专利名称：蜂窝状结构体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作除去从柴油机等内燃机排出的废气中的颗粒等的过滤器等的蜂窝状结构体。
背景技术：
近来，从诸如公共汽车、卡车等车辆及施工机器等的内燃机排出的废气中含有的如烟灰等颗粒危及环境和人体的现象已成了问题。
因此，作为能够捕集排放气体中的颗粒、净化排放气体的过滤器，提出了多种由多孔陶瓷构成的蜂窝状结构体。
以往，关于这类蜂窝状构造体，公开了如下的过滤器(例如参见日本发明专利第3130587号说明书和美国专利第4417908号说明书的附图17)，其内部设有两种贯通孔，一种是大容积的贯通孔(以下称大容积贯通孔)，一种是小容积的贯通孔(以下称小容积贯通孔)，利用密封材料密封大容积贯通孔在排放气体出口侧的端部，同时利用密封材料密封小容积贯通孔在排放气体入口侧的端部，通过使在入口侧开放的贯通孔(以下称入口侧贯通孔)的表面积相对比在出口侧开放的贯通孔(以下称出口侧贯通孔)的表面积大，借此增大颗粒捕集量，延长再生前的时间，并且可以实现小型化。
另外，还公开了如下过滤器，入口侧贯通孔的数量比出口侧贯通孔的数量多，同样使出口侧贯通孔的表面积比入口侧贯通孔的表面积相对较大，借此能够增大颗粒捕集量，延长再生前的时间，并且可小型化。(例如参见附美国专利第4417908号说明书的图3)。
即，在日本发明专利第3130587号说明书和美国专利第4417908号说明书中公开的用于排放气体净化用过滤器的蜂窝状结构体，与入口侧贯通孔的总表面积和出口侧贯通孔的总表面积相等的蜂窝状结构体相比，前者因为相对增大了入口侧贯通孔的总表面积，所以可以减小捕集颗粒的堆积层的厚度，其结果，如上所述，可以增大颗粒的捕集临界量。
此外，在下列专利文献中也介绍了这样的现有技术。
在特开昭56-124418号公报中公开了具有三角形、六边形、圆形和凸起等形状的贯通孔的陶瓷过滤器。而且，在美国专利第4276071号说明书(图5a～图5p)、特开昭56-124417号公报、特开昭62-96717号公报及美国专利第4364761号公报说明书(图5a～图5p)中也有与特开昭56-124418号公报同样的记载。
在实愿昭56-187890号微膜过滤器(实开昭58-92409号公报(第4页、图6))中，公开了一种排放气体过滤器，该过滤器具有三角形贯通孔和六边形贯通孔，并且大容积贯通孔的孔距(cell pitch)大约在1.0mm～2.5mm的范围内。
在美国专利第4416676号说明书(图1～图4)中，公开了一种蜂窝状过滤器，该过滤器具有三角形、四边形、八边形、圆形等形状的贯通孔，并规定了大容积贯通孔间的壁厚同大容积贯通孔和小容积贯通孔之间的壁厚的关系。
在特开昭58-196820号公报、特公平3-49608号公报及美国专利第4417908号说明书(图3～图17)中，公开了具有三角形、四边形、六边形等形状的贯通孔的蜂窝状结构体及蜂窝状过滤器，该过滤器通过使入口侧贯通孔的数量比出口侧贯通孔的数量多，而使排放气体入口侧的开口率相对比排放气体出口侧的开口率大。
在美国专利第4420316号说明书(图6～图9)中，公开了在改变了密封的贯通孔数量的蜂窝状结构体，其中涉及提高孔壁中的气体流量的技术。
在特开昭58-150015号公报中，公开了一种过滤器，该过滤器具有正方形贯通孔和长方形贯通孔，其贯通孔的截面形状是从气体的入口侧到出口侧不断变化的锥形。
特开平5-68828号公报及专利第3130587号说明书(第1页)中，公开了一种蜂窝状过滤器，该过滤器具有三角形贯通孔和六边形贯通孔，大容积贯通孔的容积率为60％～70％，小容积贯通孔的容积率为20％～30％，大容积贯通孔的孔距约为2.5mm～5.0mm。
在法国专利发明第2789327号公报中，公开了一种过滤器，该过滤器具有长方形、正方形、六边形和八边形的贯通孔，其贯通孔的截面形状是从气体的入口侧到出口侧不断变化的锥形。
在国际公开第02/100514号公报及特开2001-334114号公报(图2)中，公开了具有圆形和六边形贯通孔的过滤器。而且，公开了小容积贯通孔的截面的总面积相对于大容积贯通孔的截面的总面积的比为40％～120％的过滤器元件。
在国际公开第02/10562号公报中，公开了一种过滤器，该过滤器具有正方形贯通孔和六边形贯通孔，且截面积比为3∶1到4∶1。
在国际公开第03/20407号公报中，公开了设有正方形的贯通孔且有不同的截面积比蜂窝状结构体。
另外，除了上述那样具有全部作为一个整体形成的结构的蜂窝状结构体(以下称一体型过滤器)以外，特开2001-162121号公报公开了利用密封材料层将多个棱柱状陶瓷构件组合而成的蜂窝状结构体(以下称集合体型过滤器)。
但是，将一体型过滤器制成棱柱状的形状时，在颗粒燃烧时的热应力作用下，拐角部分(四角)容易发生裂纹。同样，在颗粒燃烧时的热应力作用下，构成集合体型过滤器的棱柱状陶瓷构件的拐角部分(四角)也容易发生裂纹。并且，在拐角部分(四角)存在出口侧开口的孔，并且如美国专利第4417908号说明书所公开的那样形成不同的容积贯通孔时，发生裂纹的情况更明显。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其以提供蜂窝状结构体(过滤器)为目的，这种蜂窝状结构体捕集颗粒状物质时的压力损失小，可以沉积大量的颗粒状物质和灰烬，并且，不易发生破裂。
本发明的发明人鉴于上述问题，经过深入研究，发现在集合体型过滤器的各个棱柱状陶瓷构件中，位于拐角部分(四角)的贯通孔与位于其它部位的贯通孔相比，其邻接的贯通孔数目少，所以位于拐角部分(四角)的贯通孔内的排放气体流速较慢，因此颗粒状物质在上述的拐角部分(四角)中燃烧时温度上升缓慢，这使得热应力集中，最终导致发生破裂，从而完成了本发明。
即，本发明的蜂窝状结构体是柱型蜂窝状结构体，其包括在长度方向平行分布的多个贯通孔、和隔开上述多个贯通孔并构成外表面的孔壁部分。
上述多个贯通孔包括大容积贯通孔组和小容积贯通孔组，所述大容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔组垂直于长度方向的截面的总面积相对较大的方式对结构体的一端进行密封而形成的；所述小容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔上述截面的总面积相对较小的方式对结构体的另一端进行密封而形成的；其特征在于，上述柱型蜂窝状结构体的外表面具有经过倒角处理的拐角部分。
由于本发明的蜂窝状结构体对外表面的拐角部分进行了倒角处理，所以在其用作净化排放气体的过滤器时，能够减小结构上热应力容易集中的拐角部分的热应力，从而能够抑制发生破裂。
本发明的蜂窝状结构体，具有包括大容积贯通孔组和小容积贯通孔组的贯通孔。通过将大容积贯通孔组作为入口侧贯通孔，能够相对增大入口侧贯通孔的表面积总和。因此，与入口侧表面积总和与出口侧表面积总和相等的蜂窝状结构体相比，可减小颗粒状物质堆积层的厚度，从而抑制捕集颗粒状物质时的压力损失，并能够加大颗粒状物质的捕集临界量。另外，在捕集了一定量的颗粒状物质后，可通过控制发动机升高排放气体温度或升高设置于蜂窝结构体排放气体上流侧的加热装置温度，使颗粒状物质接触高温气体而燃烧。由于颗粒状物质堆积层厚度越薄越易燃烧，所以可以提高颗粒状物质的燃烧速度。
并且，通过将大容积贯通孔组作为入口侧贯通孔，入口侧贯通孔的容积总量也相对增加，因此能够堆积更多的颗粒状物质燃烧后的残留灰烬，可延长作为过滤器的寿命。结果，其可以大大降低用于反洗、更换等的维护费用。
另外，上述大容积贯通孔组和上述小容积贯通孔组的组合包含如下情况。
(1)构成大容积贯通孔组的各个贯通孔和构成小容积贯通孔组的各个贯通孔垂直于长度方向的截面面积相等，构成大容积贯通孔组的贯通孔的数目多；(2)构成大容积贯通孔组的各个贯通孔和构成小容积贯通孔组的各个贯通孔的上述截面面积不同，两者的贯通孔数目也不同；(3)在构成大容积贯通孔组的各个贯通孔和构成小容积贯通孔组的各个贯通孔中，构成大容积贯通孔组的贯通孔的上述截面面积大，两种贯通孔数目相同。
