专利名称：蜂窝结构体的制作方法
技术领域：
本申请以2003年6月23号提出的日本国专利申请2003-178713号作为在先申请并要求其优先权。
本发明涉及蜂窝结构体，所述蜂窝结构体用于捕获从柴油发动机等内燃机排出的废气中的颗粒等。
背景技术：
从公共汽车、卡车等车辆及施工机器等的内燃机排出的废气中含有的颗粒会对环境和人体造成危害，这已成为近来的问题。
因此，提出了多种可以净化废气的陶瓷过滤器，其使该废气通过多孔陶瓷，捕获废气中的颗粒。
作为这样的陶瓷过滤器，已知有如图7所示的蜂窝过滤器120，其由碳化硅构成，其中，四棱柱状多孔质陶瓷部件130通过具有接合剂功能的密封材料层124多个结合在一起构成陶瓷构件125，该陶瓷构件125的周围也形成有密封材料层123，以防止废气泄漏。
该蜂窝过滤器120以图8所示结构的多孔质陶瓷部件130作为构成零件，长度方向上平行设置的多个贯通孔131之间隔有间隔壁133，该间隔壁133作为过滤器发挥作用，如此构成了该蜂窝过滤器。
即形成于多孔质陶瓷部件130的贯通孔131如图8(b)所示，其在废气的入口侧或出口侧的端部的任意一方由密封材料132进行了封孔，流入一个贯通孔131的废气必须通过隔开贯通孔131的间隔壁133之后，才能从其他的贯通孔131流出。
另外，设置在外周的密封材料层123如上述所述，设置该密封材料层123的目的是为了防止在将蜂窝过滤器120设置在内燃机的排气通路上的情况下废气从陶瓷构件125的外周部废气泄漏。
这样构成的蜂窝过滤器120具有极为优异的耐热性，并且再生处理等也是容易的，所以，其被用于多种大型车辆和装配柴油机的车辆等。即，这样的蜂窝过滤器120被设置在内燃机的排气通路上时，当从内燃机排出的废气中的颗粒通过该蜂窝过滤器120时，这些颗粒被间隔壁133所捕获，从而废气得以净化。
另外，作为这类蜂窝过滤器，公开了这样一种结构，其通过将废气流入侧的开口面积制得比废气流出侧的开口面积大，增大了单位体积的废气通过的壁部面积，从而试图提高作为过滤器的有效体积(例如参见专利文献1-12)。
图9示意性表示了专利文献1公开的废气过滤器垂直于长度方向的截面(参见专利文献1的图3)。
该废气过滤器310中，各个贯通孔的尺寸相同，废气流入侧被密封的贯通孔312的个数比废气流出侧被密封的贯通孔311的个数少。由此，使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大，籍此试图提高作为过滤器的有效体积。
图10示意性表示了专利文献2公开的废气过滤器垂直于长度方向的截面(参见专利文献2)。
该废气过滤器320中，废气流入侧被密封的贯通孔322在开口面积以及个数方面，与废气流出侧被密封的贯通孔321的开口面积以及个数均不同。由此，使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大，籍此试图提高作为过滤器的有效体积。
图11示意性表示了专利文献1公开的废气过滤器垂直于长度方向的截面(参见专利文献1的图17)。
该废气过滤器330中，废气流入侧被密封的贯通孔332的开口面积和废气流出侧被密封的贯通孔331的开口面积不同。另外，该过滤器中，贯通孔332和贯通孔331的个数相同，废气流出侧被密封的贯通孔331之间通过间隔壁而形成面接触。这样构成的废气过滤器也通过使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大而试图提高作为过滤器的有效体积。
图12示意性表示了专利文献3公开的废气过滤器与长度方向相垂直的截面(参见专利文献3的图5p)。
该废气过滤器340中，废气流入侧被密封的贯通孔342的开口面积与废气流出侧被密封的贯通孔341的开口面积不同。另外，该过滤器中，贯通孔342和贯通孔341的个数相同，废气流出侧被密封的贯通孔341之间没有通过间隔壁而形成面接触。这样构成的废气过滤器也通过使废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积大而试图提高作为过滤器的有效体积。
这些现有技术涉及的过滤器的目的是，通过使气体流入侧的开口面积比气体流出侧的开口面积大而增大间隔壁的有效过滤面积，从而可以捕获较多量的颗粒。另外，这些过滤器的目的是，与如图7、图8所示的全部贯通孔的截面形状均是四边形且气体流入侧的开口面积和气体流出侧的开口面积相等的过滤器相比，降低捕获同量的颗粒时的压力损失。
但是很明显，现有的过滤器不能充分达成后述的目的，即不能充分降低捕获同等量的颗粒时的压力损失。
据认为，上述过滤器中影响压力损失的因素主要有如下4个。
具体是(1)过滤器气体流入侧的开口率(ΔPa)；(2)通过贯通孔时的摩擦(气体流入贯通孔ΔPb-1，气体流出贯通孔ΔPb-2)；(3)通过间隔壁时的阻力(ΔPc)以及(4)通过被捕获的颗粒时的阻力(ΔPd)。并且，认为其中影响最大的是(4)通过被捕获的颗粒时的阻力(ΔPd)。
首先，与如图7、图8所示的全部贯通孔的截面形状均是四边形且气体流入侧的开口面积和气体流出侧的开口面积相等的过滤器相比，具有图9～图12所示结构的过滤器在初期状态的压力损失(没有捕获颗粒的状态的压力损失)有增高的趋势。其理由被认为是ΔPa以及ΔPb-1引起的压力损失虽然有一些降低，但是ΔPb-2以及ΔPc引起的压力损失变高了。
另外，如果考虑具有图9～图12表示的结构的过滤器在捕获颗粒之后的压力损失，结构如图9和图11表示的过滤器中存在气体流入贯通孔之间共有的间隔壁。这样结构的过滤器中，如图13所示，废气首先通过隔着气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁的流路a，从气体流入贯通孔1311侧流向气体流出贯通孔1312侧，此时，颗粒在气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁被捕获(参见图13(a))。
其后，随着颗粒1313在气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁被捕获，该间隔壁的压力损失因ΔPd而增高，废气通过隔着气体流入贯通孔1311之间共有的间隔壁的流路b，从气体流入贯通孔1311侧流向气体流出贯通孔1312侧(参见图13(b))。
此处，在气体流入贯通孔1311之间共有的间隔壁中，认为废气从靠近气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁侧开始依次流动，最终构成气体流入贯通孔1311的间隔壁全部成为有效过滤区域。
此外，图13(a)、13(b)是说明现有过滤器中废气流路的示意图。
