蜂窩構(gòu)造體及使用其的氣體處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在用于凈化廢氣的過(guò)濾器等中使用的蜂窩構(gòu)造體及使用其的氣 體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，為了捕集在內(nèi)燃機(jī)、焚燒爐以及鍋爐等所產(chǎn)生的廢氣中含有的微粒子等，使 用過(guò)濾器。
[0003] 作為這種過(guò)濾器，例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示，提出一種堇青石質(zhì)陶瓷蜂窩過(guò)濾器，其 具有蜂窩構(gòu)造體和密封部，所述蜂窩構(gòu)造體具有由多孔質(zhì)的隔壁分隔開(kāi)的多個(gè)流路，所述 密封部交替設(shè)置在所述流路的廢氣流入側(cè)或廢氣流出側(cè)，所述過(guò)濾器使廢氣通過(guò)所述多孔 質(zhì)隔壁，將廢氣中含有的微粒子除去，其中，所述多孔質(zhì)隔壁的氣孔率為45~58%，平均 細(xì)孔徑為15~30 μ m，細(xì)孔徑超過(guò)50 μ m的細(xì)孔容積占整體細(xì)孔容積超過(guò)10 %但在25 % 以下，細(xì)孔徑為IOOym以上的細(xì)孔容積占整體細(xì)孔容積的1~8%，細(xì)孔徑小于10 μπι 的細(xì)孔容積占整體細(xì)孔容積的3~10%，并且細(xì)孔分布偏差〇為0.6以下，其中，〇 = log (D20) -log (D80)，D20表示的是在表示細(xì)孔徑與累積細(xì)孔容積（將從最大的細(xì)孔徑到特 定的細(xì)孔徑為止的細(xì)孔容積累積起來(lái)的值）之間的關(guān)系的曲線中，相當(dāng)于整體細(xì)孔容積的 20%的細(xì)孔容積處的細(xì)孔徑（y m)，D80同樣表示相當(dāng)于整體細(xì)孔容積的80%的細(xì)孔容積 處的細(xì)孔徑（μ m)，且D80 < D20。
[0004] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :國(guó)際公開(kāi)第2009/048156號(hào)冊(cè)子
[0007] 尤其近幾年，雖然要求耐熱沖擊性高，且蜂窩構(gòu)造體再生時(shí)、即便燃燒捕集的微粒 子熱損傷也少的蜂窩構(gòu)造體，但是對(duì)于密封件的因熱引起的損傷仍有改善的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而提出，其目的在于，提供一種能夠充分維持耐熱 沖擊性，并且即便燃燒捕集的微粒子也能夠抑制熱引起的密封件的損傷的蜂窩構(gòu)造體以及 具備該蜂窩構(gòu)造體的可靠性高的氣體處理裝置。
[0009] 本發(fā)明的蜂窩構(gòu)造體，其特征在于，其由陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，并具備：筒狀部；隔壁 部，其在該筒狀部的內(nèi)側(cè)被配置成形成供流體流通的多個(gè)流通孔且具有通氣性；第一密封 件，其對(duì)所述多個(gè)流通孔之中的、所述筒狀部的一方端側(cè)的口進(jìn)行密封；第二密封件，其對(duì) 所述筒狀部的另一方端的口進(jìn)行密封，
[0010] 所述第一密封件以及所述第二密封件的至少任一方具有：氣孔徑的累積分布曲線 中累積80體積％的氣孔徑（p80)與累積20體積％的氣孔徑（p20)之比R1 (p80/p20)為1. 8 以上且2. 2以下的氣孔。
[0011]另外，本發(fā)明的氣體處理裝置，其特征在于，在連接有排氣管的殼體內(nèi)具備上述構(gòu) 成的蜂窩構(gòu)造體。
[0012] 發(fā)明效果
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的蜂窩構(gòu)造體，由于密封件中的氣孔徑的偏差變小，所以為了再生蜂 窩構(gòu)造體，即便燃燒捕集的微粒子，也能夠抑制熱引起的密封件的損傷。
[0014] 另外，根據(jù)本發(fā)明的氣體處理裝置，能夠長(zhǎng)期高效地捕集微粒子，可靠性高。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1表示本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體的一例，（a)是立體圖，（b)是（a)中的在B-B' 線的剖面圖。