此外，至于构成大容积贯通孔组的贯通孔和/或构成小容积贯通孔组的贯通孔，可分别由在垂直于长度方向上具有相同形状和相同的截面面积的一种贯通孔构成，也可分别由在垂直于长度方向上具有不同形状和不同的截面面积的两种或两种以上的贯通孔构成。
本发明的蜂窝状结构体是柱型的蜂窝状结构体，其包括在长度方向平行分布的多个贯通孔、和间隔上述贯通孔并构成外表面的孔壁部分；上述多个贯通孔包括大容积贯通孔组和小容积贯通孔组，其中，所述大容积贯通孔组的一端被密封，使得在垂直于长度方向的截面的总面积变得相对较大；所述小容积贯通孔组的另一端被密封，使得上述截面的总面积变得相对较小；上述柱型的蜂窝状结构体的上述外表面具有拐角部分，构成上述拐角部分的上述柱孔壁部分优选在其内侧和/或外侧经R倒角和/或C倒角处理。
另外，本说明书中，R倒角是指将拐角部分做成圆弧状的倒角。此外，C倒角是指通过增加构成拐角部分的边数使拐角部分不存在锐角或直角的倒角。
在本发明的蜂窝状结构体中，对构成拐角部分的孔壁部分在其内侧(形成位于拐角部分的贯通孔的壁面的一侧)和/或外侧(形成本发明的蜂窝状结构体外表面的一侧)进行R倒角和/或C倒角处理后，本发明的蜂窝状结构体用作净化排放气体的过滤器时，能够减小结构上易于集中热应力的拐角部分的热应力，能够抑制破裂的发生。而且，对构成拐角部分的孔壁部分内侧进行R倒角和/或C倒角处理时，使位于结构上不易于气体流动的拐角部分的贯通孔中的气体流动性得到提高，能够减小颗粒状物质燃烧时与其它贯通孔之间的温度差，从而更有效地抑制发生破裂。
在本发明的蜂窝状结构体中，位于外表面拐角部分的贯通孔中至少半数或半数以上的贯通孔优选为构成大容积贯通孔组的贯通孔。
本发明的蜂窝状结构体作为净化排放气体的过滤器而使用时，出口侧贯通孔中很少有颗粒状物质堆积，而且，对于位于拐角部分的贯通孔，与其相邻的贯通孔数目较少，其在结构上不易于排放气体的流动。因而，在拐角部分具有出口侧贯通孔时，颗粒状物质燃烧时拐角部分的温度上升比其它部位慢，容易集中热应力，结果使拐角部分容易发生破裂。因此，通过使位于拐角部分的贯通孔中至少半数以上的贯通孔为构成大容积贯通孔组的入口侧贯通孔，使得当颗粒状物质燃烧时，位于拐角部分的贯通孔中也有颗粒状物质燃烧，从而将本发明的蜂窝状结构体中的局部温度偏差控制在最小程度，从而抑制破裂的发生。
根据本发明的蜂窝状结构体中贯通孔的分布模型，将位于拐角部分的贯通孔制成构成大容积贯通孔组的贯通孔时，能够增加本发明的蜂窝状结构体的开口率，从而降低压力损失。
另外，位于外表面的拐角部分的所有贯通孔优选为构成大容积贯通孔组的贯通孔。
对于本发明的蜂窝状结构体，构成大容积贯通孔组的贯通孔和/或构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向的截面的形状优选为多边形。
本发明的蜂窝状结构体用作净化排放气体的过滤器时，通过将上述贯通孔在垂直于长度方向的截面制成多边形，可减少上述截面的孔壁部分面积，能够减少排放气体通过孔壁部分时的阻力，还可消除由贯通孔的截面形状引起的主要摩擦阻力部分，从而可以减少排放气体通过贯通孔时的阻力，可进一步减少压力损失。
对于本发明的蜂窝状结构体，在垂直于长度方向的截面上，构成大容积贯通孔组的贯通孔和与其相邻的构成上述大容积贯通孔组的贯通孔所共有的一个孔壁部分；构成上述大容积贯通孔组的贯通孔和与其相邻的构成小容积贯通孔的贯通孔所共有的一个孔壁部分；在上述两个孔壁部分相交形成的角度中优选至少有一个为钝角，这样本发明的蜂窝状结构体作为净化排放气体的过滤器使用时可进一步减少压力损失。
对于本发明的蜂窝状结构体，优选构成大容积贯通孔组的贯通孔及构成小容积贯通孔组的贯通孔中，其一垂直于长度方向的截面形状为八边形，另一个的上述截面形状为四边形，这样本发明的蜂窝状结构体作为净化排放气体的过滤器使用时可进一步减少压力损失。
对于本发明的蜂窝状结构体，优选构成大容积贯通孔组的贯通孔和/或构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向的截面的拐角部分附近呈曲线。
本发明的蜂窝状结构体作为净化排放气体的过滤器使用时，由于上述贯通孔在垂直于长度方向上的截面的拐角部分附近由曲线构成，能够进一步降低气体通过贯通孔时由摩擦引起的压力损失，也能够防止上述贯通孔在垂直于长度方向的截面上的拐角部分因应力集中而引起破裂。
对于本发明的蜂窝状结构体，优选相邻的构成大容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向的截面的重心间距离和相邻的构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的截面的重心间距离相等。
另外，在说明书中，“相邻的构成大容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向的截面上的重心间距离”是指构成大容积贯通孔组的一个贯通孔在垂直于长度方向的截面上的重心与相邻的构成大容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向的截面上的重心之间的最小距离；另一方面，“相邻的构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的上述截面的重心间距离”是指构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向的截面上的重心与相邻的构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向的截面上的重心之间的最小距离。
在把本发明的蜂窝状结构体用作净化排放气体的过滤器时，因为上述两个重心距离相等，所以对其再生时热量均匀扩散，可消除本发明的蜂窝状结构体的局部温度的偏差，因此，即使长期反复使用，也不易发生由热应力引起的破裂，耐久性得到提高。
另外，如下形成的蜂窝状结构体(以下也称本发明的集合体型蜂窝状结构体)也是本发明之一，即将多个上述本发明的蜂窝状结构体(以下称为本发明的一体型蜂窝状结构体)通过密封材料层组合形成多个蜂窝状组件，并在其长度方向的外表面形成密封材料层。
在以下说明中，本发明的一体型蜂窝状结构体和本发明的集合体型蜂窝状结构体无特别区分时，均称为本发明的蜂窝状结构体。
本发明的集合体型蜂窝状结构体是通过密封材料层将多个本发明的一体型蜂窝状结构体结合成束而形成的，可利用密封材料层缓和热应力，提高耐热性和抗冲击性，因此即使作为大型的排放气体净化过滤器使用时也能充分抑制发生破裂。
由于本发明的蜂窝状结构体优选用作车辆的排放气体净化装置的过滤器。本发明的蜂窝状结构体能够降低在捕集颗粒状微粒时的压力损失，可大量捕集颗粒及灰烬，并且不易发生破裂，因此可用作车辆的排放气体净化装置的排放气体净化用过滤器。
图1(a)是本发明的一体型蜂窝状结构体的一个例子的示意透视图；图1(b)是图1(a)所示的本发明的一体型蜂窝状结构体的A-A线截面图。
图2是本发明的集合体型蜂窝状结构体的一个例子示意透视图。
图3(a)～(c)是在距本发明的一体型蜂窝状结构体的入口不同距离处观测到的颗粒状物质的捕集状态的相片。
图4是本发明的一体型蜂窝状结构体的垂直于长度方向的示意截面图，所述一体型蜂窝状结构体的贯通孔数目实际上是由大容积贯通孔组101和小容积贯通孔组102以1∶2比例构成。
图5(a)～(d)是本发明的一体型蜂窝状结构体的一个例子的垂直于长度方向的示意截面图；图5(e)是现有一体型蜂窝状结构体在垂直于长度方向上的一部分的示意截面图。
图6(a)～(f)是本发明的一体型蜂窝状结构体的一个例子在垂直于长度方向上的示意截面图。
图7是本发明的集合体型过滤器10的制造步骤中的步骤1的示意侧面图。
图8是采用本发明的蜂窝状结构体的排放气体净化装置的一个例子的示意截面图。