这样的蜂窝结构体中，在气体流入贯通孔1311和气体流出贯通孔1312共有的间隔壁所蓄积的颗粒量大的情况下，难以降低捕获颗粒后的压力损失。
另外，专利文献3、4中公开了一种过滤器，其具有大于等于10％的平均气孔率，具有2μm～15μm的平均气孔径，各气孔径分布在0.5～70μm的几乎全部区域。
本发明人为了降低减压力损失，对增大气孔径进行了研究。但是，实际进行研究时，意外地发现即使增大气孔径，压力损失也不会降低。
专利文献1特公平3-49608号公报(图3、图17等)、美国专利第4417908号说明书、特开昭58-196820号公报专利文献2实开昭58-92409号公报专利文献3美国专利第4364761号说明书(图5p等)、特开昭56-124417号公报、特开昭62-96717号公报专利文献4美国专利第4276071号说明书专利文献5美国专利第4420316号说明书专利文献6美国专利第4420316号说明书专利文献7特开昭58-150015号公报专利文献8特开平5-68828号公报、专利3130587号专利文献9FR2789327号专利文献10WO02/100514号专利文献11WO02/10562号、DE10037403号专利文献12WO03/20407号、美国公开第2003-41730号说明书、美国专利第6696132号说明书发明内容本申请发明人进行了现有技术中没有涉及的研究，即降低全体气孔分布中与平均气孔径相比较具有相对较大气孔径的细孔的比例。进而，发现通过这样设计，蜂窝结构体与通过密封造成开口率比有差别的蜂窝结构体相比效率更好，并且使废气流入的同时，能降低压力损失，而且，能够使到达再生处理之前时间变长，从而完成了本发明。
本发明的蜂窝结构体是柱状蜂窝结构体，大量贯通孔隔着间隔壁在长度方向上平行分布；其特征在于，上述贯通孔任意一侧的端部被密封，并且一侧端面的开口面积与另一侧端面的开口面积不同；构成上述壁部的陶瓷的平均气孔径是5μm～30μm，并且相对全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径2倍的细孔的容量的比例小于等于30％。
以下，对本发明的蜂窝结构体进行说明。
本发明的蜂窝结构体中，构成壁部的陶瓷的平均气孔径是5μm-30μm，并且相对全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径2倍的细孔的容量的比例小于等于30％，所以如图14所示那样，颗粒没有进入壁部82的深层部，颗粒的表观厚度d(在间隔壁中堆积的颗粒也考虑在内的颗粒层厚度81)变薄。
此外，因为颗粒没有进入壁部的深层部，所以，短时间内，仅在构造上容易透过气体的部分(例如，隔开气体流入侧开口的贯通孔和气体流出侧开口的贯通孔的壁部等)的表层部堆积了颗粒，因此，从颗粒捕获量少的早期阶段开始，无论是构造上容易透过气体的部分，还是构造上难以透过气体的部分(例如隔开气体流入侧开口的贯通孔之间的壁部等)都有气体透过，有效过滤面积增大。
另外，因为壁部的内部难以进入颗粒，所以通过壁部时的阻力也不易增加。其结果是，捕获颗粒以后的压力损失的增加程度变小，可以使达到再生处理之前的时间变长。
本发明的蜂窝结构体中，气体流入侧的开口面积比气体流出侧的开口面积大的情况下，过滤器的过滤面积大，捕获颗粒的能力优异。
发明效果本发明的蜂窝结构体中，颗粒没有进入到壁部的深层部，颗粒的表观厚度变薄，同时仅在构造上容易透过气体的部分的表层部堆积颗粒，因此，从颗粒捕获量少的早期阶段开始，无论是结构上容易透过气体的部分，还是结构上气体难透过的部分，均有颗粒透过，有效过滤面积变大。
此外，因为壁部的内部难以进入颗粒，所以通过壁部时的阻力也不易增加。其结果是，捕获颗粒以后的压力损失的增加程度变小，可以使达到再生处理之前的时间变长。
本发明的蜂窝结构体中，气体流入侧的开口面积比气体流出侧的开口面积大的情况下，过滤器的过滤面积大，捕获颗粒的能力优异。
图1是示意性表示作为本发明蜂窝结构体一例的集合体型蜂窝结构体的具体例的立体图；图2(a)是示意性表示构成图1所示的蜂窝结构体的多孔质陶瓷部件的一例的立体图；图2(b)是图2(a)表示的多孔质陶瓷部件沿A-A线的截面图。
图3(a)是示意性表示本发明的蜂窝结构体的一例中一体型蜂窝结构体的具体例的立体图，图3(b)是其沿B-B线的截面图。
图4(a)～图4(d)是示意性表示构成本发明涉及的集合体型蜂窝结构体的多孔质陶瓷部件截面一部分的截面图。
图5(a)～图5(f)是示意性表示构成本发明涉及的集合体型蜂窝结构体的多孔质陶瓷部件截面一部分的截面图。
图6是示意性表示设有本发明蜂窝结构体的车辆废气净化装置一例的截面图。
图7是表示现有蜂窝结构体的的立体图。
图8(a)是示意性表示现有蜂窝结构体具有的陶瓷部件的立体图，图8(b)是图8(a)沿B-B线的截面图。
图9示意性表示废气过滤器垂直于长度方向的截面。
图10示意性表示废气过滤器垂直于长度方向的截面。
图11示意性表示废气过滤器垂直于长度方向的截面。
图12示意性表示废气过滤器垂直于长度方向的截面。
图13(a)、图13(b)是说明现有过滤器中废气的流路的示意图。
图14是示意性表示本发明的蜂窝结构体中在壁部堆积了颗粒时颗粒厚度的概念图。
图15是示意性表示现有蜂窝结构体中在壁部堆积了颗粒时颗粒厚度的概念图。
符号说明10、30蜂窝结构体13、14密封材料层15、35陶瓷构件20、40、50、70多孔质陶瓷部件21a、31a、41a、51a、71a气体流入贯通孔21b、31b、41b、51b、71b气体流出贯通孔22、32密封材料23、43、53、73壁部(间隔壁)33壁部
160、170、180、260、270、280蜂窝结构体161a、171a、181a、261a、271a、281a气体流入贯通孔161b、171b、181b、261b、271b、281b气体流出贯通孔163 173 183 263 273、283壁部具体实施方式
本发明的蜂窝结构体是柱状蜂窝结构体，大量贯通孔隔着间隔壁在长度方向上平行分布，其特征在于，上述贯通孔任意一侧的端部被密封，并且一侧端面的开口面积与另一侧端面的开口面积不同；构成上述壁部的陶瓷的平均气孔径是5μm～30μm，并且相对全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径2倍的细孔的容量的比例小于等于30％。
本发明的蜂窝结构体是柱状蜂窝结构体，大量贯通孔隔着间隔壁在长度方向上平行分布，并且该蜂窝结构体可以是下述两种形式柱状多孔陶瓷部件在长度方向上平行分布着多个隔着间隔壁的贯通孔，多个这样的柱状多孔陶瓷部件通过密封材料层结合在一起(以下称上述蜂窝结构体为集合体型蜂窝结构体)；由全部作为一个整体烧结形成的陶瓷部件构成(以下称上述蜂窝结构体为一体型蜂窝结构体)。此外，这些蜂窝结构体还可以在其周围形成有涂覆层。
