CN118140039A - 颗粒过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种减少因形成涂层导致的压力损失的增大的壁流型颗粒过滤器。本发明的颗粒过滤器具有壁流型的基材和形成于基材的涂层，上述基材具有：仅排气流入侧的端部开口的入侧室；仅排气流出侧的端部开口的出侧室；和将上述入侧室与上述出侧室分隔并形成有将上述入侧室和上述出侧室连通的多个细孔的分隔壁，上述涂层设置于上述细孔的壁面，包含第一无机氧化物和第二无机氧化物。上述第一无机氧化物的平均粒径大于上述第二无机氧化物的平均粒径，在将上述第一无机氧化物与上述第二无机氧化物的重量比率的合计设为100％时，上述第二无机氧化物的重量比率为10％以上50％以下。
Description
技术领域
本发明涉及颗粒过滤器。详细而言，涉及一种用于捕集从车辆的内燃机排出的排气中所包含的颗粒状物质(PM：Particulate Matter)的颗粒过滤器。需要说明的是，本申请基于2021年10月20日提出的日本专利申请第2021-171637号主张优先权，该申请的全部内容作为参照引入本说明书中。
背景技术
从车辆发动机等内燃机排出的排气中包含烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有毒排气成分以及颗粒状物质(PM：Particulate Matter)等。因此，在内燃机的排气系统中，配置有能够捕集PM的颗粒过滤器。特别是，近年来，为了使颗粒过滤器具有抑制PM排出的功能以外，还具有对排气成分进行净化的功能，提出了例如在颗粒过滤器中设置含有能够将排气成分氧化或还原的催化剂(例如Pt、Pd、Rh等催化剂金属)的涂层。
这样的颗粒过滤器例如具有壁流型的基材和形成于该基材的催化剂涂层。壁流型的基材具有：仅排气流入侧的端部开口的入侧室；仅排气流出侧的端部开口的出侧室；和将两室分隔的多孔质分隔壁。另外，在该基材的分隔壁的表面和/或内部形成有催化剂涂层。供给至这样结构的颗粒过滤器的排气在入侧室流入、通过分隔壁之后，从出侧室排出。此时，在PM被多孔质分隔壁捕集的同时，由形成于该分隔壁的催化剂层将排气成分净化。例如，在专利文献1中公开了这样的结构的一例。
另外，例如在专利文献2中公开了一种包含基材和在该基材上的洗涂层(washcoat)的排气净化用催化剂物品。该洗涂层包含催化剂成分和平均粒径为约10nm～约1000nm的功能性结合剂，通过将上述催化剂成分的平均粒径设定为高于上述功能性结合剂的10倍，能够实现多孔质的事实上无缝隙的洗涂层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/060049号公报
专利文献2：日本专利公表第2018-503511号公报
发明内容
那么，通过在颗粒过滤器形成催化剂涂层能够赋予排气净化功能，但是，作为代价，由于催化剂涂层导致排气流道变窄，会使压力损失(下文也称为“压损”)增大。因此，即使是形成了催化剂涂层的情况下，也期待使压力损失减少的技术。
因此，本发明是鉴于上述事情而完成的发明，其目的在于：提供一种能够减少因形成涂层导致的压力损失的增大的壁流型颗粒过滤器。
本发明的发明人为了拓宽壁流型基材的分隔壁的细孔中的排气流道，关注了形成在该细孔的壁面的涂层的空隙率。其中，“涂层的空隙率”是指空隙在涂层每规定体积中所占的占有率，空隙率越低，表明涂层所含有的构成要素(例如各种无机氧化物)的配置越紧密。本发明人认为，通过降低涂层的空隙率，能够进一步拓宽排气通过细孔的流道，为此进行了深入研究。其结果发现：通过将平均粒径不同的无机氧化物混合，并将它们的重量比率设定在规定范围，能够减少因形成涂层导致的压力损失的增大。
