ES2295617T3

ES2295617T3 - Filtro de nido de abejas para clarificar gas de escape.

Info

Publication number: ES2295617T3
Application number: ES03747537T
Authority: ES
Inventors: Keiji c/o IBIDEN CO. LTD. Ogakikita Kojo YAMADA
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JPWO2003093658A1; ATE376617T1; EP1500799A1; EP1500799A4; WO2003093658A1; JP4386830B2; DE60317056D1; US20050153099A1; DE60317056T2; EP1500799B1

Abstract

Un filtro de panal para la purificación de los gases de escape que comprende: un cuerpo columnar formado por una pluralidad de elementos de panal de cerámica porosa ensamblados entre sí, cada uno de los cuales consta de un determinado número de orificios pasantes, estando dispuestos dichos orificios pasantes en paralelo entre sí a lo largo de una dirección longitudinal con la pared de separación interpuesta entre ellos; en donde unos orificios pasantes predeterminados de dichos orificios pasantes se cierran con tapones en una extremidad de dicho cuerpo columnar, mientras que los orificios pasantes que no se han cerrado con dichos tapones en dicha primera extremidad se cierran con tapones en la otra extremidad de dicho cuerpo columnar; y en donde al menos una parte de dicha porción de pared actúa como un filtro para la recogida de partículas caracterizado por el hecho de que la porosidad de dicho cuerpo columnar está comprendida en un intervalo que va del 20 al 80%, mientras que la porosidad de dicho tapón es del 90% o menos y es de 0,15 a 4,0 veces del equivalente de la porosidad de dicho cuerpo columnar.

Description

Filtro de nido de abejas para clarificar gas de escape.

Referencia cruzada relacionada con la solicitud

Esta solicitud reivindica los beneficios de prioridad a la solicitud de patente japonesa núm. 2002-109717, presentada el 11 de abril de 2002.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un filtro de panal para la purificación de los gases de escape que se utiliza como filtro para eliminar las partículas contenidas por ejemplo en los gases de escape emitidos por un motor de combustión interna como por ejemplo un motor diésel o similar.

Antecedentes de la técnica

En los últimos años, las partículas (partículas finas), contenidas en los gases de escape que son emitidos por los motores de combustión interna de los vehículos, como autobuses, camiones y otros similares, así como máquinas de construcción, han causado serios problemas puesto que estas partículas son perjudiciales para el medio ambiente y el cuerpo humano.

Por este motivo, se han propuesto diversos filtros cerámicos que permiten a los gases de escape pasar a través de la cerámica porosa y recogen las partículas contenidas en los gases de escape para purificar estos gases de escape.

Con respecto al filtro cerámico de estas características, normalmente, se suele utilizar un cuerpo columnar en el que un determinado número de orificios pasantes están dispuestos en paralelo entre sí en una sola dirección con una pared de separación interpuesta entre ellos, y actuando la pared de separación como un filtro.

Dicho de otro modo, en este filtro de panal, cada uno de los orificios pasantes que se ha formado en el cuerpo columnar tiene ambas extremidades cerradas con un tapón en su lado de entrada o de salida del gas de escape de manera que forman el denominado diseño a cuadros; de este modo, los gases de escape que entran en un orificio pasante se descargan a otro orificio pasante tras pasar siempre a través de una pared de separación que separa los orificios pasantes de manera que, al pasar los gases de escape a través de la pared de separación, las partículas son capturadas por esta pared de separación de modo que se purifican los gases de escape.

A medida que se desarrolla el proceso de purificación de los gases de escape, las partículas que se van acumulando gradualmente en la porción de pared de separación que separa los orificios pasantes del filtro de panal pueden causar su obstrucción y la consiguiente interrupción de la permeabilidad del gas. Por este motivo, el filtro de panal mencionado anteriormente necesita ser sometido regularmente a un proceso de regeneración en el que se queman y eliminan las partículas que causan la obstrucción mediante la utilización de medios de calentamiento como un calefactor u otros medios similares para regenerar el filtro.

Convencionalmente, en el filtro de panal de estas características, se ha tomado en consideración que el tapón que se va a inyectar en la extremidad de cada orificio pasante debería poseer una estructura compacta de manera que evita que los gases de escape entren en los orificios pasantes pasando simplemente a través del filtro de panal y hace que los gases de escape pasen de forma segura a través de la pared de separación, (por ejemplo, véase el documento JP Kokai Sho 59-225718).

En el filtro de panal convencional de estas características, sin embargo, el cuerpo columnar mencionado anteriormente está hecho de cerámica porosa, siendo diferentes entre ellos el coeficiente de expansión térmica de este cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón que posee la estructura compacta.

Por este motivo, en el filtro de panal de estas características, se ejerce una elevada tensión térmica entre el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón debido a la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón durante el proceso de cocción que se aplica en la fabricación, con el resultado que tienden a producirse huecos entre el tapón y la pared de separación, así como que tienden a producirse grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón.

A fin de resolver este problema, se ha propuesto un filtro en el que ajustando los coeficientes de expansión térmica entre el filtro de panal y el tapón, se evita la aparición de grietas durante los procesos de fabricación (véase el documento JP Kokai Sho 57-42316).

Sin embargo, incluso en el caso en que no se producen huecos entre el tapón y la pared de separación, así como en el caso en que no se producen grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón en la fabricación de un filtro de panal, cuando se llevan a cabo los procesos de purificación de los gases de escape utilizando dicho filtro de panal, las tensiones térmicas, causadas por la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica de este cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón, se acumulan entre el tapón del filtro de panal y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón mediante ciclos térmicos que se aplican de forma repetida debido a los gases de escape de elevada temperatura y el calentamiento aplicado durante los procesos de regeneración y otros procesos similares del filtro de panal; de este modo tiende a producirse un hueco entre el tapón y la pared de separación, así como tienden a producirse grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón.

En los últimos años, se ha propuesto otra idea en la que, en lugar del proceso mencionado anteriormente para la regeneración del filtro de panal en el que se utilizan medios de calentamiento tales como un calefactor u otros medios similares, se consiente al filtro de panal sujetar un catalizador de oxidación en sus poros, de modo que se hacen reaccionar los hidrocarburos contenidos en los gases de escape que fluyen a través del filtro de panal con el catalizador de oxidación de manera que se utiliza el calor generado mediante esta reacción para el proceso de regeneración del filtro de panal. En el filtro de panal en el que se realiza el proceso de regeneración de esta manera, es necesario aumentar la porosidad del mismo, ya que tiende a producirse la obstrucción de los poros causada por las partículas, puesto que el catalizador de oxidación se sujeta en el interior de cada poro del filtro de panal, y por que se necesita que el catalizador de oxidación se sujete lo máximo posible para que genere una gran cantidad de calor.

Sin embargo, en dicho filtro de panal con elevada porosidad, se hace mayor la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón que posee una estructura compacta, con el resultado que tienden a producirse huecos entre el tapón y la pared de separación, así como que tienden a producirse grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón debido a las tensiones térmicas que se producen entre el tapón y la pared de separación, que son provocadas por el proceso de cocción que se aplica en la fabricación, así como por los gases de escape de elevada temperatura durante su actuación, tal y como se ha descrito anteriormente.

Además, para permitir que dicho filtro de panal con elevada porosidad sujete un catalizador, se suele emplear normalmente, un método en el que: el filtro de panal se recubre con \gamma-alúmina u otros elementos similares que posean una elevada área de superficie específica para formar una película de sujeción catalítica y de metal noble que trabaja a medida que se dispersa y sujeta el catalizador en la película de sujeción catalítica; sin embargo, en este método, la película de sujeción catalítica tiende a formarse de manera que se entromete entre el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón, y tienden a producirse grietas o defectos similares debido a las tensiones térmicas causadas por la diferencia entre el coeficientes de expansión de estos materiales.

Convencionalmente, se han propuesto un filtro de panal en el que se permite al tapón poseer una permeabilidad al gas de manera que se separan fácilmente las partículas recogidas de los gases de escape tras la limpieza a presión (véase el documento JP Kokai Hei 7-332064); y un filtro de panal en el que la porosidad del tapón está limitada de manera que se mejora el rendimiento de purificación (véase el documento JP Kokai 2003-3823). Sin embargo, estos filtros de panal no han sido preparados para tomar en consideración los problemas mencionados anteriormente, y los objetivos de éstos son totalmente diferentes de los de la presente invención; por lo tanto, los supuestos técnicos de los mismos son totalmente diferente de los de la presente invención.

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Resumen de la invención

El objetivo de la presente invención es resolver los problemas mencionados anteriormente, y su alcance es proporcionar un filtro de panal para la purificación de los gases de escape en el que no se forman huecos entre el tapón y la pared de separación, así como que tampoco se producen grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón, y es de mayor duración.

La presente invención proporciona un filtro de panal para la purificación de los gases de escape que tenga una estructura en la que:

un cuerpo columnar hecho de cerámica porosa que comprende un determinado número de orificios pasantes, estando dispuestos dichos orificios pasantes en paralelo entre sí en dirección longitudinal a una porción de pared interpuesta entre ellos;

unos orificios pasantes predeterminados de dichos orificios pasantes se cierran con tapones en una extremidad de dicho cuerpo columnar, mientras que los orificios pasantes que no se han cerrado con dichos tapones en dicha primera extremidad se cierran con tapones en la otra extremidad de dicho cuerpo columnar; y

una parte o la totalidad de dicha porción de pared actúa como un filtro para la recogida de partículas,

en donde la porosidad del cuerpo columnar está comprendida en un intervalo que va del 20 al 80%, siendo la porosidad del tapón del 90% o menos, y también se fija de 0,15 a 4,0 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Además, en el caso en que se sujeta un catalizador en el filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención, es preferible que la porosidad del cuerpo columnar y del tapón se mida después de haberse formado una película de sujeción catalítica en el filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1(a) es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática un ejemplo de un filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención, mientras que la Fig. 1(b) es una vista transversal longitudinal tomada a lo largo de la línea A-A de la Fig. 1(a).

La Fig. 2 es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática otro ejemplo del filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención;

La Fig. 3(a) es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática un elemento cerámico poroso que se va a utilizar para el filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención mostrado en la Fig. 2, mientras que la Fig. 3(b) es una vista transversal longitudinal tomada a lo largo de la línea B-B de la Fig. 3(a).

La Fig. 4(a) es una vista transversal en la que se muestra de forma esquemática una boca del tratamiento de cierre que debe realizarse en la fabricación del filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención, mientras que la Fig. 4(b) es una vista transversal ampliada parcialmente de la misma.

La Fig. 5 es una vista lateral en la que se muestra de forma esquemática los procesos de fabricación del filtro de panal de la presente invención.

La Fig. 6 es una vista transversal en la que se muestra de forma esquemática un ejemplo de un dispositivo de purificación de los gases de escape en el que se utiliza el filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención.

La Fig. 7(a) es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática un ejemplo de una carcasa de metal, mientras que la Fig. 7(b) es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática un ejemplo de otra carcasa de metal.

Explicación de los símbolos

10, 20: filtro de panal

11, 31: orificio pasante

12, 32: tapón

13: porción de pared

24: capa de material de sellado

25: bloque cerámico

26: capa de material de sellado

30: elemento cerámico poroso

33: pared de separación

Descripción detallada de la invención

La presente invención proporciona un filtro de panal para la purificación de los gases de escape que posee una estructura tal y como se define en la reivindicación 1.

Además, en el caso en que se sujeta un catalizador en el filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención, es preferible que la porosidad de cada cuerpo columnar y del tapón se mida después de haberse formado una película de sujeción catalítica en el filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención.

La Fig. 1(a) es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática un ejemplo de un filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención (en adelante, denominada de forma simplificada como el filtro de panal de la presente invención), mientras que la Fig. 1(b) es una vista transversal longitudinal tomada a lo largo de la línea A-A de la Fig. 1(a).

Tal y como se muestra en la Fig. 1(a), el filtro de panal 10 de la presente invención posee un cuerpo columnar constituido por un cuerpo sinterizado de cerámica porosa individual en el que un determinado número de orificios pasantes 11 están dispuestos en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la porción de pared 13 interpuesta entre ellos, y en este cuerpo columnar, se inyecta un tapón 12 en una o en la otra extremidad de cada orificio pasante 11 de manera que actuando como filtros para la recogida de partículas en toda la porción de pared 13 en su
conjunto.

Dicho de otro modo, tal y como se muestra en la Fig. 1(b), cada uno de los orificios pasantes 11 que se forman en el filtro de panal 10 posee sus extremidades bien en el lado de entrada, bien en el lado de salida de los gases de escape, cerradas con un tapón 12; de este modo, se hacen fluir los gases de escape que hayan entrado en los orificios pasantes 11 hacia los otros orificios pasantes 11 tras haber pasado siempre a través de la porción de pared 13 que separa los correspondientes orificios pasantes.

En consecuencia, las partículas contenidas en los gases de escape que hayan entrado en el filtro de panal 10 de la presente invención son capturados por la porción de pared 13 al pasar a través de la porción de pared 13 de manera que se purifican los gases de escape.