上述集合体型蜂窝结构体的情况下，壁部由隔开多孔质陶瓷部件的贯通孔的间隔壁和多孔质陶瓷部件之间具有作为粘着材料层功能的密封材料层构成，上述一体型蜂窝结构体的情况下，壁部仅由其中的一种即间隔壁构成。以下，没有需要区别的情况下，也不区别间隔壁和密封材料层，称为“壁部”。
图1是示意性表示作为本发明蜂窝结构体一例的集合体型蜂窝结构体的具体例的立体图；图2(a)是示意性表示构成图1所示的蜂窝结构体的多孔质陶瓷部件的一例的立体图；图2(b)是图2(a)表示的多孔质陶瓷部件沿A-A线的截面图。
如图1所示，本发明的蜂窝结构体10中，多孔质陶瓷部件20通过密封材料层14多个结合在一起而构成陶瓷构件15，该陶瓷构件15的周围形成有防止废气泄漏的密封材料层13。
另外，该多孔质陶瓷部件20中，在其长度方向上平行分布有大量贯通孔21，该贯通孔21任意一侧的端部由密封材料22密封。其中，垂直于其长度方向的截面面积相对大的贯通孔21a在废气流出侧被密封，上述截面面积相对小的贯通孔21b在废气流入侧被密封。
所以，该蜂窝结构体10中，废气流入侧的开口面积比废气流出侧的开口面积更大。
另外，陶瓷部件20中，将废气流入侧开口的贯通孔(以下称气体流入贯通孔)21a和废气流出侧开口的贯通孔(以下称气体流出贯通孔)21b隔开的壁部(间隔壁)23具有过滤器的功能。即，流入气体流入贯通孔21a的废气一定要通过这些壁部(间隔壁)23之后才能从气体流出贯通孔21b流出。
对于图1所示的蜂窝结构体10，其形状是圆柱状，但本发明的蜂窝结构体并不限定为圆柱状，例如可以是椭圆柱状和棱柱状等任意的形状、大小。
本发明的蜂窝结构体中，没有特别限定多孔质陶瓷部件的材料，例如可以举出氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等氮化物陶瓷；碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化钨等碳化物陶瓷；氧化铝、氧化锆、堇青石、莫来石等氧化物陶瓷等。另外，本发明的蜂窝结构体可以由硅和碳化硅等的复合体形成，也可由钛酸铝形成。其中，优选耐热性和机械特性优越、且热传导率大的碳化硅。
另外，多孔质陶瓷部件的平均气孔径是5μm～30μm，并且相对全部细孔容量，气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的比例小于等于30％。
因为平均气孔径为5μm～30μm，所以颗粒没有进入到壁部的深层部。因此，结构体不易因颗粒而引起堵塞。
平均气孔径小于5μm时，颗粒容易引起堵塞，压力损失变得过大。另一方面，平均气孔径如果超过30μm，则颗粒进入到壁部的深层部，不会获得本发明的效果。
另外，多孔质陶瓷部件中，相对全部细孔的容量，气孔径大于等于平均气孔径的2倍的细孔的容量的比例小于等于30％，所以气孔径比较一致，能够保持废气通过壁部时的阻力较小。
即，对于隔开气体流入侧和气体流出侧的贯通孔之间的壁的气孔分布状态，通过减少气孔径相对大的细孔，使气体难以流动，所以废气早早地流入隔开气体流入侧的贯通孔之间的间隔壁，能够降低压力损失。
对于该降低压力损失的机理尚不清楚，但可以如下考虑。
气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的容量的比例相对全部细孔的容量超过30％时，与平均气孔径相比相对较大的气孔径的比例变大。于是，初期阶段，即刚刚捕获颗粒之后不久的阶段，如图15所示废气容易流入气孔径大的细孔的部分。其结果是，颗粒进入到间隔壁84的深层部(细孔的深处)。
此外，因为废气本身变得容易流动，所以颗粒被高密度蓄积到深层部。为此，颗粒层83的表观厚度D(颗粒在细孔内部填充的状态的颗粒层的厚度)变大，即使初期压力损失低，但随着颗粒被蓄积，通过颗粒时的阻力(ΔPd)引起的压力损失急剧上升。
这样，如果气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的容量比例超过全部细孔的容量的30％，则认为过滤器的压力损失将增大。此外，箭头表示废气流。
另外，如上所述，隔开气体流入侧贯通孔和气体流出侧贯通孔的间隔壁充分蓄积了颗粒之后，颗粒也将流入隔开气体流入侧贯通孔之间的间隔壁中。
与之相反，本发明的蜂窝结构体中，在隔开气体流入侧贯通孔和气体流出侧贯通孔的间隔壁的气孔分布状态中，减少气孔径相对大的细孔，而使气体难以流动。因此，与上述形成气孔径大的细孔的情况相比，隔开气体流入侧贯通孔和气体流出侧贯通孔的间隔壁中气体难以流动。其结果是，在相对早期阶段，在隔开气体流入侧贯通孔之间的间隔壁中流入了废气，借此，避免了由于颗粒的厚度、捕获的不均匀等导致的压力损失的急剧上升。
另外，对于这样的过滤器，正如已经参照图14说明的那样，因为可以减小在间隔壁蓄积的颗粒的厚度，所以认为不会出现因颗粒难燃烧而不利于再生，或因急剧燃烧产生的热冲击破坏过滤器的情况。
此外，上述气孔径是根据水银压入法、扫描型电子显微镜(SEM)的测定等现有公知的方法测定的。
但是，在本发明中，如果需要测定全体的气孔径分布时，优选通过水银压入法测定。
上述蜂窝结构体中，优选如图1所示的蜂窝结构体10那样，气体流入侧的开口面积比气体流出侧的开口面积更大。因为这样作为过滤器的过滤面积大，并且捕获颗粒的能力出色。
另外，上述蜂窝结构体优选存在隔开气体流入侧的贯通孔之间的间隔壁。因为这样可以维持低的压力损失，同时能确保宽的有效过滤范围。
本发明的蜂窝结构体优选上述多孔质陶瓷部件的气孔率为30％～70％。因为这样能够维持多孔质陶瓷部件的强度，同时颗粒难以进入壁部，能保持废气通过壁部时的阻力低。
如果气孔率小于30％，则壁部有时很快产生堵塞。另一方面，如果气孔率超过70％，则多孔质陶瓷部件的强度下降，容易被破坏。
此外，上述气孔率可以例如通过水银压入法、阿基米德法、扫描型电子显微镜(SEM)的测定等现有公知的方法测定。
本发明的蜂窝结构体优选上述壁部的厚度是0.1mm～0.5mm。因为这样蜂窝结构体能保持所定的强度，并且，能保持通过壁部时的阻力低。
如果小于0.1mm，则有时得不到作为蜂窝结构体充分的强度，如果大于0.5mm，则有时压力损失过大。
另外，本发明的蜂窝结构体优选垂直于其长度方向的截面上的开口(贯通孔)密度为15.5个/cm2～62.0个/cm2。
如果少于15.5个/cm2，壁部的总面积小，且过滤器的效率下降，同时，由于壁部的厚度的原因，有时蜂窝结构体的强度下降。另一方面，如果多于62.0个/cm2，气体流入侧以及气体流出侧的各个开口(贯通孔)面积小，有时过滤器的效率下降，特别是气体流入侧的开口(贯通孔)面积小的情况下，有时压力损失增大。