即，本发明的颗粒过滤器是用于捕集从内燃机排出的排气中的颗粒状物质的颗粒过滤器，具有壁流型的基材和形成于上述基材的涂层。上述基材具有：仅排气流入侧的端部开口的入侧室；仅排气流出侧的端部开口的出侧室；和将上述入侧室与上述出侧室分隔并形成有将该入侧室和该出侧室连通的多个细孔的分隔壁。上述涂层设置于上述细孔的壁面，包含第一无机氧化物和第二无机氧化物。上述第一无机氧化物的平均粒径大于上述第二无机氧化物的平均粒径，在将上述第一无机氧化物与上述第二无机氧化物的重量比率的合计设为100％时，上述第二无机氧化物的重量比率为10％以上50％以下。
根据这样的构成，能够降低涂层的空隙率，拓宽排气的流路，从而能够减少压力损失的增大。
此外，在本发明的颗粒过滤器的一个优选方式中，上述第一无机氧化物是氧化铈-氧化锆复合氧化物，上述第二无机氧化物是氧化铝。根据这样的构成，能够更适当地降低涂层的空隙率，并能够进一步降低压力损失的增大。
在更优选的一个方式中，上述第二无机氧化物的上述重量比率为20％以上30％以下。根据这样的构成，能够进一步减少压力损失的增大。
此外，本发明的颗粒过滤器的一个优选方式中，上述涂层还包含作为能够将上述排气中的至少一种排气成分氧化或还原的催化剂发挥功能的催化剂金属。根据这样的构成，能够赋予涂层排气净化功能，使该涂层不仅有助于PM的捕集，还有助于排气成分的净化。
附图说明
图1表示配置一个实施方式的颗粒过滤器的排气系统的一例的示意图。
图2为表示一个实施方式的颗粒过滤器的立体示意图。
图3为表示一个实施方式的颗粒过滤器的沿筒轴方向的截面的示意图。
图4A为表示一个实施方式的颗粒过滤器的基材的分隔壁的截面的放大示意图。
图4B为表示现有的颗粒过滤器的基材的分隔壁的截面的一例的放大示意图。
图5为表示小粒径重量比率与压损比的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，适当参照附图，对本发明的颗粒过滤器的实施方式进行说明。需要说明的是，除了本说明书中特别提及的事项以外，本发明实施所需的事项均可以作为基于本领域现有技术的本领域技术人员的设计事项来把握。本发明可以基于本说明书所记载的内容和本领域的技术知识来实施。需要说明的是，在本说明书中，关于数值范围，记载为“A～B”时，意指A以上B以下，包含大于A且小于B的范围。
<内燃机的排气系统>
首先，对能够适用本发明的颗粒过滤器的排气系统进行说明。图1表示配置颗粒过滤器的排气系统的一例的示意图。在图1中，在内燃机(发动机)2的排气系统(排气管4)中配置有排气净化用催化剂5和颗粒过滤器1。
含有氧气和燃料气体的混合气体被供给到内燃机2。内燃机2使该混合气体燃烧以产生机械能。内燃机2例如以汽油发动机为主体而构成。此外，内燃机2也可以是汽油发动机以外的发动机(例如柴油发动机等)。
内燃机2中由混合气体燃烧所产生的排气如图1中的箭头所示被排放到由排气歧管3和排气管4构成的排气系统中。需要说明的是，在本说明书中，为了便于说明，将排气的流通方向上靠近内燃机2的一侧称为上游，将远离内燃机2的一侧称为下游。
排气管4装配有检测与排气成分、温度相关的信息等的传感器8。该传感器8与发动机控制单元(ECU：Engine Control Unit)7连接。而且，传感器8检测到的信息被传送到ECU7，用作校正内燃机2的运转控制的信息之一。
