柱状蜂窝结构过滤器制造技术

本发明专利技术提供一种柱状蜂窝结构过滤器，能够在废气的流速较大的情况下有助于提高PM捕集性能。柱状蜂窝结构过滤器具备：从入口侧底面延伸至出口侧底面且入口侧底面开口而在出口侧底面具有封孔部的多个第一隔室；以及从入口侧底面延伸至出口侧底面且在入口侧底面具有封孔部而出口侧底面开口的多个第二隔室，多个第一隔室和多个第二隔室隔着多孔质间隔壁而交替地相邻配置，其中，在各第一隔室的表面形成有气孔率高于所述间隔壁的气孔率的多孔质膜，在柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面中，中心部的多孔质膜的平均厚度大于外周部的多孔质膜的平均厚度。度大于外周部的多孔质膜的平均厚度。度大于外周部的多孔质膜的平均厚度。

【技术实现步骤摘要】
柱状蜂窝结构过滤器


[0001]本专利技术涉及柱状蜂窝结构过滤器。

技术介绍

[0002]从柴油发动机及汽油发动机等内燃机排出的废气中含有烟灰等粒子状物质(以下记作PM：Particulate Matter。)。烟灰对人体有害，从而对其排出进行限制。目前，为了应对废气限制，广泛采用以DPF及GPF为代表的过滤器，使废气从具有通气性的小细孔间隔壁通过而对烟灰等PM进行过滤。
[0003]作为用于捕集PM的过滤器，已知壁流式的柱状蜂窝结构过滤器，其具备多个第一隔室和多个第二隔室，多个第一隔室从入口侧底面至出口侧底面沿着高度方向延伸，入口侧底面开口且在出口侧底面具有封孔部，多个第二隔室隔着间隔壁而与第一隔室相邻配置，从入口侧底面至出口侧底面沿着高度方向延伸，在入口侧底面具有封孔部且出口侧底面开口。
[0004]近年来，随着废气限制的强化，引入了更严格的PM排出基准(PN限制：Particle Matter的个数限制)，要求过滤器具有PM的高捕集性能(PN高捕集效率)。因此，提出了在隔室的表面另外形成用于捕集PM的层的方案(专利文献1～7)。根据这些专利文献，通过形成捕集层，能够降低压力损失且进行PM的捕集。作为多孔质膜的形成方法而采用如下方法，即，利用固气二相流而将比构成间隔壁的粒子的平均粒径小的粒子向过滤器的入口侧底面供给并使其附着于第一隔室的表面，然后进行热处理。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2010/110010号
[0008]专利文献2：国际公开第2011/125768号
[0009]专利文献3：国际公开第2011/125769号
[0010]专利文献4：日本特许第5863951号公报
[0011]专利文献5：日本特开2011－147931号公报
[0012]专利文献6：日本特许第5863950号公报
[0013]专利文献7：日本特许第5597148号公报

