专利名称：排气滤清器和其制造方法及用排气滤清器的排气处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排气滤清器，该排气滤清器将从诸如柴油机等之类的内燃机中排出的排气中移除颗粒物质，或者从诸如工厂等各种类型的燃烧/焚化设施中排出的排气中移除颗粒物质，本发明还涉及一种用于制造所述排气滤清器的方法以及一种排气处理装置。
背景技术：
从诸如工厂等各种类型的燃烧/焚化设施中(或者，具体地说，从诸如柴油机等内燃机中)排出的排气通常包括颗粒物质(在下文中必要时将其缩写为“PM”)，所述颗粒物质的主要成分为碳，另外还有氧化氮(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物等。
由于这些气体成分和颗粒物质，导致排气直接污染大气。另外，由于从污染的大气中落下的雨水，导致排气二次污染水源，诸如土壤、河流等。
所述排气由具有排气滤清器的排气处理装置处理。图8到图10示出传统、典型排气处理装置和排气滤清器的结构的示例。图8是示意性透视图，其一部分是截面图，示出排气处理装置的一个示例。图9是示出图8中所示的排气处理装置的分隔壁结构的示意性截面图。图10是示意性截面图，其中图9中所示的一部分分隔壁(排气滤清器)是以放大方式示出的。在图8到图10中，附图标记10为排气处理装置，100为分隔壁(排气滤清器)、101为滤清器基体结构部分、102为气孔、200为气体流动路径、以及300为颗粒物质。
图8中所示的排气处理装置10具有圆柱形形状。图8示出与该圆柱的轴向(图8中A所示的表面)垂直相交的截面，以及与轴向(图8中B所示的表面)平行的截面。排气滤清器的主要结构是由分隔壁100和由分隔壁100围绕的气体流动路径200构成的。流入孔和排出孔(都未示出)分别被设在轴向近侧处和轴向远侧处。
图8中所示的排气处理装置10是由具有蜂窝结构(格子结构)的滤清器基体(载体)构成的，所述滤清器基体(载体)是由多孔陶瓷制成的。所述滤清器基体沿排气的流动方向具有大量单元，并且沿排气的流动方向看过去，上游侧端部和下游侧端部被交替地封闭。大量气孔(空隙)被形成在各个单元之间的分隔壁100中。流入到其排气上游侧端部被打开的所述单元(排气流入气体流动路径)中的排气通过分隔壁100的气孔，并且从其下游侧端部被打开的流出气体流动路径中被排出。此时，颗粒物质被收集在分隔壁100的气孔中。
图9是图8中的B所示的表面的放大图。详细地说，图9示出排气的流动，所述排气从排气处理装置10的流入口侧(图9中标有A的侧部)中流入，以及净化气体的流动，所述净化气体通过分隔壁100被净化并且向排出口侧(图9中标有C的侧部)排出。在从图9中的侧部A向侧部C的过程中，从流入口侧流入并且包含颗粒物质300的排气通过流入气体流动路径200a，并且通过由排气滤清器构成的分隔壁100。此时，包含在排气中的颗粒物质300通过分隔壁100被移除。其中颗粒物质300已从排气中被去除的净化气体从侧部A向侧部C流过排气流动路径200b，并且最终从排出口中被排出。
图10示出排气通过分隔壁100的状态。在图10中，分隔壁100是由滤清器基体结构部分101以及由滤清器基体结构部分101构成的孔102构成的。附图标记A表示流入气体流动路径200a侧、附图标记C表示流出气体流动路径200b。当排气通过分隔壁100时，如图10所示，包含颗粒物质300的排气从侧部A向侧部C流入气孔102中。在该过程中，颗粒物质300通过粘附于滤清器基体结构部分101的表面(气孔壁表面)而从排气中被去除。