图9示出本发明中一体型蜂窝状结构体的其中一例模型在垂直于长度方向上的截面图。
图10(a)～(d)是本发明的一体型蜂窝状结构体在垂直于长度方向的截面的示意截面图。
图11涉及如实施例1～8及参考例1～4、7～12所述的集合体型蜂窝状结构体，其是表示R倒角的R尺寸和再生临界值的关系的曲线图。
图12涉及如实施例9～40、参考例13～28、32、34～47以及比较例1、3～16所述的集合体型蜂窝状结构体，其是表示R倒角的R尺寸和再生临界值的关系的曲线图。
图13涉及如实施例41～44及参考例5、6、29～31所述的集合体型蜂窝状结构体，其是表示C倒角的C尺寸和再生临界值的关系的曲线图。
图14涉及如实施例1～8及参考例1～4、7～12所述的集合体型蜂窝状结构体，是表示R倒角的R尺寸和初期压力损失之间的关系的曲线图。
图15涉及实施例9～40、参考例13～28、32、34～47以及比较例1、3～16所述的集合体型蜂窝状结构体，其是表示R倒角的R尺寸和初期压力损失之间的关系的曲线图。
图16涉及如实施例41～44及参考例5、6、29～31所述的集合体型蜂窝状结构体，其是表示R倒角的R尺寸和初期压力损失的关系的曲线图。
图17涉及如实施例1～8及参考例1～4、7～12所述的集合体型蜂窝状结构体，其是表示R倒角的R尺寸和捕集了6g/L时的压力损失的关系的曲线图。
图18涉及如实施例9～40及参考例13～28、32、34～47以及比较例1、3～16的集合体型蜂窝状结构体，其是表示R倒角的R尺寸和捕集6g/L时的压力损失之间的关系的曲线图。
图19涉及如实施例41～44及参考例5、6、29～31所述的集合体型蜂窝状结构体，其是显示C倒角的C尺寸和捕集6g/L时压力损失之间的关系曲线图。
图20是描述影响蜂窝状结构体的压力损失的主要因素的示意图。
符号说明10集合体型蜂窝状结构体13密封材料层14密封材料层15陶瓷块20、100一体型蜂窝状结构体20a拐角部分21贯通孔21a大容积贯通孔组21b小容积贯通孔组22密封材料23孔壁部分具体实施方式
本发明的一体型蜂窝状结构体是柱型蜂窝状结构体，其包括在长度方向上平行分布的多个贯通孔和隔开上述多个贯通孔并构成外周面的孔壁部分，其特征在于，上述大量的贯通孔包括大容积贯通孔组和小容积贯通孔组，所述大容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔组垂直于长度方向上的截面的总面积相对较大的方式对结构体的一端进行密封而形成的；所述小容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔上述截面的总面积相对较小的方式对结构体的另一端进行密封而形成的；上述柱型蜂窝状结构体的上述外周面具有实施了倒角的拐角部分。
图1(a)是本发明的一体型蜂窝状结构体的一个例子的示意立体图，(b)是(a)中所示的本发明一体型蜂窝状结构体沿A-A线的截面图。
如图1所示，一体型蜂窝状结构体20是近四棱柱状，在其长度方向上平行分布着大量的贯通孔21，该贯通孔21包括两种贯通孔，一种是在一体型蜂窝状结构体20的出口侧端部用密封材料22进行密封而形成的大容积贯通孔组21a，另一种是在一体型蜂窝状结构体20入口侧端部用密封材料22进行密封而形成的小容积贯通孔组21b，大容积贯通孔组21a与小容积贯通孔组21b相比，其垂直于长度方向上的截面的总面积相对较大，隔开这些贯通孔21之间的孔壁部分23发挥过滤器的功能。即流入大容积贯通孔组21a的排放气体必须通过这些孔壁部分23之后，才能从小容积贯通孔组21b流出。
一体型蜂窝状结构体20的外周面有面实施了倒角的拐角部分20a。因此，一体型蜂窝状结构体20作为排放气体净化用过滤器使用时，能减小构造上热应力容易集中的拐角部分的热应力。
下面说明拐角部分容易集中热应力的原理。
图20是描述影响蜂窝状结构体的压力损失的主要原因的示意图。
如图20所示，作为对蜂窝状状结构体的压力损失产生影响的主要因素，可以列举①入口侧的开口率ΔPa，②通过贯通孔时的摩擦(②-1入口侧贯通孔为ΔPb-1、②-2出口侧贯通孔为ΔPb-2)，③通过孔壁时的阻抗ΔPc等。
本发明的一体型蜂窝状结构体中，如上所述，具有大容积贯通孔组和小容积贯通孔组。因此，入口侧贯通孔和出口侧贯通孔在垂直于长度方向上的截面的总面积不同，同全部的贯通孔的容积大致相等的蜂窝状结构体相比，在捕集颗粒前的状态下，可以减小因过滤器入口侧的开口率和通过贯通孔入口侧时的摩擦(①ΔPa+②-1ΔPb-1)造成的压力损失。然而，通过贯通孔出口侧时的摩擦(②-2ΔPb-2)反而变大。另外，隔开入口侧贯通孔与出口侧贯通孔的孔壁减少，所以通过孔壁时的阻力(③ΔPc)变大。其结果，与入口侧贯通孔的排放气体的流速相比，出口侧贯通孔的排放气体的流速极慢。
另外，位于拐角部分的贯通孔只存在2个邻接的贯通孔，与其他贯通孔相比，其孔内流动的排放气体的流速慢。
所以，特别是位于拐角部分的贯通孔是出口侧贯通孔时，因排放气体的流速慢，而在颗粒燃烧时等情况下与其他贯通孔之间容易产生温度差，结果导致在拐角部分集中热应力。另外，没有实施倒角的拐角部分在形状上热应力更容易集中。
与之相反，一体型蜂窝状结构体20在外周面的拐角部分实施了倒角处理，能减小在上述拐角部分的热应力，结果，可以抑制裂纹的出现，能够提高一体型蜂窝状结构体20的再生临界值。
一体型蜂窝状结构体20，优选对构成外周面拐角部分20a的孔壁部分23的内侧和/或外侧进行R倒角和/或C倒角。因此，如上所述，一体型蜂窝状结构体20作为排放气体净化用过滤器使用时，可以减小结构上热应力容易集中的拐角部分的热应力，能抑制发生裂纹。
此外，位于拐角部分20a的贯通孔21的最外侧(拐角部分20a侧)角部原本难以通过排放气体，但通过对构成拐角部分20a的孔壁部分23的内侧进行倒角处理，改善了位于拐角部分20a的贯通孔21内的排放气体的流动性，在颗粒燃烧时等能减少与其他贯通孔的温度差，并能减少热应力的产生。
上述R倒角的R尺寸以及上述C倒角的C尺寸优选大于等于0.3mm。如果小于0.3mm，则不能充分抑制在上述拐角部分里热应力集中，或者不能充分提高在位于上述拐角部分的贯通孔的气体的流动性，所以用作排放气体净化用过滤器时，在拐角部分20a的热应力得不到充分缓解以至不能充分抑制裂纹的产生。更优选的下限是0.5mm，优选的上限5mm。如果超过5mm，则拐角部分20a的圆周半径过大，在位于拐角部分20a的贯通孔产生锐角的角部，所以反而容易产生裂纹。
此外，本说明书中，R的尺寸是指把拐角部分做成圆弧状的R倒角时上述圆弧的半径。另外C的尺寸是指原本构成拐角部分的2个边中进行C倒角时切下侧较长的一边的切下侧的长度。
作为上述R倒角以及上述C倒角的具体例子，可以举出例如图5(b)所示的一体型蜂窝状结构体120中，对形成于构成外周面拐角部分120a的孔壁部分123内侧123a上的小容积贯通孔121b的R倒角、以及对大容积贯通孔121a的C倒角，或者对孔壁部分123的外侧123b进行的R倒角等。
另外，对排放气体净化用过滤器进行再生时，使颗粒燃烧，但颗粒中除了燃烧可除去的碳等，还含有燃烧形成氧化物的金属等，这些作为灰烬残留在排放气体净化用过滤器中。灰烬通常残留在排放气体净化用过滤器的出口侧附近，所以构成排放气体净化用过滤器的贯通孔从出口附近开始被填充灰烬，填充有灰烬的部分的容积逐渐增大，同时，作为排放气体净化用过滤器起作用的部分的容积(面积)逐渐减小。这样，当灰烬的积蓄量过多时，原本作为过滤器的功能消失，这时，或者从排气管取出进行反洗，从排放气体净化用过滤器中清除去灰烬，或者成为废弃的排放气体净化用过滤器。
本发明的蜂窝状结构体同以往入口侧贯通孔的容积与出口侧贯通孔的容积相同的蜂窝状结构体相比较，因为本发明的蜂窝状结构体中用大容积贯通孔组作为入口侧的贯通孔使用，所以即使灰烬积蓄，作为排放气体净化用过滤器起作用的部分的容积减少比率也小，并且灰烬引起的压力损失也小。所以，需要反洗等的时间也变长，可以延长作为排放气体净化用过滤器的寿命。