El filtro de panal 10 que posee la disposición mencionada anteriormente se coloca en un dispositivo de purificación de los gases de escape que se instala en un paso de escape en un motor de combustión interna.

Aquí ahora, el dispositivo de purificación de los gases de escape se describirá más adelante.

En el filtro de panal 10 de la presente invención, el cuerpo columnar es un elemento columnar hecho de cerámica porosa, que posee un determinado número de orificios pasantes 11 que están dispuestos en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la porción de pared 13 que está interpuesta entre ellos, siendo preferible que la porosidad de los elementos cerámicos porosos columnares se fije en un 20 a 80%. En caso de que la porosidad del cuerpo columnar fuera menor del 20%, el filtro de panal 10 es más propenso a generar obstrucción, mientras que si la porosidad del cuerpo columnar supere el 80% provoca la degradación de la resistencia del filtro de panal 10, con el resultado de que podría romperse fácilmente.

Aquí, la porosidad mencionada anteriormente puede medirse mediante los métodos conocidos, como un método de inyección de mercurio, un método de Arquímedes y un método de medición utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM) y otros similares.

Con respecto al tamaño del cuerpo columnar, éste no está especialmente limitado y está determinado de forma apropiada teniendo en cuenta el tamaño del conducto de los gases de escape del motor de combustión interna y otros similares que puedan utilizarse para tomarse en consideración. Además, con respecto a la forma del mismo, ésta no está especialmente limitada mientras tenga una forma en columna, por ejemplo, puede utilizarse cualquier forma deseada como por ejemplo una forma cilíndrica, una forma en columna elíptica, una forma en columna rectangular, y in general, tal y como se muestra en la Fig. 1, se suelen utilizar a menudo aquellas que tengan una forma cilíndrica.

Con respecto a la cerámica porosa que constituye el cuerpo columnar, ésta no está especialmente limitada, y entre los ejemplos de la misma se incluyen: cerámica de óxidos como cordierita, alúmina, sílice, mullita, por ejemplo; cerámica de carburos como carburo de silicio, carburo de circonio, carburo de titanio, carburo de tantalio, carburo de tungsteno, por ejemplo, y cerámica de nitruros como nitruro de alúmina, nitruro de silicio, nitruro de boro, nitruro de titanio, por ejemplo.

Sin embargo, normalmente se suele utilizar cerámica de óxidos como cordierita, por ejemplo. Esto se debe a que estos materiales hacen posible llevar a cabo el proceso de fabricación a bajo coste, poseen comparativamente un coeficiente de expansión térmica pequeño y son menos propensos a oxidarse durante el uso. Además, la cerámica que contiene silicio se prepara mezclando el silicio metálico en la cerámica mencionada anteriormente, y también puede utilizarse cerámica reforzada con silicio y compuestos de silicio.

Es preferible que el diámetro medio del poro del cuerpo columnar se fije en un intervalo que va de 5 a 100 \mum. El diámetro medio del poro inferior a 5 \mum tiende a causar fácilmente la obstrucción por las partículas. En cambio, el diámetro medio del poro que supere los 100 \mum tiende a provocar que las partículas pasen través de los poros, con el resultado de que no pueden recogerse las partículas, inhabilitando al cuerpo columnar a que actúe como un filtro.

Aquí, el filtro de panal 10 de la presente invención posee una estructura en la que se inyecta un tapón 12 en cada orificio pasante 11 en una de las extremidades del cuerpo columnar o en la otra extremidad del mismo, mientras que la porosidad de este tapón 12 se fija en un 90% o menos. La porosidad del tapón 12 que supere el 90% provoca la degradación de la resistencia del tapón 12, con el resultado de que el tapón 12 puede romperse fácilmente debido a los gases de escape de elevada temperatura que fluyen en el filtro de panal 10, así como a un impacto térmico y otros factores similares causados por los ciclos térmicos y otros factores similares durante el proceso de regeneración. Además, incluso si el tapón 12 no se rompiera, las partículas tienden a pasar a través del tapón 12, inhabilitando al cuerpo columnar a que actúe suficientemente como un filtro de purificación de los gases de escape.

\newpage

Con respecto a la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 en relación con la porosidad del cuerpo columnar, el límite inferior de la misma se fija en 0,15 veces, mientras que el límite superior de la misma se fija en 4,0 veces.

En caso de que el límite inferior de la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 en relación con la porosidad del cuerpo columnar fuera inferior a 0,15 veces, se hace muy grande la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón 12, con el resultado de que durante un proceso de cocción en la fabricación, tienden a producirse huecos entre el tapón 12 y la porción de pared 13, así como tienden a producirse grietas en el tapón 12 y en una porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12 debido a la diferencia existente en el coeficientes de expansión térmica. En cambio, en caso de que el límite superior de la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 en relación con la porosidad del cuerpo columnar superara las 4,0 veces, también en este caso se hace muy grande la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón 12, con el resultado de que durante un proceso de cocción en la fabricación, tienden a producirse huecos entre el tapón 12 y la porción de pared 13, así como tienden a producirse grietas en el tapón 12 y en una porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12 debido a la diferencia existente en el coeficientes de expansión térmica; presumiblemente se provocaría una reducción de la resistencia.

Aquí, es preferible que el límite inferior de la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 en relación con la porosidad del cuerpo columnar se fije en 0,25 veces, mientras que es preferible que el límite superior de la misma se fije en 1,5 veces.

En el caso en que el límite inferior de la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 en relación con la porosidad del cuerpo columnar fuera inferior a 0,25 veces, incluso si la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón 12 fuera comparativamente grande no se producen ni los huecos ni las grietas durante un proceso de cocción en la fabricación, ya que los huecos tienden a producirse entre el tapón 12 y la porción de pared 13, mientras que las grietas tienden a producirse en el tapón 12 y en una porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12 debido a los ciclos térmicos aplicados de forma repetida por los gases de escape de elevada temperatura durante su actuación y a los procesos de calentamiento en el momento de desarrollo del proceso de regeneración, provocando una reducción de la resistencia. Además, en el caso en que se forma una película de sujeción catalítica en el filtro de panal de la presente invención, en algunas ocasiones esta película de sujeción catalítica se forma entre el tapón 12 y una porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12 de manera que se entromete entre ellos; en consecuencia, en este caso, también se producen las grietas debido a la tensión térmica provocada por la diferencia entre los coeficientes de expansión térmica de la película de sujeción catalítica y del tapón 12 así como de la porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12, cuyo resultado es una reducción de la resistencia.

En cambio, en el caso en que el límite superior de la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 en relación con la porosidad del cuerpo columnar superara las 1,5 veces, incluso si la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón 12 fuera comparativamente grande no se producen ni los huecos ni las grietas durante un proceso de cocción en la fabricación, ya que las tensiones térmicas, causadas por los ciclos térmicos aplicados de forma repetida por los gases de escape de elevada temperatura y los procesos de calentamiento en el momento de desarrollo del proceso de regeneración, se acumulan en el tapón 12 y en una porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12, provocando huecos entre el tapón 12 y la porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12, así como grietas en el tapón 12 y la porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12; presumiblemente, esto provocaría una reducción de la resistencia. Además, en caso de que el cuerpo columnar se utilizara de forma repetida durante mucho tiempo, los gases de escape de elevada temperatura se concentran en el tapón 12 que posee una mayor porosidad, con el resultado de que el tapón 12 es más propenso a recibir un impacto térmico y tiende a romperse. Además, en el caso en que se forma una película de sujeción catalítica en el filtro de panal de la presente invención, esta película de sujeción catalítica tiende a formarse entre el tapón 12 y una porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12 de manera que se entromete entre ellos; en consecuencia, en este caso, también se producen las grietas debido a la tensión térmica provocada por la diferencia entre los coeficientes de expansión térmica de la película de sujeción catalítica y del tapón 12 así como de la porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12.

En el caso en que se forme una película de sujeción catalítica de 1 g/L o más en el filtro de panal de la presente invención, es preferible que la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 se fije en un intervalo que va del 0,3 a 1,2 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Aquí, el límite superior de la porosidad del tapón 12 es del 90% según se ha descrito anteriormente, y en el filtro de panal 10 de la presente invención, puesto que el límite inferior de la porosidad del cuerpo columnar es del 20%, y puesto que el límite inferior de la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 12 en relación con la porosidad del cuerpo columnar es 0,15 veces, mientras que el límite inferior de la porosidad del tapón 12 corresponde al 3%.

En el caso en que la porosidad del tapón 12 fuera inferior al 3%, se reduce la resistencia de adhesión entre el tapón 12 y la porción de pared 13; por lo tanto, al llevarse a cabo un proceso de purificación de los gases de escape utilizando el filtro de panal de estas características, se producen huecos y grietas entre el tapón y la porción de pared como consecuencia de un impacto térmico provocado por los gases de escape de elevada temperatura y los procesos de calentamiento y otros factores similares en el momento de desarrollo del proceso de regeneración, con el resultado de que se quita el tapón 12 en algunas ocasiones. El motivo de esto se explica del siguiente modo: en un intento para reducir la porosidad del tapón del filtro de panal a menos del 3%, se incrementa la viscosidad de la pasta de relleno que se utiliza para formar la capa del tapón, lo que hace que la pasta fluye con mucha dificultad. En consecuencia, resulta muy difícil inyectar el tapón que posea esta viscosidad tan elevada en la extremidad de un orificio pasante predeterminado de un cuerpo formado de cerámica que constituye el cuerpo columnar sin huecos, con una anchura suficiente de la cara de extremidad del cuerpo formado de cerámica. Por lo tanto, resulta muy pequeña el área de contacto entre el tapón y la porción de pared del filtro de panal que se va a fabricar, dando como resultado una reducción de la resistencia de adhesión entre el tapón y la porción de pared.

Además, el método de fabricación del filtro de panal mencionado anteriormente se explicará en detalle más adelante.

Es preferible que el tapón 12 mencionado anteriormente esté hecho de cerámica porosa.

En el filtro de panal 10 de la presente invención, el cuerpo columnar al que se inyecta el tapón 12 está hecho de cerámica porosa; por lo tanto, formando el tapón 12 utilizando la misma cerámica porosa que la del cuerpo columnar, la resistencia de adhesión entre los dos elementos resulta ser mayor y adaptando la porosidad del tapón 12 de manera que satisfaga las condiciones mencionadas anteriormente, se consigue que el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar coincide con el coeficiente de expansión térmica del tapón 12 de manera que resulta posible impedir la aparición de huecos entre el tapón 12 y la porción de pared 13, así como la aparición de grietas en el tapón 12 y una porción de la porción de pared 13 que entra en contacto con el tapón 12, debido a la tensión térmica generada en la fabricación, así como durante su actuación.

En el caso en que el tapón 12 esté hecho de cerámica porosa, éste no está especialmente limitado, pudiéndose utilizar, por ejemplo, el mismo material que el material cerámico que constituye el cuerpo columnar mencionado anteriormente.

En el filtro de panal de la presente invención, el cuerpo columnar posee preferiblemente una estructura en la que se combinan entre sí las capas de material de sellado pasante de una pluralidad de elementos cerámicos porosos columnares rectangulares que poseen una pluralidad de orificios pasantes que están dispuestos en paralelo entre sí en dirección longitudinal a una pared de separación interpuesta entre ellos. En esta estructura, puesto que el cuerpo columnar está dividido en los elementos cerámicos porosos, resulta posible reducir la tensión térmica que se ejerce en los elementos cerámicos porosos durante su actuación, y en consecuencia hacer que el filtro de panal de la presente invención tenga mayor resistencia térmica. Además, también resulta posible ajustar libremente el tamaño de los mismos incrementando o reduciendo el número de los elementos cerámicos porosos.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática otro ejemplo del filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención, mientras que la Fig. 3(a) es una vista en perspectiva en la que se muestra de forma esquemática un elemento cerámico poroso que se utiliza para el filtro de panal para la purificación de los gases de escape de la presente invención mostrado en la Fig. 2, mientras que la Fig. 3(b) es una vista transversal longitudinal tomada a lo largo de la línea B-B de la Fig. 3(a).

Tal y como se muestra en la Fig. 2, en el filtro de panal 20 de la presente invención, se combinan entre sí las capas de material de sellado pasante 24 de una pluralidad de elementos cerámicos porosos 30 para constituir un bloque cerámico 25, así como formar una capa de material de sellado 26 en la periferia del bloque cerámico 25. Además, tal y como se muestra en la Fig. 3, cada uno de los elementos cerámicos porosos 30 posee una estructura en la que un determinado número de orificios pasantes 31 tienen una disposición en paralelo entre sí en la dirección longitudinal de manera que la pared de separación 33 que separa los orificios pasantes 31 entre ellos actúe como filtro.

Dicho de otro modo, tal y como se muestra en Fig. 3(b), cada uno de los orificios pasantes 31 que se forman en el elemento cerámico poroso 30 posee sus extremidades bien en el lado de entrada, bien en el lado de salida de los gases de escape, cerradas con un tapón 32; de este modo, se permite a los gases de escape que hayan entrado en los orificios pasantes 31 fluir hacia los otros orificios pasantes 31 tras haber pasado siempre a través de la pared de separación 33 que separa los correspondientes orificios pasantes 31.