排入到排气管4的气体流经排气净化用催化剂5和颗粒过滤器1，向排气系统的外部排放。因为排气净化用催化剂5含有能够将排气中的有毒排气成分(NOx、HC、CO)氧化或还原的催化剂金属(例如Pt、Pd、Rh等)，所以能够将排气中的排气成分净化。此外，PM通过流经颗粒过滤器1而被捕集。而且，当颗粒过滤器1含有催化剂金属时，通过使排气成分流经颗粒过滤器1而将排气成分净化。
需要说明的是，虽然图1中将排气净化用催化剂5配置在颗粒过滤器1的上游，但排气净化用催化剂5也可以配置在颗粒过滤器1的下游。另外，虽然在图1中在排气系统中作为催化剂配置了一种排气净化用催化剂5，但也可以配置两种以上的催化剂。例如，也可以在排气净化用催化剂5的下游侧配置底置催化剂(underfloor catalyst)等。即使在这种情况下，颗粒过滤器1的配置位置也没有特别限定，例如可以配置在底置催化剂的上游侧或下游侧。
<颗粒过滤器>
以下，对颗粒过滤器1的一个实施方式进行详细说明。图2为表示一个实施方式的颗粒过滤器的立体示意图。图3为表示一个实施方式的颗粒过滤器的沿筒轴方向的截面的示意图。图4A为表示一个实施方式的颗粒过滤器的基材的分隔壁的截面的放大示意图。需要说明的是，本说明书所参照的各图中的符号A表示“排气的流通方向”。另外，符号X表示“分隔壁的延伸方向”，符号Y表示“基材的分隔壁的厚度方向”。
如图2和图3所示，颗粒过滤器1具有基材10和涂层20。以下对它们进行说明。
1.基材
基材10构成颗粒过滤器的骨架。如图2所示，在本实施方式中，使用沿着排气的流通方向A延伸的圆筒形基材10。需要说明的是，基材的外形并不限于圆筒形，还可以是椭圆筒形、棱柱筒形等。此外，基材10的总长度和容量也没有特别限制，可以根据内燃机2(参照图1)的性能和排气管4的尺寸等适当变更。此外，基材10可以无限制地使用能够用于颗粒过滤器基材的现有公知的原材料。作为这样的基材10的原材料的一例，可以举出以堇青石、碳化硅(SiC)、钛酸铝等陶瓷、以及不锈钢等合金为代表的高耐热性原材料。例如，堇青石因为对热冲击的耐久性优异，所以能够特别适合用作易于被供给高温排气的汽油发动机用颗粒过滤器(GPF)的基材的原材料。
本实施方式的基材10为壁流型的基材。具体如图2和图3所示，基材10具有仅排气流入侧的端部开口的入侧室12；仅排气流出侧的端部开口的出侧室14；和将入侧室12与出侧室14分隔的多孔质的分隔壁16。具体而言，入侧室12是排气流入侧的端部开口，且排气流出侧的端部由密封部12a阻塞的气体流道。另一方面，出侧室14是排气流入侧的端部由密封部14a阻塞，且排气流出侧的端部开口的气体流道。另外，分隔壁16是形成有多个能够流通排气的细孔的分隔件。该分隔壁16具有多个使入侧室12与出侧室14连通的细孔18(参照图4A)。需要说明的是，在本实施方式的颗粒过滤器1中，垂直于分隔壁16的延伸方向X的截面上的入侧室12(出侧室14)的形状为正方形(参照图2)。但是，垂直于延伸方向的截面上的该入侧室(出侧室)的形状不限于正方形，可以采用各种形状。例如，可以是平行四边形、长方形、梯形等矩形形状、三角形及其它多边形(例如六边形、八边形)、圆形等各种几何形状。
基材10的分隔壁16优选在考虑PM捕集性能、压损抑制性能等情况下形成。例如，分隔壁16的厚度优选为100μm～350μm左右。而且，分隔壁16的孔隙率优选为20体积％～70体积％左右、更优选为50体积％～70体积％。此外，从充分确保分隔壁16的通气性并抑制压损的增大的观点考虑，细孔18的平均细孔直径优选为8μm以上、更优选为12μm以上、进一步优选为15μm以上。另一方面，从确保适当的PM捕集性能的观点考虑，细孔18的平均细孔直径的上限值优选为30μm以下、更优选为25μm以下、进一步优选为20μm以下。需要说明的是，分隔壁16的孔隙率和平均细孔直径是通过水银压入法测得的值。
