專利名稱：廢氣凈化過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從由汽車的柴油發(fā)動機(jī)等排出的廢氣中除去顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器。本申請基于2009年9月30日在日本申請的專利申請2009_2觀766號要求優(yōu)先權(quán)， 并將其內(nèi)容援引于本說明書中。
背景技術(shù)：
由汽車的柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣中所含的各種物質(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(jī)而言，為了捕集顆粒狀物質(zhì)而使用陶瓷制的封孔型蜂窩結(jié)構(gòu)體(DPF =Diesel Particulate Filter，柴油顆粒過濾器)。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(dāng)廢氣通過該孔室的間壁的細(xì)孔時(shí)，顆粒狀物質(zhì)被捕集(例如，參考專利文獻(xiàn)1、2)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平05-23512號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平09-77573號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而，在汽車行駛時(shí)，經(jīng)常會從發(fā)動機(jī)排出顆粒狀物質(zhì)，因此，在上述蜂窩結(jié)構(gòu)體的間壁的細(xì)孔以及該細(xì)孔之上，顆粒狀物質(zhì)堆積成層狀。這樣，如果顆粒狀物質(zhì)在蜂窩結(jié)構(gòu)體的間壁的細(xì)孔以及該細(xì)孔之上堆積成層狀，則最終會完全覆蓋間壁表面，從而損害過濾器功能。另外，由于顆粒狀物質(zhì)堆積成層狀，形成所謂“堵塞”的狀態(tài)，從而壓力損失上升， 因此，在汽車行駛中產(chǎn)生負(fù)荷。因此，需要定期地通過任意方法來除去顆粒狀物質(zhì)，對蜂窩結(jié)構(gòu)體進(jìn)行再生(降低壓力損失)。因此，以往，為了除去顆粒狀物質(zhì)，進(jìn)行被稱為“再生”的操作，從而降低廢氣凈化過濾器的壓力損失，所述“再生”通過噴射燃料使廢氣溫度上升來使陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的溫度上升，從而使堆積的顆粒狀物質(zhì)燃燒。然而，在該再生方法中，顆粒狀物質(zhì)在600°C至700°C的高溫下燃燒，并且在再生初期在更高溫度下燃燒，因此，對于陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的間壁而言，由于此時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力而容易使間壁破損。因此，為了防止間壁破損，需要縮短受到熱應(yīng)力的時(shí)間。作為縮短受到熱應(yīng)力的時(shí)間的方法，可列舉減少顆粒狀物質(zhì)的堆積量、并降低一次處理的顆粒狀物質(zhì)的量的方法，但是，在這種方法中，顆粒狀物質(zhì)的燃燒和再生周期的頻率變大，從而效率低。此外，該方法中使用的燃料完全無助于汽車的行駛，因此，再生處理的頻率變大時(shí)，用于燃燒而使用的燃料也增多，從而給燃料效率帶來不良影響。因此，在再生處理的頻率變大時(shí)，不能說已100%發(fā)揮陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的性能，因此，要求在熱應(yīng)力下難以破損且能夠縮短再生時(shí)間的廢氣處理過濾器。本發(fā)明鑒于上述情況而完成，能夠在抑制壓力損失上升的同時(shí)，在間壁堆積有顆粒狀物質(zhì)的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體再生時(shí)抑制初期燃燒中的失控，由此，能夠防止陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的急劇的溫度上升，從而能夠防止破損。而且，能夠縮短堆積在間壁的顆粒狀物質(zhì)的燃燒時(shí)間。由于能夠增加由顆粒狀物質(zhì)的捕集而產(chǎn)生的堆積量，因此，能夠延長燃燒和再生周期的間隔。還能夠減少在1次燃燒時(shí)間內(nèi)廢氣溫度上升、維持中所需的燃料的使用。由此，本發(fā)明的目的在于，提供能夠在防止陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體破損的同時(shí)，減少1次燃料效率和再生所需的燃料的使用，進(jìn)而延長燃燒和再生周期的間隔，從而使燃料效率提高的廢氣凈化過
濾器 O用于解決問題的方法為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種廢氣凈化過濾器，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及由多孔質(zhì)體構(gòu)成的過濾器基體，上述過濾器基體具有多孔質(zhì)的間壁和由該間壁圍成的氣體流路，在該間壁表面設(shè)置有包含碳化硅的多孔質(zhì)膜，上述廢氣凈化過濾器的特征在于，對于上述多孔質(zhì)膜的氣孔徑分布而言，氣孔徑在0. 01 μ m以上且3. 0 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的70%以上，且氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3μπι以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的5%以上且90%以下。本發(fā)明中，優(yōu)選上述多孔質(zhì)膜以覆蓋上述流入面的上述間壁的空穴部和固體部的方式設(shè)置，上述多孔質(zhì)膜的厚度，在上述多孔質(zhì)膜與上述流入面的上述空穴部呈平面重疊的位置處為60 μ m以下，且在上述多孔質(zhì)膜與上述流入面的上述固體部呈平面重疊的位置處為5μπι以上。本發(fā)明中，優(yōu)選上述多孔質(zhì)膜的表面設(shè)置為均一的狀態(tài)。本發(fā)明中，優(yōu)選上述多孔質(zhì)膜的平均氣孔率為50%以上且90%以下。發(fā)明效果本發(fā)明的廢氣凈化過濾器設(shè)定為如下廢氣凈化過濾器，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及由多孔質(zhì)體構(gòu)成的過濾器基體，其中，上述過濾器基體具有多孔質(zhì)的間壁和由該間壁圍成的氣體流路，在該間壁表面設(shè)置有包含碳化硅的多孔質(zhì)膜，對于該多孔質(zhì)膜的氣孔徑分布而言，氣孔徑在0. 01 μ m以上且3. 0 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的70%以上，且氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的5%以上且90%以下。因此，捕集到的顆粒狀物質(zhì)不會侵入到過濾器基體的間壁內(nèi)部，而是被捕集到多孔質(zhì)膜的表面，因而能夠防止間壁的堵塞。結(jié)果，能夠在維持顆粒狀物質(zhì)的捕集效率的同時(shí)，抑制壓力損失的上升。尤其是能夠?qū)殡S使用時(shí)顆粒狀物質(zhì)的堆積而來的壓力損失的上升比例抑制在較低水平。此外，能夠抑制過濾器再生時(shí)由顆粒狀物質(zhì)的燃燒引起的熱失控，并能夠防止過濾器基體的溫度急劇上升，從而防止破損。而且，由此能夠降低行駛時(shí)對車輛的負(fù)荷。進(jìn)而，能夠延長過濾器的再生周期的間隔，并能夠減少再生次數(shù)。