Además, la capa de material de sellado 26, que se forma en la periferia del bloque cerámico 25, se coloca de manera que evite la fuga de los gases de escape a través de la porción periférica de cada bloque cerámico 25 en caso de que el filtro de panal 20 se instale en un paso de escape de un motor de combustión interna.

Aquí, en la Fig. 3(b), las flechas indican el flujo de los gases de escape.

El filtro de panal 20 que posee la estructura mencionada anteriormente se coloca en un dispositivo de purificación de los gases de escape que se instala en el paso de escape en un motor de combustión interna de manera que las partículas en los gases de escape emitidos por el motor de combustión interna son capturadas por la pared de separación 33 al pasar a través del filtro de panal 20; de este modo, se purifican los gases de escape.

Puesto que el filtro de panal 20 de estas características, posee una mayor resistencia térmica y posibilita procesos de regeneración sencillos y otros similares, se ha aplicado a diversos vehículos de gran tamaño y a vehículos con motores diésel.

En el filtro de panal 20 de la presente invención que posee la estructura mencionada anteriormente, la porosidad del cuerpo columnar (el elemento que corresponde al bloque cerámico 25 del cual se omite el tapón 32) se fija en un intervalo que va del 20 a 80%, mientras que la porosidad del tapón 32 es el 90% o menos, y en esta estructura, con respecto a la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 32 en relación con la porosidad del cuerpo columnar, el límite inferior es de 0,15 veces, y el límite superior es de 4,0 veces. De este modo, la estructura es la misma que la del filtro de panal 10 explicado en relación con la Fig. 1.

Además, del mismo modo que el tapón 12 que se ha explicado en el filtro de panal 10 de la presente invención, con respecto a la relación de multiplicación de la porosidad del tapón 32 en relación con la porosidad del cuerpo columnar, es preferible que el límite inferior se fije en 0,25 veces, mientras que es preferible que el límite superior se fije en 1,5 veces, con el límite inferior de la porosidad del tapón 32 correspondiente al 3%, y es preferible que el tapón 32 esté hecho de cerámica porosa.

Con respecto al material para el elemento cerámico poroso 30, éste no está especialmente limitado, por ejemplo, puede utilizarse los mismos materiales que los materiales cerámicos que constituyen el cuerpo columnar del filtro de panal 10 de la presente invención. Entre estos, se prefiere utilizar el carburo de silicio, que posee una resistencia térmica mayor, unas propiedades mecánicas excepcionales y una conductividad térmica mayor.

Con respecto al tamaño de partículas de las partículas cerámicas que se utilizan en la fabricación de los elementos cerámicos porosos 30, aunque no esté especialmente limitado, es preferible utilizar aquellas que son menos propensas a encogerse en el proceso de cocción posterior, y por ejemplo, es preferible utilizar aquellas partículas, que se preparan mediante la combinación de 100 partes en peso de partículas que poseen un tamaño medio de partícula que va de 0,3 a 50 \mum con 5 a 65 partes en peso de partículas que poseen un tamaño medio de partícula que va de 0,1 a 1,0 \mum. Mezclando los polvos cerámicos que tengan el correspondiente tamaño de partículas mencionado anteriormente, en la relación de mezcla asimismo mencionada anteriormente, se puede proporcionar un elemento cerámico poroso 30.

En el filtro de panal 20 de la presente invención, se combinan entre sí una pluralidad de elementos cerámicos porosos 30 de estas características con las capas de material de sellado pasante 24 par constituir un bloque cerámico 25, así como se forma también una capa de material de sellado 26 en la periferia del bloque cerámico 25.

Dicho de otro modo, en el filtro de panal 20 de la presente invención, la capa de material de sellado se forma entre los elementos cerámicos porosos 30 así como en la periferia del bloque cerámico 25, y la capa de material de sellado (la capa de material de sellado 24) que se ha formado entre los elementos cerámicos porosos 30 actúa como una capa adherente para unir entre ellos los elementos cerámicos porosos 30, mientras que la capa de material de sellado (la capa de material de sellado 26) que se ha formado en la periferia del bloque cerámico 25 actúa como un elemento de cierre para evitar la fuga de los gases de escape de la periferia del bloque cerámico 25, en caso de que el filtro de panal 20 de la presente invención se instala en el paso de escape de un motor de combustión interna.

Con respecto al material que forma la capa de material de sellado (la capa de material de sellado 24 y la capa de material de sellado 26), éste no está especialmente limitado, por ejemplo, puede utilizarse un material que se compone de un ligante inorgánico, un ligante orgánico, fibras inorgánicas y partículas inorgánicas.

Tal y como se ha descrito anteriormente, en el filtro de panal 20 de la presente invención, la capa de material de sellado se forma entre los elementos cerámicos porosos así como en la periferia del bloque cerámico 25; y estas capas de material de sellado (la capa de material de sellado 24 y la capa de material de sellado 26) pueden estar hechas del mismo material o bien de diferentes materiales. En el caso en que se utiliza el mismo material como material de las capas de sellado, la relación de mezcla del material puede ser la misma o bien distinta.

Con respecto al ligante inorgánico, por ejemplo, puede utilizarse, por ejemplo, el sílice sol o el alúmina sol. Cada uno de estos elementos puede utilizarse de forma individual o bien en combinación de dos o más tipos. Entre los ligantes inorgánicos, es más preferible utilizar el sílice sol.

Con respecto al ligante orgánico, entre los ejemplos del mismo se incluyen el alcohol polivinílico, la metilcelulosa, la etilcelulosa, la carboximetilcelulosa, por ejemplo. Cada uno de estos elementos puede utilizarse de forma individual o bien en combinación de dos o más tipos. Entre los ligantes orgánicos, es más preferible utilizar la carboximetilcelulosa.

Con respecto a las fibras inorgánicas, entre los ejemplos de las mismas se incluyen las fibras cerámicas como la alúmina de sílice, la mullita, la alúmina, el sílice, por ejemplo. Cada uno de estos elementos puede utilizarse de forma individual o bien en combinación de dos o más tipos. Entre las fibras inorgánicas, es más preferible utilizar las fibras de alúmina de sílice.

Con respecto a las partículas inorgánicas, entre los ejemplos de las mismas se incluyen los carburos y nitruros, y los ejemplos específicos incluyen los polvos inorgánicos o patillas hechas de carburo de silicio, nitruro de silicio y nitruro de boro. Cada uno de estos elementos puede utilizarse de forma individual o bien en combinación de dos o más tipos. Entre las partículas finas inorgánicas, es preferible utilizar el carburo de silicio que tenga una conductividad térmica especial.

En el filtro de panal 20 que se muestra en la Fig. 2, el bloque cerámico 25 está formado en una forma cilíndrica; sin embargo, no está limitada a la forma cilíndrica, pudiendo tener el bloque cerámico del filtro de panal de la presente invención cualquier forma deseada, como una forma en columna elíptica, una forma en columna rectangular, así como otras formas similares.

No estando especialmente limitado, es preferible que el espesor de la capa de material de sellado 26 que se forma en la periferia del bloque cerámico 25 se fije en un intervalo que va de 0,3 a 1,0 mm. El espesor inferior a 0,3 mm tiende a provocar la fuga de los gases de escape desde la porción periférica del bloque cerámico 25, mientras que, en cambio, el espesor que supere el 1,0 mm tiende a provocar la degradación de la eficiencia económica, aunque se pudiera evitar suficientemente la fuga de los gases de escape.

Además, es preferible que se sujete un catalizador en el filtro de panal de la presente invención. Si se sujeta dicho catalizador al mismo, se permite al filtro de panal de la presente invención actuar como un filtro habilitado para la recogida de partículas en los gases de escape, y actuar también como un elemento de sujeción catalítico para purificar el CO, HC, NOx, por ejemplo, contenidos en los gases de escape.

Con respecto al catalizador, éste no está especialmente limitado mientras pueda purificar el CO, HC, NOx, por ejemplo, en los gases de escape, y entre los ejemplos del mismo se incluyen los metales nobles como el platino, el paladio, el rodio, por ejemplo. Además de los metales nobles, puede añadirse al mismo un elemento como un metal alcalino (Grupo 1 en la Tabla Periodica de los Elementos), un metal alcalino-térreo (Grupo 2 en la Tabla Periodica de los Elementos), un elemento de tierras raras (Grupo 3 en la Tabla Periodica de los Elementos), un elemento metálico de transición, por ejemplo.

Además, en la aplicación del catalizador en el filtro de panal de la presente invención, es preferible aplicar el catalizador, después de haber recubierto de forma preliminar la superficie del mismo con una película de sujeción catalítica. Esta disposición hace que sea posible aumentar el área de superficie específica, para aumente el grado de dispersión del catalizador, y en consecuencia aumentar la porción reactiva del catalizador. Aquí, puesto que la película de sujeción catalítica evita la sinterización del metal catalítico, puede mejorarse la resistencia térmica del catalizador. Además, también se reduce la pérdida de presión.

Aquí, en el filtro de panal de la presente invención, la porosidad del cuerpo columnar se fija en un intervalo que va del 20 al 80%, y la porosidad del tapón se fija en un 90% o menos, con una relación de los mismos en relación con la porosidad del cuerpo columnar fijada en un intervalo que va de 0,15 veces a 4,0 veces; por lo tanto, incluso en caso de estar formada la película de sujeción catalítica, el filtro de panal está exento de problemas tales como grietas provocadas por el coeficiente de expansión térmica de la película de sujeción catalítica.

Con respecto a la película de sujeción catalítica, por ejemplo, puede utilizarse, por ejemplo, una película hecha de un material como alúmina, circonio, titanio, sílice.

Con respecto al método para la formación de la película de sujeción catalítica, éste no está especialmente limitado, pudiéndose utilizar para su formación, por ejemplo, una película de sujeción catalítica hecha de alúmina, un método en el que el filtro se sumerge en una solución pastosa preparada mediante dispersión de polvo \gamma-Al_{2}O_{3} en un disolvente, así como un método sol-gel en el que después de aplicar una solución de alúmina sol a la pared de separación, esta se gelifica para formar una película de alúmina.

Además, el tapón puede impregnarse con una solución de forma selectiva para formar una película de sujeción catalítica mediante un método de inyección o un método de enmascaramiento de manera que la cantidad de formación de la película de sujeción catalítica en el cuerpo columnar está hecha de forma diferente de la cantidad de formación de la película de sujeción catalítica en el tapón.

El filtro de panal de la presente invención en el que se sujeta el catalizador mencionado anteriormente actúa como un dispositivo de purificación de gases del mismo modo que los DPFs (filtros de partículas diésel) con catalizador, conocidos de forma convencional. Por lo tanto, en la descripción que sigue a continuación, se omite la explicación detallada del caso en el que el filtro de panal de la presente invención sirve también como un elemento de sujeción catalítico.

Tal y como se ha descrito anteriormente, en el filtro de panal de la presente invención, la porosidad del cuerpo columnar que constituye el filtro de panal se fija en un intervalo que va del 20 al 80%, mientras que la porosidad del tapón se fija en un 90% o menos, con una relación de los mismos en relación con la porosidad del cuerpo columnar fijada en un intervalo que va de 0,15 veces a 4,0 veces. Por lo tanto, la porosidad del cuerpo columnar que constituye el filtro de panal de la presente invención no es tan diferente de la porosidad del tapón.

En consecuencia, se ha reducido la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón de modo que resulta posible impedir que se produzca un hueco entre el tapón y la porción de pared, así como impedir también que se produzcan grietas en el tapón y una porción de la porción de pared que entra en contacto con el tapón debido a la diferencia entre los coeficientes de expansión térmica, durante un proceso de cocción en la fabricación. Además, incluso en caso de utilizarse el filtro de panal de la presente invención de manera que los ciclos térmicos se aplican de forma repetida al mismo debido a los gases de escape de elevada temperatura y al calor que se aplica en el momento de desarrollo del proceso de regeneración, resulta no ser muy grande la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón; por lo tanto, resulta posible impedir que se produzcan huecos entre el tapón y la pared de separación, así como impedir también que se produzcan grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón debido a las tensiones térmicas acumuladas y otros factores similares causados por los ciclos térmicos, haciendo que el filtro de panal de la presente invención tenga una mayor durabilidad.

A continuación se proporcionará la descripción de un ejemplo de un método de fabricación del filtro de panal de la presente invención mencionado anteriormente.

En el caso en que el filtro de panal de la presente invención tenga una estructura, tal y como se muestra en la Fig. 1, en la que toda la estructura en su conjunto está constituida por un único cuerpo sinterizado, que se fabrica llevando a cabo, en primer lugar, un proceso de moldeo por extrusión mediante la utilización de la pasta de material compuesta principalmente de la cerámica mencionada anteriormente de manera que se forme un cuerpo formado de cerámica que tenga casi la misma forma que muestra tener el filtro de panal 10 representado en la Fig. 1.