2.涂层
如图3和图4A所示，涂层20形成于基材10的分隔壁16的细孔18的壁面18a上。在本实施方式中，涂层20设置在分隔壁16的从与入侧室12相接的表面(入侧面16a)向着与出侧室14相接的表面(出侧面16b)的规定区域。
涂层20包含第一无机氧化物22和第二无机氧化物24。涂层20通过第一无机氧化物22和第二无机氧化物24的聚集形成多孔质。
另外，涂层20还可以包含作为能够将至少一种排气成分氧化或还原的催化剂发挥功能的催化剂金属。典型而言，该催化剂金属载持在第一无机氧化物22和/或第二无机氧化物24上。由此能够向涂层20赋予排气净化性能。作为催化剂金属，可以举出例如钯(Pd)、铑(Rh)、铂(Pt)、钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)等属于铂族元素的金属或其它作为氧化或还原催化剂发挥功能的金属。其中，由于Pd和Pt对一氧化碳和烃的净化性能(氧化净化性能)优异，Rh对NOx的净化性能(还原净化性能)优异，因此它们是作为三元催化剂特别优选的催化剂金属。此外，还可以将包括钡(Ba)、锶(Sr)以及其它碱土金属、碱金属、过渡金属等的金属作为助催化剂成分并用。催化剂金属的基于电子显微镜观察的平均粒径可以优选为0.5nm～50nm、更优选为1nm～20nm，但没有特别限定。
第一无机氧化物22和第二无机氧化物24可以是能够载持催化剂金属的无机氧化物、具有能够吸蓄和释放氧的储氧能力(OSC：oxygen storage capacity)的无机氧化物(所谓的OSC材料)等。作为能够载持催化剂金属的无机氧化物，可以举出例如氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)等。此外，还可以是氧化钇(Y2O3)等稀土金属氧化物、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等。作为OSC材料，可以举出例如氧化铈-氧化锆复合氧化物(CZ或ZC复合氧化物)等。由于OSC材料可以作为排气净化的助催化剂发挥功能，因此优选将OSC材料用作第一无机氧化物22和第二无机氧化物24的至少一者。此外，从提高耐热性的观点考虑，能够优选采用例如微量添加了包含钇(Y)、镧(La)、铌(Nb)、镨(Pr)及其它稀土元素的氧化物的氧化铈、氧化铈-氧化锆复合氧化物等OSC材料。需要说明的是，第一无机氧化物22和第二无机氧化物24典型地由互不相同的无机氧化物构成，但也可以由同种的无机氧化物构成。
如图4A所示，在本实施方式中，第一无机氧化物22和第二无机氧化物24分别形成为颗粒状。第一无机氧化物22和第二无机氧化物24典型地可以分别为由一次颗粒聚集而构成的二次颗粒。需要说明的是，在本说明书中，“一次颗粒”是指构成通过凝聚、烧结等聚集而成的二次颗粒的微小颗粒。
第一无机氧化物22和第二无机氧化物24具有不同的平均粒径。第一无机氧化物22的平均粒径Da设计成大于第二无机氧化物24的平均粒径Db(即Da＞Db)。此外，在将第一无机氧化物22和第二无机氧化物24的重量比率的合计设为100％时，将第二无机氧化物24的重量比率设计为10％以上50％以下。根据本发明的发明人的研究，发现通过如上设计第一无机氧化物22和第二无机氧化物24，能够降低颗粒过滤器的压力损失。以下，在与现有的颗粒过滤器的涂层进行比较的方式下进行说明。