另外，在過濾器再生時(shí)，使用于燃燒顆粒狀物質(zhì)的燃燒氣體均勻地接觸多孔質(zhì)膜上的顆粒狀物質(zhì)，同時(shí)使與通過多孔質(zhì)膜的燃燒氣體的熱交換有效地發(fā)揮作用，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)燃燒除去顆粒狀物質(zhì)。因此，對于安裝有本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的車輛而言，能夠在抑制壓力損失的同時(shí)，使過濾器在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行再生而不破損，結(jié)果，能夠提高燃料效率。此外，通過使氣孔分布在本發(fā)明的范圍內(nèi)而使小氣孔和大氣孔在多孔質(zhì)膜中共存，結(jié)果，膜的強(qiáng)度變高，能夠形成即使是在氣孔率高的膜的情況下也能夠經(jīng)得住實(shí)際應(yīng)用的膜。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)型過濾器的局部斷裂透視圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)型過濾器的間壁結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3是放大本發(fā)明的實(shí)施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)型過濾器的間壁結(jié)構(gòu)的截面的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參考圖1 圖3對本發(fā)明的廢氣凈化過濾器進(jìn)行說明。需要說明的是，該方式是為了更好地理解發(fā)明宗旨而具體說明的方式，只要沒有特別指定，就不對本發(fā)明構(gòu)成限定。另外，在以下所有的附圖中，為了使附圖容易看清楚而對各構(gòu)成要素的膜厚和大小的比率等適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了改變。[廢氣凈化過濾器]圖1是以局部截面表示本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的一個(gè)實(shí)施方式的概要透視圖。 圖2是表示圖1所示的廢氣凈化過濾器的間壁結(jié)構(gòu)的概要截面圖。在此，作為廢氣凈化過濾器，以作為汽車用柴油發(fā)動機(jī)中使用的廢氣凈化過濾器的DPF為例進(jìn)行說明。該實(shí)施方式的廢氣凈化過濾器10的外形呈圓柱形，且大致由以下構(gòu)成由具有多個(gè)細(xì)孔的多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的過濾器基體11 ；形成于該過濾器基體11內(nèi)的氣體流路12 ；及設(shè)置于氣體流路12中廢氣上游側(cè)端部開放的流入室12A(廢氣流入氣體流路)的內(nèi)壁面 12a的多孔質(zhì)膜13。需要說明的是，圖1中示出了相對于上述圓柱的軸向垂直相交的截面(圖1中用符號α表示的面)及與上述圓柱的軸向平行的截面(圖1中用符號β表示的面)。過濾器基體11為由碳化硅、堇青石、鈦酸鋁、氮化硅等的耐熱性多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體。過濾器基體11大致由間壁14、和由該間壁14圍成且沿其長度方向(廢氣的流動方向)的多個(gè)室狀的氣體流路12構(gòu)成，從而形成蜂窩結(jié)構(gòu)(網(wǎng)格結(jié)構(gòu))。此外，對于過濾器基體11而言，相對于上述圓柱的軸向垂直的兩個(gè)端面中，一個(gè)端面形成包含顆粒狀物質(zhì)30的廢氣流入的流入面(例如圖1的用符號α表示的面一側(cè))， 另一個(gè)端面形成將凈化氣體排出的排出面(例如圖1的與用符號α表示的面相向的面一側(cè))。在此，本實(shí)施方式中的“蜂窩結(jié)構(gòu)”是指多個(gè)氣體流路12以相互平行的方式形成于過濾器基體11中的結(jié)構(gòu)。圖中，將氣體流路12的與軸向正交的截面的形狀以四邊形表示，但并不限于此，可以設(shè)定為多邊形、圓形、橢圓形等各種截面形狀。此外，配置在過濾器基體11的外周附近的氣體流路12，其截面形狀的一部分呈圓弧狀，這是為了便于與過濾器基體11的形狀相協(xié)調(diào)，通過設(shè)定為這種形狀而形成為將氣體流路12無間隔地配置到過濾器基體11的外周附近為止的蜂窩結(jié)構(gòu)。沿該廢氣的流動方向(長度方向)觀察，氣體流路12形成為上游側(cè)端部與下游側(cè)端部交替閉塞的結(jié)構(gòu)。而且，氣體流路12之間的間壁14的內(nèi)部形成有多個(gè)細(xì)孔(氣孔)， 例如，流入到廢氣上游側(cè)端部開放的流入室12A中的廢氣，通過間壁14的細(xì)孔而從下游側(cè)端部開放的氣體流路12B(流出氣體流路)排出。這時(shí)，顆粒狀物質(zhì)30被捕集到多孔質(zhì)膜 13的表面上。優(yōu)選由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的間壁14的平均氣孔徑為5 μ m以上且50 μ m。如果平均氣孔徑低于5 μ m，則由間壁14本身引起的壓力損失變大，因此不優(yōu)選。相反地，如果平均氣孔徑超過50 μ m，則間壁14的強(qiáng)度變得不充分，或難以在間壁14上形成多孔質(zhì)膜13，因此不優(yōu)選。圖2是放大圖1中用符號β表示的面的圖，并且是示出了從廢氣凈化過濾器10的流入口側(cè)(圖1中的符號α側(cè))流入的廢氣及通過間壁14而得到凈化并向排出口側(cè)(圖 1中的符號、側(cè))排出的凈化氣體的流動的圖。從流入口側(cè)流入的包含顆粒狀物質(zhì)30的廢氣在流入室12Α中從圖2中的符號α 側(cè)向Y側(cè)流動的過程中，通過過濾器基體11的間壁14。這時(shí)，廢氣中所含的顆粒狀物質(zhì) 30由多孔質(zhì)膜13除去，除去顆粒狀物質(zhì)30后的凈化氣體在氣體流路12Β中從符號α側(cè)向符號Y側(cè)流動，最終從排出口排出。圖3是示意性地示出了間壁14及設(shè)置在間壁14上的多孔質(zhì)膜13的截面的微觀結(jié)構(gòu)的圖，也是一并示出了廢氣及燃燒氣體的流動(流路)的圖。在此，圖3(a) (b)為后述的多孔質(zhì)膜的膜厚在本實(shí)施方式的范圍內(nèi)的情況，圖3(a)表示顆粒狀物質(zhì)30被捕集之前的狀態(tài)，圖3(b)表示顆粒狀物質(zhì)30被捕集且堆積到多孔質(zhì)膜13上之后的狀態(tài)。此外，圖 3 (c) (d)為多孔質(zhì)膜的膜厚小于5 μ m的情況，圖3 (c)表示顆粒狀物質(zhì)30被捕集之前的狀態(tài)，圖3(d)表示顆粒狀物質(zhì)30被捕集且堆積到多孔質(zhì)膜13上之后的狀態(tài)。[多孔質(zhì)膜]廢氣凈化過濾器10中，在廢氣上游側(cè)端部開放的流入室12A的內(nèi)壁面1 上設(shè)置有包含碳化硅的多孔質(zhì)膜13。在此，多孔質(zhì)膜13包含碳化硅是指多孔質(zhì)膜13由碳化硅粒子形成。多孔質(zhì)膜13中的碳化硅的比例優(yōu)選為80體積％以上，更進(jìn)一步優(yōu)選為90體積％ 以上。作為構(gòu)成多孔質(zhì)膜的除碳化硅以外的粒子，根據(jù)需要可單獨(dú)或復(fù)合含有選自硅(Si)、 鋁(Al)、鋯(Zr)、鈦(Ti)等第3族 第14族元素中的至少1種元素或者它們的氧化物、碳化物、氮化物。在對構(gòu)成多孔質(zhì)膜13的主要成分碳化硅粒子進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，它們作為燒結(jié)助劑發(fā)揮作用。該多孔質(zhì)膜13基本不深入到形成過濾器基體11的多孔質(zhì)體的細(xì)孔內(nèi)，而是在氣體流路12的內(nèi)壁面1 上形成為獨(dú)立的膜。