廢氣凈化過濾器、廢氣凈化過濾器的制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)的目的在于提供能夠兼具顆粒狀物質(zhì)的高捕集效率和低壓力損失的廢氣凈化過濾器。本發(fā)明專利技術(shù)的廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體，其特征在于，所述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路，在該間壁的表面設置有氣孔徑小于所述間壁的氣孔的多孔膜，在所述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于從汽車的柴油發(fā)動機等排出的廢氣中除去顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器及其制造方法。
技術(shù)介紹
由汽車等的發(fā)動機特別是柴油發(fā)動機排出的廢氣中含有的各種物質(zhì)已成為大氣污染的原因，到目前為止已引起各種環(huán)境問題。尤其是廢氣中所含的顆粒狀物質(zhì)(PM:Particulate Matter)被稱為引起哮喘或花粉癥之類的過敏癥狀的原因。 一般而言，對于汽車用柴油發(fā)動機而言，使用具有陶瓷制的封孔型蜂窩結(jié)構(gòu)體(過濾器基體)的DPF (Diesel Particulate Filter,柴油顆粒過濾器)作為用于捕集顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器。該蜂窩結(jié)構(gòu)體是將陶瓷制的蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔室(氣體流路)的兩端封孔成相間方格花紋圖案的結(jié)構(gòu)體，當廢氣通過該孔室的間壁的細孔時，顆粒狀物質(zhì)被捕集(例如參考專利文獻1、2)。然而，對于這種DPF而言，由于間壁中的細孔直徑大于PM的粒徑，因此，特別是在使用初期或剛進行再生處理(通過除去PM而消除過濾器堵塞的處理)后的狀態(tài)下，存在PM的捕集效率不充分的問題。即，對于DPF而言，在以一定程度捕集PM并在間壁表面形成PM層之后，捕集效率才開始上升，因而存在使用初期或剛進行再生后的捕集效率低的問題。為了解決上述問題，提出了如下結(jié)構(gòu)在間壁的表面或間壁的細孔內(nèi)連接并配備具有微小間隔的微粒聚集體，并且設置有具有透氣性且捕集PM的微孔結(jié)構(gòu)(專利文獻3)。另外，為了有效利用DPF中的催化劑成分，還提出了如下結(jié)構(gòu)在堇青石等多孔的無機基材的表面形成包含具有由10nnT200nm的粒子間間隙構(gòu)成的細孔和使該細孔之間連通的由IOnm以下的粒子間間隙構(gòu)成的細孔連通孔的氧化鋁等氧化物粒子的涂層，并且在該涂層的細孔內(nèi)負載催化劑成分(專利文獻4)。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平05-23512號公報專利文獻2 日本特開平09-77573號公報專利文獻3 :日本特開2005-296935號公報專利文獻4 :日本特開2006-239544號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的問題然而，如專利文獻3或4所示，在多孔基材的表面或孔中形成具有微孔的涂層(多孔膜)時，在使用初期或剛進行再生后PM的捕集效率確實高，但存在由具有微孔的多孔膜弓I起的透氣性降低導致壓力損失增大的問題。為了抑制壓力損失增大，提高具有微孔的多孔膜的氣孔率并且減小該多孔膜的膜厚即可，但是，在提高氣孔率并減小膜厚時，存在引起多孔膜的強度降低、從而容易引起具有微孔的多孔膜破損的問題。特別是對于DPF而言，在使用時的溫度為高溫而且不使用時冷卻至外部大氣溫度、進一步進行通過使捕集到的PM燃燒而除去的再生處理的情況下，由于反復經(jīng)受高溫的受熱過程，因而容易引起多孔膜破損。另外，在減小膜厚時，存在如下問題難以獲得均勻的多孔膜，僅在間壁或多孔基材的表面形成膜體，本來需要形成多孔膜的間壁中的細孔中和多孔基材的孔上未形成膜體，或者即使形成膜體也在多孔膜中產(chǎn)生開口部等。如上所述，為了達到使DPF捕集顆粒狀物質(zhì)的目的并且提高顆粒狀物質(zhì)的捕集效率或抑制壓力損失，對在多孔基材的表面或孔中形成具有微孔的涂層(多孔膜)的結(jié)構(gòu)進行了深入研究。但是，并未對從DPF中除去捕集到的顆粒狀物質(zhì)的再生處理進行研究，具體而言，并未對通過將燃料導入到廢氣中使其燃燒等而提高廢氣的溫度并燃燒除去捕集到DPF上的顆粒狀物質(zhì)的處理中處理時間的縮短或處理溫度的降低進行研究。這樣，即使對于形成有具有微孔的膜體的結(jié)構(gòu)的DPF而言，也難以獲得能夠兼具 PM的高捕集效率和低壓力損失并且能夠改善再生條件這樣的良好特性的DPF。本專利技術(shù)為了解決上述問題而完成，其目的在于提供能夠兼具PM的高捕集效率和低壓力損失的廢氣凈化過濾器。另外，本專利技術(shù)的目的還在于一并提供容易地制造上述廢氣凈化過濾器的制造方法。用于解決問題的方法本專利技術(shù)人為了解決上述問題而反復進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在由多孔基材構(gòu)成的間壁的表面設置具有微孔的多孔膜，并且在多孔膜的表面的至少一部分形成深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽，能夠得到兼具顆粒狀物質(zhì)的高捕集效率和低壓力損失的廢氣凈化過濾器，而且還發(fā)現(xiàn)，選擇碳化硅作為多孔膜的材質(zhì)時，能夠利用微小凹槽的存在而實現(xiàn)廢氣凈化過濾器的再生時處理時間的減少和處理溫度的降低，從而完成了本專利技術(shù)。