[發明專利]廢氣凈化過濾器及其制造方法

在審

• 申請號: 201910939730.0
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110966065A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 嘉山浩章
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: F01N3/022
• 分類號: F01N3/022;C04B35/195;C04B35/622
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王世娜

本發明提供了一種廢氣凈化過濾器，其甚至在具有高孔隙率時也具有高顆粒物(PM)捕獲率。廢氣凈化過濾器(1)具有外殼(11)、分隔壁(12)和孔道(13)。分隔壁(12)是多孔的，外殼(11)的內部通過分隔壁(12)分隔成多個孔道(13)。分隔壁(12)具有多個連通孔(122)，它們在與相應的分隔壁(12)相鄰的孔道(13)之間連通。連通孔(122)的曲折度L/T滿足L/T≥1.1，其中T(μm)是分隔壁(12)的厚度，L(μm)是連通孔(122)的平均流路長度。此外，廢氣凈化過濾器使用振實堆積密度不大于預定值的多孔二氧化硅制造。

技術領域

本公開涉及一種廢氣凈化過濾器，其具有外殼、將外殼內部分隔的多孔分隔壁和由所述分隔壁圍繞的孔道(cell)；以及該廢氣凈化過濾器的制造方法。

背景技術

從內燃機(例如柴油發動機和汽油發動機)以及從燃燒裝置(例如鍋爐)排出的廢氣包含顆粒物，所述顆粒物在下文中出于簡潔而被稱為“PM”，有時被稱為顆粒。廢氣凈化過濾器用于捕獲廢氣中的PM。

廢氣凈化過濾器通常具有經多孔分隔壁分隔而形成的多個孔道、以及密封各個孔道的一端的密封部分。需要在提高PM的捕獲率(capture ratio)的同時降低由廢氣凈化過濾器引起的壓力損失。在下文中，PM的捕獲率被簡稱為“捕獲率”，并且由過濾器引起的壓力損失被稱為“壓力損失”。提高分隔壁的孔隙率對于降低壓力損失而言是有效的。然而，當孔隙率提高時，捕獲率趨于降低。

近年來，已經嘗試通過限定多孔分隔壁的內部構造來改善捕獲率同時提高孔隙率。例如，日本未經審查的專利申請公開No.2017-164691(JP-2017-164691-A)——在下文中被稱為PTL1——公開了一種用于增加通過減薄蜂窩壁的陶瓷部分的3D模型而獲得的網絡的網絡長度的技術。根據PTL1，通過采用這種構造，蜂窩壁的形式可以變得復雜，并且盡管由此提高了孔隙率，但是可以高效地捕獲諸如煙灰等顆粒。

發明內容

然而，PM主要在通過分隔壁之間相連的孔隙時被捕獲。因此，對PM收集有效的孔隙結構是其中存在連通孔的孔隙結構，所述連通孔從各個分隔壁的氣體入口側延伸到氣體出口側。然而，廢氣凈化過濾器的陶瓷部分的網絡結構中的孔隙構造不一定與該結構充分對應。在PTL1中描述的延長陶瓷部分的網絡的技術沒有充分地改變其中收集PM的連通孔的結構。也就是說，即使陶瓷部分的網絡長度增加，PM通過的連通孔的構造也不一定變得更加復雜，因此這種技術可以實現的捕獲率的改善受限。

本公開旨在通過提供一種廢氣凈化過濾器來克服上述問題，其中憑借這種廢氣凈化過濾器，即使在過濾器的孔隙率提高時也可以高捕獲率收集PM。

根據第一方式，本公開提供了一種廢氣凈化過濾器，其具有外殼、將外殼的內部分隔成多個孔道的多孔分隔壁、和在與相應分隔壁相鄰的孔道之間連通的多個連通孔，由此，當所述連通孔的曲折度(degree of tortuosity)被定義為所述連通孔的平均流路長度L(μm)與所述分隔壁的厚度T(μm)之比時，滿足以下等式(1)的關系：

L/T≥1.1(1)。

根據另一方式，本公開提供一種制造廢氣凈化過濾器的方法，其包括：混合振實堆積密度(tapped bulk density)小于0.38g/cm³的多孔二氧化硅、滑石和Al源(鋁源)以制備堇青石形成原料的混合步驟，制備含有堇青石形成原料的粘土和模塑所述粘土以形成模塑體的模塑步驟，和燒制所述模塑體的燒制步驟。

具有外殼、孔道和連通孔的構造的上述廢氣凈化過濾器的連通孔曲折度L/T被定義為連通孔的平均流路長度L(μm)與分隔壁的厚度T(μm)之比，其中曲折度L/T滿足以上等式(1)。也就是說，如此形成平均流路長度，以使其為分隔壁的厚度T(μm)的至少1.1倍。分隔壁的這種構造對于使連通孔曲折是有效的。