專利名稱：排氣凈化用過濾器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是以柴油發(fā)動機顆粒過濾器為代表的為去除排氣中的固體微粒子(顆粒)而使用的排氣凈化用過濾器。
背景技術：
過去，例如為了從由柴油發(fā)動機排出的燃燒氣體中去除以碳為主成分的固體微粒子而使用了如下排氣凈化用過濾器即，將具有由多孔質(zhì)陶瓷材料構成的多個貫通孔的蜂窩結(jié)構體的所規(guī)定的貫通孔的一端端部封孔的同時，將其余的貫通孔的另一端端部封孔，據(jù)此將隔開貫通孔的隔膜作為過濾層的排氣凈化用過濾器。
在這種排氣凈化用過濾器中，作為過濾層的蜂窩結(jié)構體的隔膜的厚度(膜厚)和氣孔徑(細孔徑)的關系對固體微粒子的收集特性影響很大。從其收集的固體微粒子的特性上看，以往一般的排氣凈化用過濾器的隔膜的氣孔徑平均為10～20μm左右，考慮壓力損失、強度等，使膜厚為300～1000μm左右。
作為以往的眾知例子，特開昭56-129020號公報公開了將蜂窩形狀的兩端部交替封孔而制成膜厚0.1～0.3mm、平均細孔徑10μm、氣孔率30～60％的陶瓷蜂窩狀過濾器，但關于膜厚和氣孔徑的關系未記載。另外，特開昭63-185425號公報公開了膜厚0.25～0.76mm的陶瓷蜂窩狀過濾器，但其中也沒有關于膜厚和氣孔徑的關系的記載。
又，特開平5-124021號公報公開了通過將碳化硅質(zhì)蜂窩狀物擠壓到冷凍劑槽中而進行沒有變形和應變的擠壓成型的方法，其中有將膜厚定為0.2mm的記載，但沒有關于膜厚和氣孔徑的關系的記載。再者，特開平9-202671號公報公開了膜厚0.05～1.0mm、平均氣孔徑1～49μm的碳化硅質(zhì)蜂窩狀過濾器的制造方法，但在其實施例中只有膜厚0.45mm、平均細孔徑7μm的記載，其中也尚未有關于膜厚和氣孔徑的關系的記載。
另外，在SAE950735中有平均細孔徑為7μm的堇青石質(zhì)蜂窩狀過濾器的記載，但膜厚為430μm，存在壓力損失過高的問題。
由于近年來柴油發(fā)動機的技術進步，特別是燃料的高噴射化，從柴油發(fā)動機排出的固體粒子的微粒化加重，細的固體微粒子的收集成為大的問題，但對于象上述那樣的現(xiàn)有的過濾器，擔心的是從柴油發(fā)動機排出的固體粒子中，0.08μm以下的細小固體微粒子飛散。
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的發(fā)明，其目的在于提供使0.08μm以下的細小固體微粒子的收集特性優(yōu)良并且壓力損失也不上升的排氣凈化用過濾器。
發(fā)明的公開根據(jù)本發(fā)明，提供具有如下特征的排氣凈化用過濾器即，在將具有由多孔質(zhì)陶瓷材料構成的多個貫通孔的蜂窩結(jié)構體的所規(guī)定的貫通孔的一端端部封孔的同時，將其余的貫通孔的另一端端部封孔，據(jù)此將隔開貫通孔的隔膜作為過濾層的排氣凈化用過濾器中，上述隔膜的厚度為250μm以下，氣孔率為40％以上，平均細孔徑為3～7μm，細孔徑為10μm以上的細孔的容積占總細孔容積的20％以下。
附圖的簡單說明

