[发明专利]蜂窝过滤器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜂窝过滤器及其制造方法。更详细地，涉及一种能够抑制压力损失的增加，同时使最大烟灰堆积量变多，而且能够实现高耐久性的蜂窝过滤器及该蜂窝过滤器的制造方法。

背景技术

从柴油机排出的废气中有时含有烟灰等粒子状物质。如果将该粒子状物质直接排出在大气中，可能会引起环境污染。为去除废气中的粒子状物质，使用废气净化用过滤器。例如，作为用于去除柴油机排出的废气中粒子状物质的过滤器，能够举出柴油机颗粒物过滤器。本说明书中，有时称粒子状物质为“PM”。PM是“Particulate Matter”的缩写。另外，有时称柴油机颗粒物过滤器为“DPF”。

作为这样的DPF例如能够例举出具有蜂窝结构体的过滤器，该蜂窝结构体具有用于划分形成多个室单元的多孔质隔壁。形成在蜂窝结构体的室单元成为流体（例如废气、净化气体）的流道。作为这种蜂窝结构体的制造方法能够举出专利文献1和2。

将蜂窝结构体作为DPF等过滤器来使用时，于形成在蜂窝结构体的室单元中的任一室单元端部设置有用于密封室单元开口部分的孔密封部。从这种过滤器一侧端部导入废气，废气中的粒子状物质被隔壁所捕捉。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：特开2010－260787号公报

专利文献2：国际公开第2006/030811号

发明内容

发明所要解决的课题

目前，与现有过滤器相比，要求这种DPF进一步提高耐久性。具体地，与现有DPF相比，要求“最大烟灰堆积量”更高的DPF。最大烟灰堆积量还被称为“烟灰质量限值”或“SML”。最大烟灰堆积量成为蜂窝过滤器的耐久性指标。

将蜂窝过滤器作为上述DPF使用时，在蜂窝过滤器的隔壁会堆积废气中的烟灰。一旦烟灰堆积在蜂窝过滤器的隔壁，蜂窝过滤器的压力损失就会增大。为此，进行如下操作：燃烧堆积在蜂窝过滤器隔壁的烟灰，从而翻新蜂窝过滤器。

例如，从蜂窝过滤器的翻新效率的观点出发，优选地，在隔壁上堆积有更多烟灰的阶段进行上述翻新。一方面，如果堆积在隔壁的烟灰量变多，则大量烟灰会一起燃烧，使翻新时的蜂窝过滤器的温度上升变大。当翻新时的蜂窝过滤器的温度上升变大，则有时在蜂窝过滤器产生裂纹等破损。所谓最大烟灰堆积量是指当进行上述翻新时，不会使蜂窝过滤器产生裂纹等破损的烟灰最大的堆积量。即，在蜂窝过滤器中，最大烟灰堆积量高是指热冲击性等耐久性优异的意思。

蜂窝过滤器的最大烟灰堆积量与蜂窝过滤器的热容量相关。另外，蜂窝过滤器的热容量与蜂窝过滤器的气孔率相关。例如，蜂窝过滤器的气孔率越低，则蜂窝过滤器的质量越增加，蜂窝过滤器的热容量也越增加。但是，如果降低蜂窝过滤器的气孔率，蜂窝过滤器的压力损失就会变高。特别地，如果蜂窝过滤器的气孔率在46%以下，则压力损失的增加显著。若蜂窝过滤器的压力损失变高，则过滤器性能就会下降。

一直以来，压力损失增加的抑制与耐久性的提高是二律背反的关系，所以同时解决两者是极其困难的。因此，以牺牲压力损失和耐久性中的任意一方来制作适合使用的蜂窝过滤器。

例如，在上述专利文献1中，对堇青石原料中的滑石和二氧化硅的粒度分布进行控制。根据专利文献1制造的多孔质蜂窝结构体虽然其捕集效率高且能够防止压力损失的增大，但实际上，对原料的粒度控制是极其困难的。特别地，由于微小粒径原料的降低存在困难，因此对低气孔率的蜂窝过滤器而言，在压力损失方面构成问题。

另外，在上述专利文献2中公开了细孔径15μm以下的细孔容积在0.07cc/cc以下且细孔径40μm以上的细孔容积在0.07cc/cc以下的多孔质材料。该多孔质材料的气孔率为40—75%，渗透率在1.5μm²以上。但是，多孔质材料是一种非氧化物类陶瓷，因此存在热膨胀系数高的问题。即，在热膨胀系数低的原料中，无法在抑制压力损失增加的同时实现高的耐久性。

另外，现有技术中，作为隔壁的低气孔率化方法，增加堇青石化原料中作为二氧化硅源的高岭土的量，相对减少二氧化硅的量。由此，能够降低所得的蜂窝结构体隔壁的气孔率。但是，在该方法中具有如下问题：随着二氧化硅量的减少，隔壁的连接一侧表面至另一侧表面的细孔减少，蜂窝结构体的压力损失增大。

本发明是鉴于上述问题而做出的。本发明提供一种能够抑制压力损失的增加，同时使最大烟灰堆积量变多，而且能够实现高耐久性的蜂窝过滤器及该蜂窝过滤器的制造方法。

解决课题的方法