图1所示的一体型蜂窝状结构体20是近四棱柱状，但本发明的一体型蜂窝状结构体形状只要是至少有1个拐角部分的截面形状的柱状体就没有特别限定，例如，截面形状是多边形的柱状体、截面形状是扇形的柱状体等，大小可以任意的设定。另外，一体型蜂窝状结构体20是截面形状不同的柱状体也可，例如，可以是圆锥状等，但优选截面形状不变的柱状体。
一体型蜂窝状结构体20优选由多孔陶瓷构成，作为其材料，可以举出例如氮化铝、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，一体型蜂窝状结构体20可以由两种或两种以上的材料形成，如硅和碳化硅的混合物、钛酸铝。
对于一体型蜂窝状结构体20的气孔率没有特别限定，优选20％～80％。如果气孔率小于20％，则一体型蜂窝状结构体20很容易就发生堵塞，另一方面，如果气孔率大于80％，一体型蜂窝状结构体20的强度有可能下降，因而容易损坏。
此外，上述气孔率可以根据现有共知的方法进行测定，例如压汞法法、阿基米德法以及利用扫描电子显微镜(SEM)测定等。
一体型蜂窝状结构体20的平均气孔径优选是1μm～100μm。平均气孔径小于1μm时，颗粒容易引起堵塞。另一方面，平均气孔径大于100μm时，颗粒能穿过气孔，不能捕集该颗粒，使得该蜂窝状结构体不能发挥过滤器的功能。
对制作一体型蜂窝状结构体20时使用的陶瓷的粒径没有特别限定，优选在后述的烘烤工序中收缩小的颗粒，例如，优选由100重量份的平均粒径为0.3μm～50μm的陶瓷粉末，和5重量份～65重量份的平均粒径为0.1μm～1.0μm的陶瓷粉末混合的颗粒。这是因为以上述配比混合上述粒径的陶瓷颗粒，可以制作由多孔陶瓷形成的一体型蜂窝状结构体。
构成一体型蜂窝状结构体20的密封材料优选由与孔壁部分相同的多孔陶瓷制成。这样可提高两者的粘结强度，同时，通过调整密封材料的气孔率，使其和上述孔壁部分的气孔率相同，可以使孔壁部分的热膨胀率和密封材料的热膨胀率一致，从而可以在制造时、使用时防止因热应力而在密封材料和孔壁部分之间产生间隙，也可以防止在密封材料和接触密封材料的部分孔壁部分之间产生裂纹。
本发明一体型蜂窝状结构体中，优选位于外周面拐角部分的贯通孔中至少半数以上是构成大容积贯通孔组的贯通孔，例如，如果本发明的一体型蜂窝状结构体是四棱柱状，那么优选位于外周面四角的贯通孔中至少2个是构成大容积贯通孔组的贯通孔。
本发明的一体型蜂窝状结构体用作排放气体净化用过滤器时，出口侧贯通孔中没有颗粒堆积，另外，因为与位于拐角部分的贯通孔邻接的贯通孔的数量少，在构造上难以通过排放气体，所以如果拐角部分具有出口侧贯通孔，拐角部分在颗粒燃烧时的温度上升比其他部分慢，因而热应力集中，容易发生裂纹。所以，将位于拐角部分的贯通孔中至少半数以上制成构成大容积贯通孔组的入口侧贯通孔，这样，颗粒燃烧时位于拐角部分的贯通孔中也有颗粒燃烧，将本发明的一体型蜂窝状结构体局部的温度偏差抑制在最小限度，可以抑制裂纹的产生。
另外，构成位于拐角部分的大容积贯通孔组的贯通孔是大容积贯通孔的情况下，可以提高位于拐角部分的贯通孔中的气体的流动性，可以减少颗粒燃烧时等与其他贯通孔的温度差，能更有效地抑制裂纹的产生。
本发明的一体型蜂窝状结构体更优选位于外周面拐角部分的贯通孔全部为构成大容积贯通孔组的贯通孔。例如，如图1所示，大容积贯通孔和小容积贯通孔的数量基本相等，交错排列，这种情况下，四角是大容积贯通孔的与四角是小容积贯通孔的相比，增大了本发明一体型蜂窝状结构体的开口率，能降低因颗粒的堆积而引起的压力损失。
在本发明的一体型蜂窝状结构体中，构成大容积贯通孔组的贯通孔和/或构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的截面的形状优选是多边形。
本发明的一体型蜂窝状结构体用作排放气体净化用过滤器时，通过将上述贯通孔在垂直于长度方向上的截面形状设定为多边形，可减少上述截面上孔壁部分的面积，进而能减少排放气体通过孔壁部分时的阻力，另外，没有因贯通孔的截面形状引起摩擦阻力大的部分，能减少排放气体通过贯通孔时的阻力，从而可进一步降低压力损失。
其中，优选4边或4边以上的多边形，进一步优选其角至少一个是钝角，构成大容积贯通孔组的贯通孔以及构成小容积贯通孔组的贯通孔中，优选其一是在垂直于长度方向上的截面的形状是八边形的贯通孔，另一个是在上述截面的形状是四边形的贯通孔。此外，优选在上述贯通孔的拐角部分实施R倒角或C倒角等倒角。
这是因为，如上述那样的处理能进一步降低通过贯通孔时因摩擦引起的压力损失。
对于本发明的一体型蜂窝状结构体，优选垂直于长度方向上的截面中包括构成大容积贯通孔组的一个贯通孔与相邻的构成上述大容积贯通孔组的贯通孔共有的孔壁部分、和构成大容积贯通孔组的上述一个贯通孔与相邻的构成小容积贯通孔组的贯通孔共有的孔壁部分。
图3(a)～(c)是在距本发明的一体型蜂窝状结构体入口侧不同的距离观察的颗粒捕集状态的照片，从该照片可以看出，本发明一体型蜂窝状结构体不仅在相邻的构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔与构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔共有的孔壁部分有颗粒的蓄积，在相邻的构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔之间共有的孔壁部分也有颗粒的蓄积。这是因为，在开始捕集颗粒之后不久，气流从构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔向构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔流动，颗粒堆积在构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔与构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔共有的孔壁部分，但随着颗粒捕集的进行，形成固结层，气体在构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔与构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔共有的孔壁部分难以流动，逐渐在构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔之间共有的孔壁部分产生了气流。因此，进行一定时间的颗粒捕集之后，在构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔共有的孔壁部分同样有颗粒的堆积。
所以，设定开口比率为固定值，与没有构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔之间共有的孔壁部分的过滤器相比时，本发明的一体型蜂窝状结构体因用于过滤的孔壁部分的表面积大，所以积蓄同样量的颗粒时，在孔壁部分积蓄的颗粒的厚度可以得到减少。因此，本发明的一体型蜂窝状结构体在开始使用后，随着时间流逝而上升的压力损失的上升率减小，从作为过滤器的整个寿命考虑，能降低压力损失。
对于本发明的蜂窝状结构体，优选构成大容积贯通孔组的贯通孔和/或构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的截面的拐角部分附近呈曲线形状。
这是因为，呈曲线的形状，能进一步降低通过贯通孔时因摩擦引起的压力损失，也能防止上述贯通孔在垂直于长度方向上的截面的拐角部分(角部)因热应力而出现裂纹。
对于本发明的蜂窝状结构体，优选相邻的构成大容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的截面的重心间距离与相邻的构成小容积贯通孔组的贯通孔垂直于长度方向的截面的重心间距离相等。