技术实现思路

[0014]在提高柱状蜂窝结构过滤器的PM捕集性能这方面，在隔室的表面形成捕集层较为有效，不过，对于捕集层尚存改善的余地。例如，如果能够改善汽车加速时等废气的流速较大时的PM捕集性能，则会更加有利。因此，本专利技术的课题在于，在一个实施方式中，提供在废气的流速较大的情况下能够有助于提高PM捕集性能的柱状蜂窝结构过滤器。
[0015]为了解决上述课题，本专利技术的专利技术人进行了潜心研究，结果发现，随着废气的流速增大，从柱状蜂窝结构过滤器的间隔壁透过时的废气的流速在中心部容易大于外周部。并
且，还发现：使捕集层(相当于本专利技术中的“多孔质膜”。)的厚度从外周部趋向中心部增大有利于在废气的流速较大的情况下提高PM捕集性能。本专利技术是基于该见解而完成的，以下举例说明。
[0016][1]一种柱状蜂窝结构过滤器，其中，
[0017]具备：从入口侧底面延伸至出口侧底面且入口侧底面开口而在出口侧底面具有封孔部的多个第一隔室；以及从入口侧底面延伸至出口侧底面且在入口侧底面具有封孔部而出口侧底面开口的多个第二隔室，多个第一隔室和多个第二隔室隔着多孔质间隔壁而交替地相邻配置，
[0018]所述柱状蜂窝结构过滤器的特征在于，
[0019]在各第一隔室的表面形成有气孔率高于所述间隔壁的气孔率的多孔质膜，
[0020]当柱状蜂窝结构过滤器的第一隔室延伸的方向设为坐标轴延伸的方向、入口侧底面的坐标值设为0、且出口侧底面的坐标值设为X时，以下关系成立，
[0021](A1+A2+A3)/(B1+B2+B3)＞1.0
[0022]式中，
[0023]在坐标值0.2X处的柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面中，外周部的多孔质膜的平均厚度设为B1，中心部的多孔质膜的平均厚度设为A1，
[0024]在坐标值0.5X处的柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面中，外周部的多孔质膜的平均厚度设为B2，中心部的多孔质膜的平均厚度设为A2，
[0025]在坐标值0.8X处的柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面中，外周部的多孔质膜的平均厚度设为B3，中心部的多孔质膜的平均厚度设为A3。
[0026][2]根据[1]所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0027]以下关系成立。
[0028](A1+A2+A3)/(B1+B2+B3)≥1.2
[0029][3]根据[1]或[2]所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0030]关于位于柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面的中心部的第一隔室，以下的(1)及(2)的关系成立。
[0031](1)坐标值0.5X处的多孔质膜的平均厚度A2相对于坐标值0.2X处的多孔质膜的平均厚度A1的比值(A2/A1)为1.05～5.0。
[0032](2)坐标值0.8X处的多孔质膜的平均厚度A3相对于坐标值0.2X处的多孔质膜的平均厚度A1的比值(A3/A1)为1.05～5.0。
[0033][4]根据[1]～[3]中任一项所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0034]以下关系成立。
[0035]A1＞B1、A2＞B2且A3＞B3[0036][5]根据[1]～[4]中任一项所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0037]多孔质膜的主成分为碳化硅、氧化铝、二氧化硅、堇青石或多铝红柱石。
[0038][6]根据[1]～[5]中任一项所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0039]多孔质膜的气孔率为70％～85％。
[0040][7]根据[1]～[6]中任一项所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0041]整个多孔质膜的平均厚度为4μm～50μm。
[0042]专利技术效果
[0043]本专利技术的一个实施方式所涉及的柱状蜂窝结构过滤器能够在废气的流速较大的情况下有助于提高PM捕集性能。
附图说明
[0044]图1是示意性地表示柱状蜂窝结构过滤器的一例的立体图。
[0045]图2是以与隔室延伸的方向平行的截面观察柱状蜂窝结构过滤器的一例时的示意性的截面图。
[0046]图3是以与隔室延伸的方向正交的截面观察柱状蜂窝结构过滤器时的示意性的局部放大图。
[0047]图4是表示通过流体解析而求解自入口侧底面起算的隔室延伸的方向上的距离与流入至柱状蜂窝结构过滤器的废气从间隔壁透过时的流速的关系的结果的曲线图。
[0048]图5是表示第一隔室的结构例的示意性的截面图。
[0049]图6是用于说明柱状蜂窝结构过滤器的外周部及中心部的范围的示意图。
[0050]图7是为了求出多孔质膜的平均厚度而切出的柱状蜂窝结构过滤器截面的示意图。
[0051]图8是用于说明本专利技术的实施方式所涉及的粒子附着装置的结构的示意图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柱状蜂窝结构过滤器，其中，所述柱状蜂窝结构过滤器具备：从入口侧底面延伸至出口侧底面且入口侧底面开口而在出口侧底面具有封孔部的多个第一隔室；以及从入口侧底面延伸至出口侧底面且在入口侧底面具有封孔部而出口侧底面开口的多个第二隔室，多个第一隔室和多个第二隔室隔着多孔质间隔壁而交替地相邻配置，所述柱状蜂窝结构过滤器的特征在于，在各第一隔室的表面形成有气孔率高于所述间隔壁的气孔率的多孔质膜，当柱状蜂窝结构过滤器的第一隔室延伸的方向设为坐标轴延伸的方向、入口侧底面的坐标值设为0、且出口侧底面的坐标值设为X时，以下关系成立，(A1+A2+A3)/(B1+B2+B3)＞1.0式中，在坐标值0.2X处的柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面中，外周部的多孔质膜的平均厚度设为B1，中心部的多孔质膜的平均厚度设为A1，在坐标值0.5X处的柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面中，外周部的多孔质膜的平均厚度设为B2，中心部的多孔质膜的平均厚度设为A2，在坐标值0.8X处的柱状蜂窝结构过滤器的与第一隔室延伸的方向正交的截面中，外周部的多孔质膜的平均厚度设为B3，中心部的多孔质膜的平均厚度设为A3。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤祥弘，植田修司，仙藤皓一，石井丰，田岛裕一，中野诚也，板津研，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：