图4B为表示现有的颗粒过滤器的基材的分隔壁的截面的一例的放大示意图。在图示的现有的颗粒过滤器100中，涂层120形成于基材的分隔壁116的细孔118的壁面118a上。此外，涂层120设置在分隔壁116的从与入侧室112相接的表面(入侧面116a)向着与出侧室114相接的表面(出侧面116b)的规定区域。涂层120含有一种无机氧化物122，并且通过无机氧化物122的聚集形成为多孔质。
当排气通过细孔118从入侧室112流向出侧室114时，形成有涂层120的部分因无机氧化物122聚集而使排气不能顺利通过。因此，当涂层120的从细孔118的壁面118a起算的厚度较厚时，通过涂层120的排气的比率增高，压力损失增高。换言之，由于涂层120所包围的细孔孔径的宽度变窄，压力损失增高。
此外，如图4B所示，在一种无机氧化物122聚集形成的涂层120中，在无机氧化物122之间容易形成较大的空隙，具有涂层120的空隙率变高的倾向。这样，由于涂层120的从细孔118的壁面118a起算的厚度增加，所以排气能够顺利流通的细孔孔径的中心部的宽度变窄。因此，排气很难从入侧室112流向出侧室114，使得压力损失增高。
另一方面，本发明的颗粒过滤器1在涂层20中包含平均粒径不同的第一无机氧化物22和第二无机氧化物24，由此涂层20的空隙减少，涂层20的空隙率降低。因此，即使在形成了与现有的涂层120相同的涂布量的涂层20的情况下，也能够使涂层20的从细孔18的壁面18a起算的厚度薄于现有技术。由此，易于使排气从入侧室112流向出侧室114，因此能够使压力损失降得比现有技术低。此外，根据本发明人的深入研究后发现：该压力损失的降低效果在将平均粒径更小的第二无机氧化物24的重量比率设为10％以上50％以下时能够显著发挥。
第一无机氧化物22和第二无机氧化物24只要具有能够侵入细孔18的平均粒径，在现有颗粒过滤器的分隔壁的细孔的壁面(分隔壁的内部)形成的涂层中能够含有的无机氧化物的平均粒径的范围内即可。因此，虽然没有特别限定，但是第一无机氧化物22和第二无机氧化物24的平均粒径可以设定为例如0.1μm～10μm的范围、优选为0.5μm～5μm的范围。
第一无机氧化物22的平均粒径Da与第二无机氧化物24的平均粒径Db之比(Da除以Db的值：Da/Db)可以为1＜Da/Db、优选为1.5≤Da/Db、更优选为1.8≤Da/Db(例如2≤Da/Db)。由此能够更适当地减少涂层20的空隙率。另外，Da/Db的上限没有特别限定，例如为Da/Db≤5，可以为Da/Db≤3、Da/Db≤2.5。
第一无机氧化物22的平均粒径Da没有特别限定，例如可以为1.5μm～5μm、优选为1.5μm～3μm、更优选为1.5μm～2.5μm(例如1.7μm～2.3μm)。
第二无机氧化物24的平均粒径Db没有特别限定，例如可以为0.5μm～1.5μm、优选为0.7μm～1.3μm、更优选为0.8μm～1.2μm(例如0.9μm～1.1μm)。
需要说明的是，本说明书中的“平均粒径”是指通过基于激光衍射/散射法的粒度分布测定装置测得的体积基准的粒度分布的累计50％的粒径(D50)。具体而言，平均粒径可以采用使用激光衍射/散射式粒度分布测定装置(株式会社堀场制作所制，LA-920)并将折射率设为1.20+0.01i(i是虚数项)而测得的值。需要说明的是，平均粒径是包含二次颗粒的粒径而算出的值。
在将第一无机氧化物22和第二无机氧化物24的重量比率的合计设为100％时，第二无机氧化物24的重量比率优选为10％以上50％以下，更优选为10％以上40％以下，进一步优选为20％以上30％以下。只要在该范围内，就能够将涂层20的空隙率控制得更适当，并能够适当地降低压力损失。