Con respecto a la pasta de material, ésta no está especialmente limitada, pudiéndose utilizar cualquier pasta de material mientras permita que la porosidad del cuerpo columnar después del proceso de fabricación se fije en un intervalo que va del 20 al 80%, y, por ejemplo, puede utilizarse una pasta de material, preparada añadiendo un ligante y una solución dispersante al polvo producido de la cerámica mencionada anteriormente.

Con respecto al ligante mencionado anteriormente, éste no está especialmente limitado, y entre los ejemplos del mismo se incluyen la metilcelulosa, la carboximetilcelulosa, la hidroxietilcelulosa, el polietilenglicol, las resinas fenólicas, las resinas epoxi, por ejemplo.

Normalmente, es preferible que la relación de mezcla del ligante mencionado anteriormente se fije en 1 a 10 partes en peso en relación con 100 partes en peso del polvo cerámico.

Con respecto a la solución dispersante mencionada anteriormente, ésta no está especialmente limitada, por ejemplo, puede utilizarse un disolvente orgánico como el benceno, por ejemplo, un alcohol como el metanol, por ejemplo, agua y otros disolventes similares.

Se mezcla la misma una cantidad adecuada de solución dispersante mencionada anteriormente de manera que la viscosidad de la pasta de material se fija dentro de un intervalo predeterminado.

Estos polvos cerámicos, ligante y solución dispersante se mezclan mediante un molino, por ejemplo, y se amasan lo suficiente mediante un amasador, por ejemplo, y luego se moldean por extrusión de manera que se forma el cuerpo formado de cerámica.

Además, puede añadirse un elemento de moldeo auxiliar a la pasta de material mencionada anteriormente, en caso de que fuera necesario.

Con respecto al elemento de moldeo auxiliar, éste no está especialmente limitado, y entre los ejemplos del mismo se incluyen: etilenglicol, dextrina, jabón de ácidos grasos, polialcohol, por ejemplo.

Además, puede añadirse un agente formador de poro, como globos que son esferas huecas finas compuestas de cerámicas basadas en óxidos, partículas acrílicas esféricas y grafito, a la pasta de material mencionada anteriormente, en caso de que fuera necesario.

Con respecto a los globos mencionados anteriormente, éstos no están especialmente limitados, por ejemplo, pueden utilizarse los globos de alúmina, los microglobos de cristal, los globos Shirasu, los globos de ceniza volante (FAballoons) y globos de mullita. Entre estos, son más preferibles los globos de ceniza volante.

Luego, se seca el cuerpo formado de cerámica mencionado anteriormente mediante un secador como un secador por microondas, un secador por aire caliente, un secador dieléctrico, un secador por descompresión, un secador por vacío, un secador por congelación, por ejemplo, y a continuación se rellenan los orificios pasantes predeterminados con la pasta de relleno que servirá para formar el tapón; a continuación, los orificios pasantes mencionados anteriormente se someten a procesos de sellado por la boca de manera que queden cerrados.

La Fig. 4(a) es una vista transversal en la que se muestra de forma esquemática un ejemplo de un dispositivo de sellado por la boca que se utiliza para el proceso de sellado por la boca mencionado anteriormente, mientras que la Fig. 4(b) es una vista transversal ampliada parcialmente en la que se muestra una porción del mismo.

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Tal y como se muestra en la Fig. 4, el dispositivo de sellado por la boca 100 que se utiliza en el proceso de sellado por la boca posee una estructura en la que: se llenan con pasta de relleno 120 un par de depósitos de descarga de relleno cerrados herméticamente 110, cada uno de los cuales posee una máscara 111 con una sección de apertura lila que posee un patrón predeterminado y se coloca en su cara lateral, y posicionada de manera que las dos caras laterales, cada una de las cuales posee la máscara 111, se alinean cara a cara entre ellas.

En el caso en que el proceso de sellado por la boca del cuerpo cerámico seco se lleva a cabo utilizando el dispositivo de sellado por la boca 100 de estas características, se sujeta, en primer lugar, un cuerpo cerámico seco 40 entre el depósitos de descarga de relleno 110 de manera que la cara de la extremidad 40a del cuerpo cerámico seco 40 quede en con-
tacto con la máscara 111 que se ha formado en la cara lateral de cada uno de los depósitos de descarga de relleno 110.

En ese momento, se posicionan la sección de apertura lila de la máscara 111 y el orificio pasante 42 del cuerpo cerámico seco 40 de manera que queden alineadas cara a cara entre sí.

A continuación, se aplica una presión predeterminada al depósito de descarga de relleno 110 utilizando, por ejemplo, una bomba tales como una monobomba u otro dispositivo similar, de manera que la pasta de relleno 120 se descargue de la sección de apertura lila de la máscara 111; de este modo, mediante la inyección de la pasta de relleno 120 en la extremidad del orificio pasante 42 del cuerpo cerámico seco 40, se rellenan los orificios pasantes predeterminados 42 del cuerpo cerámico seco 40 con la pasta de relleno 120 que forman los tapones.

Aquí, el dispositivo de sellado por la boca que se utiliza en el proceso de sellado por la boca mencionado anteriormente no está limitado al dispositivo de sellado por la boca 100 mencionado anteriormente, por ejemplo, puede utilizarse otro sistema en el que: se prepara un depósito de descarga de relleno de tipo abierto en el que está instalado un elemento de agitación, y moviendo el elemento de agitación hacia arriba y hacia abajo, se permite fluir a la pasta de relleno contenida en el depósito de descarga de relleno, de manera que se inyecta la pasta de relleno.

Con respecto a la pasta de relleno, ésta no está especialmente limitada, pudiéndose utilizar cualquier pasta de relleno mientras se permita al tapón resultante tras la aplicación de estos procesos de fabricación, tener una porosidad de un 90% o menos que se corresponde de 0,15 a 4,0 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar que se va a fabricar mediante la sinterización del cuerpo cerámico seco 40; y, por ejemplo, puede utilizarse el mismo material que la pasta de material mencionada anteriormente, y es preferible utilizar un material, que se prepara añadiendo un lubricante, un disolvente, un dispersante y un ligante al polvo cerámico que se utiliza para preparar la pasta de material.

Este material hace que sea posible impedir la precipitación de las partículas cerámicas contenidas en la pasta de relleno durante el desarrollo del proceso de sellado por la boca. Además, en caso de que la pasta de relleno mencionada anteriormente no llegara a satisfacer las condiciones mencionadas anteriormente, el filtro de panal, fabricado mediante el desarrollo de estos procesos, tiende a presentar problemas, tales como una reducción de la resistencia de adhesión entre el tapón y la porción de pared, una reducción de la resistencia del tapón, la aparición de huecos y grietas entre el tapón y la porción de pared, así como la aparición de grietas en el tapón y una porción de la porción de pared que entra en contacto con el tapón, tal y como se ha descrito en las características del filtro de panal de la presente invención.

Con respecto a la pasta de relleno de estas características, es preferible preparar el polvo cerámico añadiendo una pequeña cantidad de polvo fino que tenga un tamaño medio de partícula más pequeño para que el polvo grueso tenga un tamaño medio de partícula más grande. Esta disposición permite al polvo fino adherir las partículas cerámicas entre ellas. Aquí, es preferible que el límite inferior del tamaño medio de partícula del polvo grueso se fije en 5 \mum, siendo más preferible aún de 10 \mum. Además, es preferible que el límite superior del tamaño medio de partícula del polvo grueso se fije en 100 \mum, siendo más preferible aún de 50 \mum.

Aquí, es preferible que el tamaño medio de partícula del polvo fino mencionado anteriormente se fije en un nivel submicra.

Con respecto a los materiales que actúen como lubricante, éstos no están especialmente limitados, entre los ejemplos de los mismos se incluyen el éter de alquilo de polioxietileno y el éter de alquilo de polioxipropileno.

Aquí, es preferible que se añadan de 0,5 a 8 partes en peso del lubricante de estas características a 100 partes en peso del polvo cerámico. En caso de que se añadieran menos de 0,5 partes en peso, se incrementa la relación de precipitación de las partículas cerámicas en la pasta de relleno, provocando inmediatamente su separación. Además, puesto que se incrementa la resistencia al paso del flujo contra la pasta de relleno, en algunas ocasiones va a resultar dificultoso introducir suficientemente la pasta de relleno en los orificios pasantes del cuerpo cerámico seco. En cambio, en caso de que se añadieran más de 8 partes en peso, se incrementa el encogimiento en el momento de la cocción del cuerpo cerámico seco, que suele dar como resultado una aparición de grietas con mayor frecuencia.

El éter de alquilo de polioxietileno o el éter de alquilo de polioxipropileno mencionados anteriormente se preparan mediante polimerización adicional por conducción del óxido de etileno u óxido de propileno en alcohol, y posee una estructura en la que un grupo alquilo se une al oxígeno en una extremidad del polioxietileno (polioxipropileno). Con respecto al grupo alquilo mencionado anteriormente, éste no está especialmente limitado, por ejemplo, se proponen aquellos grupos que poseen de 3 a 22 átomos de carbono. El grupo alquilo puede tener una estructura de cadena lineal o bien una estructura de cadena lateral.

Además, el éter de alquilo de polioxietileno y el éter de alquilo de polioxipropileno mencionados anteriormente pueden tener una estructura en la que se une un grupo alquilo a un bloque copolímero que se compone de polioxietileno y polioxipropileno.

Con respecto al disolvente, éste no está especialmente limitado, por ejemplo, puede utilizarse dietileno glicol mono-2-etilhexil éter;

Aquí, es preferible añadir de 5 a 20 partes en peso del disolvente de estas características a 100 partes en peso de polvo cerámico. En caso de que la adición del mismo estuviera fuera de este intervalo, va a resultar dificultoso introducir la pasta de relleno en los orificios pasantes del cuerpo cerámico seco.

Con respecto al dispersante, éste no está especialmente limitado, por ejemplo, puede utilizarse un surfactante compuesto de sales de fosfato. Con respecto a las sales de fosfato, entre los ejemplos de la misma se incluyen las sales de fosfato de éter de alquilo de polioxietileno, las sales de fosfato de polioxietileno alquil fenil éter y las sales de fosfato de alquilo. Aquí, es preferible añadir de 0,1 a 5 partes en peso del dispersante de estas características a 100 partes en peso de polvo cerámico.

La cantidad añadida inferior a 0,1 partes en peso tiende a no producir una dispersión de manera uniforme de las partículas cerámicas en la pasta de relleno, mientras que la cantidad añadida que supere las 5 partes en peso da como resultado una reducción de la densidad de la pasta de relleno que provoca una mayor cantidad de encogimientos en el momento de la sinterización, que conduce de este modo a una aparición de grietas con mayor frecuencia.

Con respecto al ligante mencionado anteriormente, éste no está especialmente limitado, y entre los ejemplos del mismo se incluyen: (meta)acrilato compuestos basados en éster, como n-butilo (meta)acrilato, n-pentilo (meta)acrilato, n-hexilo (meta)acrilato, por ejemplo.

Aquí, es preferible añadir de 1 a 10 partes en peso del ligante de estas características a 100 partes en peso de polvo cerámico. La cantidad añadida inferior a 1 parte en peso tiende a provocar a que no se obtiene un mantenimiento suficiente de la resistencia de adhesión entre las partículas cerámicas y los demás adhesivos. En cambio, la cantidad añadida que supere las 10 partes en peso provoca un incremento excesivo de la cantidad del ligante y la consiguiente mayor cantidad de encogimientos en el momento de la sinterización, que da como resultado a una aparición de grietas con mayor frecuencia.

Luego, se somete el cuerpo cerámico seco al que se inyecta la pasta de relleno (tapón) a un proceso de desengrase y cocción bajo condiciones predeterminadas, de manera que se fabrica como un conjunto un filtro de panal que está hecho de cerámica porosa, y constituido por un único cuerpo sinterizado.

Aquí, con respecto a las condiciones de desengrase y sinterización y otras similares del cuerpo cerámico seco, pueden aplicarse las condiciones que suelen emplearse de forma convencional en la fabricación de un filtro de panal hecho de cerámica porosa.

En el caso en que el filtro de panal de la presente invención posea una estructura en la que se combinan entre sí una pluralidad de elementos cerámicos porosos mediante capas de material de sellado pasante, tal y como se muestra en la Fig. 2, se lleva a cabo, en primer lugar, un proceso de moldeo por extrusión utilizando una pasta de material compuesta principalmente de cerámica tal y como se ha descrito anteriormente, de manera que se forma un cuerpo moldeado de materia prima, que posee una forma que se corresponde con el elemento cerámico poroso 30, tal y como se muestra en la Fig. 3.

Aquí, con respecto a la pasta de material mencionada anteriormente, puede utilizarse la misma pasta de material tal y como se ha explicado para el filtro de panal constituido por un único cuerpo sinterizado.

A continuación, se seca el cuerpo moldeado de materia prima mencionado anteriormente utilizando un secador por microondas, por ejemplo, para que sea un cuerpo seco, y luego se rellenan los orificios pasantes predeterminados con una pasta de relleno que servirá para formar los tapones; a continuación, los orificios pasantes mencionados anteriormente se someten a procesos de sellado por la boca de manera que queden cerrados.