由于上述两个重心间距离相等，所以再生时热量均一地扩散，本发明的一体型蜂窝状结构体中的局部的温度偏差消失，因此，即使长期反复使用，也不易出现因热应力而产生的裂纹等，耐久性得到了提高。
对于本发明的一体型蜂窝状结构体，对构成大容积贯通孔组的贯通孔的数量与构成小容积贯通孔组的贯通孔的数量没有特别限定，优选实质上相等。如果形成这样的构成，可以将难以参与排放气体过滤的孔壁部分控制在最小限度，可以抑制通过贯通孔入口侧时的摩擦和/或通过贯通孔出口侧时的摩擦而引起的压力损失过度上升。例如，与图4所示的贯通孔的数量实质上是大容积贯通孔组101比小容积贯通孔组102为1∶2的蜂窝状结构体100相比，贯通孔的数量实质上相同的情况下，因通过贯通孔出口侧时的摩擦引起的压力损失低，所以整个蜂窝状结构体的压力损失减小。
下面，在本发明的蜂窝状结构体的截面形状中，对构成大容积贯通孔组的贯通孔以及构成小容积贯通孔组的贯通孔的构成的实例进行说明图5(a)～图5(d)和图6(a)～图6(f)是表示按照本发明的一体型蜂窝状结构体的垂直于长度方向的截面一部分的截面示意图。图5(e)是表示现有一体型蜂窝状结构体在垂直于长度方向上的截面一部分的截面示意图。
在图5(a)所示的一体型蜂窝状结构体110中，构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔111a在垂直于长度方向上的截面的面积(A)，与构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔111b在上述截面的面积(B)的开口比率(A/B)大致为1.55，图5(b)所示的一体型蜂窝状结构体120大致为2.54，图5(c)所示的一体型蜂窝状结构体130大致为4.45，图5(d)所示的一体型蜂窝状结构体140大致为6.00。另外，图6(a)、(c)、(e)上述开口比率全部大致为4.45，图6(b)、(d)、(f)全部大致为6.00。
此外，在图5(d)所示的一体型蜂窝状结构体140中，如果上述开口比率大，则小容积贯通孔的容积过小，从而造成初期的压力损失过大。
在图5(a)～(d)中，构成大容积贯通孔组的全部大容积贯通孔111a、121a、131a、141a的截面形状是八边形，构成小容积贯通孔组的全部小容积贯通孔111b、121b、131b、141b的截面形状是四边形，这些贯通孔是交替分布的，这种情况下，通过改变小容积贯通孔的截面积，以及通过稍微改变大容积贯通孔截面的方式，可任意地改变开口比率。同样，图6中所示的一体型蜂窝状过滤器，其开口比率也可以任意地改变。
此外，在图5(e)所示的一体型蜂窝状结构体150中，入口侧贯通孔152a以及出口侧贯通孔152b的截面形状均是四边形，相互交替排列。
在图6(a)和图6(b)中所示的一体型蜂窝状过滤器160、260中，构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔161a和261a的截面形状是五边形，其中三个角大致呈直角，构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔161b和261b的截面形状是四边形，分别占据了大四边形的斜对的部分。此外，图6(c)和图6(d)中所示的一体型蜂窝状过滤器170和270具有对图5(a)～图5(d)中所示的截面进行改进的形状，其中由构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔171a、271a与构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔171b和271b共有的孔壁部分以一定的曲度向小容积贯通孔侧膨胀。这个曲度可以自由设定。例如，构成孔壁部分的曲线相当于1/4圆。此时其开口比率是大约3.66。所以，与构成孔壁部分的曲线相当于1/4圆的情况相比，图6(c)和图6(d)所示的一体型蜂窝状结构体170、270中，小容积贯通孔的截面面积进一步减小。图6(e)～图6(f)中所示的一体型蜂窝状过滤器180和过滤器280中，构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔181a、281a及构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔181b和281b是四边形(长方形)，当两个大容积贯通孔和两个小容积贯通孔组合时，将形成近乎正方形的形状。
作为本发明的蜂窝状结构体的截面形状中，构成大容积贯通孔组的贯通孔以及构成小容积贯通孔组的贯通孔的结构的其他具体例子，可以举出例如图9所示的一体型蜂窝状结构体190中，具有构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔191a以及构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔191b的结构，图10(a)至(d)所示的一体型蜂窝状结构体200、210、220、230中具有构成大容积贯通孔组的大容积贯通孔201a、211a、221a、231a以及构成小容积贯通孔组的小容积贯通孔201b、211b、221b、231b的结构等。
本发明一体型陶瓷结构体可仅用一个作为一体型过滤器使用，也可以通过密封材料层将多个过滤器结合成束作为集合体型过滤器使用。另外，一体型过滤器与集合体型过滤器具有同样的功能。
此外，对于由本发明的一体型陶瓷结构体构成的一体型过滤器，其材料通常可以使用堇青石等氧化物陶瓷。这样可以能廉价地制造，同时热膨胀率较小，所以在制造期间以及使用期间，因热应力导致过滤器破损的危险少。
另外，虽然图1中没有给出，但与下述的本发明的集合体型蜂窝状结构体相同，本发明的由一体型陶瓷结构体构成的一体型过滤器可以在长度方向的外周面形成密封材料层。上述密封材料层优选用比蜂窝状结构体更难以通过气体的材质构成的密封材料形成。
本发明的集合体型蜂窝状结构体，是由在本发明的多个一体型蜂窝状结构体通过密封材料层组合而成的蜂窝状部件及在长度方向上的外周面上形成密封材料层而构成，并作为集合体型过滤器发挥功能。
图2是本发明的集合体型蜂窝状结构体的一个例子的示意立体图。
如图2所示，集合体型蜂窝状结构体10是作为排放气体净化用过滤器而使用的，多个一体型蜂窝状结构体20通过密封材料层14结合构成蜂窝部件15，在该蜂窝部件15的周围形成有防止排放气体漏泄的密封材料层13。
图2所示的集合体型蜂窝状结构体10是圆柱状，但本发明的集合体型蜂窝状结构体不限于圆柱状，例如可以是椭圆柱状或棱柱状等任意的形状、任意的大小。
对于本发明的集合体型蜂窝状结构体，在将多个本发明一体型蜂窝状结构体结合之后，可对外周部分进行加工，使截面形状为圆形、椭圆形或者多边形；可预先加工本发明的集合体型蜂窝状结构体的截面形状，然后使用粘合剂将它们彼此粘合，使截面形状是圆形、椭圆形或多边形的形状。例如，将四个截面形状是四分之一圆的扇形的本发明的一体型蜂窝状结构体结合，可以制成圆柱状的本发明的集合体型蜂窝状结构体。
此外，在集合体型蜂窝状结构体10中，作为构成一体型蜂窝状结构体20的材料，优选耐热性大、机械特性出色并且热传导率也大的碳化硅原料。
在集合体型蜂窝状结构体10中，密封材料层14形成于一体型陶瓷结构体20之间，优选其具有将多个一体型陶瓷结构体20之间粘合的功能，所以优选由具有粘合功能的粘合剂组成。
另一方面，密封材料层13形成于陶瓷部件15的外周，在内燃机的排气通路上安装集合体型蜂窝状结构体10时，其作为密封材料发挥作用，防止通过贯通孔的气体从陶瓷部件15的长度方向的外周面泄漏，所以，优选其由比一体型蜂窝状结构体20更难以通过气体的材质(致密体)构成。
此外，在集合体型蜂窝状结构体10中，密封材料层13与密封材料层14可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。此外，在密封材料层13以及密封材料层14由相同的材料制成的情况下，材料的混合比例可以相同，也可以不同。
