[发明专利]蜂窝状结构体

说明书

本申请是分案申请，其原申请的国际申请号为PCT/JP2004/008129，中国国家申请号为200480001072.2，申请日为2004年6月10日，发明名称为“蜂窝状结构体”。

技术领域

本发明涉及一种蜂窝状结构体，其用于除去从诸如柴油机等内燃机排出的废气中的颗粒等。

背景技术

从诸如汽车、卡车等车辆以及建筑机械等的内燃机排出的废气中含有诸如煤烟等颗粒已经构成了对环境及人体有害的问题。以前，为了捕集排气中的颗粒并净化排气，提出了各种过滤器，并且也提出了具有蜂窝状结构的过滤器。

图4是显示一种具有这种蜂窝状结构的过滤器的立体图。

该蜂窝状过滤器60是由碳化硅等构成的蜂窝状结构体，蜂窝状过滤器60中，通过作为粘结剂发挥作用的密封材料层64将多个四棱柱状多孔陶瓷部件70结合在一起以构成陶瓷构件65，并且在该陶瓷构件65的周围也形成有密封材料层63。

图5(a)是示意地显示构成图4中所示的蜂窝状过滤器的多孔陶瓷部件的立体图，而图5(b)是图5(a)中所示的多孔陶瓷部件沿线B-B剖取的剖面图。

多孔陶瓷部件70具有蜂窝状结构，其中将长度方向平行设置的大量贯通孔71之间相互隔开的分隔壁73用作过滤器。

换言之，如图5(b)所示，对于在多孔陶瓷部件70中形成的各个贯通孔71，排气流入侧或排气流出侧的任一个端部由密封材料72密封，从而使得进入一个贯通孔71的排气必定在经过隔开贯通孔71的分隔壁73后，从另一贯通孔71排出。

另外，设置在外周的密封材料层63是基于将蜂窝状过滤器60安装在内燃机的排气通路中时，防止排气从陶瓷构件65的周边部分漏出而设置的。

当将具有上述结构的蜂窝状过滤器60安装在内燃机的排气通路中时，从内燃机排出的排气中的颗粒在经过该蜂窝状过滤器60时被分隔壁73捕集，从而净化排气。

对于具有蜂窝状结构的过滤器，除了将多个多孔陶瓷部件结合成束的结构外，还已知如下过滤器(例如，参照专利文献1、2、3)，即，整体上形成为由堇青石等制成的单个整体陶瓷体的过滤器；使用由氧化铝、氧化硅、莫来石等构成的无机纤维，通过挤出成型而形成的蜂窝状过滤器；以及对由抄制的无机纤维制成的无机板或者金属板进行波状加工制成卷状而形成的蜂窝状过滤器。

具有上述结构的蜂窝状过滤器具有良好的耐热性，并且在其上易于燃烧和除去颗粒(下面，称作再生过程)等；因此被用于各种大型车辆、装载有柴油机发动机的车辆等。

另外，还已知这样的过滤器，其捕集排气中的颗粒，并且还能够净化诸如CO、HC、NOx等有害排气。在这些过滤器中，用于净化排气的催化剂附着在用作过滤器的部分(贯通孔等)上。

在其上附着催化剂的蜂窝状结构体中，由于颗粒沉积在催化剂上，因此通过催化剂使颗粒燃烧所需的活化能降低，从而即使在低温也可以使颗粒燃烧。因此，以往通过改善催化剂的分散度来增加反应点，从而使颗粒在低温燃烧，提高排气的净化性能。

在使用催化剂的上述过滤器中，通过使用下述两种方法来进行再生和净化过程。

在第一方法中，对排气中有害气体的净化是连续的，但是在捕集的颗粒堆积达到一定附着量之前不进行再生过程。在达到一定附着量之后，进行再生过程以除去颗粒，并再次捕集颗粒。该方法就是多次重复这一过程。

在第二方法中，对排气中有害气体的净化是连续的，对颗粒的燃烧除去也是连续的，从而使得颗粒在没有沉积的情况下被持续地燃烧。

为了通过使用上述方法在较低压力损失下可以进行有效的反应，优选增加在颗粒和催化剂的反应点；因此，可以考虑增加蜂窝状结构体的比表面积。

但是，当采用通过增加每单位截面积的贯通孔数来扩大蜂窝状结构体的比表面积的方法的情况下，因为蜂窝状结构体的贯通孔的截面积较小，所以排气难以流动，使得压力损失增高，因而并不能提供实用的方法。

已经提出另一种有效的方法，其中降低构成过滤器的壁部的密度以增大气孔率，从而存在大量开口孔；因此认为，即使在过滤器壁部深层中的气孔部分也捕集颗粒，并且可有效使颗粒与壁部内的催化剂相接触。

但是，当上述方法用于上述过滤器中时，过滤器的强度变低。特别是在专利文献1中所公开的过滤器的情况下，过滤器的强度变得非常低。为此，在燃烧除去所捕集的颗粒(以下称作再生过程)时，这种类型的过滤器随着颗粒的燃烧过程，而可能在过滤器的长度方向上经受大的温差，从而由于随后的热应力而在过滤器中导致诸如裂缝的损伤。其结果是，上述过滤器失去了过滤功能。