在图8到图10中作为示例示出的传统排气处理装置中，相对于颗粒物质的粒径的收集效率，以及排气滤清器的孔径、颗粒物质的收集效率、排气处理装置的压降(压力损失)和从开始(即，从未使用的状态或刚好再生之后的状态)的排气处理时间之间的关系通常如图11到图14中所示的。图11是示出收集效率和颗粒物质的每粒径的收集效率的定义的图表。图12是示出相对于孔径的收集效率的变化的图表。图13是示出相对于孔径的压降的变化的图表。图14是示出相对于从开始的排气处理时间的收集效率的变化的图表。
在图11中所示的图表中，图中的▲标记所绘出的曲线示出相对于颗粒物质的粒径的每粒径的收集效率的变化的图表。虚直线示出用于颗粒物质中10nm到600nm的粒径的每粒径的收集效率的平均值。应该注意的是，在以下描述中，当不是以每直径为基础具体描述收集效率时，它表示用于颗粒物质中10nm到600nm的粒径的每粒径的收集效率的平均值。
图12和图13分别示出根据孔径差异的收集效率和排气滤清器的压降的差异。而且，图14的图表示出在具有一定孔径的排气滤清器的收集效率时间上性能的变化。
应该注意的是，图11到图14的图表中所示的绝对值为示例，并且由于排气处理装置的结构而可沿任何方向变化。然而，与排气处理装置的结构无关，这些图表中所示的变化的趋势通常是相同的。
如从图11中可理解的，存在这样的粒径相关性，其中当颗粒物质的粒径增加时，每粒径的收集效率以缓V形形状变化。而且，如从图12和图13中可理解的，尽管孔径的增加通常会带来颗粒物质收集效率的减小，但是压降可被降低，并且在收集效率和压降之间存在平衡(trade-off)。而且，如从图14中可理解的，当排气被处理时，存在这种趋势，即，颗粒物质收集效率最初较低，但是逐渐增加，并且最终饱和。
以上已使用具体示例和附图描述了传统排气处理装置的结构以及其特征的概述。在所述排气处理装置中，为了无害地释放排气中的有害气体成分通常使用催化剂。然而，包含在排气中的颗粒物质起到催化剂毒物的作用，并且降低了用以净化NOx、CO、HC等的催化剂的活性。因此，已提出了用于收集该颗粒物质的各种排气滤清器(例如，见日本专利公报(JP-A)No.8-931)。
除了收集颗粒物质的功能以外，通常要求排气滤清器具有低压降、高耐压强度、高抗热震性等。而且，当执行颗粒物质的收集时，为了使颗粒物质积聚在排气滤清器处，必须间歇地使得排气滤清器再生。在这种情况下，重要的是，排气滤清器的再生效率要出色。这是由于，如果排气滤清器的再生效率较差，由于长时间使用会导致压降升高。
为了克服上述问题，已提出了这种排气滤清器，其中孔径小于滤清器基体孔径的过滤层被设在平均孔径为10μm到100μm(见JP-A No.3-47507)的滤清器基体的表面上。当使用该排气滤清器时，即使重复地执行再生处理，也可防止压降升高。
然而，当在以前未曾使用过该排气滤清器的状态下使用该排气滤清器时，或者当该排气滤清器经受再生处理并且再次使用时，与传统排气处理装置相同，随着时间的推移，压降和收集效率在一定程度上增加，尽管它们最终饱和。因此，存在这样一个问题，即，随着时间从开始使用时推移，该排气滤清器也不能显示出稳定的特征。
发明内容
考虑到上述问题，提出了本发明。本发明提供了一种收集效率可从其初期(初始)使用时保持较高并且压降仅存在少许变化的排气滤清器，并且提供了一种制造该排气滤清器的方法和一种排气处理装置。
本发明人还认真地检查了传统排气滤清器的问题。
如前面所述，在传统排气滤清器中，相对于孔径，在收集效率和压降之间存在平衡。因此，难以实现两者的高水平。另外，当排气滤清器的再生效率较差时，存在由于长时间使用会导致压降升高的问题。为了解决这些问题，如JP-A No.3-47507中所公开的，可有效地使用一种排气滤清器，其中在滤清器基体(第一结构，一次结构)的表面上，设置了孔径小于滤清器基体的孔径的过滤层(第二结构，二次结构)。