此处，密封材料层14可以由致密的材料制成，也可以由多孔材料制成，以使排放气体可以进入其内部。而密封材料层13如上所述优选由致密的材料制成。
对于构成密封材料层13以及密封材料层14的材料没有特别限定，可举出无机粘合剂、有机粘合剂及由无机纤维和/或无机颗粒构成的物质等。
作为上述无机粘合剂，可举出例如二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等。这些物质可以单独使用，也可以二种或二种以上混合使用。在上述无机粘合剂中，优选二氧化硅溶胶。
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混合使用。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、硅石等构成的陶瓷纤维。这些物质可以单独使用，也可以二种或二种以上混和使用。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。这些物质可以单独使用，也可以二种或二种以上混和使用。在上述无机颗粒中，优选热传导性优越的碳化硅。
此外，如上所述，当将本发明的一体型蜂窝状结构体直接作为排放气体净化用过滤器来使用时，在本发明的集合体型蜂窝状结构体中，密封材料层可设置在本发明的一体型蜂窝状结构体的长度方向的外周面。
以下说明上述本发明的蜂窝状结构体制造方法的一个例子。
在本发明的蜂窝状结构体是完全由单个烧结体构成的一体型过滤器的情况下，首先，如同上述那样，将主要由陶瓷构成的原料浆料进行挤出成型，以生产与本发明的在外周面的拐角部分实施了倒角的一体型蜂窝状结构体相近形状的陶瓷成型体。
对上述原料浆料，虽然没有特定的限制，但优选能使制造后的本发明的蜂窝状结构体的气孔率为20％～80％的浆料。例如，如上述那样，可以向由陶瓷构成的粉末中加入粘合剂以及分散剂而制得。
对上述粘合剂没有特定的限制，例如可以举出甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂等。
通常，相对于100重量份的陶瓷粉末，上述粘合剂的混合量优选设定为1重量份～10重量份。
对上述分散剂溶液没有特定的限制，例如可以使用苯等有机溶剂、甲醇等醇类和水等。
适量混合上述分散剂，以使原料浆料的粘度设定在一定范围内。
这些陶瓷粉末、粘合剂和分散溶液由研磨机等进行混合，并由捏合机等进行充分的捏合后，挤压成型，以制成上述陶瓷成型体。
此外，如果必要，可以向上述原料浆料中加入成型助剂。
对成型助剂没有特定的限制，例如可以举出乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。
此外，根据需要，可以向上述原料浆料中加入以氧化物类陶瓷构成的微小中空球体的中空球状物、球型丙烯酸颗粒和石墨等成孔剂。
对上述中空球状物没有特定的限制，例如可以使用氧化铝中空球状物、玻璃微中空球状物、火山土(shirasu)中空球状物、飞灰中空球状物(FAballoon)、莫来石中空球状物等。其中，优选飞灰中空球状物。
然后，使用如微波干燥器、热风干燥器、介电干燥器、减压干燥器、真空干燥器和冷冻干燥器等干燥器，将上述陶瓷件干燥后，向特定的贯通孔填充形成密封材料的密封材料浆料，实施封口处理，密封上述贯通孔。
对于上述密封材料浆料，虽然没有特定的限制，但优选能使经过后续过程制成的密封材料具有20％～80％的气孔率的浆料。例如，可以使用与上述原料浆料同样的物质，优选使用通过向用于上述材料浆料的陶瓷粉末中加入润滑剂、溶剂、粘合剂和分散剂溶液而制成的浆料。具有这种组成，可以防止密封材料浆料中的陶瓷颗粒在进行封口处理过程中产生沉积。
接着，在预定条件下，对已被密封材料浆料填充的陶瓷干燥体进行脱脂和烘烤，从而可以制成由多孔质陶瓷体构成并且其整体上由单个烧结体构成的本发明的一体型蜂窝状结构体。
值得注意的是，上述陶瓷干燥体的脱脂和烘烤条件等，可以应用现有的由多孔陶瓷制作过滤器时采用的条件。
此外，如图2所示，在本发明的蜂窝状结构体是多个本发明的一体型蜂窝状结构体通过密封材料层结合而构成的集合体型过滤器的情况下，一体型蜂窝状结构体20如图7中所示，以倾斜的方式堆积在其上部的截面为V字形状的操作台80的上面，使得一体型蜂窝状结构体20以倾斜的方式堆积在其上面。然后，在朝上的两个侧面20b和20c上涂布均匀厚度的用于形成密封材料层14的密封材料浆料，形成密封材料浆料层81。而后，在这个密封材料浆料层81上，重复进行依次形成另一个一体型蜂窝状结构体20的层叠过程，以制成具有预定尺寸和棱柱状一体型蜂窝状结构体20的层叠体。
另外，作为形成上述密封材料浆料的材料，由于已给出了说明，这里不再对其进行说明。
接着，将一体型蜂窝状结构体20的层叠体加热，以使得密封材料浆料层81得以干燥和固化，形成密封材料层14。其后，使用金刚石切刀等将外周部分切割成图2中所示的形状。这样，制成陶瓷组件15。
然后，在陶瓷组件15的外周使用上述密封材料浆料形成密封材料层13，这样可以制造由多个一体型蜂窝状结构体20通过密封材料层14结合而构成的本发明的集合体型过滤器10。
对本发明的应用没有特定的限制，但优选用于车辆上使用的排放气体净化装置。
图8是本发明给出的一个蜂窝状结构体用于车辆的排放气体净化装置中的例子的截面示意图。
如图8中所示，排放气体净化装置600主要由以下部分构成，其包括蜂窝状结构体60、覆盖蜂窝状结构体60外部的外壳630、位于蜂窝状结构体60和外壳630之间的密封材料620、位于蜂窝状结构体60排放气体排放气体流入侧的加热装置610，将外壳630的排放气体导入侧的一端与发动机等内燃机连接的导入管640，在外壳630的另一端，连接有通向外部的排气管650。另外，图8中，箭头表示排放气体的流动。
此外，在图8中，蜂窝状结构体60还可以是图1中所示的一体型蜂窝状结构体10，或图2中所示的集合体型蜂窝状结构体。
在如此构成的排放气体净化装置600中，由发动机等内燃机排出的废气，通过导入管640直接进入外壳630，使得排放气体从入口侧贯通孔流入蜂窝状结构体60，通过流入孔壁部分，并由该孔壁部分捕集颗粒，排放气体得到净化后，从出口侧贯通孔排到蜂窝状结构体60外，经过排气管650排出到外部。
在大量的颗粒堆积在蜂窝状结构体60的孔壁部分后，将造成压力损失的增加，这时蜂窝状结构体60需要进行再生处理。
在上述再生处理中，使被加热装置610加热的气体流入蜂窝状结构体60的贯通孔的内部，由此加热蜂窝状结构体60，并燃烧以除去沉积在孔壁部分的颗粒。
此外，颗粒也可以采用后喷射的方式进行燃烧清除。
此外，本发明蜂窝状结构体上可以负载具有净化排放气体中的CO、烃(HC)、NOx等功能的催化剂。
当载负有这种催化剂时，本发明的蜂窝状结构体不仅具有捕集排放气体中颗粒的过滤器的功能，也具有净化排放气体中的CO、HC、NOx等的催化转化器功能。
上述催化剂可以载负在构成本发明的蜂窝状结构体的颗粒表面上，但不要堵塞气孔，也可以载负在孔壁部分上并具有一定厚度。此外，上述催化剂可以均匀地载负在贯通孔的孔壁部分表面或粒子的表面上，以及偏向某一特定的部分。尤其当催化剂负载在入口侧贯通孔的孔壁表面、或在表面附近的各个颗粒的表面，以及这两个部分同时负载上述催化剂时，催化剂很容易与颗粒接触，使得颗粒可以进行充分的燃烧。
对于负载在本发明的蜂窝状结构体上的催化剂，只要是可以净化排放气体中的CO、HC、NOx等的催化剂即可。例如可以举出贵金属，如铂、钯、铷等。由这种贵金属制成的催化剂，被称为三元催化剂，负载这种三元催化剂的本发明的蜂窝状结构体具有与已知的现有催化剂转化器相同的功能。因而，关于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，此处不在给出详细的说明。
实施例下面给出实施例，并参照图1和图2详细地说明本发明，但本发明并不仅限定于这些实施例。