即，多孔質(zhì)膜13以僅侵入到間壁14所含的氣孔的入口部分為止的方式設(shè)置在氣體流路12的內(nèi)壁面12a的表面。需要說明的是，形成多孔質(zhì)膜13的碳化硅粒子不一定是由碳化硅單體構(gòu)成的粒子，也可以為包含碳化硅的粒子。例如可以為由碳化硅與選自上述第3族 第14族元素中的至少1種元素或者它們的氧化物、碳化物、氮化物構(gòu)成的復(fù)合粒子。此外，也可以使用硼 ⑶作為燒結(jié)助劑。另外，關(guān)于平均氣孔徑、氣孔徑分布、平均氣孔率、形成多孔質(zhì)膜的粒子的平均一次粒徑、厚度、形狀，如果該多孔質(zhì)膜13具備如下性質(zhì)，則從抑制壓力損失、提高燃燒效率等觀點(diǎn)出發(fā)是優(yōu)選的。[多孔質(zhì)膜的平均氣孔徑分布及氣孔徑分布]多孔質(zhì)膜13具有多個(gè)氣孔且這些氣孔連通，作為結(jié)果，形成具有貫穿孔的過濾器狀多孔質(zhì)。對于多孔質(zhì)膜13的氣孔徑分布而言，氣孔徑在0. 01 μ m以上且3. 0 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的70%以上，且氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的5%以上且90%以下。此外，對于多孔質(zhì)膜13的氣孔徑分布而言，優(yōu)選氣孔徑在0. 01 μ m 以上且0. 3 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的15%以上且80%以下。對于多孔質(zhì)膜13的氣孔徑分布而言，更優(yōu)選氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的15%以上且50%以下。此外，對于多孔質(zhì)膜13的氣孔徑分布而言，優(yōu)選氣孔徑在0. 01 μ m以上且3. 0 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的80%以上。本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10中，對于多孔質(zhì)膜13的氣孔徑分布而言，總氣孔徑容積的70%以上在0.01 μ m以上且3. Oym以下的范圍內(nèi)，而且，氣孔徑在0.01 μ m以上且 0. 3 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的5%以上且90%以下。這樣，通過將氣孔徑在0. 01 μ m 以上且0.3μπι以下的氣孔與除此之外的氣孔的比例設(shè)定在特定范圍內(nèi)，能夠在維持顆粒狀物質(zhì)30的捕集效率的同時(shí)，抑制壓力損失的上升，尤其是，能夠?qū)殡S使用時(shí)顆粒狀物質(zhì)30的堆積而來的壓力損失的上升比例抑制在較低水平。進(jìn)而，在廢氣凈化過濾器10再生時(shí)，使燃燒氣體均勻地接觸多孔質(zhì)膜13上的顆粒狀物質(zhì)30，同時(shí)使與通過多孔質(zhì)膜的燃燒氣體的熱交換有效地發(fā)揮作用，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)燃燒去除顆粒狀物質(zhì)30，并能夠提高燃燒效率。此外，通過使氣孔分布在本發(fā)明的范圍內(nèi)而使小氣孔和大氣孔在多孔質(zhì)膜中共存，結(jié)果，膜的強(qiáng)度變高，能夠形成即使是氣孔率高的膜的情況下也經(jīng)得住實(shí)際應(yīng)用的膜。這可以認(rèn)為是因?yàn)?，通過將0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的這種小氣孔與除此之外的大氣孔組合，能夠增強(qiáng)構(gòu)成多孔質(zhì)膜13的粒子與粒子的接觸部分，進(jìn)而，能夠通過大氣孔與小氣孔的效果來抑制壓力損失的上升，并能夠使燃燒氣體均勻地接觸顆粒狀物質(zhì)30。當(dāng)氣孔徑在0.01 μ m以上且0.3μπι以下的氣孔小于氣孔總?cè)莘e的5%時(shí)，為了得到多孔質(zhì)膜的強(qiáng)度，燒結(jié)溫度要求高溫，過濾器基體的材質(zhì)受到限制，且除碳化硅以外的堇青石、鈦酸鋁等的利用受到限制，或因氣孔率變低而無法兼顧捕集效率和燃燒效率。此外， 當(dāng)氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的氣孔大于氣孔總?cè)莘e的90%時(shí)，壓力損失變高。 當(dāng)總氣孔徑容積的70%以上不在0. 01 μ m以上且3. 0 μ m以下的范圍內(nèi)時(shí)，超過3. 0 μ m的氣孔的比例變大，強(qiáng)度變?nèi)?，并且在多孔質(zhì)膜13上產(chǎn)生氣體容易通過的部分及氣體不易通過的部分，從而不能使燃燒氣體均勻地接觸多孔質(zhì)膜13上的顆粒狀物質(zhì)30，再生時(shí)的燃燒效率降低。優(yōu)選氣孔徑在0. 3 μ m以上且3 μ m以下的范圍內(nèi)的氣孔的平均氣孔徑為1. 0 μ m 以上且2. 5 μ m以下。這是因?yàn)?，通過使氣孔徑在0. 3 μ m以上且3 μ m以下的范圍內(nèi)的氣孔這樣分布，會進(jìn)一步提高與氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的氣孔的組合效果。
此外，優(yōu)選多孔質(zhì)膜13的氣孔徑分布呈在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的范圍及 0.3μπ 以上且3μπ 以下的范圍內(nèi)分別具有峰的所謂“雙峰分布”的峰形狀。這是因?yàn)?，通過形成“雙峰分布”的峰形狀，膜強(qiáng)度會進(jìn)一步提高。[多孔質(zhì)膜的平均氣孔率]多孔質(zhì)膜13的平均氣孔率優(yōu)選為50%以上且90%以下，更優(yōu)選為60%以上且 85%以下。多孔質(zhì)膜13的平均氣孔率小于50%時(shí)，多孔質(zhì)膜13的平均氣孔率與過濾器基體 11(間壁14)的氣孔率相同或更低，因此，可能會導(dǎo)致壓力損失的上升，而且成為成本增加的主要原因。另一方面是因?yàn)?，多孔質(zhì)膜的平均氣孔率超過90%時(shí)，可能會難以維持多孔質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。[多孔質(zhì)膜的平均一次粒徑]多孔質(zhì)膜13優(yōu)選由平均一次粒徑為5nm以上且5000nm以下的碳化硅粒子構(gòu)成， 更優(yōu)選由平均一次粒徑為20nm以上且4000nm以下的碳化硅粒子構(gòu)成。多孔質(zhì)膜13優(yōu)選由平均一次粒徑為5nm以上且5000nm以下的碳化硅粒子構(gòu)成的理由在于，碳化硅粒子的平均一次粒徑小于5nm時(shí)，碳化硅粒子的結(jié)晶度低，因此，難以得到高溫環(huán)境下的耐久性，另一方面是因?yàn)?，碳化硅粒子的平均一次粒徑超過5000nm時(shí)，難以維持多孔質(zhì)膜強(qiáng)度，在進(jìn)行廢氣凈化過濾器10的再生處理時(shí)，顆粒狀物質(zhì)30的燃燒效率的提高變小。[多孔質(zhì)膜的膜厚]多孔質(zhì)膜13的厚度(膜厚)，在多孔質(zhì)膜13與內(nèi)壁面12a的間壁所具有的空穴部呈平面重疊的位置處為60 μ m以下，且在多孔質(zhì)膜13與內(nèi)壁面1 的間壁的固體部呈平面重疊的位置處為5 μ m以上且60 μ m以下。在此，“空穴部”是指構(gòu)成間壁14的多孔質(zhì)體的細(xì)孔的端部通過連接于內(nèi)壁面1 而設(shè)置成的開口部，相當(dāng)于圖3中的H部分。S卩，在此，問題不在于間壁14的內(nèi)部的細(xì)孔， 而是在于露出于內(nèi)壁面12a的細(xì)孔與位于該細(xì)孔上的多孔質(zhì)膜13的部分(細(xì)孔與多孔質(zhì)膜13的重疊部分)的多孔質(zhì)膜13的厚度。