制造这样的多孔质陶瓷部件时，对于使用的陶瓷的粒径没有特别限制，但优选在后面的烧制工序中收缩小的粉末，例如，优选使用将100重量份平均粒径为0.3μm～50μm的粉末与5重量份～65重量份平均粒径为0.1μm～1.0μm的粉末相组合的粉末。这是因为以上述配比组合上述粒径的陶瓷粉末，可以形成多孔质陶瓷部件。
另外，通过调整上述2种粉末的粒径，特别是粒径大的粉末粒径，可以将多孔质陶瓷部件的气孔径调整至上述范围。即使对于制造一体型蜂窝结构体的情况下，也可采用同样的方法。
另外，制造气孔径经调整的多孔质陶瓷部件时，还可以将粒径一致的成孔材料混合在原料中，通过烧制进行制造。此外，所谓成孔材料是用于在所制造的陶瓷中形成气孔的材料，作为其一个例子可举出通过烧制而消失的物质。
上述密封材料优选含有多孔质陶瓷。
本发明的蜂窝结构体中，由于一端由上述密封材料密封的多孔质陶瓷部件含有多孔质陶瓷，因此将上述密封材料制成与上述多孔质陶瓷部件含有相同的多孔质陶瓷，可以提高二者的粘着强度，同时通过调整上述密封材料的气孔率与多孔质陶瓷部件相同，预计能使上述多孔质陶瓷部件的热膨胀率和密封材料的热膨胀率的整合，可以防止由于制造时和使用时的热应力而在密封材料和壁部之间产生缝隙，并且能防止密封材料和接触密封材料的部分的壁部产生裂纹。
上述密封材料含有多孔质陶瓷时，对其材料没有特别限定，例如能举出与构成上述多孔质陶瓷部件的陶瓷材料同样的材料。
本发明的蜂窝结构体中，密封材料层(壁部)13、14形成于多孔质陶瓷部件20之间以及陶瓷构件15的外周。进而，在多孔质陶瓷部件20之间形成的密封材料层(壁部)14也作为将多孔质陶瓷部件20之间结合的接合剂发挥作用，另一方面，将本发明的蜂窝结构体设置在内燃机的排气通路上时，在陶瓷构件15的外周形成的密封材料层(壁部)13具有作为防止废气从陶瓷构件15的外周泄漏的密封材料的作用。
对于构成上述密封材料层的材料没有特别限定，例如可以举出含有无机粘合剂、有机粘合剂、无机纤维和/或无机颗粒的物质等。
此外，如上所述，本发明的蜂窝结构体中，密封材料层形成于多孔质陶瓷部件之间以及陶瓷构件的外周，但是这些密封材料层可由同样的材料组成，也可由不同材料组成。此外，上述密封材料层由同样的材料组成的情况下，其材料配料比可以相同，也可不同。
作为上述无机粘合剂，例如能举出硅溶胶、氧化铝溶胶等。这些可以单独使用，也可二种或二种以上组合使用。上述无机粘合剂中优选硅溶胶。
作为上述有机粘合剂，可举出例如聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素等。这些物质可以单独使用，也可以二种或二种以上组合使用。在上述有机粘合剂中，优选羧甲基纤维素。
作为上述无机纤维，可举出例如硅石-氧化铝、莫来石、氧化铝、硅石等陶瓷纤维等。这些物质可以单独使用，也可以二种或二种以上组合使用。在上述无机纤维中，优选硅石-氧化铝纤维。
作为上述无机颗粒，可举出例如碳化物、氮化物等，具体可举出含有碳化硅、氮化硅、氮化硼等的无机粉末或者须晶等。这些物质可以单独使用，也可以二种或二种以上组合使用。在上述无机颗粒中，优选热传导性优越的碳化硅。
密封材料层可以由致密体制成，也可以是多孔质材料。
图3(a)是示意性表示本发明的蜂窝结构体的一例中一体型蜂窝结构体的具体例的立体图，图3(b)是其沿B-B线的截面图。
如图3(a)所示，蜂窝结构体30由柱状的多孔质陶瓷构件35构成，所述多孔质陶瓷构件35中大量的贯通孔31隔着壁部33在长度方向平行分布，贯通孔31任意一端的端部由密封材料32密封。其中，垂直于其长度方向的截面面积相对大的贯通孔31a在废气流出侧被密封，使其具有气体流入贯通孔的功能；上述截面面积相对小的贯通孔31b在废气流入侧被密封，使其具有气体流出贯通孔的功能。
此外，图3中虽然没有给出，但在多孔质陶瓷构件35的周围，也可与图1所示的蜂窝结构体10同样形成密封材料层。
该蜂窝结构体30中，多孔质陶瓷构件35可为通过烧结制造的一体结构，此外也可构成与集合体型蜂窝结构体10同样的结构。所以，该蜂窝结构体30中，隔开气体流入贯通孔31a和气体流出贯通孔31b的壁部33也具有过滤器的功能，流入气体流入贯通孔31a的废气必须通过这些壁部33之后，才能从气体流出贯通孔31b流出。
所以，即使一体型蜂窝结构体30也可得到与集合体型蜂窝结构体同样的效果。
另外，与集合体型蜂窝结构体10同样，一体型蜂窝结构体30中，多孔质陶瓷构件35的平均气孔径也是5μm～30μm，并且，相对于全部细孔的容量，气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的比例小于等于30％。另外，其形状、大小可以是任意的，并且，与集合体型蜂窝结构体同样，该气孔率优选为30％～70％。
另外，垂直于长度方向的截面上优选的开口(贯通孔)密度和优选的壁部厚度与集合体型蜂窝结构体相同。
对于构成多孔质陶瓷构件35的多孔质陶瓷没有特别限定，可以举出与集合体型蜂窝结构体中相同的氮化物、碳化物、氧化物陶瓷，其中优选堇青石等氧化物陶瓷。
这样的一体型蜂窝结构体30中的密封材料32同样优选含有多孔质陶瓷，作为其材料没有特别限定，例如可以举出与构成上述多孔质陶瓷35的陶瓷材料相同的材料。
由图1及图3所示结构形成的本发明的蜂窝结构体中，对于垂直于贯通孔长度方向的截面形状没有特别限定，优选是多边形。
这是因为通过制成多边形可以得到下述的某种效果消除当废气通过贯通孔时因贯通孔形状而产生摩擦大的部分，降低通过贯通孔时因摩擦引起的压力损失，或者消除壁部厚度不均的部分，即消除局部上难以通过废气的部分，降低因通过壁部时的阻力引起的压力损失。
另外，多边形中优选四边形或四边以上的多边形，更优选其至少一个角是钝角。这是因为，通过制成上述形式，可以降低通过贯通孔入口侧时的摩擦以及通过贯通孔出口侧时的摩擦引起的压力损失。
另外，上述贯通孔截面的角部附近优选由曲线构成。这是因为，通过形成曲线，可以防止因角部的应力集中而产生裂纹。
另外，废气流入侧的开口面积优选比废气流出侧的开口面积大，此时，废气流入侧的开口面积与废气流出侧的开口面积的比例(废气流入侧的开口面积/废气流出侧的开口面积，以下简称为开口面积比)优选是1.01～6。
如果上述面积比大于6，则废气流出侧的贯通孔的容量过小，通过贯通孔时的摩擦以及通过壁部时的阻力引起的压力损失增大，初期压力损失增大。上述面积比较优选1.2～5。此外，上述面积比更优选1.2～3.0。
图4(a)～图4(d)以及图5(a)～图5(f)是示意性表示构成本发明涉及的集合体型蜂窝结构体的多孔质陶瓷部件截面一部分的截面图。此外，无论一体型、集合体型，各贯通孔的截面的形状同样，所以使用这些图说明构成本发明的蜂窝结构体的截面形状。
