[发明专利]陶瓷蜂窝过滤器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及净化从柴油发动机等排出的含有粒状物质的废气所使用的陶瓷蜂窝过滤器及其制造方法。 

背景技术

在柴油发动机的废气中，含有由碳质构成的煤和高沸点碳氢化合物所成分构成的SOF成分(Soluble Organic Fraction：可溶性有机成分)为主成分PM(Particulate Matter：粒状物质)，若其被排放到大气中，则有可能对人体和环境造成不利影响。因此，历来进行的是在柴油发动机的排气管的途中装配用于捕集PM的陶瓷蜂窝过滤器(以下将陶瓷蜂蜜过滤器称称为“蜂窝过滤器”)。捕集并净化废气中的PM的蜂窝过滤器的一例显示在图2(a)及图2(b)中。蜂窝过滤器10由如下构成：陶瓷蜂窝结构体，其由形成多个流出侧封闭流路3和流入侧封闭流路4的多孔质隔壁2和外周壁1构成；上游侧封闭部6a和下游侧封闭部6c，其将流出侧封闭流路3和流入侧封闭流路4的废气流入侧端面8和废气流出侧端面9方格样地交互封闭。蜂窝的所述外周壁1被金属网或陶瓷制的垫子等所形成的夹持构件(未图示)夹持而使之在使用中无法移动，并被配置在金属制收纳容器(未图示)内。 

在蜂窝过滤器10中，废气的净化以如下方式进行。如虚线箭头所示，废气从开口于废气流入侧端面8的流出侧封闭流路3流入。然后在通过隔壁2时，详细地说是在通过存在于隔壁2的表面及内部的由相互连通的细孔形成的连通孔时，废气中所含的PM被捕集。得到净化的废气从开口于废气流出侧端面9的流入侧封闭流路4流出，被排放到大气中。 

若PM继续被隔壁2捕集，则隔壁的表面和内部的连通孔被PM堵塞，废气通过蜂窝过滤器时的压力损失增加。因此，需要在压力损失达到规定 值之前，燃烧除去PM使蜂窝过滤器再生。但是，在被捕集的PM量多时，会发生燃烧热导致蜂窝过滤器熔损的问题。该熔损容易在PM的堆积容易发生的蜂窝过滤器的废气流出侧端面9的附近发生，特别是容易发生在其轴向垂直面的中央部。 

在特开2005-2972号中公开了通过在废气流出侧的端部设置热容量比其他部位大的吸热部而可以吸收分散所述燃烧热的蜂窝过滤器。具体地说，通过加厚废气流出侧的隔壁、减小废气流出侧的隔壁的气孔率、或者加长流出侧封闭部，形成热容量大的吸热部，使PM的燃烧惹分散吸收。但是，为了加厚隔壁的一部分或者部分地减小隔壁的气孔率需要新的制造工序，成本负荷增大，并且，防止蜂窝过滤器的熔损的效果不充分。另外，在加长流出侧封闭部时，虽然确实全体的热容量变大，但是PM的燃烧若不能被流出侧封闭部全体有效地吸收，不能得到充分的熔损防止效果。 

在特开2000-279729号、特开平10-52618号以及WO2004/113252号中记载有控制隔壁的气孔率、气孔径以及表面粗糙度的技术。在特开2000-279729号中记载了使隔壁气孔率变化时的平均气孔径和隔壁表面粗糙度Rz(10点平均粗糙度)的关系，气孔率或气孔径越大隔壁的表面粗糙度越大。在特开平10-52618号中作为制造隔壁表面的粗糙度(Rz)为30μm以上和/或开气孔径为20μm以上的蜂窝结构体的方法，公开了用导电性材料形成蜂窝成形体，在非氧化性气氛下，在蜂窝贯通孔的轴向通电，通过单元壁的自身发热进行烧结的方法。该方法因为优先使自由能大的表面附近的晶粒烧结，所以通过此时的粒成长能够使单元壁的表面粗糙度变粗。在WO2004/113252号中记载有通过增大用于挤压成形的模具的狭缝表面的表面粗糙度Ra，能够增大隔壁的表面粗糙度Ra。但是，将特开2000-279729号、特开平10-52618号以及WO2004/113252号中记载的控制隔壁的气孔率以及表面粗糙度的技术适用于封闭部是困难的。 

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种蜂窝过滤器及其制造方法，其与现有的蜂窝过滤器相比，PM的燃烧热更有效地被流出侧封闭部吸收，能够降低熔损的发生。 

鉴于上述目的而锐意研究的结果是，本发明者等发现，通过使流出侧封闭部的气孔率低，且加大流出侧封闭部的上游侧端面的粗糙度，PM的燃烧热会被有效地吸收，能够显著降低熔损的发生，从而达成本发明。 

即，本发明的蜂窝过滤器，是具有有着被多孔质的隔壁分开的多个流路的蜂窝结构体，和交互地被设于所述流路的废气流入侧以及废气流出侧的封闭部的陶瓷蜂窝过滤器，其中，所述流出侧封闭部的气孔率为65％以下，且所述流出侧封闭部的上游侧端面的表面粗糙度Ra为13～50μm。