[發明專利]陶瓷蜂窩過濾器的制造方法

在審

• 申請號: 201410320137.5
• 申請日: 2011-03-30
• 公開（公告）號: CN104083949A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 岡崎俊二;石澤俊崇
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: B01D39/20
• 分類號: B01D39/20;C04B35/195;C04B38/00;F01N3/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

本申請是申請日為2011年3月30日、申請號為201180017646.5、發明名稱為“陶瓷蜂窩過濾器及其制造方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于除去柴油機的廢氣中含有的微粒子的陶瓷蜂窩過濾器的制造方法。

背景技術

柴油發動機的廢氣中含有以由碳質構成的碳黑與由高沸點烴成分構成的SOF成分(Soluble?Organic?Fraction：可溶性有機成分)為主成分的PM(Particulate?Matter：粒子狀物質)，當上述PM向大氣中排出時，可能給人體和環境帶來負面影響。因此，一直以來采取在柴油發動機的排氣管的中途安裝用于捕集PM的陶瓷蜂窩過濾器的方法。圖1以及圖2示出用于捕集廢氣中的PM而凈化廢氣的陶瓷蜂窩過濾器的一例。陶瓷蜂窩過濾器10包括：由形成多個流出側密封流路3以及流入側密封流路4的多孔質隔壁2、與外周壁1構成的陶瓷蜂窩結構體；以及將流出側密封流路3的廢氣流入側端面8和流入側密封流路4的廢氣流出側端面9交替密封為方格花紋的上游側密封部6a與下游側密封部6b。

如圖2所示，該陶瓷蜂窩過濾器10經支承構件14而被壓接把持于金屬制收納容器12內，并經支承構件13a、13b而沿軸向被夾持收納。支承構件14一般由金屬網以及/或者陶瓷制的墊形成。當將陶瓷蜂窩過濾器10安裝于柴油機而使用時，來自發動機、路面等的機械振動、沖擊經支承構件13a、13b以及支承構件14而傳遞到陶瓷蜂窩過濾器10并向其施加負載。外徑超過200mm的大型的陶瓷蜂窩過濾器為了承受更大的基于振動、沖擊的負載，要求維持高強度。

在陶瓷蜂窩過濾器所謀求的特性之中，PM的捕集效率、壓力損失、PM的可捕集時間(從捕集開始到達到一定壓力損失的時間)三個尤為重要。特別是捕集效率與壓力損失處于相反的關系，當意欲提高捕集效率時，壓力損失增大且可捕集時間縮短，并且當將壓力損失設計為較低時，雖然可捕集時間能夠變長，但捕集效率變低。為了滿足上述所有相反的濾器特性，一直以來研究對陶瓷蜂窩結構體的氣孔率、氣孔直徑分布等進行控制的技術。

日本特表2003-534229號公開有一種陶瓷結構體，該陶瓷結構體以堇青石相為主成分，在25～800℃的條件下具有大于4×10^-7/℃且小于13×10^-7/℃的熱膨脹系數，通氣度以及氣孔尺寸分布滿足式子：2.108×(通氣度)+18.511×(全部氣孔容積)+0.1863×(含有4～40μm的氣孔的全部氣孔容積的百分比)＞24.6。

日本特表2007-525612號公開有一種柴油機微粒子過濾器，該柴油機微粒子過濾器具有小于25μm的中間孔直徑d50、以及滿足Pm≤3.75的關系的孔尺寸分布以及氣孔率。在此，當以體積為基礎的孔尺寸的累積分布為10％、50％以及90％的孔直徑分別設為d10、d50以及d90(d10＜d50＜d90)時，Pm由Pm＝10.2474(1/((d50)²(％氣孔率/100))}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)²+0.468815(100/％氣孔率)²+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50表示。

由于日本特表2003-534229號以及日本特表2007-525612號所記載的技術規定為僅將由水銀壓入法測定的細孔的結構(大小以及分布)形成在規定的范圍內，因此難以設計能夠高效地捕集特別是被認為對人體的影響大的納米尺寸的PM、并且將壓力損失維持為較低的陶瓷蜂窩過濾器。

日本特開2006-095352號公開有一種由多孔質的基材形成隔壁的蜂窩過濾器，在該蜂窩過濾器中，氣孔率為45～70％，所述基材的根據由水銀壓入法測定的平均細孔直徑A(μm)、以及由泡點法測定的平均細孔直徑B(μm)而求出的平均細孔直徑差率[{(A-B)/B}×100]在35％以下，平均細孔直徑B為15～30μm，并且由泡點法測定的最大細孔直徑在150μm以下。