然而，甚至在具有这种第二结构的排气滤清器中，第二结构的孔径较大，并且第二结构较厚。因此，不可能克服随着时间的推移性能变化的问题，即，初期使用期间收集效率较低并且在收集性能稳定之前压降的增加较大。
本发明人在不具有第二结构的传统气体滤清器的流入侧表面使用了足够长时间直到收集效率饱和(达到100％)之后对其进行观察，并且确定由孔径小于滤清器基体的孔径的纤维层构成的所述第二结构形成在所述排气滤清器处。此外，本发明人确定这种第二结构会由于再生处理(加热处理)而导致消失，并且会在执行排气处理时再次形成。
从这些事实中，本发明人推断，以下是随着排气处理形成并且由于再生处理而消失的第二结构的特征(1)由于排气中的煤烟成分等的积聚，自然地形成第二结构；(2)第二结构的形成和消失随着时间的推移带来性能的变化；以及(3)一旦充分地形成该第二结构，收集效率就饱和并且压降方面的增加速度减小，即，性能稳定。因此，本发明人认为必须提供具有与滤清器基体不同的孔径等的第二结构。
然而，如JP-A No.3-47507中所公开的，即使人工地将过滤层设置为第二结构，由于孔径较大，随着时间的推移，性能的变化会增加。该过滤层的平均孔径在0.2μm到10μm范围内。此外，该人工过滤层通过这种处理被形成，在所述处理中，粒径例如约为3.6μm到20μm的硅藻土或氧化铝等的多孔颗粒被擦入(rubbed-into)到滤清器基体的表面中。因此，假定过滤层的厚度大约从几微米到几十微米。另一方面，本发明人所观察到并且通过煤烟成分等的积聚自然形成的第二结构，具有大约100nm的平均孔径和大约1μm的厚度，并且在孔径和厚度方面大大不同于上述过滤层。
建议不能仅通过设置第二结构而抑制随着时间的推移的性能的变化，并且存在最适宜的第二结构的孔径和厚度。
根据上述知识，本发明人认为，在滤清器基体处形成可显示出与由随着排气处理而积聚的煤烟等自然形成的第二结构的功能相同的功能并且甚至也不会由于再生处理而消失的第二结构是重要的，本发明人如下所述那样实现本发明。也就是说，本发明的第一方面公开了一种具有滤清器基体的排气滤清器，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，其中，在所述滤清器基体处的所述流入表面和所述排出表面相互开口连通的气孔的内部和/或表面设置有微孔结构，所述微孔结构中相连接地设置有具有微隙的颗粒烧结块(凝集体、附集体)并且所述微孔结构是可透气的且收集包含在所述排气中的颗粒物质。
此外，本发明的第二方面公开了一种具有滤清器基体的排气滤清器，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，其中，在所述滤清器基体的表面内和/或表面处设置有微孔结构以便与所述排气通道方向相交叉，所述微孔结构的厚度为3.5μm或小于3.5μm且平均孔径在20nm到200nm的范围内。
另外，本发明公开了制造本发明的第一方面所涉及的排气滤清器的一种方法，所述方法包括微孔结构前体形成工序和烧结工序，所述微孔结构前体形成工序通过从所述排出表面吸入其中分散有耐热颗粒的气体并将其向所述流入表面排出而在所述排出表面附近粘附/积聚所述耐热颗粒，以形成微孔结构前体，所述烧结工序通过加热所述微孔结构前体而使其烧结，以形成所述微孔结构。
本发明公开了制造本发明的第二方面所涉及的排气滤清器的一种方法，所述方法包括所述方法包括微孔结构前体形成工序和烧结工序，所述微孔结构前体形成工序通过从所述排出表面吸入其中分散有耐热颗粒的气体并将其向所述流入表面排出而在所述排出表面附近粘附/积聚所述耐热颗粒，以形成微孔结构前体，所述烧结工序通过加热所述微孔结构前体而使其烧结，以形成所述微孔结构。
而且，本发明公开了具有本发明的第一方面所涉及的排气滤清器的一种排气处理装置，它至少具有流入口、排出口、连接所述流入口与所述排出口的气体流动路径以及将所述气体流动路径分为流入口侧和排出口侧的分隔壁。