在优选的一例中，第一无机氧化物22是氧化铈-氧化锆复合氧化物，第二无机氧化物24是氧化铝。在这样的构成下，当将第二无机氧化物24(氧化铝)的上述重量比率设计为20％以上30％以下时，能够特别显著地降低压力损失。
涂层20的基材10的每1L容量的涂布量没有特别限定，例如可以为20g/L以上，可以为30g/L以上、50g/L以上。例如，在涂层20中含有催化剂金属的情况下，因为只要在上述范围内就能够提高排气净化性能，所以是合适的。另一方面，涂层20的形成量的上限值从减少压力损失的观点考虑，优选为200g/L以下、更优选为150g/L以下、进一步优选为120g/L以下。需要说明的是，在本说明书中，基材10的容量是指除了基材10的纯容积以外，还包含入侧室12、出侧室14、分隔壁的细孔18等空隙的容积在内的松装容积。
虽然没有特别限定，但是在基材10的分隔壁16的厚度方向Y上，将分隔壁16的厚度Tw设为100％时，形成涂层20的区域(厚度Tc)的比例例如可以为10％以上，可以为20％以上、30％以上。由此，能够更好地发挥能够包含在涂层20中的催化剂金属和OSC材料的效果。此外，从抑制压力损失的增大的观点考虑，形成涂层20的比例例如可以为分隔壁16的厚度Tw的80％以下，可以为70％以下、60％以下、50％以下。
此外，虽然没有特别限定，但当将入侧室12的分隔壁的延伸方向X上的总长度设为100％时，形成涂层20的区域(长度)的比例例如可以为10％以上，可以为30％以上、50％以上、70％以上、90％以上(例如100％)。根据本发明，即使在形成涂层20的区域较宽的情况下，也能够减少压力损失的增大。需要说明的是，典型地，涂层20从基材10的排气流入侧的端部向着排气流出侧的端部形成。在该情况下，形成上述涂层20的区域(长度)的比例是指从排气流入侧的端部起算的长度的比例。
<颗粒过滤器的制造方法>
以下，对本实施方式的颗粒过滤器1的制造方法的一例进行说明。需要说明的是，颗粒过滤器1的制造方法并非限于以下的制造方法。
(1)浆料的制备
首先，通过将上述的涂层20的材料分散在规定的分散介质中来制备浆料。作为分散介质，可以不受特别限制地使用该种浆料的制备中所使用的分散介质。例如，分散介质可以为极性溶剂(例如水)，也可以为非极性溶剂(例如甲醇等)。此外，浆料除了上述的涂层20的材料和分散介质以外，还可以含有粘度调节用的有机成分。作为这类粘度调节用的有机成分，可以举出羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)等纤维素系聚合物。需要说明的是，通过根据粘度调节用的有机成分的添加量和种类来调节浆料的粘度，能够容易进行形成涂层20的区域的调节。
第一无机氧化物22和第二无机氧化物24例如通过在上述分散介质中按照现有公知方法进行研磨加工，能够调节至所期望的平均粒径。这类加工优选准备含有第一无机氧化物22的浆料和含有第二无机氧化物24的浆料来分别实施。此后，可以以使第一无机氧化物22和第二无机氧化物24达到所期望的质量比的方式，将这些浆料混合。需要说明的是，只要能够调节至所期望的平均粒径，可以在将第一无机氧化物22和第二无机氧化物24混合在同一浆料中的状态下进行研磨加工。需要说明的是，作为研磨加工，可以举出例如利用珠磨机、球磨机等的加工。
(2)浆料的导入
接着，通过将上述制备好的浆料导入分隔壁16的细孔18内来形成涂层20。需要说明的是，将浆料导入细孔18内的方式没有特别限制，可以不受特别限制地使用现有公知的方式。作为这种浆料导入方式的一例，可以举出吹气法和吸涂法等。在吹气法中，将基材10的端部浸渍到浆料中，使浆料渗透到入侧室12的内部之后，取出基材10，实施吹气，由此将浆料导入细孔18内。另一方面，在吸涂法中，在将基材10的排气流入侧的端部浸渍到浆料中的状态下，从排气排出侧的端部抽吸，由此使浆料导入细孔18内。在吸涂法中，可以通过调节抽吸力来调节涂布浆料的区域。
