以及Y轴方向各选择5个视野。接下来，通过图像解析对所拍摄到的各图像进行二值化，将其分为空洞部分和空洞以外的部分。接下来，计算出各图像中的空洞部分所占的比例，将其平均值作为流入侧封孔部的气孔率。此外，对上述的进行拍摄的截面在隔室延伸的方向上的位置进行调节，由此，分别测定低气孔率部的气孔率和高气孔率部的气孔率。

另外，关于实施例1的蜂窝过滤器，利用以下的方法，进行“装罐破坏试验”、“耐侵蚀性评价”。在表4中示出各结果。

[装罐破坏试验]

首先，将无膨胀垫块缠绕于实施例1的蜂窝过滤器的外周面。无膨胀垫块使用3M公司制的“INTERAM 1600HTE(商品名)”。无膨胀垫块的克重为1700g/m²。在缠绕无膨胀垫块时，按无膨胀垫块的端部位于蜂窝过滤器的封孔部的边界部的方式配置无膨胀垫块。接下来，将缠绕有无膨胀垫块的蜂窝过滤器插入于金属制罐体的内部，并对金属制罐体进行压缩直至施加于蜂窝过滤器的外周面的表面压力达到1.0MPa。将蜂窝过滤器插入于金属制罐体的内部并收纳的过程被称为“装罐(canning)”。将在使表面压力上升至1.0MPa的过程中、封孔部没有发生破坏的情形评价为合格。并且，将在使表面压力上升至1.0MPa的过程中、封孔部发生了破坏的情形评价为不合格。

[耐侵蚀性评价]

首先，利用由气体燃烧器产生的热风，使粒径50μm的SiC磨粒与实施例1的蜂窝过滤器的流入端面侧碰撞，测定蜂窝过滤器的流入侧封孔部的磨损量。应予说明，将SiC磨粒在温度700℃、流速120m/sec的条件下经由直径20mm的管子照射5分钟。将流入侧封孔部的磨损量按平均值计小于3mm的情形评价为合格。将流入侧封孔部的磨损量按平均值计为3mm以上的情形评价为不合格。

表1

(实施例2～6)

如表1所示地改变了隔室的开口率N1(％)、流入侧封孔部的低气孔率部以及高气孔率部的气孔率P1(％)、P2(％)、以及各自在隔室延伸的方向上的长度L1(mm)、L2(mm)，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。此外，实施例2～6中，通过在制备封孔浆料时改变发泡树脂的量，使得流入侧封孔部的气孔率发生改变，由此改变了低气孔率部以及高气孔率部的气孔率P1(％)、P2(％)。

(实施例7～27)

实施例7～27中，如表2及表3所示，还改变了隔壁1的气孔率P3(％)，由此制作蜂窝过滤器。隔壁1的气孔率P3(％)、隔室的开口率N1(％)、流入侧封孔部的低气孔率部以及高气孔率部的气孔率P1(％)、P2(％)、以及各自在隔室延伸的方向上的长度L1(mm)、L2(mm)的值如表2及表3所示。

(比较例1～21)

比较例1～21中，制作像表1～表3所示那样进行构成的蜂窝过滤器。

关于实施例2～27以及比较例1～21的蜂窝过滤器，也进行“装罐破坏试验”、“耐侵蚀性评价”。在表4～表6中示出各结果。

表2

表3

表4

表5

表6

(结果)

实施例1～27的蜂窝过滤器在“装罐破坏试验”以及“耐侵蚀性评价”中均得到合格的结果。比较例1～21的蜂窝过滤器在“装罐破坏试验”以及“耐侵蚀性评价”中的一方为不合格的结果。特别是，低气孔率部的气孔率P1超过70％的蜂窝过滤器的“耐侵蚀性评价”不合格。另外，高气孔率部的气孔率P2小于式(1)的值的蜂窝过滤器、以及高气孔率部的长度L2小于1mm的蜂窝过滤器的“装罐破坏试验”不合格。

产业上的可利用性

本发明的蜂窝过滤器可用作对废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器。

Claims

1.一种蜂窝过滤器，其具备：

所述流入侧封孔部以及所述流出侧封孔部由多孔质体构成，

所述流入侧封孔部由位于所述隔室延伸的方向上的所述流入端面侧的低气孔率部和位于所述隔室延伸的方向上的所述流出端面侧且气孔率比所述低气孔率部的气孔率高的高气孔率部构成，所述低气孔率部的气孔率P1大于40％且为70％以下，

所述高气孔率部的气孔率P2满足下式(1)，

所述低气孔率部的气孔率P1为65％＜P1≤70％时，所述低气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L1满足下式(2)，

所述低气孔率部的气孔率P1为40％＜P1≤65％时，所述低气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L1满足下式(3)，

所述高气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L2为1mm以上，

式(1)：P2≥(0.8904×P3)+(0.7716×N1)－37.585，

式(2)：L1≥0.1339×P1－7.517，

式(3)：L1≥0.0245×P1－0.4375，

其中，式(1)中，P3表示所述隔壁的气孔率，N1表示所述蜂窝结构体的所述隔室的开口率，所述气孔率P1、P2、P3以及所述开口率N1的单位为％，所述长度L1、L2的单位为mm。

2.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其中，

所述高气孔率部在所述隔室延伸的方向上的长度L2为1～9.5mm。

3.根据权利要求1所述的蜂窝过滤器，其中，

所述高气孔率部的气孔率P2与所述低气孔率部的气孔率P1之差的绝对值为1～75％。

4.根据权利要求2所述的蜂窝过滤器，其中，