Aquí, con respecto a la pasta de relleno, puede utilizarse la misma pasta de relleno que se ha explicado para el filtro de panal constituido de un único cuerpo sinterizado mencionado anteriormente, y con respecto a los procesos de sellado por la boca, puede emplearse el mismo método que se ha empleado para el filtro de panal 10 mencionado anteriormente, excepto en el hecho de que es diferente el modo en que se rellena con la pasta de relleno.

A continuación, el cuerpo seco que se ha sometido a los procesos de sellado por la boca, se somete a los procesos de desengrase y cocción bajo condiciones predeterminadas, de manera que se fabrica un elemento cerámico poroso que posee una estructura en la que una pluralidad de orificios pasantes están dispuestos en paralelo entre sí en la dirección longitudinal con la pared de separación interpuesta entre ellos.

Aquí, con respecto a las condiciones de desengrase y sinterización, por ejemplo, del producto moldeado mencionado anteriormente, pueden aplicarse las mismas condiciones que se aplican de forma convencional para fabricar un filtro de panal en el que una pluralidad de elementos cerámicos porosos se combinan entre sí mediante capas de material de sellado pasante.

A continuación, tal y como se muestra en la Fig. 5, se disponen los elementos cerámicos porosos 30 en una base 80, cuya porción superior está diseñada para que tenga una forma en V en su sección transversal, de manera que permita apilar de modo inclinados sobre si mismos a los elementos cerámicos porosos 30, y luego se aplica la pasta de material de sellado para formar una capa de material de sellado 24 en las dos caras laterales 30a y 30b recubriendo hacia arriba con un espesor uniforme para formar una capa de pasta de material de sellado 81; posteriormente, se repite sucesivamente un proceso de laminación para formar otro elemento cerámico poroso 30 en esta capa de pasta de material de sellado 81, de manera que se fabrica un cuerpo laminado columnar rectangular 30 que posee un tamaño predeterminado. En ese momento, con respecto a los elementos cerámicos porosos 30 correspondientes a cuatro ángulos del cuerpo laminado del elemento cerámico poroso columnar rectangular 30, se adhiere un elemento cerámico poroso columnar triangular 30c, el cual se forma cortando en dos un elemento cerámico poroso columnar cuadrangular, a un elemento de resina 82 que posee la misma forma que el elemento cerámico poroso columnar triangular 30c utilizando una cinta adhesiva por ambos lados fácilmente despegable para preparar un elemento angular, y estos elementos angulares se utilizan para los cuatro ángulos del cuerpo laminado, y después de los procesos laminación de los elementos cerámicos porosos 30, se quitan todos los elementos de resina 82 que constituyen los cuatro ángulos del cuerpo laminado del elemento cerámico columnar rectangular 30; de este modo, se consigue que el cuerpo laminado del elemento cerámico poroso columnar rectangular 30 tenga una forma en columna poligonal en su sección transversal. Con esta disposición, es posible reducir la cantidad de residuos correspondientes a los elementos cerámicos porosos que se van a disponer, después de la formación del bloque cerámico cortando la porción periférica del cuerpo laminado.

Con respecto al método para fabricar el cuerpo laminado que posee una forma en columna poligonal en su sección transversal, exceptuando el método que se muestra en la Fig. 5, por ejemplo, un método en el que se omiten los elementos cerámicos porosos que se van a colocar en los cuatro ángulos y un método en el que se pueden utilizar los elementos cerámicos porosos que poseen una forma triangular y se combinan entre sí, de acuerdo con la forma de un filtro de panal que se va a fabricar. Aquí ahora, se puede fabricar naturalmente un cuerpo laminado de un elemento cerámico columnar cuadrangular.

Aquí, con respecto al material que se utiliza para formar la pasta de material de sellado, se puede utilizar el mismo material tal y como se ha descrito para el filtro de panal de la presente invención; por lo que, se omite la descripción de la misma.

A continuación, se calienta el cuerpo laminado de este elemento cerámico poroso 30, de manera que se seca y solidifica la capa de pasta de material de sellado 81, para que se convierta en una capa de material de sellado 24, y luego se corta la porción periférica de esta en una forma tal y como se muestra en la Fig. 2 utilizando, por ejemplo, un tallador de diamante de manera que se fabrica un bloque cerámico 25.

Posteriormente, se forma una capa de material de sellado 26 en la periferia del bloque cerámico 25 utilizando la pasta de material de sellado de manera que se fabrica un filtro de panal que posee una estructura en la que una pluralidad de elementos cerámicos porosos se combinan entre sí mediante capas de material de sellado.

Cada uno de los filtros de panal fabricados de esta manera posee una forma en columna, así como posee una estructura en la que un determinado número de orificios pasantes están dispuestos en paralelo entre sí con una pared de separación interpuesta entre ellos.

En el caso en que el filtro de panal tenga una estructura constituida por un único cuerpo sinterizado como un conjunto tal y como se muestra en la Fig. 1, la porción de pared que separa un determinado número de orificios pasantes actúa como un filtro para la recogida de partículas en su un conjunto; en cambio, en el caso en que el filtro de panal tenga una estructura en la que se combinan entre sí una pluralidad de elementos cerámicos porosos mediante capas de material de sellado pasante tal y como se muestra en la Fig. 2, puesto que la porción de pared que separa un determinado número de orificios pasantes está constituida por una pared de separación que da forma al elemento cerámico poroso y una capa de material de sellado que se utiliza para combinar los elementos cerámicos porosos, una porción de la misma, es decir, la porción de la pared de separación que no entra en contacto con la capa de material de sellado del elemento cerámico poroso actúa como el filtro que recoge las partículas.

El filtro de panal de la presente invención se coloca y utiliza en un dispositivo de purificación de los gases de escape que se instala en un paso de escape de un motor de combustión interna como por ejemplo, un motor. Aquí, en el filtro de panal de la presente invención, con respecto al método de regeneración para la eliminación de las partículas finas que se han recogido y acumulado, por ejemplo, se puede utilizar un método en el que se lleva a cabo un proceso de limpieza a presión utilizando los flujos de gas, o bien puede utilizarse el método en el que se exceptúa precisamente esto. Con respecto al método en el que se exceptúa precisamente este método, aunque no esté especialmente limitado, por ejemplo, puede utilizarse un método en el que se queman y eliminan las partículas finas mediante el calentamiento de los gases de escape.

La Fig. 6 es una vista transversal en la que se muestra de forma esquemática un ejemplo de un dispositivo de purificación de los gases de escape en el que se instala el filtro de panal de la presente invención. Aquí, en el filtro de panal de la presente invención que se muestra en la Fig. 6, como método de regeneración para la eliminación de las partículas finas que se han recogido y acumulado, se utiliza el método mencionado anteriormente en el que se eliminan las partículas finas mediante el calentamiento de los gases de escape.

Tal y como se muestra en la Fig. 6, un dispositivo de purificación de los gases de escape 600 está constituido principalmente por un filtro de panal 60 de acuerdo con la presente invención, una carcasa 630 que cubre la periferia del filtro de panal 60, un material de sellado de sujeción 620 que se coloca entre el filtro de panal 60 y la carcasa 630 y unos medios de calentamiento 610 colocados en el lado de entrada del gas de escape del filtro de panal 60, conectándose un tubo de entrada 640, que está acoplado a un motor de combustión interna, como por ejemplo un motor, a una extremidad en el lado por el que entran los gases de escape de la carcasa 630, y conectándose un tubo de escape 650, acoplado por el lado exterior, a la otra extremidad de la carcasa 630. Aquí, en la Fig. 6, las flechas indican el flujo de los gases de escape.

Aquí, en la Fig. 6, el filtro de panal 60 puede prepararse como el filtro de panal 10 que se muestra en la Fig. 1, o bien como el filtro de panal 20 que se muestra en la Fig. 2.

En el dispositivo de purificación de los gases de escape 600 de la presente invención que posee la disposición mencionada anteriormente, los gases de escape, descargados desde un motor de combustión interna como por ejemplo un motor o elementos similares, entran en la carcasa 630 a través del tubo de entrada 640, y se dejan pasar a través de una porción de pared (pared de separación) del orificio pasante del filtro de panal 60 de manera que, después de recoger las partículas que contiene a través de esta porción de pared (pared de separación) de manera que se purifican los gases de escape, se descargan en el exterior los gases de escape resultantes a través del tubo de escape 650.

Cuando se haya acumulado una gran cantidad de partículas en la porción de pared (la pared de separación) del filtro de panal 60 para provocar una elevada pérdida de presión, se lleva a cabo un proceso de regeneración en el filtro de panal 60.

En el proceso de regeneración mencionado anteriormente, se dejan fluir los gases de escape, calentados mediante los medios de calentamiento 610, en los orificios pasantes del filtro de panal 60 de manera que se calienta el filtro de panal 60 y se queman y eliminan las partículas acumuladas en la porción de pared (la pared de separación).

Con respecto al material para el material de sellado de sujeción 620, éste no está especialmente limitado, entre los ejemplos del mismo se incluyen las fibras inorgánicas, como por ejemplo las fibras cristalinas de alúmina, las fibras de alúmina-sílice, las fibras de sílice, así como las fibras que contienen uno o más tipos de estas fibras inorgánicas.

Además, es preferible que el material de sellado de sujeción 620 contenga alúmina y/o sílice. Esta estructura hace que sea posible proporcionar mayor resistencia térmica y durabilidad del material de sellado de sujeción 620. En particular, es preferible que el material de sellado de sujeción 620 contenga un 50% en peso o más de alúmina. Esta estructura hace que sea posible proporcionar una elasticidad mejorada incluso si está sometido a elevadas temperaturas, comprendidas en un intervalo que va de 900 a 950ºC, y en consecuencia se mejora la resistencia de sujeción para el filtro de panal 60.

Además, es preferible que, el material de sellado de sujeción 620 esté sometido a un proceso de perforación por agujas. Esta disposición hace que se entrelazan entre sí las fibras que constituyen el material de sellado de sujeción 620, consiguiéndose una elasticidad mejorada y mejorándose la resistencia de sujeción para el filtro de panal 60.

Con respecto a la forma del material de sellado de sujeción 620, ésta no está especialmente limitada, pudiéndose utilizar cualquier forma deseada mientras ésta pueda aplicarse en la periferia del filtro de panal 60, aunque se propone la siguiente forma: se forma una porción convexa en un lateral de una porción de base que posee una forma rectangular, con una sección cóncava que se ha formado en el lado opuesto al del lado de la porción convexa, de manera que cuando se coloca en la periferia del filtro de panal 60, la porción convexa y la sección cóncava encajan perfectamente entre ellas. Esta estructura hace que el material de sellado de sujeción 620 que cubre la periferia del filtro de panal 60 sea menos susceptible a las desviaciones.

Con respecto al material de la carcasa 630, éste no está especialmente limitado, por ejemplo, puede utilizarse el acero y otros similares.

Además, con respecto a la forma de la carcasa, ésta no está especialmente limitada, pudiéndose utilizar una forma cilíndrica tal y como se muestra mediante la carcasa 71 de la Fig. 7(a), o bien puede utilizarse una forma de concha de dos partes en la que se divide un cilindro en dos porciones en su dirección axial tal y como se muestra mediante la carcasa 72 de la Fig. 7(b).

El tamaño de la carcasa 630 está ajustado de forma oportuna, de manera que pueda colocarse el filtro de panal 60 en su interior mediante el material de sellado de sujeción 620. Tal y como se muestra en la Fig. 6, el tubo de entrada 640 que se usa para la entrada de los gases de escape está conectado a una de las caras de la extremidad de la carcasa 630, mientras que el tubo de escape 650 para la descarga de los gases de escape está conectado a la otra cara de la extremidad.

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Los medios de calentamiento 610, que se han instalado para que se caliente el gas que se hará fluir en los orificios pasantes para quemar y eliminar las partículas depositadas en la porción de pared (la pared de separación) en el proceso de regeneración del filtro de panal 60 según se ha descrito anteriormente, y con respecto a los medios de calentamiento 610, éstos no están especialmente limitados, pudiéndose utilizar por ejemplo, un dispositivo como por ejemplo un calefactor eléctrico, un quemador, etc.

Con respecto al gas que se hará fluir en los orificios pasantes, se utilizan por ejemplo, los gases de escape y el aire.

Además, tal y como se muestra en la Fig. 6, el dispositivo de purificación de los gases de escape de estas características puede tener un sistema en el que se calienta el filtro de panal 60 mediante el medio de calentamiento 610 colocado en el lado de entrada del gas de escape del filtro de panal 60, o bien un sistema en el que se sujeta un catalizador de oxidación en el filtro de panal, con hidrocarburos que se dejan fluir en el filtro de panal que sujeta el catalizador de oxidación, de manera que el filtro de panal está en condiciones de generar calor, o bien un sistema en el que se coloca un catalizador de oxidación en el lado de entrada del gas de escape del filtro de panal y se permite generar calor al catalizador de oxidación suministrando hidrocarburo al catalizador de oxidación de manera que se calienta el filtro de panal.

Puesto que la reacción entre el catalizador de oxidación y los hidrocarburos es una reacción que genera calor, el filtro de panal puede regenerarse de forma paralela al proceso de purificación de los gases de escape, utilizando la gran cantidad de calor generado durante la reacción.