此外，“固體部”是指作為多孔質(zhì)陶瓷過濾器基體11的一部分的間壁中除空穴部以外的陶瓷部分，即是指在內(nèi)壁面1 上直接露出陶瓷部分的部分，相當(dāng)于圖3中的S部分。優(yōu)選多孔質(zhì)膜13的厚度在空穴部為35μπι以下，在固體部為7μπι以上且35μπι 以下。更優(yōu)選在空穴部為30 μ m以下，在固體部為IOym以上且30 μ m以下。上述優(yōu)選的厚度的范圍基于如下理由。首先，對于廢氣凈化過濾器10而言，在捕集顆粒狀物質(zhì)30時(shí)，廢氣從流入室12A 側(cè)侵入到間壁14的空穴部，并向流入室12B側(cè)通過。因此，在多孔質(zhì)膜13與間壁14的空穴部重疊的部分，形成將多孔質(zhì)膜13的表面與間壁14的空穴部連接的廢氣流路，例如圖3 (a) 的F。在此，多孔質(zhì)膜13的厚度為5μπι以上時(shí)，如圖3(a)所示，在多孔質(zhì)膜13與間壁 14的固體部呈平面重疊的位置處，為了形成用于連接多孔質(zhì)膜13的表面與間壁14的空穴部的流路而在多孔質(zhì)膜13中存在足夠量的細(xì)孔。因此，在與間壁14的固體部呈平面重疊的位置處，也形成將多孔質(zhì)膜13的表面與間壁14的空穴部連接的廢氣流路，例如圖3(a)的P。通過形成該流路，壓力損失得到降低，并且顆粒狀物質(zhì)30被均勻地捕集到多孔質(zhì)膜 13上。進(jìn)而，在通過使顆粒狀物質(zhì)30燃燒來進(jìn)行過濾器的再生處理時(shí)，也同樣地形成如圖3(b)的F’、P’所示的燃燒氣體的流路，由此，燃燒氣體能夠在顆粒狀物質(zhì)30內(nèi)均勻地流過，因此能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒效率的提高。但是，多孔質(zhì)膜13的厚度小于5μπι時(shí)，如圖3(c)所示，從多孔質(zhì)膜13的表面至內(nèi)壁面12a的距離(厚度)短，且多孔質(zhì)膜13中的細(xì)孔數(shù)少，因此，在多孔質(zhì)膜13與間壁 14的固體部呈平面重疊的位置處，例如如圖3(c)的X那樣，難以形成將多孔質(zhì)膜13的表面與間壁14的空穴部連接的廢氣流路，從而壓力損失可能變大。此外，由于顆粒狀物質(zhì)30僅會被捕集到與空穴部重疊的部分的多孔質(zhì)膜13上，捕集變得不均勻，因此，捕集效率過早降低，可能會導(dǎo)致再生處理次數(shù)增加。而且，同樣地，由于多孔質(zhì)膜13中的細(xì)孔數(shù)少，因此，如圖3(d)所示，在通過使顆粒狀物質(zhì)30燃燒來進(jìn)行再生處理時(shí)，可能無法實(shí)現(xiàn)顆粒狀物質(zhì)30的燃燒效率的提高。進(jìn)而，多孔質(zhì)膜13的厚度超過60 μ m時(shí)，包含顆粒狀物質(zhì)30的廢氣流入到廢氣凈化過濾器10內(nèi)時(shí)，由多孔質(zhì)膜13引起的壓力損失變大，另一方面，進(jìn)行再生處理時(shí)的顆粒狀物質(zhì)30的燃燒效率與多孔質(zhì)膜13的厚度為60 μ m以下時(shí)的燃燒效率相比，幾乎沒有提高，因此，可能導(dǎo)致安裝有本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的發(fā)動機(jī)的輸出功率降低。根據(jù)以上理由來設(shè)定多孔質(zhì)膜13的厚度的最佳范圍。[多孔質(zhì)膜的表面形狀]優(yōu)選多孔質(zhì)膜13以其表面與內(nèi)壁面1 大致平行的方式均一地進(jìn)行設(shè)置。即，內(nèi)壁面1 保持構(gòu)成間壁14的粒子的形狀且形成有凹凸，但是，對于多孔質(zhì)膜13的表面而言，優(yōu)選幾乎不反映內(nèi)壁面12a的表面輪廓，而形成為實(shí)質(zhì)上平坦的面。在說明書中，將多孔質(zhì)膜13的表面這樣形成為實(shí)質(zhì)上平坦的面的情況改稱為“均一”。進(jìn)而優(yōu)選的是，對代表內(nèi)壁面1 的平面進(jìn)行近似地假定，使該平面與多孔質(zhì)膜13的表面實(shí)質(zhì)上平行。在說明書中，將如上所述多孔質(zhì)膜的表面與代表內(nèi)壁面12a的假定的平面實(shí)質(zhì)上平行的情況改稱為 “大致平行”。例如，多孔質(zhì)膜13的表面形狀具有追隨內(nèi)壁面12a的表面輪廓的凹凸形狀，如果與空穴部重疊的位置凹陷而達(dá)到妨礙連接多孔質(zhì)膜13的表面與間壁14的空穴部的廢氣流路形成的程度，則在與除間壁14的空穴部以外的部分呈平面重疊的位置處，難以形成將多孔質(zhì)膜13的表面與間壁14的空穴部連接的廢氣流路，壓力損失可能變大。另外，由多孔質(zhì)膜13捕集的顆粒狀物質(zhì)30容易滯留在該凹部，結(jié)果，在與廢氣應(yīng)當(dāng)通過的空穴部呈重疊的位置處形成堵塞，因此，可能會產(chǎn)生壓力損失。但是，如上述那樣，表面得以均一地形成時(shí)， 顆粒狀物質(zhì)30在多孔質(zhì)膜13的整個(gè)表面被捕集而不會發(fā)生局部化，因此難以產(chǎn)生壓力損失。本實(shí)施方式的廢氣凈化過濾器10具有如上所述的構(gòu)成。[廢氣凈化過濾器的制造方法]接著，對廢氣凈化過濾器10的制造方法進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的廢氣凈化過濾器能夠通過如下工序制造在構(gòu)成過濾器的氣體流路的間壁、即具有平均氣孔徑為5 50 μ m的細(xì)孔的多孔質(zhì)支撐體的表面涂布含有至少包含碳化硅的粒子的多孔質(zhì)膜形成用涂料的工序；及通過熱處理使至少包含碳化硅的粒子燒結(jié)而在多孔質(zhì)膜支撐體的表面形成多孔質(zhì)膜的工序。與例如使分散有粒子的氣體流入到過濾器基體而形成多孔質(zhì)膜等方法相比，根據(jù)上述方法，能夠生產(chǎn)率良好地制造過濾器。作為多孔質(zhì)膜13的形成材料即碳化硅粒子，可以使用通過二氧化硅還原法、艾其遜法、熱等離子體法或二氧化硅前體煅燒法等得到的粒子。將這樣得到的碳化硅粒子分散在分散介質(zhì)中，制成碳化硅粒子分散液。該分散工序優(yōu)選通過濕式法進(jìn)行。該濕式法中使用的分散機(jī)可使用開放型、密閉型中的任意一種，例如，可使用球磨機(jī)、攪拌磨機(jī)等。作為球磨機(jī)，可列舉旋轉(zhuǎn)球磨機(jī)、振動球磨機(jī)及行星磨機(jī)等。另外，作為攪拌磨機(jī)，可列舉塔式磨機(jī)、攪拌槽型磨機(jī)、流通管式磨機(jī)及管磨機(jī)等。分散介質(zhì)基本上優(yōu)選使用水或有機(jī)溶劑，除此之外，也可以使用高分子單體或低聚物的單體或它們的混合物。作為上述有機(jī)溶劑，例如，可優(yōu)選使用甲醇、乙醇、丙醇、二丙酮醇、糠醇、乙二醇、 己二醇等醇類，醋酸甲酯、醋酸乙酯等酯類，乙醚、乙二醇單甲醚(甲基溶纖劑)、乙二醇單乙醚(乙基溶纖劑)、乙二醇單丁醚(丁基溶纖劑)、二甘醇單甲醚、乙二醇單乙醚等醚醇類，二β烷、四氫呋喃等醚類，丙酮、甲乙酮、乙酰丙酮、乙酰醋酸酯等酮類，N, N-二甲基甲酰胺等酰胺類，甲苯、二甲苯等芳香族烴等，可使用這些溶劑中的1種或2種以上。作為上述高分子單體，可使用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等丙烯類或甲基丙烯類的單體、環(huán)氧類單體等。此外，作為上述低聚物，可使用氨基甲酸酯丙烯酸酯類低聚物、環(huán)氧丙烯酸酯類低聚物、丙烯酸酯類低聚物等。另外，為了提高該碳化硅粒子與分散介質(zhì)的親和性，可以進(jìn)行碳化硅粒子的表面改性。作為表面改性劑，可列舉3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、半胱胺、 氫氧化四甲銨、氨基乙二醇等，但并不限定于此，只要是具有吸附于碳化硅粒子表面的官能團(tuán)、且具有與分散介質(zhì)有親和性的末端基團(tuán)的表面改性劑即可。而且，可以向如上得到的碳化硅粒子分散液中添加分散劑或粘合劑。作為分散劑或粘合劑，例如可使用聚碳酸銨、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等有機(jī)高分子等。接著，向碳化硅粒子分散液中加入預(yù)先溶于水或有機(jī)溶劑而成的樹脂，并攪拌、混合，由此制備碳化硅粒子涂布液。作為有機(jī)溶劑，可使用與上述碳化硅粒子分散液相同的溶劑。作為樹脂，例如可使用水溶性纖維素醚、硝化纖維素、明膠、文萊膠、瓊脂、丙烯酸樹脂等。接著，在過濾器基體11的間壁14的內(nèi)壁面、即氣體流路12的流入室12A側(cè)的內(nèi)壁面1 上涂布上述碳化硅粒子涂布液來形成涂膜，并對該涂膜進(jìn)行熱處理，由此，得到在過濾器基體11的氣體流路12的內(nèi)壁面1 上設(shè)置有多孔質(zhì)膜13的廢氣凈化過濾器10。作為碳化硅粒子涂布液的涂布方法，可使用刮棒涂布法、注漿法、浸涂法、將涂布液涂布于被處理物的表面的普通濕式涂布法等。
