[发明专利]陶瓷蜂窝构造体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在用于去除柴油机的废气中所含的微粒的陶瓷蜂窝过滤器中使用的陶瓷蜂窝构造体。

背景技术

在柴油发动机的废气中，含有以由碳质构成的煤灰和由高沸点碳氢化合物成分构成的SOF成分(Soluble Organic Fraction：可溶性有机成分)为主成分的PM(Particulate Matter：粒子状物质)，若其排放到大气中，则可能对人体和环境带来不良影响。因此，一直以来在柴油发动机的排气管的中途安装用于捕捉收集PM的陶瓷蜂窝过滤器。

捕捉收集、净化废气中的PM的陶瓷蜂窝过滤器的一例在图1及图2中示出。陶瓷蜂窝过滤器10包括：由形成多个流出侧密封流路3及流入侧密封流路4的多孔质隔壁2和外周壁1构成的陶瓷蜂窝构造体、将流出侧密封流路3及流入侧密封流路4的废气流入侧端面8及废气流出侧端面9交替地密封成网格状的上游侧密封部6a和下游侧密封部6c。陶瓷蜂窝过滤器的所述外周壁1通过由金属网或陶瓷制的垫等形成的把持构件(未图示)把持成在使用中不会移动，并配置在金属制收纳容器(未图示)内。

在陶瓷蜂窝过滤器10中，以如下的方式进行废气的净化。废气如图2的虚线箭头所示那样从在废气流入侧端面8开口的流出侧密封流路3流入。然后，当废气通过隔壁2时，具体而言为在通过由存在于隔壁2的表面及内部的彼此连通的细孔形成的连通孔时，废气中的PM被捕捉收集。净化后的废气从在废气流出侧端面9开口的流入侧密封流路4流出而排放到大气中。

当PM继续被隔壁2捕捉收集时，隔壁2的表面及内部的连通孔被PM堵塞，从而废气通过陶瓷蜂窝过滤器时的压力损失有所增加。因此，需要在压力损失到达规定值之前将PM燃烧去除而使陶瓷蜂窝过滤器再生。

陶瓷蜂窝过滤器需要满足如下要求，即，微粒的捕捉收集率高，压力损失低。然而，由于这些特性是相反的关系，所以一直以来研究通过控制气孔率、细孔容积、存在于隔壁表面的细孔的大小等同时满足这两个要求而实现最优化。

日本特表2005-530616号记载了如下的陶瓷过滤器，即，其由将端部闭塞的堇青石·蜂窝构造体构成，根据细孔径分布求出的值d50/(d50+d90)小于0.70，通过式子[d50/(d50+d90)]/[％多孔率/100]定义的煤灰附着时透过率因子Sf小于1.55，热膨胀系数(25～800℃)为17×10^-7/℃以下，将柴油排气微粒捕捉使其燃烧，通过具有这种细孔构造(细孔径分布及细孔连结性)，即使在碳灰附着的状态下也能够维持较小的压力损失。

日本特开2002-219319号记载了如下的多孔质蜂窝过滤器，即，其由以对细孔分布进行控制的堇青石为主晶相的材料构成，所述细孔分布为：细孔径小于10μm的细孔容积为全部细孔容积的15％以下，细孔径10～50μm的细孔容积为全部细孔容积的75％以上，细孔径超过50μm的细孔容积为全部细孔容积的10％以下，由于该多孔质蜂窝过滤器具有所述的细孔分布，所以，对PM等的捕捉收集效率高，且能够防止因细孔堵塞造成的压力损失的增大。日本特开2002-219319号记载了如下内容，即，这种细孔分布能够通过对堇青石化原料的二氧化硅成分的粒径进行控制，且使高岭土低浓度化来进行控制。

日本特开昭61-129015号公开了如下的废气净化用过滤器，即，在隔壁的至少导入通路侧的表面具备由孔径5～40μm的小孔和孔径40～100μm的大孔构成且小孔的数量为大孔的数量的5～40倍，并且与隔壁内部的内部细孔连通的表面细孔，该废气净化用过滤器的微粒的捕捉收集效率无论使用时期如何都大致恒定且维持较高的值。

日本特开2003-40687号公开如下的蜂窝陶瓷构造体，即，以堇青石为主成分，气孔率为55～65％，平均细孔径为15～30μm，在隔壁表面开口的细孔的总面积为隔壁表面的总面积的35％以上，通过该蜂窝陶瓷构造体能够达成较低的压力损失和较高的捕捉收集效率。

日本特开2002-355511号公开了如下的具有陶瓷制的蜂窝构造的废气净化过滤器，该蜂窝构造具有在隔壁表面担载的催化剂，隔壁的气孔率为55～80％，在隔壁表面开口的细孔的总面积为隔壁表面的总面积的20％以上，该废气净化过滤器能够使隔壁所担载的催化剂与堆积的PM的接触面积增加，并且具有提高基于催化剂的PM的氧化反应能力的效果及抑制压力损失增大的效果。