然后，通过在规定的温度和时间下进行烧制，能够在基材10的分隔壁16的细孔18的壁面18a上形成涂层20。因为涂敷的浆料的烧制条件根据基材或无机氧化物的形状和尺寸而变动，所以没有特别限定，但通常在400～1000℃左右烧制约1～5小时左右，由此能够形成目标涂层20。
以上，对本发明的颗粒过滤器的实施方式进行了说明。需要说明的是，本发明的颗粒过滤器并非限定于上述实施方式。例如，在上述的图3所示的实施方式中，涂层20是形成在分隔壁16的从与入侧室12相接的表面(入侧面16a)朝向出侧室14的规定区域，但涂层20也可以形成在分隔壁16的从与出侧室14相接的表面(出侧面16b)朝向入侧室12的规定区域。在该情况下，代替将涂层形成用浆料从入侧室12侧导入，可以从出侧室14侧导入，因此将上述实施方式中的涂层20的形成区域的相关说明在阅读中替换为出侧室14侧即可理解。此外，涂层20也可以从分隔壁16的入侧面16a和出侧面16b的两侧形成。
此外，在图3所示的实施方式中，颗粒过滤器1不具有涂层20以外的涂层，但也可以具有例如形成在分隔壁16的表面的涂层(例如含有催化剂金属的催化剂层)。
本发明的颗粒过滤器可以用作汽油颗粒过滤器(GPF)、柴油颗粒过滤器(DPF)等，特别优选用作GPF。
以下，对本发明的技术的几个相关实施例进行说明，但并非意图将本发明的技术限定于这些实施例所示的方案。
[试验1]
<样品1>
首先，作为基材，准备了基材容积为1.314L、长度为122mm的壁流型圆筒状蜂窝基材(堇青石制，室数300cpsi，分隔壁厚度8密尔(1密尔为1/1000英寸)，平均细孔直径15μm，气孔率60％)。
接着，准备氧化铈-氧化锆复合氧化物(ZC材料)和氧化铝两种作为混合到涂层形成用浆料中的无机氧化物。ZC材料通过在纯水中研磨，准备了含有平均粒径1μm的ZC材料的含ZC材料浆料。另外，氧化铝同样在纯水中研磨，由此准备了含有平均粒径1μm的氧化铝的含氧化铝浆料。然后，按照ZC材料∶氧化铝＝80％∶20％的重量比率，将含ZC材料浆料和含氧化铝浆料混合，制备涂层形成用浆料。
接着，使上述制作的涂层形成用浆料从入侧室流入上述制作的基材中，并用鼓风机吹掉不需要的部分。由此，在分隔壁的细孔的壁面上涂布了涂层形成用浆料。
接着，将该基材在120℃的干燥机中干燥2小时，除去水分。然后，用电炉在500℃烧制2小时，由此制造了样品1的颗粒过滤器。需要说明的是，在样品1中，每1L基材容积中，ZC材料的涂布量为80g/L，氧化铝的涂布量为20g/L。
<样品2>
将氧化铝的平均粒径变更为2μm，除此以外，与样品1同样实施，制造了样品2的颗粒过滤器。
<样品3>
将ZC材料的平均粒径变更为2μm，除此以外，与样品1同样实施，制造了样品1的颗粒过滤器。
[压力损失的评价]
在各样品的颗粒过滤器的入侧室侧，使20℃的空气以7m3/分钟的流量流入，从出侧室侧排出。使用压损测定装置(筑波理化精机株式会社制)，对此时的颗粒过滤器的上游侧的空气压力和下游侧的空气压力进行测定，计算出了压力损失(kPa)。表1表示了将样品1的颗粒过滤器的压力损失设为100时的相对值(压损比)。
[表1]
表1
如表1所示，样品3比样品1和样品2的压损比低。由于样品1～3的涂布量和ZC材料与氧化铝的重量比恒定，因此可以认为该压损比的差异是因ZC材料与氧化铝的平均粒径的差异引起的。
[试验2]