图4(a)中开口面积比大致为1.55，图4(b)中大致为2.54，图4(c)中大致为4.45，图4(d)中大致为6.00。另外，图5(a)、图5(c)、图5(e)中上述开口面积比全部大致为4.45，图5(b)、图5(d)、图5(f)中上述开口面积比全部是大致6.00。
图4(a)～图4(d)中，气体流入贯通孔的截面形状是八边形，气体流出贯通孔的截面形状为四边形(正方形)，分别交错排列，通过改变气体流出贯通孔的截面积，并稍微改变气体流入贯通孔的截面形状，可以容易地任意改变开口面积比。同样，对于图5所示的蜂窝结构体，也可任意地改变其开口面积比。
此外，图5(a)～图5(b)所示的蜂窝结构体160、260中，气体流入贯通孔161a、261a的截面形状是五边形，其中三个角大致是直角；并且气体流出贯通孔161b、261b的截面形状是四边形，分别占据大四边形斜向对置的部分。图5(c)～图5(d)所示的蜂窝结构体170、270中，改变了图4(a)～图4(d)所示的截面形状，气体流入贯通孔171a、271a和气体流出贯通孔171b、271b共有的壁部具有曲率向气体流出贯通孔侧扩展。该曲率可以是任意的。
此处举出的例子是，气体流入贯通孔171a、271a和气体流出贯通孔171b、271b共有的壁部形成的曲线是1/4圆。
图5(e)～图5(f)表示的蜂窝结构体180、280中，气体流入贯通孔181a、281a以及气体流出贯通孔281b，281b由四边形(长方形)构成，如图所示，组合2个气体流入贯通孔和2个气体流出贯通孔，则可得到近正方形。
另外，构成本发明的蜂窝结构体的贯通孔的截面形状可以是已经说明的如图9～12所示的形状。
所以，本发明的蜂窝结构体中，气体流入贯通孔的开口面积比气体流出贯通孔的贯通孔的开口面积更大，并且气体流入贯通孔的数量和气体流出贯通孔的数量可以不同。
本发明中，优选相邻气体流入贯通孔垂直于长度方向的截面的重心间距离与相邻气体流出贯通孔垂直于长度方向的截面的重心间距离相等。
“相邻气体流入贯通孔的上述截面的重心间距离”是指，一个气体流入贯通孔垂直于长度方向的截面的重心和与其相邻的气体流入贯通孔垂直于长度方向的截面的重心的最小距离。另一方面，“相邻气体流出贯通孔的上述截面的重心间距离”是指，一个气体流出贯通孔垂直于长度方向的截面的重心和与其相邻的气体流出贯通孔的重心的最小距离。
上述两个重心间距离相等时，再生时热均匀地扩散，蜂窝结构体内部没有局部温度偏差，即使长期间重复使用，过滤器也不会产生热应力引起的裂纹等，并且耐久性优异。
本发明的蜂窝结构体用作捕获废气中颗粒的过滤器时，捕获的颗粒在构成蜂窝结构体的贯通孔内部逐渐堆积起来。
颗粒的堆积量增多则压力损失逐渐增大，如果超过一定值，则发动机的负荷过大。所以，对于本发明的蜂窝结构体，通过使颗粒燃烧，对过滤器进行再生，但是本发明与以往的过滤器相比，捕获颗粒以后的压力损失的增加的程度小，所以可以延长到达再生处理之前的时间。
接着，对上述的本发明的蜂窝结构体的制造方法的一例进行说明。本发明的蜂窝结构体的结构如图3所示，其整体是由一个烧结体构成的一体型蜂窝结构体时，首先使用以上述那样的陶瓷作为主要成分的原料浆料进行挤出成型，制作与图3所示的蜂窝结构体30形状相近的陶瓷成型体。
对于上述原料浆料没有特别限制，只要其制成的多孔质陶瓷构件的平均气孔径为5μm～30μm，并且相对于全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径2倍的细孔的容量的比例小于等于30％即可，例如可以举出含上述陶瓷并在具有所定粒径的粉末中加有粘合剂以及分散介质液的物质。
作为上述粘合剂没有特别限定，例如可以举出甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇、酚醛树脂、环氧树脂等。
通常，相对100重量份陶瓷粉末，上述粘合剂的配合量优选1重量份～10重量份。
作为上述分散介质液没有特别限定，例如可以举出苯等有机溶剂、甲醇等醇、水等。
配合适量上述分散介质液，使原料浆料的粘度达到一定范围内。
这些陶瓷粉末、粘合剂以及分散介质液用磨碎机等混合，并用捏合机等充分捏合之后，通过挤出成型制作上述陶瓷成型体。
另外，上述原料浆料中可根据需要添加成型助剂。对于上述成型助剂没有特别限定，例如可以举出乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。
此外，上述原料浆料中，根据需要还可添加以氧化物陶瓷作为成分的微小中空球体例如中空球状物、或者球状丙烯酸颗粒、石墨等成孔剂。
对于上述中空球状物没有特别限定，可举出例如氧化铝中空球状物、玻璃微中空球状物、火山土(shirasu)中空球状物、飞灰中空球状物(FA中空球状物)及莫来石中空球状物等。这些中空球状物中，优选飞灰中空球状物。
接着，使用微波干燥机、热风干燥机、电介质干燥机、减压干燥机、真空干燥机、冷冻干燥机等将上述陶瓷成型体干燥后，向特定的贯通孔填充密封材料浆料以形成密封材料，实施用于密封所述贯通孔的封孔工序。此处，进行密封处理时，使气体流入贯通孔的开口面积比气体流出贯通孔开口面积大。
对于上述密封材料浆料没有特别限定，例如可以使用和上述原料浆同样的物质，优选是通过向用作上述原料浆的陶瓷粉末中添加了润滑剂、溶剂、分散剂和粘合剂而制造的浆料。因为通过这种设置，可以在上述封口处理过程中防止密封材料浆料中的陶瓷颗粒发生沉降。
接着，以规定的条件对填充了上述密封材料浆料的陶瓷干燥体进行脱脂、烧制处理，借此可以制造含多孔质陶瓷且其整体由一个烧结体构成的蜂窝结构体。
此外，上述陶瓷干燥体的脱脂以及烧制条件等可以应用以往制造含多孔质陶瓷的蜂窝结构体时采用的条件。
另外，本发明的蜂窝结构体的结构是如图1所示的通过密封材料层将多个多孔质陶瓷部件结合在一起所构成的集合体型蜂窝结构体时，首先，使用以上述陶瓷作为主要成分的原料浆料进行挤出成型，制作如图2所示的多孔质陶瓷部件20形状的粗成型体。
此外，上述原料浆料可以举出与在上述集合体型蜂窝结构体中说明的原料相同的物质。
接着，将上述粗成型体用微波干燥机等干燥，制成干燥体之后，在该干燥体的规定贯通孔中填充形成密封材料的密封材料浆料，并实施对上述贯通孔进行密封的密封处理。
此外，上述密封材料浆料可以举出与在上述一体型蜂窝结构体中说明的密封材料浆料同样的物质，上述密封处理可以举出与在上述一体型蜂窝结构体的情况相同的方法，但是填充密封材料浆料的对象不同。
此处同样优选进行密封处理时，使气体流入贯通孔的开口面积比气体流出贯通孔的开口面积更大。
接着，以规定的条件对经上述密封处理的干燥体进行脱脂、烧制，从而可以制造多个贯通孔隔着壁部在长度方向平行分布的多孔质陶瓷部件。
此外，上述粗成型体的脱脂以及烧制条件等可以应用以往制造通过密封材料层将多个多孔质陶瓷部件结合在一起而构成的蜂窝结构体时采用的条件等。