En la fabricación de un dispositivo de purificación de los gases de escape en el que se instala el filtro de panal de la presente invención, en primer lugar, se prepara el material de sellado de sujeción con el que se recubre la periferia del filtro de panal de la presente invención.

Para la formación del material de sellado de sujeción, en primer lugar, se conforma una materia inorgánica con forma enredada (red) utilizando fibras inorgánicas, tales como por ejemplo las fibras cristalinas de alúmina, las fibras de alúmina-sílice, las fibras de sílice, así como por ejemplo, las fibras que contienen uno o más tipos de estas fibras inorgánicas.

Aquí, con respecto al método para la conformación de la materia inorgánica con forma enredada mencionada anteriormente, éste no está especialmente limitado, por ejemplo, se propone un método en el que se dispersan las fibras mencionadas anteriormente y otros elementos similares en una solución que contiene un adhesivo de manera que, utilizando una máquina para fabricar papel, por ejemplo para dar forma al papel, se conforma una materia inorgánica con forma enredada.

Además, es preferible someter la materia inorgánica con forma enredada mencionada anteriormente a un proceso de perforación por agujas. Este proceso de perforación por agujas permite a las fibras entrelazarse entre sí de manera que es posible preparar un material de sellado de sujeción que posee una elevada elasticidad y tiene mayor resistencia de sujeción para el filtro de panal.

A continuación, se somete la materia inorgánica con forma enredada mencionada anteriormente a un proceso de corte de manera que se forma un material de sellado de sujeción, que posee la forma mencionada anteriormente en el que se forma una porción convexa en uno de los lados de una porción de base la cual posee una forma rectangular, con una sección cóncava que se ha formado en el lado opuesto al del lado de la porción convexa.

Posteriormente, se recubre la periferia del filtro de panal de la presente invención con el material de sellado de sujeción mencionado anteriormente de manera que se fije en la misma el material de sellado de sujeción.

Con respecto a los medios para fijar el material de sellado de sujeción mencionado anteriormente, éste no está especialmente limitado, por ejemplo, pueden utilizarse medios para reforzar el material de sellado de sujeción mediante un adhesivo o bien medios para amarrarlo utilizando un elemento en forma de cadena. Además, se puede llevar la secuencia al próximo proceso con el filtro de panal que se va a recubrir con el material de sellado de sujeción, sin tener que fijar el recubrimiento utilizando cualquier medio específico. Aquí, el elemento en forma de cadena mencionado anteriormente puede estar hecho de un material que se descompone por calor. Aunque el elemento en forma de cadena se descompone por calor después de colocar el filtro de panal dentro de la carcasa, no se despega el material de sellado de sujeción en cuanto el filtro de panal esté ya colocado dentro de la carcasa.

A continuación, el filtro de panal que ha sido sometido al proceso mencionado anteriormente se coloca dentro de la carcasa.

Aquí ahora, puesto que ya se han descrito anteriormente el material, la forma, la estructura y otros factores similares de la carcasa mencionada anteriormente, se omite la descripción de los mismos.

Con respecto al método para instalar el filtro de panal en la carcasa, en el caso en que se prepara la carcasa como una carcasa cilíndrica 71 (Fig. 7(a)), por ejemplo, se propone el siguiente método: se empuja un filtro de panal recubierto con el material de sellado de sujeción en una de sus caras de las extremidades, y después de haberlo colocado en una posición predeterminada, se forman las caras de las extremidades que se van a conectar a un tubo de entrada, un conducto, un tubo de escape y otros elementos similares en las dos extremidades de la carcasa 71. Aquí, la carcasa 71 puede tener una forma cilíndrica con una cara inferior.

En este proceso, a fin de impedir de que se mueva fácilmente el filtro de panal sujetado en la carcasa, se necesita ajustar en un cierto grado los factores, tales como el espesor del material de sellado de sujeción, el tamaño del filtro de panal, el tamaño del filtro de panal y el tamaño de la carcasa 71, de modo que pueda llevarse a cabo el proceso de empuje pudiendo aplicar una elevada fuerza de presión de forma considerable.

Además, en el caso en que se prepara la carcasa como una carcasa 72 en forma de concha de dos partes tal y como se muestra en la Fig. 7(b), por ejemplo, se propone el siguiente método: después de haber colocado un filtro de panal en una posición predeterminada en el interior de la concha inferior 72b del medio cilindro, se coloca la concha superior 72a del medio cilindro sobre la concha inferior 72b de manera que se hacen coincidir entre ellos los orificios pasantes 73a que se han formado en una porción de fijación superior 73 y los orificios pasantes 74a que se han formado en una porción de fijación inferior 74.

Además, se introduce un perno 75 a través de cada orificio pasante 73a y 74a y se atornilla con una tuerca, por ejemplo, de manera que se sujetan entre ellas la concha superior 72a y la concha inferior 72b. A continuación, se forman, por ejemplo, las caras de las extremidades que poseen las aperturas que se van a utilizar para su conexión a un tubo de entrada, un conducto, un tubo de escape, en dos extremidades de la carcasa 72. Asimismo, en este caso, a fin de impedir movimientos del filtro de panal que se sujeta en la carcasa, se necesita ajustar los factores, tales como el espesor del material de sellado de sujeción, el tamaño del filtro de panal, el tamaño del filtro de panal y el tamaño de la carcasa 72.

Esta carcasa 72 en forma de concha de dos partes hace que sea posible llevar a cabo el proceso de cambio del filtro de panal colocado en el interior de la misma de forma mucho más fácil en comparación con la carcasa cilíndrica 71.

Posteriormente, se instalan en el conjunto los medios de calentamiento, que se utilizan para calentar los gases que se harán fluir por los orificios pasantes en el filtro de panal durante la ejecución del proceso de regeneración del filtro de panal de la presente invención.

Con respecto a los medios de calentamiento, éstos no están especialmente limitados, pudiéndose utilizar por ejemplo, un calefactor eléctrico o un quemador.

Los medios de calentamiento mencionados anteriormente se suelen colocar normalmente en las proximidades de la cara de la extremidad en el lado de entrada del gas de escape del filtro de panal colocado en el interior de la carcasa.

Además, tal y como se ha descrito con respecto al dispositivo de purificación de los gases de escape mencionado anteriormente, puede sujetarse el catalizador de oxidación en el filtro de panal de la presente invención sin instalar los medios de calentamiento mencionados anteriormente, o bien puede colocarse el catalizador de oxidación en el lado de entrada del gas de escape del filtro de panal.

Posteriormente, se conecta la carcasa en la que se han instalado el filtro de panal de la presente invención y los medios de calentamiento a un conducto de paso de los gases de escape de un motor de combustión interna y de este modo se puede fabricar un dispositivo de purificación de los gases de escape en el que se instala el filtro de panal de la presente invención.

Más específicamente, se conecta la cara de la extremidad de la carcasa en el lado en el que se unen los medios de calentamiento al tubo de entrada que está acoplado al motor de combustión interna como por ejemplo, un motor, conectando la otra cara de la extremidad al tubo de escape conectado hacia el exterior.

Mejor modo de llevara cabo la invención

A continuación se expondrá la descripción de la presente invención en detalle mediante ejemplos; sin embargo, no se pretende que la presente invención esté limitada a estos ejemplos.

Ejemplo 1

(1) Se mezcló humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, se añadieron y amasaron 5 partes en peso de un ligante orgánico (metilcelulosa) y 10 partes en peso de agua para preparar una pasta de material.

Posteriormente, se cargó la pasta de material mencionada anteriormente en una máquina de moldeo por extrusión, y se extrudió en una relación de extrusión de 10 cm/min de manera que se formó un cuerpo formado de cerámica que poseía casi la misma forma que el elemento cerámico poroso 30 que se muestra en la Fig. 3, y a continuación se secó el cuerpo formado de cerámica utilizando un secador por microondas para preparar un cuerpo cerámico seco.

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A continuación, se mezcló humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, se añadieron 2 partes en peso de un lubricante compuesto de éter monobutílico de polioxietileno (nombre comercial: UNILOOP, fabricado por NOF Corporation), 8 partes en peso de un disolvente compuesto de dietileno glicol mono-2-etilhexil éter (nombre comercial: OX-20, fabricado por Kyowa Hakkou Co., Ltd.), 1,1 partes en peso de un dispersante compuesto de un compuesto basado en fosfato (nombre comercial: PLYSURF, fabricado por Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), 4 partes en peso de un ligante preparado disolviendo n-butilo metacrilato en el OX-20 (nombre comercial: Binder D, fabricado por Toei Kasei Co., Ltd.) y 0,15 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme; de este modo, se preparó una pasta de relleno.

Esta pasta de relleno se cargó en el depósito de descarga de relleno 110 del dispositivo de sellado por la boca 100 que se muestra en la Fig. 4, y se movió y sujetó el cuerpo cerámico seco, formado en el proceso mencionado anteriormente, en una posición predeterminada; posteriormente, se movió el depósito de descarga de relleno 110 de manera que la máscara 111 entró en contacto con la cara de la extremidad del cuerpo cerámico seco. En ese momento, se alinearon la sección de apertura 111a de la máscara 111 y el orificio pasante del cuerpo cerámico seco cara a cara entre ellos.

A continuación, se aplicó una presión predeterminada al depósito de descarga de relleno 110 utilizando una monobomba de manera que se descargó la pasta de relleno de la sección de apertura lila de la máscara 111, y se hizo entrar en la porción de la extremidad del orificio pasante del cuerpo seco del bloque cerámico; de este modo, se llevó a cabo un proceso de sellado por la boca.

Posteriormente, se volvió a secar el cuerpo cerámico seco que había sido sometido al proceso de sellado por la boca utilizando un secador por microondas, a continuación se desengrasó el cuerpo seco resultante a 400ºC, y se sinterizó a 2200ºC en una atmósfera de argón a presión normal durante 4 horas para fabricar un elemento cerámico poroso, tal y como se muestra en la Fig. 2, el cual consta de un cuerpo sinterizado de carburo de silicio, y posee un tamaño de 33 mm x 33 mm x 300 mm, siendo el número de orificios pasantes de 31 pcs/cm^{2} y el espesor de la pared de separación de 0,3 mm.

(2) Posteriormente, se combinaron entre sí un determinado número de los elementos cerámicos porosos utilizando una pasta adhesiva de alta resistencia que contenía el 19,6% en peso de fibras de alúmina con una longitud de fibra de 0,2 mm, 67,8% en peso de partículas de carburo de silicio con un tamaño medio de partícula de 0,6 \mum, 10,1% en peso de sílice sol y 2,5% en peso de carboximetilcelulosa mediante el método explicado en relación con la Fig. 5, y a continuación se cortó utilizando un tallador de diamante; de este modo, se obtuvo un bloque cerámico cilíndrico que poseía un diámetro de 165 mm, tal y como se muestra en la Fig. 2.

Posteriormente, se mezclaron y amasaron las fibras cerámicas hechas de alúmina sílice (contenido del disparo: 3%, longitud de fibra: de 0,1 a 100 mm) (23,3% en peso), que se utilizaron como fibras inorgánicas, el polvo de carburo de silicio con un tamaño medio de partícula de 0,3 \mum (30,2% en peso), que se utilizaron como partículas inorgánicas, el sílice sol (SiO_{2} contenido de sol: 30% en peso) (7% en peso), que se utilizó como ligante inorgánico, la carboximetilcelulosa (0,5% en peso), que se utilizó como ligante orgánico, y agua (39% en peso) para preparar una pasta de material de sellado.

A continuación, se formó una capa de pasta de material de sellado con un espesor de 1,0 mm en la porción periférica del bloque cerámico utilizando la pasta de material de sellado mencionada anteriormente. Luego, se secó esta capa de pasta de material de sellado a 120ºC de manera que se fabricó un filtro de panal cilíndrico, tal y como se muestra en la Fig. 1.

En el filtro de panal fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 3%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 2

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 2 partes en peso de UNILOOP, 8 partes en peso de OX-20, 1,1 partes en peso de PLYSURF, 4 partes en peso de Binder D y 0,2 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 2, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 5%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,25 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 3

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 4 partes en peso de UNILOOP, 11 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 5 partes en peso de Binder D y 10 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 3, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 30%; de este modo, la porosidad del tapón fue 1,5 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 4

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8 partes en peso de Binder D y 25 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 3, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 80%; de este modo, la porosidad del tapón fue 4,0 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo comparativo 1

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 2 partes en peso de UNILOOP, 8 partes en peso de OX-20, 1,1 partes en peso de PLYSURF, 4 partes en peso de Binder D y 0,2 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo comparativo 1, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 2%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,1 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo comparativo 2

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8 partes en peso de Binder D y 28 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo comparativo 2, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 85%; de este modo, la porosidad del tapón fue 4,25 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 5

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal, la pasta de material y la pasta de relleno se prepararon del siguiente modo.

Preparación de la pasta de material

Se mezcló humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, se añadieron y amasaron 13 partes en peso de un ligante orgánico (metilcelulosa), 20 partes en peso de agua y 70 partes en peso de partículas acrílicas con un tamaño medio de partícula de 10 \mum para preparar una pasta de material.