接着，对大粒径的无机氧化物(ZC材料)与小粒径的无机氧化物(氧化铝)的重量比率变化后的压力损失的变化进行了研究。
<样品4>
将每1L基材容积的ZC材料的涂布量变更为50g/L、氧化铝的涂布量变更为50g/L，除此以外，与样品3同样实施，制造了样品4的颗粒过滤器。即，成为ZC材料∶氧化铝＝50％∶50％的重量比率。
<样品5>
将每1L基材容积的ZC材料的涂布量变更为30g/L、氧化铝的涂布量变更为70g/L，除此以外，与样品3同样实施，制造了样品5的颗粒过滤器。即，成为ZC材料∶氧化铝＝30％∶70％的重量比率。
<样品6>
将每1L基材容积的ZC材料的涂布量变更为90g/L、氧化铝的涂布量变更为10g/L，除此以外，与样品3同样实施，制造了样品6的颗粒过滤器。即，成为ZC材料∶氧化铝＝90％∶10％的重量比率。
<样品7>
将每1L基材容积的ZC材料的涂布量变更为60g/L、氧化铝的涂布量变更为40g/L，除此以外，与样品3同样实施，制造了样品7的颗粒过滤器。即，成为ZC材料∶氧化铝＝60％∶40％的重量比率。
对样品4～7也与试验1同样评价了压力损失。将结果示于表2和图5。需要说明的是，压损比与试验1同样，以将样品1设为100时的相对值进行表示。
[表2]
表2
由表2和图5可知：当小粒径的氧化铝的重量比率为10％～50％时，压损比为93以下，压损比降低。另外，当氧化铝的重量比率为10％～40％时，能够进一步降低压损比。而且，当氧化铝的重量比率为20％～30％时，压损比显著降低。
以上，详细地说明了本发明的技术的具体例，但这些具体例只不过是举例说明，而并非限定请求保护的范围。请求保护的范围所记载的技术包括以上举例说明的具体例经各种变形、变更后的技术。例如，虽然上述具体例中使用未载持催化剂金属的无机氧化物，但根据本发明记载的技术信息，可以理解在使用载持了催化剂金属的无机氧化物的情况下也能够降低压损比。另外，虽然上述具体例中在入侧室侧的分隔壁的细孔的壁面上形成涂层，但根据本发明记载的技术信息，可以理解在出侧室侧的分隔壁的细孔的壁面上形成涂层的情况下也能够降低压损比。
Claims (4)
1.一种颗粒过滤器，其特征在于：
所述颗粒过滤器用于捕集从内燃机排出的排气中的颗粒状物质，
所述颗粒过滤器具有壁流型的基材和形成于所述基材的涂层，
所述基材具有：
仅排气流入侧的端部开口的入侧室；
仅排气流出侧的端部开口的出侧室；和
将所述入侧室与所述出侧室分隔并形成有将该入侧室和该出侧室连通的多个细孔的分隔壁，
所述涂层设置于所述细孔的壁面，
所述涂层包含第一无机氧化物和第二无机氧化物，
所述第一无机氧化物的平均粒径大于所述第二无机氧化物的平均粒径，
在将所述第一无机氧化物与所述第二无机氧化物的重量比率的合计设为100％时，所述第二无机氧化物的重量比率为10％以上50％以下。
2.如权利要求1所述的颗粒过滤器，其特征在于：
所述第一无机氧化物是氧化铈-氧化锆复合氧化物，所述第二无机氧化物是氧化铝。
3.如权利要求2所述的颗粒过滤器，其特征在于：
所述第二无机氧化物的所述重量比率为20％以上30％以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的颗粒过滤器，其特征在于：
所述涂层还包含作为能够将所述排气中的至少一种排气成分氧化或还原的催化剂发挥功能的催化剂金属。
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| PB01 | Publication | ||
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