涂膜的熱處理溫度優(yōu)選為900°C以上且2000°C以下，更優(yōu)選為1000°C以上且 1800°C 以下。另外，熱處理時(shí)間優(yōu)選為0. 5小時(shí)以上且10小時(shí)以下，更優(yōu)選為1. 0小時(shí)以上且 4小時(shí)以下。進(jìn)而，熱處理氣氛沒有特別限定，涂膜的熱處理可在氫氣或一氧化碳等還原性氣氛中進(jìn)行，在氮?dú)?、氬氣、氖氣、氙氣等惰性氣氛中進(jìn)行，或者在氧氣、大氣等氧化性氣氛中進(jìn)行。本實(shí)施方式的廢氣凈化過濾器可通過如上操作來制造，尤其是為了使多孔質(zhì)膜13 中的氣孔徑分布為氣孔徑在0. 01 μ m以上且3. 0 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的70%以上，且氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的5%以上且90%以下， 優(yōu)選對以下方面進(jìn)行控制。第一方面為形成多孔質(zhì)膜的粒子的平均一次粒徑的控制。原料粒子的一次粒徑與氣孔徑之間的相關(guān)性高，尤其是，為了形成本實(shí)施方式中優(yōu)選的“雙峰分布”的峰形狀，優(yōu)選將一次粒徑的范圍(粒度分布)不同的2種或2種以上的粒子組合使用。例如，可將5%以上且60%以下的量的一次粒徑為0. Ο μπι以上且0. 30 μ m以下的粒子與40%以上且95% 以下的量的一次粒徑大于0. 30 μ m且在10 μ m以下的粒子進(jìn)行組合。第二方面為分散液或涂布液中的形成多孔質(zhì)膜的粒子的平均二次粒徑的控制。在沒有較好地控制二次粒徑而發(fā)生粒子凝聚時(shí)，有時(shí)會產(chǎn)生具有過大直徑的氣孔。本實(shí)施方式的分散液或涂布液中的平均二次粒徑例如可設(shè)定為ι. ο μ m以上且15 μ m以下。第三方面為涂膜的熱處理溫度和時(shí)間等熱處理?xiàng)l件。第四方面為主要作為燒結(jié)助劑添加的物質(zhì)的成分和量。第三和第四方面對形成涂膜的包含碳化硅的粒子之間的結(jié)合狀態(tài)、即涂膜的燒結(jié)狀態(tài)有影響。如果燒結(jié)狀態(tài)相對于多孔質(zhì)膜的形成過度，則粒子之間的結(jié)合部分增大，因此，導(dǎo)致氣孔徑或氣孔率減少，另一方面，在燒結(jié)不充分的狀態(tài)下，無法得到多孔質(zhì)膜13所需的強(qiáng)度。需要說明的是，第三和第四方面的條件有各種組合，因此，難以用唯一的指標(biāo)來表不。通過控制這四個(gè)方面，能夠得到良好的多孔質(zhì)膜13。這樣，本發(fā)明的廢氣凈化過濾器為在構(gòu)成過濾器基體的多孔質(zhì)的間壁的表面設(shè)置有包含碳化硅的多孔質(zhì)膜13，且對于該多孔質(zhì)膜的氣孔徑分布而言，多孔質(zhì)膜的氣孔分布為氣孔徑在0. 01 μ m以上且3. 0 μ m以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的70%以上，且氣孔徑在 0.01 μ m以上且0. 3μπι以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的5%以上且90%以下。因此，能夠在維持顆粒狀物質(zhì)30的捕集效率的同時(shí)，抑制壓力損失的上升，尤其是在使用時(shí)流入室12Α側(cè)的表面堆積有顆粒狀物質(zhì)30時(shí)，能夠?qū)U氣凈化過濾器的壓力損失的上升比例抑制在較低水平。由此，對于安裝有本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的車輛而言，能夠降低行駛時(shí)的負(fù)荷。此外，由于能夠?qū)殡S使用時(shí)顆粒狀物質(zhì)30的堆積而來的壓力損失的上升比例抑制在較低水平，因此能夠使大多數(shù)顆粒狀物質(zhì)30堆積在過濾器中，從而能夠延長過濾器的再生周期的間隔。而且，在使大多數(shù)顆粒狀物質(zhì)30堆積之后，使顆粒狀物質(zhì)30燃燒來進(jìn)行過濾器的再生時(shí)，會產(chǎn)生由顆粒狀物質(zhì)30的燃燒引起的熱失控，從而容易發(fā)生由溫度急劇上升引起的過濾器破損，但是在本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的情況下，由于為包含碳化硅的多孔質(zhì)膜， 因此，能夠抑制熱失控，防止溫度急劇上升，理由如下。首先，在內(nèi)壁面未設(shè)置多孔質(zhì)膜的碳化硅制蜂窩過濾器(未處理蜂窩過濾器)的情況下，在堆積于蜂窩氣孔內(nèi)的通過深層過濾捕集到的顆粒狀物質(zhì)30 (主要由煤等碳構(gòu)成)燃燒時(shí)，顆粒狀物質(zhì)30急劇地燃燒，因此，過濾器表面的溫度會急劇上升。但是，在包含碳化硅的多孔質(zhì)膜的情況下，顆粒狀物質(zhì)30并非通過深層過濾來捕集，而是全部通過表層過濾來捕集。因此，用于使顆粒狀物質(zhì)30燃燒的燃燒氣體被均勻地供給至顆粒狀物質(zhì)，并且顆粒狀物質(zhì)30與多孔質(zhì)膜的接觸面積較大，因此，通過發(fā)生與多孔質(zhì)膜的熱交換能良好地維持顆粒狀物質(zhì)30與多孔質(zhì)膜的接觸，由此，顆粒狀物質(zhì)在均勻的加熱狀態(tài)下燃燒。因此，顆粒狀物質(zhì)30急劇燃燒的異常燃燒得到抑制。另外，燃燒氣體從多孔質(zhì)膜的整個(gè)表面流入到多孔質(zhì)膜中并通過多孔質(zhì)膜，因此， 堆積的顆粒狀物質(zhì)30與燃燒氣體的熱交換有效地發(fā)揮作用，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)燃燒除去顆粒狀物質(zhì)30?；谏鲜銮闆r，對于安裝有本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的車輛而言，能夠在抑制壓力損失的同時(shí)，使過濾器在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行再生而不破損，結(jié)果，能夠提高燃料效率。此外，能夠增強(qiáng)多孔質(zhì)膜的強(qiáng)度，即使是在形成氣孔率高的膜的情況下也能夠形成經(jīng)得住實(shí)際應(yīng)用的多孔質(zhì)膜。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，例示了氣體流路12的內(nèi)壁面1 上設(shè)置有多孔質(zhì)膜13的廢氣凈化過濾器10，但本發(fā)明的廢氣凈化過濾器并不限定于此。本發(fā)明的廢氣凈化過濾器，可以在氣體流路的內(nèi)壁面的上述多孔質(zhì)膜上負(fù)載有促進(jìn)顆粒狀物質(zhì)30或氣態(tài)物質(zhì)分解的分解促進(jìn)催化劑。作為負(fù)載的方式，可以是上述多孔質(zhì)膜與促進(jìn)顆粒狀物質(zhì)30或氣態(tài)物質(zhì)分解的顆粒狀物質(zhì)催化劑膜混合存在。