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Preparación de la pasta de relleno

Se mezcló polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, se añadieron 2,2 partes en peso de UNILOOP, 9 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 4 partes en peso de Binder D y 0,3 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme; de este modo, se preparó una pasta de relleno.

En el filtro de panal según el Ejemplo 5, fabricado de este modo, utilizando la pasta de material y la pasta de relleno mencionadas anteriormente, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 7,5%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 6

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 5 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 4 partes en peso de UNILOOP, 11 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 5 partes en peso de Binder D y 5 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 6, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 12%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,24 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 7

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 5 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8 partes en peso de Binder D y 23 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 7, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 75%; de este modo, la porosidad del tapón fue 1,5 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 8

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 5 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8 partes en peso de Binder D y 30 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 8, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 90%; de este modo, la porosidad del tapón fue 1,8 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo comparativo 3

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 5 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 2 partes en peso de UNILOOP, 8 partes en peso de OX-20, 1,1 partes en peso de PLYSURF, 4 partes en peso de Binder D y 0,2 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 3, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 5%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,1 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo comparativo 4

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 5 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8,3 partes en peso de Binder D y 33 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 4, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 92%; de este modo, la porosidad del tapón fue 1,84 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 9

Preparación de la pasta de material

Se mezcló humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (80% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (20% en peso), y a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, se añadieron y amasaron 30 partes en peso de un ligante orgánico (metilcelulosa), 35 partes en peso de agua y 80 partes en peso de partículas acrílicas con un tamaño medio de partícula de 10 \mum para preparar una pasta de material.

Preparación de la pasta de relleno

Se mezcló polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, se añadieron 4 partes en peso de UNILOOP, 11 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 5 partes en peso de Binder D y 5 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme; de este modo, se preparó una pasta de relleno.

En el filtro de panal según el Ejemplo 9, fabricado de este modo, utilizando la pasta de material y la pasta de relleno mencionadas anteriormente, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 12%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 10

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 9 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 4 partes en peso de UNILOOP, 11 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 5 partes en peso de Binder D y 7 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 10, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 20%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,25 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 11

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 9 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8 partes en peso de Binder D y 30 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 11, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 90%; de este modo, la porosidad del tapón fue 1,125 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo comparativo 5

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 9 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 2,2 partes en peso de UNILOOP, 9 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 4 partes en peso de Binder D y 0,35 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

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En el filtro de panal según el Ejemplo 5, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 10%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,125 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo comparativo 6

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 9 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8,3 partes en peso de Binder D y 33 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal según el Ejemplo 6, fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 92%; de este modo, la porosidad del tapón fue 1,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Con respecto a los filtros de panal según los Ejemplos l a 11 y los Ejemplos comparativos 1 a 6 fabricados según se ha descrito anteriormente, se muestran conjuntamente en la Tabla 1 la porosidad (%) del cuerpo columnar, la porosidad (%) del tapón y la relación de multiplicación de la porosidad del tapón en relación con la porosidad del cuerpo columnar.

Además, con respecto a los filtros de panal según los Ejemplos l a 11 y los Ejemplos comparativos l a 6 que fueron sinterizados, se confirmó tanto si se produjeron como no huecos entre el tapón y la pared de separación así como tanto si se produjeron como no grietas en el tapón y en la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón, y se sometieron a una prueba de resistencia los filtros de panal en los que no se produjeron ni huecos, ni grietas, en la que se colocó cada uno de los filtros de panal según los respectivos ejemplos y ejemplos comparativos en un dispositivo de purificación de los gases de escape tal y como se muestra en la Fig. 6, el cual se instaló en un conducto de paso de escape de un motor, y se hicieron alcanzar a este motor las 3000 revoluciones por minuto con un par motor de 50 Nm durante 10 horas de manera que se llevó a cabo un proceso de purificación de los gases de escape. Después de la prueba de resistencia mencionada anteriormente, se sacaron los filtros de panal y se observaron visualmente para ver si se habían producido o no grietas. Además, los filtros de panal que no presentaron grietas, después de la prueba de resistencia, se sometieron a más pruebas de ciclos térmicos en las que se repitieron 300 veces las pruebas de resistencia mencionadas anteriormente, y a continuación se sacaron los filtros de panal y se observaron visualmente para ver si se habían producido o no grietas.

Los resultados se muestran en la Tabla 1 que sigue a continuación.

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TABLA 1

1

2

Tal y como se muestra en la Tabla 1, en ninguno de los filtros de panal según los Ejemplos 2, 3, 6, 7, 10 y 11, se observaron huecos entre el tapón y la pared de separación, ni se observaron grietas en el tapón y en la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón, en ninguno de los casos después del proceso de cocción, después de la prueba de resistencia y después de las pruebas de ciclos térmicos. Además, en ninguno de los filtros de panal según los Ejemplos 1, 4, 5, 8 y 9, se observaron huecos entre el tapón y la pared de separación, ni se observaron grietas en el tapón y en la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón, después del proceso de cocción así como después de la prueba de resistencia; Sin embargo, se observó que se habían producido grietas después de las pruebas de ciclos térmicos.

En cambio, no se observó ninguna grieta u otros factores similares en los filtros de panal según los Ejemplos comparativos 1, 3 y 5, entre el tapón y la pared de separación después del proceso de cocción; sin embargo, se observó que se habían producido grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón después de la prueba de resistencia. Además, en el filtro de panal según el Ejemplo comparativo 2, se observó que se habían producido huecos entre el tapón y la pared de separación después del proceso de cocción, mientras que en los filtros de panal según los Ejemplos comparativos 4 y 6, se observó que se habían producido grietas en el tapón después del proceso de cocción.

Los resultados de las pruebas de evaluación de los filtros de panal según los Ejemplos 1 a 11 demuestran que en los filtros de panal en los que el cuerpo columnar posee una porosidad comprendida en un intervalo que va del 20 al 80%, mientras que el tapón posee una porosidad del 90% o menos, con la porosidad que es de 0,15 a 4,0 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, no se producen huecos entre el tapón y la pared de separación así como no aparecen grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón, después del proceso de cocción y durante el periodo de calentamiento; sin embargo, los resultados de las pruebas de evaluación de los filtros de panal según los Ejemplos 1, 4, 5 y 8 así como el Ejemplo 9, demuestran que en los filtros en los que la porosidad del tapón es inferior a 0,25 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, o que supere en 1,5 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, tienden a producir grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón, después de un largo uso repetitivo.

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Además, los resultados de las pruebas de evaluación del filtro de panal según los Ejemplos comparativos 1, 3 y 5 demuestran que en el caso en que la porosidad del tapón es inferior a 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, incluso si no se producen grietas en el tapón y la porción en la pared de separación que entra en contacto con el tapón, se hace mayor la diferencia entre el coeficiente de expansión térmica del cuerpo columnar y el coeficiente de expansión térmica del tapón, con el resultado de que, cuando los gases de escape de elevada temperatura calientan el cuerpo columnar y el tapón, las tensiones térmicas que se acumulan entre estos dos elementos, producen grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón.

Más aún, los resultados de las pruebas de evaluación del filtro de panal según el Ejemplo comparativo 2 demuestran que cuando la porosidad del tapón supere en 4,0 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, tienden a producirse huecos entre el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón después del proceso de cocción.

Además, los resultados de las pruebas de evaluación del filtro de panal según los Ejemplos comparativos 4 y 6 demuestran que en el caso en que la porosidad del tapón supere el 90%, incluso si la porosidad del tapón es de 0,15 a 4,0 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, se reduce la resistencia del tapón hasta el punto de provocar grietas en el tapón y la porción en la pared de separación que entra en contacto con el tapón durante el proceso de cocción.

De este modo, es imposible que cualquier filtro de panal según los Ejemplos comparativos 1 a 6 actúe suficientemente como un filtro.

Ejemplo 12

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 3%, siendo la porosidad del tapón 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

(2) Se puso polvo de \gamma-Al_{2}O_{3} molido a un tamaño de partículas de 5 \mum o menos en 1,3-butanodiol, y a continuación se agitó a 60ºC durante 5 horas, de manera que se preparó una solución en estado pastoso de 1,3-butanodiol, que contenía el 3% en peso de alúmina. El filtro de panal se sumergió en esta solución de 1,3-butanodiol, que a continuación se calentó a 150ºC durante 2 horas, a 400ºC durante 2 horas y a 700ºC durante 8 horas, de manera que se formó una capa de alúmina en la superficie del filtro de panal que hacía de película de sujeción catalítica (en el cuerpo columnar exceptuando el tapón, y en el tapón) en una relación de 1 g/L.

Se diluyó ácido nítrico de platino de dinitro diamina ([Pt(NH_{3})_{2}(NO_{2})_{2}]HNO_{3}) que poseía una concentración de platino del 4,53% en peso en agua destilada, y a continuación se sumergió en la misma el filtro de panal que poseía un grado de absorción de agua de 28,0 g/L, de manera que el Pt se depositó en el mismo en una relación de 2 g/L, y a continuación se calentó a 110ºC durante 2 horas, y también se calentó a 500ºC durante una hora en una atmósfera de nitrógeno, de manera que se fabricó un filtro de panal que poseía un catalizador de platino depositado en la superficie del mismo.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, el tapón poseía una porosidad del 3%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,15 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 13

(1) Se llevó a cabo el mismo proceso que en el Ejemplo 2 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que la porosidad del tapón era 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

(2) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 12 de manera que se formó una capa de alúmina en la superficie del filtro de panal que hacía de película de sujeción catalítica (en el cuerpo columnar exceptuando el tapón, y en el tapón) en una relación de 1 g/L; de este modo, se fabricó un filtro de panal que poseía un catalizador de platino depositado en la superficie del mismo.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, el tapón poseía una porosidad del 5%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,25 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

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Ejemplo 14

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 1 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 2 partes en peso de UNILOOP, 8,5 partes en peso de OX-20, 1,3 partes en peso de PLYSURF, 4 partes en peso de Binder D y 0,25 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 6%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,30 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, el tapón poseía una porosidad del 6%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,30 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 15

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 3 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que la porosidad del tapón era 1,50 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

(2) Se puso polvo de \gamma-Al_{2}O_{3} molido a un tamaño de partículas de 5 \mum o menos en 1,3-butanodiol, y a continuación se agitó a 60ºC durante 5 horas, de manera que se preparó una solución en estado pastoso de 1,3-butanodiol, que contenía el 3% en peso de alúmina. El filtro de panal se sumergió en esta solución de 1,3-butanodiol. Del mismo modo, se puso polvo de \gamma-Al_{2}O_{3} en 1,3-butanodiol, y a continuación se agitó a 60ºC durante 5 horas, de manera que se preparó una solución en estado pastoso de 1,3-butanodiol, que contenía el 20% en peso de alúmina, y a continuación de inyectó esta solución de 1,3-butanodiol en la porción del tapón del filtro de panal. El filtro de panal resultante se calentó a 150ºC durante 2 horas, a 400ºC durante 2 horas y a 700ºC durante 8 horas, de manera que se formó una capa de alúmina en la superficie del cuerpo columnar que hacía de película de sujeción catalítica exceptuando el tapón del filtro de panal en una relación de 1 g/L, habiéndose formado una capa de alúmina en la superficie del tapón del filtro de panal en una relación de 20 g/L.