(实施例1)(1)将平均粒径为10μm的α-型碳化硅粉末(60重量％)和平均粒径为0.5μm的β-型碳化硅粉末(40％重量)进行湿混合，将100重量份的上述混合物与5重量份的有机粘合剂(甲基纤维素)与10重量份的水进行捏合，得到一个混合组合物。接着，在上述混合组合物中加入少量的增塑剂和润滑剂并进行捏合后，进行挤出成型，制成四棱柱状生成型体，其截面形状与图5(b)所示的截面形状相近，外周面的拐角部分进行了R大小为0.3mm的R倒角，位于四个角的四个贯通孔是大容积贯通孔21a。
接着，用微波干燥器等干燥上述生成型体，并制成陶瓷干燥体后，往预先设定的贯通孔中填充与上述生成型体相同成分的密封材料浆料。经过用干燥器再次干燥后，在400℃进行脱脂，然后在2200℃下，常压氩气氛围中煅烧3小时，制成一体型蜂窝状结构体20，该结构体是碳化硅烧结体，其气孔率为42％，平均孔径为9μm，其尺寸为34.3mm×34.3mm×150mm，贯通孔21的数量为28/cm2(大容积贯通孔21a14个/cm2，小容积贯通孔21b14个/cm2)，所有孔壁部分23实际厚度为0.4mm，外周面的拐角部分20a被实施了R尺寸为0.3mm的R倒角。
此处，一体型蜂窝状结构体20中，在出口侧端面，只有大容积贯通孔21a被密封剂密封，在入口侧端面，只有小容积贯通孔21b被密封剂密封，并且，位于四个角的四个贯通孔均是在出口侧被密封的大容积贯通孔21a。
(2)使用耐热性密封材料浆料，并采用图7说明的方法，将多个一体型蜂窝状结构体结合成束，然后用金刚石切刀将其切割，制成圆柱形状的陶瓷部件15。所述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％的羧甲基纤维素和28.4重量％的水。
此时，调整将上述一体型蜂窝状结构体20结合成束的密封材料层，使其厚度成为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，调制密封材料浆料。其中，无机纤维是由氧化铝硅酸盐构成的陶瓷纤维(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，无机粘合剂是二氧化硅溶胶(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，在上述陶瓷组件15的外周部形成厚度为0.2mm的密封材料浆料层。接着，在120℃的温度干燥该密封材料浆料层，得到直径为143.8mm、长150mm的圆柱形集合体型蜂窝状结构体10。
(实施例2～4)对一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行的R倒角的R尺寸分别为0.4mm(实施例2)、0.6mm(实施例3)、0.8mm(实施例4)，此外，以与实施例1相同过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(实施例5～8)改变模具进行挤出成型，制作四棱柱状生成型体，其中贯通孔纵横各增多一列，位于四角的四个贯通孔由2个大容积贯通孔21a和2个小容积贯通孔21b组成，使用密封材料进行填充，在出口侧的端面密封大容积贯通孔21a，在入口侧的端面密封小容积贯通孔21b，此外以与实施例1～4同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
此外，对一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行的R倒角的R尺寸分别为0.3mm(实施例5)、0.4mm(实施例6)、0.6mm(实施例7)、0.8mm(实施例8)。
(实施例9～23)如表1所示，分别改变一体型蜂窝状结构体20在垂直于长度方向上的截面形状，此外以与实施例1同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
对一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行的R倒角的R尺寸为0.3mm。
(实施例24)(1)将平均粒径为5μm的α-型碳化硅粉末(60重量％)和平均粒径为0.5μm的β-型碳化硅粉末(40％重量)进行湿混合，将100重量份的上述混合物与5重量份的有机粘合剂(甲基纤维素)与10重量份的水进行捏合，得到一个混合组合物。接着，加入少量的增塑剂和润滑剂并进行捏合后，进行挤出成型，制成四棱柱状生成型体，其截面形状与图5(b)所示的截面形状相近，外周面的拐角部分进行了R大小为0.3mm的R倒角，位于四个角的四个贯通孔是大容积贯通孔21a。
接着，用微波干燥器等干燥上述生成型体，制成陶瓷干燥体后，往预先设定的贯通孔中填充与上述生成型体相同成分的密封材料浆料。经过用干燥器再次干燥后，在400℃温度进行脱脂，然后在2200℃下，在常压氩气氛围中煅烧3小时，制成一体型蜂窝状结构体20，该结构体是碳化硅烧结体，其气孔率为42％，平均孔径为9μm，其尺寸为34.3mm×34.3mm×150mm，贯通孔21的数量为28/cm2(大容积贯通孔21a14个/cm2，小容积贯通孔21b14个/cm2)，所有孔壁部分23的实际厚度为0.4mm，外周面的拐角部分20a被实施了R尺寸为0.3mm的R倒角。
另外，改变模具，进行挤出成型，以与四棱柱状的一体型蜂窝状结构体20同样操作，制作多个一体型蜂窝状结构体，其是柱状体，仅外周面的形状与四棱柱状一体型蜂窝状结构体20不同，端面为多边形(例如扇形)。
此外，被制成的多个一体型蜂窝状结构体20，其端面为多边形的柱状体，并且各自的外周面具有不同的形状，通过将多个四棱柱状的一体型蜂窝状结构体20与多个端面为多边形的柱状体、即一体型蜂窝状结构体20进行结合，制成圆柱形状的陶瓷部件15。此外，每个端面为多边形的柱状体、即一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分都被实施了R尺寸为0.3mm的R倒角。位于拐角部分的所有贯通孔都是大容积贯通孔21a。
而且，至于四棱柱状的一体型蜂窝状结构体20与端面为多边形的柱状体、即一体型蜂窝状结构体20，在出口侧的端面，利用密封剂只对大容积贯通孔21a进行封闭；在入口侧的端面，利用密封剂只对小容积贯通孔21b进行密封。所有位于拐角部分的贯通孔都是在出口侧被密封的大容积贯通孔21a。
(2)使用在实施例1中制作的耐热性密封材料浆料，分别将多个四棱柱状一体型蜂窝状结构体20以及端面是多边形的柱状体即一体型蜂窝状结构体20结合，制成圆柱形状的陶瓷部件15。
此时，调整将上述四棱柱状一体型蜂窝状结构体20以及端面是多边形的柱状体即一体形蜂窝状结构体20结合成束的密封材料层，使其厚度成为1.0mm。
接着，使用在实施例1中制作的密封材料浆料，在上述陶瓷组件15的外周部形成厚度为0.2mm的密封材料浆料层。接着，在120℃温度干燥该密封材料浆料层，得到直径为143.8mm、长为150mm的圆柱形集合体型蜂窝状结构体10。
(实施例25～39)对一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行的R倒角的R尺寸分别为0.8mm，此外，以与实施例9～23同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(实施例40)对四棱柱状的一体型蜂窝状结构体20以及端面是多边形的柱状体即一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行的倒角的R尺寸分别为0.8mm，此外以与实施例24同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(实施例41～44)对一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行C倒角，来代替R倒角，此外，以与实施例1、4、5、8同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(参考例1～6)变更模具进行挤出成型，制作四棱柱状生成型体，其位于四角的四个贯通孔由小容积贯通孔21b组成，填充密封材料，使位于四角的四个贯通孔四个均成为在入口侧端面被密封的小容积贯通孔21b，此外以与实施例1、4、41、43同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(参考例7～12)对一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行的R倒角的R尺寸分别为1mm(参考例7、9、11)、0.2mm(参考例8、10、12)，此外，以与实施例1、5、参考例1同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