接着，涂布均匀厚度的形成密封材料层14的密封材料浆料，从而形成密封材料浆料层，在该密封材料浆料层上，反复重复依次层积其他多孔质陶瓷部件20的工序，制作规定的大小棱柱状多孔质陶瓷部件20的层积体。
此外，构成上述密封材料浆料的材料如上述本发明蜂窝结构体中所述，所以此处省略了对其的说明。
接着，加热该多孔质陶瓷部件20的层积体，使密封材料浆料层干燥，使其固化，形成密封材料层14，其后，例如使用金钢石切割器等，将其外周部分切削成图1所示的形状，制作陶瓷构件15。
进而，使用上述密封材料浆料在陶瓷构件15的外周形成密封材料层13，由此可以制造通过密封材料层将多孔质陶瓷部件结合在一起构成的蜂窝结构体。
这样制成的蜂窝结构体均是柱状，其结构如图1或图2所示。
对于本发明的蜂窝结构体的用途没有特别限定，可以适用于车辆的废气净化装置。
图6是示意性表示设置有本发明蜂窝结构体的车辆的废气净化装置的一例的截面图。
如图6所示，废气净化装置800主要由本发明的蜂窝状结构体80、覆盖蜂窝状结构体80的外部的壳830、在蜂窝状结构体80和壳830间设置的保持密封材料820、以及设置在蜂窝状结构体80的废气流入侧的加热单元810构成，在壳830的废气导入侧的一端，连接有与发动机等内燃机连接的导入管840，在壳830的另一端，连接有与外部连接的排气管850。另外，图6中，箭头表示废气的流动方向。
另外，图6中，蜂窝结构体80可以是图1所示的蜂窝结构体10，也可以是图3所示的蜂窝结构体30。
在如此构成的废气净化装置800中，从发动机等内燃机排出的废气通过导入管840导入壳830内，从蜂窝状结构体80的贯通孔通过壁部(间隔壁)，在该壁部(间隔壁)中捕获颗粒、净化废气后，废气通过排气管850被排出到外部。
随后，在蜂窝状结构体80的壁部(间隔壁)堆积大量的颗粒，压力损失变高后，进行蜂窝状结构体80的再生处理。
在上述再生处理中，通过使用加热单元810加热的气体流入蜂窝状结构体80的贯通孔的内部，加热蜂窝状结构体80，燃烧除去堆积在壁部(间隔壁)的颗粒。
本发明中，除上述方法外，也可以使用后喷射(post injection)方式将颗粒燃烧除去。
在本发明的蜂窝状结构体的气孔中，可以负载能够净化废气中的CO、HC(烃)和NOx等的催化剂。
通过负载这样的催化剂，本发明的蜂窝状结构体在发挥捕集废气中的颗粒的作用的同时，还可以起到用于净化包含在废气中的上述CO、HC和NOx等的催化剂转化器的作用。另外，根据情况，所述蜂窝状结构体可以降低颗粒的燃烧温度。
作为上述催化剂，可举出例如铂、钯、铑等贵重金属。含有该贵重金属的催化剂就是所谓的三元催化剂，负载有这样的三元催化剂的本发明的蜂窝状结构体和以往公知的催化剂转化器以同样的方式发挥作用。因此，在此省略了对本发明的蜂窝状结构体作为催化剂转化器发挥作用的情况的详细说明。
其中，可以负载在本发明的蜂窝结构体的催化剂并不限定于上述贵重金属，只要可以净化废气中的CO、HC以及NOx等的催化剂，可以任意负载。
实施例以下举出实施例详细说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
(实施例1)(1)通过筛调整原料的粒度，获得60重量％平均粒径为11μm(±1μm范围内占99.99重量％)的α型碳化硅粉末和40重量％平均粒径为0.5μm的β型碳化硅粉末，将其湿式混合，相对100重量份获得的混合物，加入5重量份有机粘合剂(甲基纤维素)、10重量份水进行捏合，得到混合组合物。接着，在上述混合组合物中进一步加入少量增塑剂和润滑剂进行捏合，然后挤出成型，制作形状与图4(b)所示截面形状相近且开口面积比为3.00的粗成型体。
(2)接着，使用微波干燥机等干燥上述粗成型体，制成陶瓷干燥体之后，将与上述粗成型体组成相同的浆料填充到规定的贯通孔中，然后再使用干燥机干燥，此后在400℃脱脂，在常压的氩气气氛下于2000℃烧制3小时，制成碳化硅烧结体多孔陶瓷部件，其气孔率为42％，平均气孔径为5μm，气孔径大于等于平均气孔径2倍(本实施例是10μm)的细孔的容量的比例(以下成气孔径分布)为10％，其大小为34.3mm×34.3mm×150mm，贯通孔的数量为31个/cm2，实质上全部的壁部(间隔壁)23的厚度是0.4mm。
此外，获得的多孔质陶瓷部件的端面上，截面面积相对大的贯通孔41a的一侧的端面被密封材料密封，截面面积相对小贯通孔41b的另一侧的断面被密封材料密封。
此外，上述气孔径由以下的方法测定。
即对于上述多孔质陶瓷部件，通过水银压入法(JIS R16552003)测定气孔径(0.2μm～500μm)。
具体地说，将具有蜂窝结构的多孔质陶瓷部件切成0.8cm左右的立方体，用离子交换水超声清洗，然后充分干燥。接着，使用岛津制造所社生产的粉末自动孔隙率测定仪(AutoPore III9405)测定该样品的气孔径。此时，测定范围是0.2μm～500μm，进一步说，在100μm～500μm的范围每0.1psia压力进行测定，在0.2μm～100μm的范围每0.25psia的压力进行测定。由此，计算气孔径分布、全部细孔容量。
平均气孔径(直径)按4×S(积分细孔面积)/V(积分细孔容量)计算。另外，计算平均气孔径2倍的气孔径，并算出大于该2倍气孔径的细孔容量，进而，根据全部细孔径范围测定的数据和上述算出的细孔径比例，计算本发明中气孔径大于等于平均细孔径2倍的细孔的容量的比例。
(实施例2～12)将平均气孔径以及气孔径分布制成如下述表1所示大小，此外与实施例1同样地制造多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表1所示。另外，原料粉末(α型碳化硅粉末)的粒径与实施例1同样，偏差在±1μm范围的粉末占99.99重量％。
(比较例1～6)将平均气孔径以及气孔径分布制成如下述表1所示大小，此外与实施例1同样地制造多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表1所示。
对于实施例1～12以及比较例1～6的多孔质陶瓷部件，分别制造陶瓷构件，并进行下述测定。此外，陶瓷构件的制造方法如下。
即首先使用耐热性密封材料浆料，通过上述方法将多个上述多孔陶瓷部件结合在一起，其中该耐热性密封材料浆料含有30重量％的纤维长度为0.2mm的氧化铝纤维、21重量％的平均粒径为0.6μm的碳化硅颗粒、15重量％的硅溶胶、5.6重量％的羧甲基纤维素以及28.4重量％的水；接着，用金刚石切割器将其切断，制作圆柱形状的陶瓷构件。此时，调整将上述多孔陶瓷部件结合在一起的密封材料层的厚度为1.0mm。