[0016] 圖2表示本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體的端面的一例，（a)是流入口側(cè)的局部放大圖， (b)是流出口側(cè)的局部放大圖。
[0017] 圖3表示本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體的端面的其他的例子，（a)是流入口側(cè)的局部 放大圖，（b)是流出口側(cè)的局部放大圖。
[0018] 圖4是在形成本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體的隔壁部上存在的氣孔的分布曲線的一 例。
[0019] 圖5是示意地表示本實(shí)施方式的一例的氣體處理裝置的概略剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下，對(duì)于本發(fā)明的蜂窩構(gòu)造體及使用其的氣體處理裝置的實(shí)施方式的例子進(jìn)行 說(shuō)明。
[0021] 圖1表示本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體的一例，（a)是立體圖，（b)是（a)中的在B-B' 線的剖面圖。
[0022] 圖1所示的例子的蜂窩構(gòu)造體1由陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，并具備：筒狀部4 ;在筒狀部 4的內(nèi)側(cè)，以形成有供流體流通的多個(gè)流通孔3的方式配置的具有通氣性的隔壁部2 ;對(duì)多 個(gè)流通孔3之中的、筒狀部4的一方端側(cè)的口進(jìn)行密封的第一密封件8 ;對(duì)筒狀部4的另一 方端的口進(jìn)行密封的第二密封件8。
[0023] 需要說(shuō)明的是，在以下的說(shuō)明中，將一方端側(cè)作為流體的流入側(cè)，將另一方端側(cè)作 為流體的流出側(cè)進(jìn)行說(shuō)明，但不限于此。
[0024] 在該蜂窩構(gòu)造體1的流入側(cè)例如連接有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)（未圖 示）。在該內(nèi)燃機(jī)動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生作為流體的廢氣，該廢氣如圖I (b)所示，從蜂窩構(gòu)造體1的 流入側(cè)的未形成密封件8的流入口 3a導(dǎo)入，但被形成于流出側(cè)的密封件8擋住其流出。流 出被擋住的廢氣通過(guò)具有通氣性的隔壁部2,并被導(dǎo)入相鄰的流通孔3。在廢氣通過(guò)隔壁部 2時(shí)，在隔壁部2的壁面或隔壁部2的氣孔的表面，捕集以廢氣中的碳為主成分的微粒子、以 硫磺氧化而形成的硫酸鹽為主成分的微粒子以及由高分子構(gòu)成的未燃的碳化氫等微粒子 (以下，將它們總稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)為微粒子。）。微粒子被捕集后的廢氣以?xún)艋说臓顟B(tài)從未形成密 封件8的流出口 3b排出到外部。
[0025] 在本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體1中，筒狀部4、隔壁部2和密封件8都由陶瓷燒結(jié)體 構(gòu)成。
[0026] 對(duì)于分別構(gòu)成筒狀部4、隔壁部2以及密封件8的成分，主成分都優(yōu)選為線膨脹系 數(shù)小的成分，例如堇青石（2MgO · 2A1203 · 5Si02)、β -鋰霞石（Li2O · Al2O3 · 2Si02)、β -鋰 輝石（Li2O · Al2O3 · 4Si02)、碳化娃（SiC)、氮化娃（Si3N4)、塞?。⊿i 6_zAlz0zN8_z，其中 ζ 以 固溶量計(jì)算為〇. 1以上且1以下。）、模來(lái)石（3A1203 · 2Si02)、鋁酸鈣（CaAl4O7)、磷酸鋯鉀 (KZr 2(PO4))以及鈦酸鋁（Al2TiO5)的至少任一種。
[0027] 在此，所謂隔壁部2、筒狀部4以及密封件8的各主成分，是指分別構(gòu)成所述各 部件的整體成分100質(zhì)量％之中比50質(zhì)量％多的含量的成分。對(duì)于構(gòu)成各部件的成分 (結(jié)晶構(gòu)造）的同定，只要使用X射線衍射裝置進(jìn)行測(cè)定即可。另外，對(duì)于含量，只要使用 ICP(Inductively Coupled Plasma)發(fā)光分光分析裝置或焚光X射線分析裝置，求出金屬元 素的含量，基于同定的結(jié)晶構(gòu)造，換算為氧化物、碳化物、氮化物來(lái)求出即可。