另外，本发明公开了具有本发明的第二方面所涉及的排气滤清器的一种排气处理装置，它至少具有流入口、排出口、连接所述流入口与所述排出口的气体流动路径以及将所述气体流动路径分为流入口侧和排出口侧的分隔壁。
在下文中将作为示例描述本发明的最优方面，但是本发明不局限于这些方面本发明的第一方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构的气孔率在60-90％的范围内；本发明的第一方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构是纤维状的；本发明的第一方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构包含一种具有耐热性和/或使所述颗粒物质氧化的功能并且可制成为粒径约10nm到200nm的颗粒的材料；本发明的第一方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构设置在所述排出表面的附近；本发明的第一方面所涉及的排气滤清器，其中所述滤清器基体的平均孔径在5μm到50μm的范围内；本发明的第一方面所涉及的排气滤清器，其中在所述滤清器基体的气孔壁表面上承载有具有使所述颗粒物质氧化的功能的催化剂；本发明的第二方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构的气孔率在60-90％的范围内；
本发明的第二方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构是纤维状的；本发明的第二方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构包含一种具有耐热性和/或使所述颗粒物质氧化的功能并且可制成为粒径约10nm到200nm的颗粒的材料；本发明的第二方面所涉及的排气滤清器，其中所述微孔结构设置在所述排出表面的附近；本发明的第二方面所涉及的排气滤清器，其中所述滤清器基体的平均孔径在5μm到50μm的范围内；本发明的第二方面所涉及的排气滤清器，其中在所述滤清器基体的气孔壁表面上承载有具有使所述颗粒物质氧化的功能的催化剂。
下面将根据以下附图详细地描述本发明的优选实施例。
图1是示出本发明排气滤清器的结构示例的示意性截面图(图9中所示的分隔壁的一部分(排气滤清器)被放大并且在其处设置了微孔结构的示意性截面图)；图2是微孔结构的表面的放大照片，其中图1中所示的排气滤清器的排出表面是通过扫描电子显微镜观察得到的；图3是示出在本发明的排气处理装置(稍后将描述的示例1)和传统排气处理装置(稍后将描述的比较示例1)中相对于PM收集时间的收集效率的变化的图表；图4是示出在本发明的排气处理装置(稍后将描述的示例2)中相对于10L/min的排气流量下再生次数的初期(初始)收集效率的变化的图表；图5是示出在本发明的排气处理装置(稍后将描述的示例2)和传统排气处理装置(稍后将描述的比较示例2和3)中初期收集效率与排气流量之间关系的图表；
图6是示出在本发明的排气处理装置(稍后将描述的示例2)和传统排气处理装置(稍后将描述的比较示例2和3)中在40L/min的排气流量时颗粒物质的每粒径的初期收集效率的图表；图7是示出在本发明的排气处理装置(稍后将描述的示例2)和传统排气处理装置(稍后将描述的比较示例2和3)中在10L/min的排气流量时测量初期压降的结果的图表；图8是示意性透视图，其一部分为截面图，示出排气处理装置的一个示例；图9是示出图8中所示的排气处理装置的分隔壁结构的示意性截面图；图10是示意性截面图，其中图9中所示的一部分分隔壁(排气滤清器)是以放大方式示出的；图11是示出收集效率和颗粒物质的每粒径的收集效率的定义的图表；图12是示出相对于孔径的收集效率的变化的图表；图13是示出相对于孔径的压降的变化的图表；图14是示出相对于从开始的排气处理时间的收集效率的变化的图表；以及图15是示出在示例2和3的排气处理装置中使排气流动90分钟之后压降的增加速度相对于排气温度的测量结果的图表，将在下文中进行描述。
