[发明专利]蜂窝式过滤器的制造方法及蜂窝式过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及适合于汽车发动机的废气净化装置、尤其适用于除去来自柴油机的废气中的微粒的净化装置使用的蜂窝式过滤器的制造方法及通过该制造方法获得的蜂窝式过滤器。

背景技术

为了保护地域环境，一直使用的是除去以柴油机的废气中的碳为主成分的微粒的、交互网眼密封了陶瓷蜂窝结构体的流入部及流出部的两端面的蜂窝式过滤器。

现有的蜂窝式过滤器的剖面图如图12所示。在蜂窝式过滤器50中，含有微粒的废气从在流入部57开口的流路52流入，通过由多孔质陶瓷构成的隔壁53之后，经过邻接的流路，从流出部58排出。此时，废气中含有的微粒被在隔壁53上形成的细孔(未图示)捕集。若微粒持续被蜂窝式过滤器50捕集，则在隔壁53的细孔中产生堵塞，使捕集功能大幅降低，并且压力损失变大，使发动机输出降低。堆积的微粒能够在电加热器、燃烧器、微波等作用下燃烧，使蜂窝式过滤器50再生。但是，在通常的柴油机的运转状态下，由于很少能够获得PM燃烧程度的高废气温度，因此研讨了在蜂窝式过滤器50所担持的催化剂物质的作用下促进PM的氧化，从而再生蜂窝式过滤器50的技术。例如，催化剂担持型的蜂窝式过滤器的实用化正在不断推进，其使铂族金属或氧化铈等稀土类氧化物一体地担持于作为高比表面积材料的氧化铝。若采用这样的催化剂担持型的蜂窝式过滤器，则能在催化剂的作用下促进燃烧反应，除去所堆积的PM。

即使采用这样的催化剂担持型的蜂窝式过滤器，在堵塞时之类的废气温度低的运转状态持续的情况下，催化剂不活化，从而无法良好地进行PM的燃烧除去。特开2002-122015号公报公开了如下的排气净化方法：对应于柴油机的运转状态，推定担持有催化剂物质的过滤器上的PM堆积量，向过滤器的上游侧以未燃的状态喷射燃料，在催化剂物质上促进燃料的氧化反应，使所堆积的PM燃烧。在这样的燃料添加所产生的过滤器的强制再生中，在与催化剂物质的接触频率增加的下游侧，燃料的氧化反应被充分活化，但是在过滤器的流入侧端面，与废气温度大致相等，活性度始终低。因此，在废气温度低的运转状态继续的情况下，PM容易附着在催化剂物质的活性度低的过滤器流入侧端面57、尤其废气流入侧网眼密封部54的废气流入侧端面，从而存在过滤器的流入侧流路52的流入侧端部闭塞，压力损失上升之患。

本申请者们在特开2004-251266号公报中，以防止PM在催化剂担持型蜂窝式过滤器的废气流入侧端部、尤其废气流入侧网眼密封部的废气流入侧端面堆积而导致压力损失上升为目的，公开了如图15所示的蜂窝式过滤器80及废气净化方法。蜂窝式过滤器80的特征在于，在多孔质陶瓷蜂窝结构体的隔壁及/或网眼密封部的至少一部分担持有催化剂物质，并且至少一个废气流入侧网眼密封部85离开废气流入侧端面87而配置。蜂窝式过滤器80由于PM容易附着/堆积的流入侧端面85a配置在过滤器内的温度高的部位，因此在基于燃料添加的过滤器的强制再生时，流入侧端面85a所担持的催化剂物质的活性度被提高，从而PM容易燃烧且能够防止闭塞流路。因此，可获得长期稳定、压力损失增加较少的蜂窝式过滤器。

特公平3-68210号公报及特开2004-19498号公报公开了在离开流入侧端面的位置设置网眼密封部的蜂窝式过滤器的制造方法。

特公平3-68210号公报公开了如图13所示的第一方法。如图13(a)所示，用蜡66堵塞了不需要密封部的流路的端面后，在密封部形成用浆料69内浸渍蜂窝结构体61的流入部67端面，向未由蜡堵塞的流路62内填充浆料69。蜂窝结构体自身由多孔质陶瓷制成，具有吸水性，因此进入流路62中的浆料上部因水分被隔壁夺去而变硬，但是浆料下部由于不具有夺去水分的隔壁，因此保持浆料的状态。将该蜂窝结构体如图13(b)所示上下反转，使流路中残留的浆料自然沉降到浆料的变硬部分而形成密封部64。流入侧密封部的位置由此时含浸的浆料的高度决定。另外，作为第二方法也公开了如下的方法：将陶瓷片埋入蜂窝结构体的内部，形成流入侧网眼密封部，并对其进行烧结，使密封部和隔壁一体化。

特开2004-19498号公报公开了如下的方法：将混合有机粘合剂和水而调制成的堇青石(cordierite)组成的膏剂用具有规定长度的管的膏剂注入器(分配器)注入，在进入蜂窝结构体的上游侧端面10mm的位置，交错地交替形成网眼密封部。