接着，混合23.3重量％的无机纤维、30.2重量％的无机颗粒、7重量％的无机粘合剂、0.5重量％的有机粘合剂以及39重量％的水，并进行捏合，制备密封材料浆料。其中，无机纤维是由硅酸铝构成的陶瓷纤维(渣球含量3％，纤维长0.1mm～100mm)，无机颗粒是平均粒径为0.3μm的碳化硅粉末，无机粘合剂是硅溶胶(溶胶中的SiO2的含量30重量％)，有机粘合剂是羧甲基纤维素。
然后，使用上述密封材料浆料，在上述陶瓷构件的外周部形成厚度为1.0mm的密封材料浆料层。接着，在120℃干燥该密封材料浆料层，制成蜂窝结构体，其是直径为144mm、长度方向的长度为150mm的圆柱形状，具有作为废气净化用蜂窝过滤器的功能。
然后，测定上述圆柱状蜂窝结构体的初期状态的压力损失、捕获0.5g/l、1g/l、2g/l、4g/l、6g/l以及8g/l的颗粒时的压力损失，并且分别测定再生极限值。结果示于表1。
(评价方法)(1)压力损失的测定将各实施例以及比较例的蜂窝结构体如图6所示那样设置在发动机的排气通路中作为废气净化装置，以转动数3000转/分钟、扭矩50Nm运转上述发动机，测定初期状态以及捕获规定量的颗粒的状态的压力损失。
(2)再生极限值的测定将各实施例以及比较例的蜂窝结构体如图6所示那样设置在发动机的排气通路中作为废气净化装置，以转动数3000转/分钟、扭矩50Nm将上述发动机运转规定的时间，制成捕获了颗粒的样品。
接着，以转动数4000转/分钟、扭距200Nm运转发动机，当过滤器温度达到700℃附近变得稳定，将发动机定为转动数1050转/分钟、扭距30Nm，由此使过滤器捕获的颗粒强制性地燃烧。对数个同样的过滤器进行这样的实验，测定不产生裂纹的最大的颗粒量，以该值作为再生极限值。
表1
注气孔径分布是气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的容量的比例由表1可知，关于初期状态的压力损失，比较例涉及的蜂窝结构体有时比实施例涉及的蜂窝结构体更低，但是在捕获4g/l颗粒时，比较例涉及的蜂窝结构体与实施例涉及的蜂窝结构体相比，压力损失大；关于捕获8g/l颗粒时的压力损失，实施例涉及的蜂窝结构中被抑止在较低水平。
据认为，这是因为，比较例涉及的蜂窝结构体中，颗粒进入到壁部深层部，而实施例涉及的蜂窝结构体中，颗粒仅在壁部的表层部被捕获。
另外还可以清楚，与比较例涉及的过滤器相比，实施例涉及的蜂窝结构体的再生极限值大，再生之前能捕获大量的颗粒，可以延长再生之前的时间。
(实施例13)(1)与实施例1的(1)同样操作，得到混合组合物。接着，在上述混合组合物中加少量增塑剂和润滑剂进一步捏合后，进行挤出成型，制成粗成型体，其截面形状与图9表示的截面形状近似，开口面积比是3.00。此外，原料粉末(α型碳化硅粉末)的粒径与实施例1同样，偏差在±1μm范围的粉末占99.99重量％。
(2)接着，使用微波干燥机等干燥上述粗成型体，制成陶瓷干燥体之后，将与上述粗成型体组成相同的浆料填充到规定的贯通孔中，然后再使用干燥机干燥，此后在400℃脱脂，在常压的氩气气氛下于2000℃烧制3小时，制成碳化硅烧结体多孔陶瓷部件，其气孔率为42％，平均气孔径为5μm，气孔径分布为10％，其大小为34.3mm×34.3mm×150mm，贯通孔的数量为31个/cm2，实质上全部的壁部(间隔壁)23的厚度是0.4mm。
此外，在获得的多孔质陶瓷部件的任意一侧端面用密封材料密封，以使开口面积比成为上述的大小。
(实施例14～17)除将平均气孔径以及气孔径分布制成下表2所示的大小之外，与实施例13同样制成多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表2所示。另外，原料粉末(α型碳化硅粉末)的粒径与实施例1同样，偏差在±1μm范围的粉末占99.99重量％。
(比较例7～9)除将平均气孔径以及气孔径分布制成下表2所示的大小之外，与实施例13同样制成多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表2所示。
对于实施例14～17以及比较例7～9涉及的多孔质陶瓷部件，制成与实施例1同样的圆柱形状的蜂窝结构体，分别测定初期状态的压力损失、捕获规定量的颗粒时的压力损失以及再生极限值。结果示于表2。
另外，气孔径的测定、压力损失的测定以及再生极限值的测定按与实施例1同样的方法进行。
表2
注气孔径分布是气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的容量的比例由表2可知，关于初期状态的压力损失，比较例涉及的蜂窝结构体有时比实施例涉及的蜂窝结构体更低，但是在捕获4g/l颗粒时，比较例涉及的蜂窝结构体与实施例涉及的蜂窝结构体相比，压力损失大；关于捕获8g/l颗粒时的压力损失，实施例涉及的蜂窝结构中被抑止在较低水平。
据认为，这是因为，比较例涉及的蜂窝结构体中，颗粒进入到壁部深层部，而实施例涉及的蜂窝结构体中，颗粒仅在壁部的表层部被捕获。
另外还可以清楚，与比较例涉及的过滤器相比，实施例涉及的蜂窝结构体的再生极限值大，再生之前能捕获大量的颗粒，可以延长再生之前的时间。
(实施例18)(1)与实施例1的(1)同样操作，得到混合组合物。接着，在上述混合组合物中加少量增塑剂和润滑剂进一步捏合后，进行挤出成型，制成粗成型体，其截面形状与图10表示的截面形状近似，开口面积比是3.00。此外，原料粉末(α型碳化硅粉末)的粒径与实施例1同样，偏差在±1μm的范围的粉末占99.99重量％。
(2)接着，使用微波干燥机等干燥上述粗成型体，制成陶瓷干燥体之后，将与上述粗成型体组成相同的浆料填充到规定的贯通孔中，然后再使用干燥机干燥，此后在400℃脱脂，在常压的氩气气氛下于2000℃烧制3小时，制成碳化硅烧结体多孔陶瓷部件，其气孔率为42％，平均气孔径为5μm，气孔径分布为10％，其大小为34.3mm×34.3mm×150mm，贯通孔的数量为31个/cm2，实质上全部的壁部(间隔壁)23的厚度是0.4mm。
此外，在获得的多孔质陶瓷部件的端面中，将截面面积相对大的贯通孔32 1在一侧的端面用密封材料密封，将截面面积相对小的贯通孔322在另一侧的端面用密封材料密封。
(实施例19～22)除将平均气孔径以及气孔径分布制成下表3所示的大小之外，与实施例18同样制成多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表3所示。另外，原料粉末(α型碳化硅粉末)的粒径与实施例1同样，偏差在±1μm范围的粉末占99.99重量％。
(比较例10～12)除将平均气孔径以及气孔径分布制成下表3所示的大小之外，与实施例18同样制成多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表3所示。