S卩，本專利技術(shù)的廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體，其特征在于，上述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路，在該間壁的表面設置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜，在上述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。在將上述多孔膜的膜表面方向上的投影面積設為F并將上述微小凹槽在相同方向上的投影面積設為G時，上述微小凹槽在上述多孔膜表面的存在比例優(yōu)選為O. 05 ( G/F < I。優(yōu)選上述微小凹槽的寬度為I μ m以上，深度為O. 5 μ m以上且15 μ m以下。優(yōu)選上述多孔膜的厚度為5 μ m以上且80 μ m以下。優(yōu)選上述多孔膜的氣孔徑小于上述過濾器基體的氣孔徑，并且上述多孔膜的表面?zhèn)鹊臍饪讖叫∮谏鲜龆嗫啄さ纳鲜鲞^濾器基體側(cè)的氣孔徑。優(yōu)選上述多孔膜的材質(zhì)以碳化硅作為主要成分。本專利技術(shù)的廢氣凈化過濾器的制造方法為上述廢氣凈化過濾器的制造方法，其特征在于，包括準備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分和分散介質(zhì)的涂料的工序；在過濾器基體的表面上涂布上述涂料而形成涂布膜的工序；通過將上述涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜的工序；以及通過進一步將上述喪失了流動性的涂膜中的分散介質(zhì)除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序。此外，本專利技術(shù)的廢氣凈化過濾器的另一制造方法的特征在于，包括準備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分、分散介質(zhì)和粘合劑成分的涂料的工序；在過濾器基體的表面上涂布上述涂料而形成含有粘合劑成分的涂布膜的工序；通過將含有上述粘合劑成分的涂布膜中的分散介質(zhì)除去而形成固化的涂膜的工序；以及通過將上述固化的涂膜中的粘合劑成分除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序。需要說明的是，在本專利技術(shù)中，“涂布膜”是指涂布涂料而得到的涂料的膜，“涂膜”是指通過從涂布膜中除去部分或全部分散介質(zhì)并使涂布膜干燥而失去了流動性的膜。優(yōu)選上述粒子成分由含有90體積％以上的一次粒徑為IOnm以上且120nm以下的粒子的第一粒子和含有90體積％以上的一次粒徑為300nm以上且IOOOnm以下的粒子的第二粒子形成，上述第一粒子與上述第二粒子的體積比(第一粒子的體積第二粒子的體積)包括在3:97 97:3的范圍內(nèi)。專利技術(shù)效果根據(jù)本專利技術(shù)的廢氣凈化過濾器，其具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體，過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路，在該間壁的表面設置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜，在上述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽，因此，能夠利用設置上述微小凹槽而得到的效果而兼具PM的高捕集效率和的低壓力損失。因此，能夠得到具有如下良好特性的廢氣凈化過濾器不會將導致大氣污染的PM排出到外部大氣中，另一方面不會因低壓力損失而給發(fā)動機帶來負荷，也不會使燃料效率變差。另外，根據(jù)本專利技術(shù)的廢氣凈化本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.04.12 JP 2010-0916281.一種廢氣凈化過濾器，具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體，其特征在于， 所述過濾器基體具有多孔的間壁和由所述間壁圍成的氣體流路，在所述間壁的表面設置有氣孔徑小于所述間壁的氣孔的多孔膜， 在所述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比所述多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。2.如權(quán)利要求I所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，在將所述多孔膜的膜表面方向上的投影面積設為F并將所述微小凹槽在相同方向上的投影面積設為G時，所述微小凹槽在所述多孔膜表面的存在比例為O. 05 < G/F < I。3.如權(quán)利要求I或2所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，所述微小凹槽的寬度為Iym以上,深度為O. 5 μ m以上且15 μ m以下。4.如權(quán)利要求Γ3中任一項所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，所述多孔膜的厚度為5 μ m以上且80 μ m以下。5.如權(quán)利要求Γ4中任一項所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，所述多孔膜的氣孔徑小于所述過濾器基體的氣孔徑，并且所述多孔膜的表面?zhèn)鹊臍饪讖叫∮谒龆嗫啄さ乃鲞^濾器基體側(cè)的氣孔徑。6.如權(quán)利要求1飛中任一項所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，所述多孔膜的材質(zhì)以碳...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：岸本淳，田中正道，石崎啟太，花村克悟，
申請(專利權(quán))人：住友大阪水泥股份有限公司，本田技研工業(yè)株式會社，
類型：
國別省市：