即，可以在氣體流路的流入側(cè)內(nèi)壁面上設(shè)置多孔質(zhì)膜，并在該多孔質(zhì)膜上設(shè)置分解促進(jìn)催化劑膜，此外，也可以在氣體流路的流入側(cè)內(nèi)壁面上設(shè)置分解促進(jìn)催化劑膜，并在該分解促進(jìn)催化劑膜上設(shè)置多孔質(zhì)膜，或者，還可以在氣體流路的內(nèi)壁面上設(shè)置分解促進(jìn)催化劑膜，并在該顆粒狀物質(zhì)催化劑膜上設(shè)置多孔質(zhì)膜，進(jìn)而在該多孔質(zhì)膜上設(shè)置分解促進(jìn)催化劑膜。另外，可以在多孔質(zhì)膜13的細(xì)孔內(nèi)壁表面層疊或包含分解促進(jìn)催化劑。此外，可以為將至少包含分解促進(jìn)催化劑的粒子與形成多孔質(zhì)膜13的粒子制成復(fù)合體而得到的多孔質(zhì)膜。以上，參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式的例子進(jìn)行了說明，但不言而喻，本發(fā)明并不限定于這些例子。上述例子中所示的各構(gòu)成構(gòu)件的各形狀和組合等只是一例，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求等進(jìn)行各種變更。實(shí)施例以下，通過實(shí)施例及比較例對本發(fā)明進(jìn)行具體說明，但是本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限制。需要說明的是，以下的說明中，將形成的過濾器稱為廢氣凈化過濾器。[廢氣凈化過濾器的物性評價(jià)]對于下述實(shí)施例1 8及比較例1 4中得到的廢氣凈化過濾器，通過以下列舉的方法進(jìn)行多孔質(zhì)膜的膜厚、氣孔徑及平均氣孔率、壓力損失試驗(yàn)、熱失控評價(jià)試驗(yàn)、燃燒試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)的各測定及試驗(yàn)，從而進(jìn)行本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的評價(jià)。(1)多孔質(zhì)膜的膜厚使廢氣凈化過濾器的間壁斷裂，利用電場放射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM) S-4000(日立計(jì)測器服務(wù)公司制造)對該間壁截面進(jìn)行觀察，由此，得到廢氣凈化過濾器的多孔質(zhì)膜的電子顯微鏡圖像。在測定倍率400倍下，將膜截面的長度Imm以0. Imm的間隔對與廢氣凈化過濾器的粒子表面(固體部)、細(xì)孔部(空穴部)重疊的部分分別進(jìn)行10點(diǎn)測定，將這樣得到的厚度平均，作為各位置處的多孔質(zhì)膜的厚度。(2)多孔質(zhì)膜的氣孔徑及平均氣孔率使用壓汞儀(Pore Master 60GT，Quantachrome公司制造)來測定氣孔徑分布，求出氣孔徑在0.01 μ m以上且3. ομπι以下的氣孔容積相對于多孔質(zhì)膜的氣孔總?cè)莘e的比例和氣孔徑在0. 01 μ m以上且0. 3 μ m以下的氣孔容積相對于多孔質(zhì)膜的氣孔總?cè)莘e的比例。 此外，將在氣孔徑為0. 3 μ m以上且3. 0 μ m以下的范圍內(nèi)從3. Ομπι向0. 3μπι累積50%作為氣孔徑為0. 3 μ m以上且3. 0 μ m以下的范圍內(nèi)的平均氣孔徑。而且，使用該裝置測定平均氣孔率。(3)壓力損失試驗(yàn)使干燥空氣以100L/分鐘的流量從廢氣凈化過濾器的流入口流入，并使該干燥空氣通過廢氣凈化過濾器的間壁而從排出口排出，測定此時(shí)流入口的壓力損失。將制作成的廢氣凈化過濾器安裝于排量為2. 2L的柴油發(fā)動機(jī)，以1500rpm的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，使3g/L的PM(廢氣中所含的顆粒狀物質(zhì))堆積在廢氣凈化過濾器內(nèi)，求出(堆積有3g/L的PM的廢氣凈化過濾器的壓力損失)/(初期(堆積前)的廢氣凈化過濾器的壓力損失)。該值為4以下時(shí)為良好，尤其為3以下時(shí)非常良好(O )，大于3且在4以下時(shí)為良好(Δ)，大于4時(shí)為不良(X)。(4)熱失控評價(jià)將各廢氣凈化過濾器安裝于排量為2. 2L的柴油發(fā)動機(jī)，以1500rpm的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，使顆粒狀物質(zhì)以2g/L堆積在廢氣凈化過濾器內(nèi)。接著，將堆積有顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器在氮?dú)鈿夥罩屑訜嶂?00°C，然后， 在保持溫度的同時(shí)，以13. 5L/分鐘的流量導(dǎo)入由3. 8%的氧氣、200ppm的一氧化氮(NO)及余量氮?dú)鈽?gòu)成的混合氣體，使顆粒狀物質(zhì)燃燒。在該燃燒處理中，從導(dǎo)入氧氣的時(shí)刻開始， 測定單位再生時(shí)間(秒)的燃燒顆粒狀物質(zhì)量/剩余顆粒狀物質(zhì)量，作為熱失控性的指標(biāo)。在燃燒處理中，使用HORIBA制造的MEXA-7500D來測定二氧化碳量及一氧化碳。由檢測到的二氧化碳及一氧化碳中所含的碳的總量計(jì)算出單位再生時(shí)間的顆粒狀物質(zhì)的燃燒顆粒狀物質(zhì)量和剩余顆粒狀物質(zhì)量。對于效果判定，將燃燒開始100秒以內(nèi)無急劇的燃燒峰、且燃燒顆粒狀物質(zhì)量/剩余顆粒狀物質(zhì)量的每單位時(shí)間的變化(％ /s)為0. 2以上的情況判定為〇，將小于0. 2的情況判定為X。(5)燃燒試驗(yàn)將各廢氣凈化過濾器安裝于排量為2. 2L的柴油發(fā)動機(jī)，以1500rpm的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，使顆粒狀物質(zhì)堆積在廢氣凈化過濾器內(nèi)。接著，將堆積有顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器在氮?dú)鈿夥罩屑訜嶂?00°C，然后， 在保持溫度的同時(shí)，以13. 5L/分鐘的流量導(dǎo)入由3. 8%的氧氣、200ppm的一氧化氮(NO)及余量氮?dú)鈽?gòu)成的混合氣體，使顆粒狀物質(zhì)燃燒。在該燃燒處理中，從導(dǎo)入氧氣的時(shí)刻開始， 測定燃燒至堆積的顆粒狀物質(zhì)變?yōu)榭偠逊e量的10%為止的時(shí)間，作為顆粒狀物質(zhì)燃燒性的指標(biāo)。在燃燒處理中，使用HORIBA制造的MEXA-7500D來測定二氧化碳量及一氧化碳量。 設(shè)定檢測到的二氧化碳及一氧化碳中所含的碳的總量相當(dāng)于顆粒狀物質(zhì)的總堆積量，由二氧化碳量的累積量及一氧化碳的累積量計(jì)算出顆粒狀物質(zhì)的剩余量變?yōu)榭偠逊e量的10% 為止的時(shí)間。將僅由過濾器基體得到的上述測定時(shí)間的值作為基準(zhǔn)(100)，計(jì)算出相對值。相對值越小，表示顆粒狀物質(zhì)的燃燒越得到促進(jìn)。將時(shí)間縮短20%以上的情況判定為非常有效(〇)，將縮短10 20%的情況判定為有效(Δ )，將縮短時(shí)間小于10%的情況判定為無效(X)。(6)強(qiáng)度試驗(yàn)依據(jù)JIS-K5600-5-4 (涂料一般試驗(yàn)方法-第5部涂膜的機(jī)械性質(zhì)-第4節(jié)劃痕硬度(鉛筆法))，使用(P2mm的不銹鋼棒代替鉛筆，刮擦多孔質(zhì)膜的表面，目視觀察多孔質(zhì)膜的破損情況，并從外觀的變化判斷強(qiáng)度。試驗(yàn)時(shí)，將施加于不銹鋼棒的載荷設(shè)定為500g，使試驗(yàn)機(jī)在多孔質(zhì)膜上滑動一次， 將沒有多孔質(zhì)膜剝落的廢氣凈化過濾器判斷為〇(良好)，將有少許剝落的廢氣凈化過濾器判斷為Δ ( 一般)，將多孔質(zhì)膜被深削的廢氣凈化過濾器判斷為X(差)。[實(shí)施例1]稱量95質(zhì)量％的平均粒徑為0. 8 μ m的碳化硅粒子及5質(zhì)量0Z0的平均粒徑為 0. 02 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為1質(zhì)量份的平均粒徑為0. 