[0028] 另外，在隔壁部2、筒狀部4以及密封件8都是以鈦酸鋁（Al2TiO5)為主成分的情 況下，適合分別含有鈦酸鎂（MgTi 2O5)以及鈦酸鐵（Fe2TiO5)為16質(zhì)量％以上且24質(zhì)量％ 以下。該比率是耐熱性?xún)?yōu)越的鈦酸鋁（Al 2TiO5)、耐腐蝕性?xún)?yōu)越的鈦酸鎂（MgTi2O5)以及耐 熱劣化性?xún)?yōu)越的鈦酸鐵（Fe 2TiO5)的最佳比率，是各部件的耐熱性、耐腐蝕性以及耐熱劣化 性變好的比率。
[0029] 另外，在隔壁部2、筒狀部4以及密封件8都是以鈦酸鋁（Al2TiO5)為主成分的情 況下，隔壁部2、筒狀部4以及密封件8的各自的粒界相的至少任一個(gè)優(yōu)選以硅氧化物為主 成分。在這些粒界相的至少任一個(gè)以硅氧化物為主成分時(shí)，存在該粒界相與相鄰的結(jié)晶粒 子彼此強(qiáng)力結(jié)合的傾向，并且抑制結(jié)晶粒子的異常的粒成長(zhǎng)，因此，有可增高機(jī)械強(qiáng)度的傾 向。尤其，該硅氧化物優(yōu)選相對(duì)于構(gòu)成粒界相的各個(gè)氧化物的合計(jì)100質(zhì)量％而言是90質(zhì) 量％以上。
[0030] 另外，在本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體1中，重要的是，第一以及第二密封件8的至少 任一方具有：氣孔徑的累積分布曲線中的、累積80體積％的氣孔徑（p80)比上累積20體 積％的氣孔徑（P20)的比（p80/p20)為1. 8以上且2. 2以下的氣孔。若是這種結(jié)構(gòu)，則密 封件8中的氣孔徑的偏差變小，因此能夠提高機(jī)械強(qiáng)度，并且為了再生蜂窩構(gòu)造體1，即便 燃燒捕集的微粒子，也能夠抑制熱引起的密封件的損傷。
[0031] 需要說(shuō)明的是，對(duì)流出口進(jìn)行密封的密封件8捕集的微粒子比對(duì)流入口進(jìn)行密封 的密封件8捕集的微粒子多，因此，在將捕集的微粒子燃燒除去的情況下，由于要求高的散 熱特性，所以，尤其對(duì)流出口進(jìn)行密封的密封件8中的氣孔優(yōu)選為上述結(jié)構(gòu)，優(yōu)選將一方端 側(cè)作為流入側(cè)，將另一方端側(cè)作為流出側(cè)。
[0032] 需要說(shuō)明的是，在圖1所示的例子的蜂窩構(gòu)造體1中，雖然在流入側(cè)的端面形成有 密封件8的一方，但不在流入側(cè)的端面，也可以在從該端面進(jìn)入到中央側(cè)的位置形成，也沒(méi) 問(wèn)題。
[0033] 需要說(shuō)明的是，圖1示出了流通孔形成為格子狀的例子，但流通孔3的形狀不限于 此。
[0034] 例如，圖2表示本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體的端面的一例，（a)是流入口側(cè)的局部放 大圖，（b)是流出口側(cè)的局部放大圖。在圖2所示的例子中，端面處的流通孔3的開(kāi)口形狀 分別為四方形、八角形。
[0035] 圖3表示本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體的端面的其他的例子，（a)是流入口側(cè)的局部 放大圖，（b)是流出口側(cè)的局部放大圖。在圖3所示的例子中，端面處的流通孔3的開(kāi)口形 狀分別為扁平六角形、正六角形。
[0036] 這種形狀的流通孔可根據(jù)使用蜂窩構(gòu)造體的用途而選用。
[0037] 另外，在本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體1中，隔壁部2優(yōu)選具有如下這樣的氣孔，即， 在氣孔徑的累積分布曲線之中，累積80體積％的氣孔徑（p80)與累積20體積％的氣孔徑 (P20)之比（p80/p20)為I. 1以上且1. 5以下。若是這種結(jié)構(gòu)，隔壁部2中的氣孔徑的偏差 變小，因此可以提高機(jī)械特性，并且為了再生蜂窩構(gòu)造體1，即便燃燒捕集的微粒子，也能夠 抑制熱引起的隔壁部2的損傷。
[0038] 另外，在本實(shí)施方式的蜂窩構(gòu)造體1中，隔壁部2的氣孔優(yōu)選：關(guān)于相對(duì)于氣孔徑 的累積分布曲線中的累積50體積％的氣孔徑（p50)的半值寬度而言，相