圖1是表示過濾器端面的封孔狀況的說明圖。
實施發(fā)明的最佳方案本發(fā)明的排氣凈化用過濾器是將具有由多孔質(zhì)陶瓷材料構成的多個貫通孔的蜂窩結(jié)構體的所規(guī)定的貫通孔的一端端部封孔的同時，將其余的貫通孔的另一端端部封孔，據(jù)此將隔開貫通孔的隔膜作為過濾層的排氣凈化用過濾器。封孔和以往眾知的柴油發(fā)動機顆粒過濾器一樣，理想情況是在互為相反側(cè)的一端的端部使鄰接的流通孔交替閉塞，以使其端面呈方格圖樣狀。
當從這樣的過濾器的一端端面通氣時，含有固體微粒子的排氣從該一端端面?zhèn)鹊奈疵芊舛瞬康呢炌琢魅氲竭^濾器內(nèi)部，通過多孔質(zhì)的隔膜，進入到過濾器的另一端端面?zhèn)鹊奈疵芊舛瞬康钠渌炌?。而且，在通過該隔膜時，排氣中的固體粒子被隔膜捕獲，去除固體粒子的凈化后的排氣從過濾器的另一端端面排出。
本發(fā)明的過濾器，作為其特征構成理想的是使氣孔率在40％以上、平均細孔徑為3～7μm，同時，細孔徑10μm以上的細孔的容積占總細孔容積的20％以下。通過形成這樣的構成，能夠有效地收集0.08μm以下的細小固體微粒子。再者，當使平均細孔徑為3～6μm，或者細孔徑為10μm以上的細孔的容積占總細孔容積的10％以下時，能更有效地收集0.08μm以下的細小固體微粒子。
又，在本發(fā)明中，最好是將作為過濾層的隔膜的厚度(膜厚)定為250μm以下，據(jù)此使其具有對于象上述那樣的固體微粒子的優(yōu)良的收集特性，同時能夠抑制壓力損失的上升。再者，使膜厚為150μm以下時，更能夠降低壓力損失。
作為構成本發(fā)明的過濾器主體的蜂窩結(jié)構體的構成材料，理想的是選自由堇青石、磷酸鋯、鈦酸鋁、LAS和碳化硅構成的組中的一種材料。由于堇青石、磷酸鋯、鈦酸鋁和LAS熱膨脹率低，所以將選自由其構成的組中的一種材料作為蜂窩結(jié)構體的構成材料使用時，能夠得到耐熱沖擊性優(yōu)良的過濾器。另外，將磷酸鋯、鈦酸鋁和碳化硅作為蜂窩結(jié)構體的構成材料使用時，由于熔點高，所以能得到耐熱性優(yōu)良的過濾器。當用于將蜂窩結(jié)構體的貫通孔(網(wǎng)孔)封孔的封孔材料和蜂窩結(jié)構體的構成材料一致時，由于兩者的熱膨脹率一致，所以是理想的。
以下，基于實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。
(實施例1～11和比較例1～4)作為堇青石的原料，將分別具有如表1所示平均粒徑的滑石、高嶺土、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化硅和石墨以該表所示的比例配制(石墨外配)，向其中添加粘結(jié)劑、表面活性劑和水進行混合，制成可能擠壓成型的坯土。然后，通過擠壓成型法將該坯土成型為直徑144mm、長152mm、膜厚和網(wǎng)孔數(shù)為表1所示的值的結(jié)構的蜂窩體。其次，如圖1所示，將所得的成型體3的蜂窩端面用和蜂窩本體同材質(zhì)的封孔材料密封，并在1420℃下焙燒。測定這樣得到的過濾器的氣孔率、平均細孔徑、細孔徑為10μm以上的細孔的容積占總細孔容積的比例、初期壓力損失和0.08μm以下的微粒子的收集效率，其測定結(jié)果示于表1。
再者，氣孔率、平均氣孔徑和細孔徑為10μm以上的細孔容積占總細孔容積的比例由水銀壓入法的測定結(jié)果求出。又，對于初期壓力損失，以9m3/min的流量測定過濾前后的差壓。0.08μm以下的微粒子的收集效率利用低壓撞擊法由過濾前后的各分級粒子粒徑的粒子濃度之差求出。
表1

(實施例12～18和比較例5～7)分別將具有如表2所示的平均粒徑的粗粒和微粒的α型SiC原料以該表所示的比例配制，向其中添加、粘結(jié)劑、表面活性劑和水進行混合，制成可能擠壓成型的坯土。然后，將該坯土通過擠壓成型法成型為直徑144mm、長152mm、膜厚和網(wǎng)孔數(shù)為表2所示的值的結(jié)構的蜂窩體。其次，如圖1那樣，將所得的成型體3的蜂窩端面用和蜂窩本體同材質(zhì)的封孔材料5密封，在大氣氣氛下在400℃脫脂后，在Ar氣氛下在表2所示的溫度焙燒。和上述實施例1～11和比較例1～4一樣地測定這樣得到的過濾器的氣孔率、平均細孔徑、細孔徑為10μm以上的細孔的容積占總細孔容積的比例、初期壓力損失和0.08μm以下的微粒子的收集效率，其測定結(jié)果示于表2。
表2

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如以上說明的那樣，由于根據(jù)本發(fā)明能夠始終抑制壓力損失的上升，提高0.08μm以下細小固體微粒子的收集特性，所以本發(fā)明的過濾器可適合作為柴油發(fā)動機顆粒過濾器等排氣凈化用過濾器使用。
權利要求
1.一種排氣凈化用過濾器，其特征在于在將具有由多孔質(zhì)陶瓷材料構成的多個貫通孔的蜂窩結(jié)構體的所規(guī)定的貫通孔的一端端部封孔的同時，將其余的貫通孔的另一端端部封孔，據(jù)此將隔開貫通孔的隔膜作為過濾層的排氣凈化用過濾器中，上述隔膜的厚度為250μm以下，氣孔率為40％以上，平均細孔徑為3～7μm，細孔徑為10μm以上的細孔的容積占總細孔容積的20％以下。
2.按照權利要求1所記載的排氣凈化用過濾器，其中，上述隔膜的厚度為150μm以下。
3.按照權利要求1或2所記載的排氣凈化用過濾器，其中，平均細孔徑為3～6μm。
4.按照權利要求1到3的任何1項中所記載的排氣凈化用過濾器，其中，細孔徑為10μm以上的細孔的容積為總細孔容積的10％以下。
5.按照權利要求1到4的任何1項中所記載的排氣凈化用過濾器，其中，上述蜂窩結(jié)構體由選自堇青石、磷酸鋯、鈦酸鋁、LAS和碳化硅中的一種材料構成。
全文摘要
在將具有由多孔質(zhì)陶瓷材料構成的多個貫通孔的蜂窩結(jié)構體的所規(guī)定的貫通孔的一端端部封孔的同時,將其余的貫通孔的另一端端部封孔,據(jù)此將隔開貫通孔的隔膜作為過濾層的排氣凈化用過濾器中,使隔膜的厚度為250μm以下、氣孔率為40%以上、平均細孔徑為3～7μm、細孔徑為10μm以上的細孔的容積為總細孔容積的20%以下。利用該過濾器,能夠在不使壓力損失上升的情況下,提高0.08μm以下的細小固體微粒子的收集特性。
文檔編號B01D53/94GK1365298SQ01800607
公開日2002年8月21日 申請日期2001年3月13日 優(yōu)先權日2000年3月24日
發(fā)明者原田節(jié), 宮入由紀夫, 熊澤和彥 申請人:日本礙子株式會社