Se diluyó ácido nítrico de platino de dinitro diamina ([Pt(NH_{3})_{2}(NO_{2})_{2}]HNO_{3}) que poseía una concentración de platino del 4,53% en peso en agua destilada, y a continuación se sumergió en la misma el filtro de panal que poseía un grado de absorción de agua de 28,0 g/L, de manera que el Pt se depositó en el mismo en una relación de 0 g/L, y a continuación se calentó a 2ºC durante 110 horas, y también se calentó a 2ºC durante una hora en una atmósfera de nitrógeno, de manera que se fabricó un filtro de panal que poseía un catalizador de platino depositado en la superficie del mismo.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, el tapón poseía una porosidad del 24%, mientras que la porosidad del tapón fue 1,20 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 16

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 3 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 30%, siendo la porosidad del tapón 1,50 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, el tapón poseía una porosidad del 30%, mientras que la porosidad del tapón fue 1,50 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 17

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 4 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 80%, siendo la porosidad del tapón 4,00 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 20%, el tapón poseía una porosidad del 80%, mientras que la porosidad del tapón fue 4,00 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 18

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 5 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 7,5%, siendo la porosidad del tapón 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, el tapón poseía una porosidad del 7,5%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,15 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 19

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 6 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 12%, siendo la porosidad del tapón 0,24 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, el tapón poseía una porosidad del 12%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,24 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 20

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 5 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 4 partes en peso de UNILOOP, 11 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 5 partes en peso de Binder D y 10 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 30%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,60 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

(2) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 15 de manera que se formó una capa de alúmina en la superficie del cuerpo columnar exceptuando el tapón del filtro de panal en una relación de 1 g/L, habiéndose formado con una capa de alúmina que hacía de película de sujeción catalítica en la superficie del tapón del filtro de panal en una relación de 20 g/L; de este modo, se fabricó un filtro de panal que poseía un catalizador de platino depositado en la superficie del mismo.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, el tapón poseía una porosidad del 15%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,30 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 21

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 7 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 75%, siendo la porosidad del tapón 1,50 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

(2) Se puso polvo de \gamma-Al_{2}O_{3} molido a un tamaño de partículas de 5 \mum o menos en 1,3-butanodiol, y a continuación se agitó a 60ºC durante 5 horas, de manera que se preparó una solución en estado pastoso de 1,3-butanodiol, que contenía el 3% en peso de alúmina. El filtro de panal se sumergió en esta solución de 1,3-butanodiol. Del mismo modo, se puso polvo de \gamma-Al_{2}O_{3} en una solución de 1,3-butanodiol, y a continuación se agitó a 60ºC durante 5 horas, de manera que se preparó una solución en estado pastoso de 1,3-butanodiol, que contenía el 40% en peso de alúmina, y a continuación de inyectó esta solución de 1,3-butanodiol en la porción del tapón del filtro de panal. El filtro de panal resultante se calentó a 150ºC durante 2 horas, a 400ºC durante 2 horas y a 700ºC durante 8 horas, de manera que se formó una capa de alúmina en la superficie del cuerpo columnar que hacía de película de sujeción catalítica exceptuando el tapón del filtro de panal en una relación de 1 g/L, habiéndose formado una capa de alúmina en la superficie del tapón del filtro de panal en una relación de 60 g/L.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, el tapón poseía una porosidad del 60%, mientras que la porosidad del tapón fue 1,20 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 22

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, el tapón poseía una porosidad del 75%, mientras que la porosidad del tapón fue 1,50 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 23

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 8 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 90%, siendo la porosidad del tapón 1,80 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 50%, el tapón poseía una porosidad del 90%, mientras que la porosidad del tapón fue 1,80 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

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Ejemplo 24

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 9 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 12%, siendo la porosidad del tapón 0,15 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, el tapón poseía una porosidad del 12%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,15 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 25

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 10 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 20%, siendo la porosidad del tapón 0,25 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, el tapón poseía una porosidad del 20%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,25 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 26

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 9 exceptuando el hecho de que para obtener un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (60% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (40% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 4 partes en peso de UNILOOP, 11 partes en peso de OX-20, 2 partes en peso de PLYSURF, 5 partes en peso de Binder D y 10 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 30%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,38 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

(2) Se puso polvo de \gamma-Al_{2}O_{3} molido a un tamaño de partículas de 5 \mum o menos en 1,3-butanodiol, y a continuación se agitó a 60ºC durante 5 horas, de manera que se preparó una solución en estado pastoso de 1,3-butanodiol, que contenía el 3% en peso de alúmina, y el filtro de panal se sumergió en esta solución de 1,3-butanodiol. Del mismo modo, se puso polvo de \gamma-Al_{2}O_{3} en 1,3-butanodiol, y a continuación se agitó a 60ºC durante 5 horas, de manera que se preparó una solución en estado pastoso de 1,3-butanodiol, que contenía el 10% en peso de alúmina, y a continuación de inyectó esta solución de 1,3-butanodiol en la porción del tapón del filtro de panal. El filtro de panal resultante se calentó a 150ºC durante 2 horas, a 400ºC durante 2 horas y a 700ºC durante 8 horas, de manera que se formó una capa de alúmina en la superficie del cuerpo columnar que hacía de película de sujeción catalítica exceptuando el tapón del filtro de panal en una relación de 1 g/L, habiéndose formado una capa de alúmina en la superficie del tapón del filtro de panal en una relación de 15 g/L.

Se diluyó ácido nítrico de platino de dinitro diamina ([Pt(NH_{3})_{2}(NO_{2})_{2}]HNO_{3}) que poseía una concentración de platino del 4,53% en peso en agua destilada, y a continuación se sumergió en la misma el elemento cerámico poroso que poseía un grado de absorción de agua de 28,0 g/L, de manera que el Pt se depositó en el mismo en una relación de 2 g/L, y a continuación se calentó a 110ºC durante 2 horas, y también se calentó a 500ºC durante una hora en una atmósfera de nitrógeno, de manera que se fabricó un filtro de panal que poseía un catalizador de platino depositado en la superficie del mismo.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, el tapón poseía una porosidad del 24%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,30 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

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Ejemplo 27

Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 9 exceptuando el hecho de que para fabricar un filtro de panal se utilizó una pasta de relleno, que se preparó mezclando humedecido polvo de carburo de silicio de tipo \alpha con un tamaño medio de partícula de 10 \mum (70% en peso) y polvo de carburo de silicio de tipo \beta con un tamaño medio de partícula de 0,5 \mum (30% en peso), y añadiendo, a cada 100 partes en peso de la mezcla resultante, 10 partes en peso de UNILOOP, 15 partes en peso de OX-20, 3 partes en peso de PLYSURF, 8 partes en peso de Binder D y 23 partes en peso de partículas acrílicas, de manera que se mezclaron de modo uniforme.

En el filtro de panal fabricado de este modo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 75%; de este modo, la porosidad del tapón fue 0,94 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, el tapón poseía una porosidad del 75%, mientras que la porosidad del tapón fue 0,94 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Ejemplo 28

(1) Se llevaron a cabo los mismos procesos que los del Ejemplo 11 para fabricar un filtro de panal, en el que: el cuerpo columnar exceptuando el tapón, poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, mientras que el tapón poseía una porosidad del 90%, siendo la porosidad del tapón 1,13 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

En el filtro de panal que poseía el catalizador de platino depositado en la superficie del mismo, el cuerpo columnar exceptuando el tapón poseía un diámetro medio del poro de 10 \mum con una porosidad del 80%, el tapón poseía una porosidad del 90%, mientras que la porosidad del tapón fue 1,13 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

Con respecto a los filtros de panal según los Ejemplos 12 a 28 fabricados según se ha descrito anteriormente, se muestran conjuntamente en la Tabla 2 que sigue a continuación la porosidad (%) de cada cuerpo columnar y del tapón antes de la aplicación de alúmina, la relación de multiplicación de la porosidad del tapón en relación con la porosidad del cuerpo columnar antes de la aplicación de alúmina, la cantidad de aplicación de alúmina (g/L) de cada cuerpo columnar y del tapón, la porosidad (%) de cada cuerpo columnar y del tapón después de la aplicación de alúmina y la relación de multiplicación de la porosidad del tapón en relación con la porosidad del cuerpo columnar después de la aplicación de alúmina.

Además, con respecto a los filtros de panal según los Ejemplos 12 a 28 que fueron cocidos, se confirmó tanto si se produjeron como no huecos entre el tapón y la pared de separación así como tanto se produjeron como no grietas en el tapón y en la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón.

Con respecto a los filtros de panal en los que no se produjeron ni huecos, ni grietas, se sometieron a una prueba de resistencia en la que se colocó cada uno de los filtros de panal en un dispositivo de purificación de los gases de escape tal y como se muestra en la Fig. 6, el cual se instaló en un conducto de paso de escape de un motor, y se hicieron alcanzar a este motor las 3000 revoluciones por minuto con un par motor de 50 Nm durante 10 horas de manera que se llevó a cabo un proceso de purificación de los gases de escape. Después de la prueba de resistencia mencionada anteriormente, se sacaron los filtros de panal y se observaron visualmente para ver si se habían producido o no grietas.

Además, los filtros de panal que no presentaron grietas, después de la prueba de resistencia, se sometieron a más pruebas de ciclos térmicos en las que se realizaron repetidamente las pruebas de resistencia mencionadas anteriormente, y tras haberlos sometidos de forma repetida 100 veces a pruebas de resistencia, los filtros resultantes se sometieron de forma repetida a pruebas de resistencia 300 veces más, y a continuación se sacaron estos filtros de panal y se observaron visualmente para ver si se habían producido o no grietas.

Los resultados se muestran en la Tabla 2 que sigue a continuación. Asimismo, también se muestran en la Tabla 2 los resultados de los Ejemplos comparativos 1 a 6, a modo de referencia.

3

4

Tal y como se muestra en la Tabla 2, en ninguno de los filtros de panal según los Ejemplos 14, 15, 20 y 21 así como 26 a 28, se observaron huecos entre el tapón y la pared de separación, ni se observaron grietas en el tapón y en la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón, en ninguno de los casos después del proceso de cocción, después de la prueba de resistencia y después de las pruebas de ciclos térmicos. Además, en ninguno de los filtros de panal según los Ejemplos 13, 16, 19, 22 y 25, se observaron huecos entre el tapón y la pared de separación, ni se observaron grietas en el tapón y en la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón, en ninguno de los casos después del proceso de cocción, después de la prueba de resistencia, así como después de las pruebas de resistencia repetidas 100 veces durante las pruebas de ciclos térmicos; sin embargo, se observó que se habían producido grietas después de haber repetido 300 veces las pruebas de resistencia durante las pruebas de ciclos térmicos. Además, en ninguno de los filtros de panal según los Ejemplos 12, 17, 18, 23 y 24, se observaron huecos entre el tapón y la pared de separación, ni se observaron grietas en el tapón y en la porción de la pared de separación que entró en contacto con el tapón, después del proceso de cocción así como después de las pruebas de resistencia; sin embargo, se observó que se habían producido grietas después de haber repetido 100 veces las pruebas de resistencia durante las pruebas de ciclos térmicos.

Los resultados de las pruebas de evaluación de los filtros de panal según los Ejemplos 12 a 28 demuestran que en los filtros de panal en los que el cuerpo columnar posee una porosidad comprendida en un intervalo que va del 20 al 80%, mientras que el tapón posee una porosidad del 90% o menos, con la porosidad que es de 0,15 a 4,0 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, no se producen huecos entre el tapón y la pared de separación así como no aparecen grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón, después del proceso de cocción y durante el periodo de calentamiento, incluso cuando se formó en los mismos una capa de alúmina que hacía de película de sujeción catalítica; sin embargo, los resultados de las pruebas de evaluación de los filtros de panal según los Ejemplos 12, 13, 16 a 19 así como 22 a 25, demuestran que en los filtros en los que la porosidad del tapón es inferior a 0,25 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, o que supere en 1,5 veces el equivalente de la porosidad del cuerpo columnar, tienden a producir grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón, después de un largo uso repetitivo.

Aplicación industrial

En el filtro de panal para la purificación de los gases de escape según la presente invención, que posee la disposición mencionada anteriormente, no se producen huecos entre el tapón y la pared de separación así como no aparecen grietas en el tapón y la porción de la pared de separación que entra en contacto con el tapón, durante el proceso de fabricación así como durante su uso; de este modo, resulta posible proporcionar un filtro que posee una mayor durabilidad.

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Bibliografía mencionada en la descripción

Esta lista bibliográfica mencionada por el solicitante se ha incorporado exclusivamente para información del lector. Pero no forma parte integrante de la documentación de la patente europea. Aún habiéndose recopilado esta bibliografía con sumo cuidado, no pueden excluirse errores u omisiones, por lo que la EPO declina toda responsabilidad a este respecto.

Documentación de la patente mencionada en la descripción

\bullet JP 2002109717 A

\bullet JP 59225718 A

\bullet JP 57042316 A

\bullet JP 7332064 A

\bullet JP 2003003823 A

Claims

1. Un filtro de panal para la purificación de los gases de escape que comprende:

un cuerpo columnar formado por una pluralidad de elementos de panal de cerámica porosa ensamblados entre sí, cada uno de los cuales consta de un determinado número de orificios pasantes, estando dispuestos dichos orificios pasantes en paralelo entre sí a lo largo de una dirección longitudinal con la pared de separación interpuesta entre ellos;

en donde unos orificios pasantes predeterminados de dichos orificios pasantes se cierran con tapones en una extremidad de dicho cuerpo columnar, mientras que los orificios pasantes que no se han cerrado con dichos tapones en dicha primera extremidad se cierran con tapones en la otra extremidad de dicho cuerpo columnar; y

en donde al menos una parte de dicha porción de pared actúa como un filtro para la recogida de partículas

caracterizado por el hecho de que

la porosidad de dicho cuerpo columnar está comprendida en un intervalo que va del 20 al 80%, mientras que la porosidad de dicho tapón es del 90% o menos y es de 0,15 a 4,0 veces del equivalente de la porosidad de dicho cuerpo columnar.

2. El filtro de panal según la reivindicación 1, en donde la porosidad del tapón es de 0,25 a 1,5 veces del equivalente de la porosidad del cuerpo columnar.

3. El filtro de panal para la purificación de los gases de escape según la reivindicación 1 ó 2, en donde se sujeta un catalizador al mismo.

4. El filtro de panal para la purificación de los gases de escape según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde se coloca una película de sujeción catalítica en la superficie del mismo.

5. Un método para la eliminación de las partículas finas del filtro de panal que posee una estructura según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde las partículas finas que se han recogido y acumulado se eliminan del filtro de panal mediante un proceso de limpieza a presión utilizando los flujos de gas.

6. Un método para la eliminación de las partículas finas del filtro de panal que posee una estructura según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde las partículas finas que se han recogido y acumulado se eliminan del filtro de panal mediante el calentamiento de los gases de escape.