2 μ m的氧化鋁粒子作為燒結(jié)助劑，制備作為碳化硅粒子與氧化鋁粒子的混合物的陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為9. 0體積％，水的含量為89. 0體積％，作為膠凝劑的明膠的含量為2.0體積％。然后，將陶瓷粒子與純水加入到攪拌機(jī)內(nèi)，利用球磨機(jī)以 60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體(碳化硅制蜂窩過濾器DPF，間壁的平均氣孔徑為12μπκ平均氣孔率為45% )浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)，從而在過濾器基體表面形成陶瓷粒子的涂布膜。接著，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1700°C并保持2小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例1的廢氣凈化過濾器。[實(shí)施例2]稱量90質(zhì)量％的平均粒徑為0.8μπι的碳化硅粒子及10質(zhì)量％的平均粒徑為 0. 03 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為1. 5質(zhì)量份的平均粒徑為0. 2 μ m的氧化鋁粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為6. 5體積％，水的含量為92. 0體積％，膠凝劑的含量為1. 5體積％。膠凝劑使用預(yù)先溶于水中的水溶性纖維素醚(商品名MET0L0SE，固體成分10質(zhì)量％，信越化學(xué)公司制造)。然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合3小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加水溶性纖維素醚并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1800°C并保持4小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例2的廢氣凈化過濾器。[實(shí)施例3]稱量94質(zhì)量％的平均粒徑為0. 6 μ m的碳化硅粒子及6質(zhì)量0Z0的平均粒徑為 0. 035 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為2質(zhì)量份的平均粒徑為0. 1 μ m的氧化釔粒子作為燒結(jié)助劑，制備作為碳化硅粒子與氧化釔粒子的混合物的陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為5. 0體積％，水的含量為90. 0體積％，明膠的含量為5. 0體積％。然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合2小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1000°C并保持1小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例3的廢氣凈化過濾器。[實(shí)施例4]稱量90質(zhì)量%的平均粒徑為0. 6 μ m的碳化硅粒子及10質(zhì)量％的平均粒徑為 0. 04 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為3質(zhì)量份的平均粒徑為0. 2 μ m的氧化鋁粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為17. 0體積％，水的含量為80. 0體積％，明膠的含量為3. 0體積％，然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合3小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1750°C并保持2小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例4的廢氣凈化過濾器。[實(shí)施例5]稱量20質(zhì)量%的平均粒徑為0. 6 μ m的碳化硅粒子及80質(zhì)量％的平均粒徑為 0. 02 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為1質(zhì)量份的平均粒徑為0. 1 μ m的氧化釔粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為20. 0體積％，水的含量為75. 0體積％，明膠的含量為5. 0體積％，然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合3小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1800°C并保持2小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例5的廢氣凈化過濾器。[實(shí)施例6]稱量20質(zhì)量％的平均粒徑為0. 6 μ m的碳化硅粒子及80質(zhì)量％的平均粒徑為 0. 03 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為3質(zhì)量份的平均粒徑為0. 2 μ m的氧化鋁粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為35. 0體積％，水的含量為60. 0體積％，明膠的含量為5. 0體積％。然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合6小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1600°C并保持3小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例6的廢氣凈化過濾器。[實(shí)施例7]稱量94質(zhì)量％的平均粒徑為1. 2 μ m的碳化硅粒子及6質(zhì)量0Z0的平均粒徑為 0. 03 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為1質(zhì)量份的平均粒徑為0. 2μπι的氧化鋁粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為7. 0體積％，水的含量為92. 0體積％，明膠的含量為ι. O體積％，然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1700°C并保持2小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例7的廢氣凈化過濾器。[實(shí)施例8]稱量94質(zhì)量％的平均粒徑為2. 3 μ m的碳化硅粒子及6質(zhì)量0Z0的平均粒徑為 0. 03 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為1質(zhì)量份的平均粒徑為0. 1 μ m的氧化釔粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為9. 0體積％，水的含量為90. 0體積％，明膠的含量為ι. O體積％，然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1750°C并保持1小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造實(shí)施例8的廢氣凈化過濾器。實(shí)施例1至8中得到的多孔質(zhì)膜的氣孔徑分布為在0.0111111以上且0.311111以下的范圍及0. 3 μ m以上且3 μ m以下的范圍內(nèi)分別具有峰。