对于实施例18～22以及比较例10～12涉及的多孔质陶瓷部件，制成与实施例1同样的圆柱形状的蜂窝结构体，分别测定初期状态的压力损失、捕获规定量的颗粒时的压力损失以及再生极限值。结果示于表3。
另外，气孔径的测定、压力损失的测定以及再生极限值的测定按与实施例1同样的方法进行。
表3
注气孔径分布是气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的容量的比例由表3可知，关于初期状态的压力损失，比较例涉及的蜂窝结构体有时比实施例涉及的蜂窝结构体更低，但是在捕获4g/l颗粒时，比较例涉及的蜂窝结构体与实施例涉及的蜂窝结构体相比，压力损失大；关于捕获8g/l颗粒时的压力损失，实施例涉及的蜂窝结构中被抑止在较低水平。
据认为，这是因为，比较例涉及的蜂窝结构体中，颗粒进入到壁部深层部，而实施例涉及的蜂窝结构体中，颗粒仅在壁部的表层部被捕获。
另外还可以清楚，与比较例涉及的过滤器相比，实施例涉及的蜂窝结构体的再生极限值大，再生之前能捕获大量的颗粒，可以延长再生之前的时间。
(实施例23)(1)与实施例1的(1)同样操作，得到混合组合物。接着，在上述混合组合物中加少量增塑剂和润滑剂进一步捏合后，进行挤出成型，制成粗成型体，其截面形状与图12表示的截面形状近似，开口面积比是3.00。此外，原料粉末(α型碳化硅粉末)的粒径与实施例1同样，偏差在±1μm范围的粉末占99.99重量％。
(2)接着，使用微波干燥机等干燥上述粗成型体，制成陶瓷干燥体之后，将与上述粗成型体组成相同的浆料填充到规定的贯通孔中，然后再使用干燥机干燥，此后在400℃脱脂，在常压的氩气气氛下于2000℃烧制3小时，制成碳化硅烧结体多孔陶瓷部件，其气孔率为42％，平均气孔径为5μm，气孔径分布为10％，其大小为34.3mm×34.3mm×150mm，贯通孔的数量为31个/cm2，实质上全部的壁部(间隔壁)23的厚度是0.4mm。
此外，在获得的多孔质陶瓷部件的端面中，将截面面积相对大的贯通孔341在一侧的端面用密封材料密封，将截面面积相对小的贯通孔342在另一侧的端面用密封材料密封。
(实施例24～27)除将平均气孔径以及气孔径分布制成下表4所示的大小之外，与实施例23同样制成多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表4所示。另外，原料粉末(α型碳化硅粉末)的粒径与实施例1同样，偏差在±1μm范围的粉末占99.99重量％。
(比较例13～15)除将平均气孔径以及气孔径分布制成下表4所示的大小之外，与实施例23同样制成多孔质陶瓷部件。此外，原料粉末的粒径、烧制条件等如表4所示。
对于实施例23～27以及比较例13～15涉及的多孔质陶瓷部件，制成与实施例1同样的圆柱形状的蜂窝结构体，分别测定初期状态的压力损失、捕获规定量的颗粒时的压力损失以及再生极限值。结果示于表4。
另外，气孔径的测定、压力损失的测定以及再生极限值的测定按与实施例1同样的方法进行。
表4
注气孔径分布是气孔径大于等于平均气孔径2倍的细孔的容量的比例由表4可知，关于初期状态的压力损失，比较例涉及的蜂窝结构体有时比实施例涉及的蜂窝结构体更低，但是在捕获4g/l颗粒时，比较例涉及的蜂窝结构体与实施例涉及的蜂窝结构体相比，压力损失大；关于捕获8g/l颗粒时的压力损失，实施例涉及的蜂窝结构中被抑止在较低水平。
据认为，这是因为，比较例涉及的蜂窝结构体中，颗粒进入到壁部深层部，而实施例涉及的蜂窝结构体中，颗粒仅在壁部的表层部被捕获。
另外还可以清楚，与比较例涉及的过滤器相比，实施例涉及的蜂窝结构体的再生极限值大，再生之前能捕获大量的颗粒，可以延长再生之前的时间。
此外，通过以上的实施例以及比较例，对于实施例3和比较例2、实施例6和比较例3、实施例9和比较例4、实施例16和比较例8、实施例21和比较例11以及实施例26和比较例14涉及的蜂窝结构体，分别比较例如捕获8g/l的颗粒时的压力损失，此时，对于如图4和图9所示那样具有将气体流入贯通孔之间隔开的间隔壁的蜂窝结构体，由于将气孔径分布制成小于等于30％，所以与气孔径分布大于30％时(35％)相比，可以将压力损失减少到小于等于92％，而对于如图10和图12所示的那样没有将流入贯通孔之间隔开的间隔壁的蜂窝结构体，将气孔径分布制成小于等于30％带来的与气孔径分布超过30％时(35％)相比的压力损失现象停留在95％左右。另外，分别比较捕获4g/l、6g/l的颗粒时的压力损失，也得到了同样的结果。
由此可知，具有将气体流入贯通孔之间隔开的间隔壁的蜂窝结构体可以特别显著地得到本发明的效果。
权利要求
1.蜂窝结构体，其是大量贯通孔隔着壁部沿长度方向平行分布的柱状蜂窝结构体；其特征在于，所述贯通孔任意一侧的端部被密封，并且一侧端面的开口面积与另一侧端面的开口面积孔不同；构成所述壁部的陶瓷的平均气孔径是5μm～30μm，并且相对全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径2倍的细孔的容量的比例小于等于30％。
2.如权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，所述气体流入侧的开口面积比气体流出侧的开口面积大。
3.如权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体中存在隔开气体流入侧的贯通孔之间的间隔壁。
4.如权利要求1～3任一项所述的蜂窝结构体，其中，构成所述壁部的陶瓷的气孔率为30％～70％。
5.如权利要求1～4任一项所述的蜂窝结构体，其中，垂直于其长度方向的截面中的贯通孔密度是15.5个/cm2～62.0个/cm2。
6.如权利要求1～5任一项所述的蜂窝结构体，其中，其主要材料是碳化硅。
7.如权利要求1～6任一项所述的蜂窝结构体，其中，所述壁部的厚度是0.1mm～0.5mm。
8.如权利要求1～7任一项所述的蜂窝结构体，其用于车辆的废气净化装置。
全文摘要
本发明的目的在于提供压力损失小、可延长到达再生处理的时间的蜂窝结构体，本发明的蜂窝结构体是大量贯通孔隔着壁部沿长度方向平行分布的柱状蜂窝结构体；其特征在于，所述贯通孔的任意一侧端部被密封，并且一侧的端面的开口面积与另一侧的端面的开口面积孔不同；构成所述壁部的陶瓷的平均气孔径是5μm～30μm，并且相对全部细孔的容量，气孔径大于等于上述平均气孔径2倍的细孔的容量的比例小于等于30％。
文档编号B01D46/24GK1717271SQ20048000160
公开日2006年1月4日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月23日
发明者小森照夫, 大野一茂, 洪性泰 申请人:揖斐电株式会社