另外，参考例7、8对应于实施例1，参考例9、10对应于实施例5，参考例11、12对应于参考例1。
(参考例13～31)对一体型蜂窝状结构体20的外周面的拐角部分进行的R倒角的R尺寸分别为0.1mm，此外，以与实施例9～24、41、42、参考例5同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(参考例32～47)将一体型蜂窝状结构体20在垂直于长度方向上的截面形状分别制成表2所示的形状，对外周面的拐角部分进行的R倒角的R尺寸为5mm，此外，以与实施例1同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(比较例1～17)将一体型蜂窝状结构体20在垂直于长度方向上的截面形状分别制成如表3所示的形状，对外周面的拐角部分不进行R倒角处理，此外，以与实施例1同样过程制造集合体型蜂窝状结构体10。
(评价方法)(1)再生临界值如图8中所示，将各个实施例、参考例和比较例涉及的集合体型蜂窝状结构体安装在发动机的排气通道中，构成排放气体净化装置。发动机以3000min-1转速、50Nm转矩运行一定时间，而后进行再生处理，一边增加发动机运行时间，一边继续进行上述测试过程，检测过滤器是否发生裂纹。然后，如果测定发生了裂纹，将捕集的颗粒数量作为再生临界值。另外，各实施例、参考例和比较例的再生临界值分别为针对5个集合型蜂窝状结构体而进行测定而得出的测定值的平均值。测试的结果显示在下面表1～表3以及图11～13中。
(2)压力损失变化如图8中所示，将各个实施例、参考例和比较例涉及的集合体型蜂窝状结构体安装在发动机的排气通道中，构成排放气体净化装置。发动机以3000min-1的转速、50Nm的转矩运行100分钟，测定捕集到的颗粒量与压力损失之间的关系。表1～表3以及图14～19给出了初期压力损失和捕集到6g/L颗粒时压力损失的数据。
表1
表2
表3
从表1～3以及图11～19所示的结果可知，入口侧四角的贯通孔的数量相同的集合体型蜂窝状结构体之间以及垂直于长度方向上的截面形状相同的集合体型蜂窝状结构体之间，实施了倒角的一方的再生临界值增大，不易发生裂纹。特别是大于等于0.3mm并小于5.5mm时，可得到良好的再生临界值。
另外，即使垂直于长度方向上的截面形状不同，但只要入口侧贯通孔的数量相同，R倒角的R尺寸或者C倒角的C尺寸与再生临界值的关系基本一致。
此外，入口侧四角的贯通孔的数量越多，降低压力损失的效果越明显。
产业上的可利用性本发明的蜂窝状结构体能够降低捕集颗粒时的压力损失、能大量地堆积颗粒和灰烬，并且不易发生裂纹，还可以作为车辆的排放气体净化装置用过滤器来使用。
权利要求
1.蜂窝状结构体，其是柱型蜂窝状结构体，由在长度方向上平行分布的多个贯通孔和分隔所述多个贯通孔并构成外周面的孔壁部分构成，其特征在于，所述多个贯通孔包括大容积贯通孔组和小容积贯通孔组，所述大容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔组垂直于长度方向上的截面的总和相对较大的方式对结构体的一端进行密封而形成的；所述小容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔上述截面的总和相对较小的方式对结构体的另一端进行密封而形成的；上述蜂窝状结构体的所述外表面具有经过倒角处理的拐角部分。
2.蜂窝状结构体，其是柱型蜂窝状结构体，由在长度方向上平行分布的多个贯通孔和分隔所述多个贯通孔并构成外周面的孔壁部分构成，其特征在于，所述多个贯通孔包括大容积贯通孔组和小容积贯通孔组，所述大容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔组垂直于长度方向上的截面的总和相对较大的方式对结构体的一端进行密封而形成的；所述小容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔上述截面的总和相对较小的方式对结构体的另一端进行密封而形成的；上述柱型蜂窝状结构体的所述外表面具有拐角部分，在构成所述拐角部分的所述孔壁部分的内侧和/或外侧实施了R倒角和/或C倒角。
3.如权利要求1或2所述的蜂窝状结构体，其中，在位于外周面拐角部分的贯通孔中，至少超出半数是构成大容积贯通孔组的贯通孔。
4.如权利要求3所述的蜂窝结构体，其中，位于外周面拐角部分的贯通孔全部是构成大容积贯通孔组的贯通孔。
5.如权利要求1～4任一项所述的蜂窝状结构体，其中，构成大容积贯通孔组的贯通孔和/或构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的截面形状是多边形。
6.如权利要求1～5中任一项所述的蜂窝状结构体，其中，在垂直于长度方向上的截面上，一个构成大容积贯通孔组的贯通孔与相邻的构成所述大容积贯通孔组的贯通孔所共有的孔壁部分、与所述一个构成大容积贯通孔组的贯通孔与相邻的构成小容积贯通孔组的贯通孔所共有的孔壁部分，两者的交角中至少一个是钝角。
7.如权利要求1～6中任一项所述的蜂窝状结构体，其中，构成大容积贯通孔组的贯通孔以及构成小容积贯通孔组的贯通孔中，其一垂直于长度方向的截面形状是八边形，另一个所述截面的形状是四边形。
8.如权利要求1～7中任一项所述的蜂窝状结构体，其中，构成大容积贯通孔组的贯通孔和/或构成小容积贯通孔组在垂直于长度方向上的截面的拐角部分附近形成曲线形状。
9.如权利要求1～8中任一项所述的蜂窝状结构体，其中，相邻的构成大容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的截面的重心间距离、与相邻的构成小容积贯通孔组的贯通孔在垂直于长度方向上的截面的重心间距离，两者相等。
10.如权利要求1～9中任一项所述的蜂窝状结构体，其中，通过密封材料层将多个蜂窝状结构体组合成蜂窝状组件，沿其长度方向在外周面形成密封材料层。
11.如权利要求1～10中任一项所述的蜂窝状结构体，其用作车辆的排放气体净化装置用过滤器。
全文摘要
本发明的目的是提供一种蜂窝状结构体(过滤器)，其在收集颗粒时有较低的压力损失，能沉积大量的颗粒和灰烬，而且不易产生裂纹。本发明的柱型蜂窝状结构体，是由在长度方向上平行分布的多个贯通孔和分隔所述多个贯通孔并构成外周面的孔壁部分构成。其中，所述多个贯通孔包括大容积贯通孔组和小容积贯通孔组，所述大容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔组垂直于长度方向上的截面的总面积相对较大的方式对结构体的一端进行密封而形成的；所述小容积贯通孔组是按照使被密封的贯通孔组上述截面的总面积相对较小的方式对结构体的另一端进行密封而形成的；上述柱型蜂窝状结构体的所述外表面具有经过倒角处理的拐角部分。
文档编号F01N3/023GK1671458SQ0381780
公开日2005年9月21日 申请日期2003年9月16日 优先权日2002年9月13日
发明者小森照夫, 大野一茂, 洪性泰, 押见幸雄 申请人:揖斐电株式会社