[比較例1]稱量94質(zhì)量％的平均粒徑為5. 5 μ m的碳化硅粒子及6質(zhì)量0Z0的平均粒徑為 0. 03 μ m的碳化硅粒子，制備碳化硅粒子的混合物。接著，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為2質(zhì)量份的平均粒徑為0. 2μπι的氧化鋁粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為7. 0體積％，水的含量為91. 5體積％，明膠的含量為1. 5體積％，然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加明膠并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，然后提拉上來，在100°C下干燥12小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至1750°C并保持1小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造比較例1的廢氣凈化過濾器。[比較例2]稱量100質(zhì)量％的平均粒徑為0. 6 μ m的碳化硅粒子，添加相對于100質(zhì)量份的碳化硅粒子為1質(zhì)量份的平均粒徑為0. 8 μ m的碳化硼粒子作為燒結(jié)助劑，制備陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為7. 0體積％，水的含量為90. 0體積％，膠凝劑的含量為3.0體積％。膠凝劑使用預(yù)先溶于水中的水溶性纖維素醚(商品名卜口一 <， 固體成分10質(zhì)量％，信越化學(xué)公司制造)。然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm 的轉(zhuǎn)速混合12小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加水溶性纖維素醚并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，3分鐘之后提拉上來，在100°C下干燥12 小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升溫至2000°C并保持1小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造比較例 2的廢氣凈化過濾器。[比較例3]使用100質(zhì)量％的平均粒徑為0. 02 μ m的碳化硅粒子作為陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為10. 0體積％，水的含量為87. 0體積％，膠凝劑的含量為3.0體積％。膠凝劑使用預(yù)先溶于水中的水溶性纖維素醚(商品名d卜口一 <， 固體成分10質(zhì)量％，信越化學(xué)公司制造)。然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm 的轉(zhuǎn)速混合12小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加水溶性纖維素醚并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，3分鐘之后提拉上來，在100°C下干燥12 小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘5°C的速度升溫至900°C并保持3小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造比較例3 的廢氣凈化過濾器。[比較例4]使用100質(zhì)量％的平均粒徑為20 μ m的碳化硅粒子作為陶瓷粒子。接著，如下稱量陶瓷粒子的含量為30. 0體積％，水的含量為67. 0體積％，膠凝劑的含量為3體積％。膠凝劑使用預(yù)先溶于水中的水溶性纖維素醚(商品名d卜口一 <，固體成分10質(zhì)量％，信越化學(xué)公司制造)。然后，將陶瓷粒子與純水在球磨機(jī)中以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時(shí)，制成分散液，然后，向分散液中添加水溶性纖維素醚并混合15分鐘，得到涂布液。接著，將過濾器基體浸漬到該涂布液中，3分鐘之后提拉上來，在100°C下干燥12 小時(shí)之后，將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛，將爐內(nèi)溫度以每分鐘5°C的速度升溫至1300°C并保持3小時(shí)來進(jìn)行燒結(jié)，由此，制造比較例4 的廢氣凈化過濾器。關(guān)于以上的實(shí)施例及比較例，將得到的廢氣凈化過濾器的評價(jià)結(jié)果示于表1中。
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化過濾器，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及由多孔質(zhì)體構(gòu)成的過濾器基體，所述過濾器基體具有多孔質(zhì)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(shè)置有包含碳化硅的多孔質(zhì)膜，所述廢氣凈化過濾器的特征在于，對于所述多孔質(zhì)膜的氣孔徑分布而言，0. Olym以上且3. 0 μ m以下的氣孔徑為氣孔總?cè)莘e的70%以上，且0. Olym以上且0. 3 μ m以下的氣孔徑為氣孔總?cè)莘e的5%以上且90% 以下。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，所述多孔質(zhì)膜以覆蓋所述流入面的所述間壁的空穴部和固體部的方式設(shè)置，所述多孔質(zhì)膜的厚度，在所述多孔質(zhì)膜與所述流入面的所述空穴部呈平面重疊的位置處為60 μ m以下，且在所述多孔質(zhì)膜與所述流入面的所述固體部呈平面重疊的位置處為 5 μ m以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，所述多孔質(zhì)膜的表面設(shè)置為均一的狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的廢氣凈化過濾器，其特征在于，所述多孔質(zhì)膜的平均氣孔率為50%以上且90%以下。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明提供一種廢氣凈化過濾器，其在抑制壓力損失上升的同時(shí)，在間壁堆積有顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器再生時(shí)抑制初期燃燒中的失控，由此，防止廢氣凈化過濾器的急劇的溫度上升，從而防止破損；能夠縮短堆積在間壁的顆粒狀物質(zhì)的燃燒時(shí)間，由此，與顆粒狀物質(zhì)的捕集量增加結(jié)合來延長燃燒周期的間隔；進(jìn)一步通過減少在1次燃燒時(shí)間內(nèi)廢氣溫度上升、維持中所需的燃料的使用，能夠提高燃料效率。本發(fā)明的廢氣凈化過濾器具備由多孔質(zhì)體構(gòu)成的過濾器基體(11)，在多孔質(zhì)的間壁(14)的表面設(shè)置有包含碳化硅的多孔質(zhì)膜(13)，對于多孔質(zhì)膜(13)的氣孔徑分布而言，氣孔徑在0.01μm以上且3.0μm以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的70％以上，且氣孔徑在0.01μm以上且0.3μm以下的氣孔為氣孔總?cè)莘e的5％以上且90％以下。
文檔編號B01D71/02GK102574075SQ20108004344
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者岸本淳, 根矢直, 田中正道, 石崎啟太 申請人:住友大阪水泥股份有限公司, 本田技研工業(yè)株式會社