本发明的第二方面的排气滤清器包括滤清器基体，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，其中，在所述滤清器基体的表面内和/或表面处设置有微孔结构以便与所述排气通道方向相交叉，所述微孔结构的厚度为3.5μm或小于3.5μm且平均孔径在20nm到200nm的范围内。
因此，根据使用本发明排气滤清器的排气处理装置，当排气被处理时，可从初期使用开始保持高收集效率，可抑制压降的变化，并且随着时间的推移可显示出稳定的性能。
图1是排气滤清器的示意性截面图，其中上述微孔结构设置在图10中所示的排气滤清器的滤清器基体的排出表面处(即，图1是本发明排气滤清器的结构示例)。在图1中，附图标记400表示微孔结构，并且由其它附图标记表示的部分与图10中所示的相同。
在图1中所示的排气滤清器中，当排气通过分隔壁100时，颗粒物质300粘附于并且被收集在滤清器基体结构部分101处。此外，在图1中所示的排气滤清器中，通常通过而未被收集的颗粒物质300可粘附于设置在排出表面处的微孔结构400处并且由微孔结构400收集。
图2是示出微孔结构的表面的示例的放大照片，其中通过扫描电子显微镜可以观察到图1中所示的排气滤清器的设有微孔结构400的排出表面。在图2中，由黑色分帧线围绕的区域为气孔102，并且该区域的桢外侧的区域为滤清器基体结构部分101。此外，微孔结构400被形成为用于覆盖气孔102。
设在排气滤清器表面处的流入表面和排出表面的位置没有具体限制。例如，在排气沿“L”形流过加工成字母“L”形的排气滤清器的情况下，流入表面和排出表面相互垂直。然而，流入表面和排出表面通常优选平行设置。在这种情况下，优选在一个表面处设置流入表面而在另一个表面处设置排出表面，同时滤清器基体被设在它们之间。在以下的描述中，为了便于说明，假定使用这种结构。然而，设在排气滤清器表面处的流入表面和排出表面之间的位置关系并非被限制为仅是平行的。
微孔结构接下来，将详细描述设在本发明排气滤清器的滤清器基体处的微孔结构。
如上所述，微孔结构的厚度为3.5μm或小于3.5μm，优选为2μm或小于2μm。超过5μm的微孔结构厚度会导致绝对压降的增加，并导致伴随使用期的时间的推移的压降的增加。
从压降的观点来看，微孔结构的较薄厚度是优选的。然而，如果微孔结构太薄，颗粒物质收集效率本身会降低，并且会出现排气不能被充分净化的情况。因此，微孔结构的厚度为0.2μm或大于0.2μm，优选为0.5μm或大于0.5μm。应该注意的是，使用扫描电子显微镜等可容易地测量微孔结构的厚度。
以层的形式形成所述微孔结构就足够了，从而可至少封闭滤清器基体的气孔。因此，在本发明中，前述“微孔结构的厚度”是指被形成为用于封闭滤清器基体的气孔的微孔结构沿排气通道的方向的厚度。这里，“排气通道的方向”是指通过排气滤清器的排气的宏观流动方向。例如，如果所述微孔结构被设在滤清器基体的排出表面附近，“排气通道的方向”是指垂直于排出表面的方向。此外，如果所述微孔结构被设在滤清器基体的表面处，则未形成在封闭气孔的位置处的微孔结构的厚度没有具体限制，并且不将微孔结构设在滤清器基体表面的不存在气孔的位置处就足够了。
如上所述，微孔结构的平均微孔直径在20nm到200nm的范围内，优选在20nm到150nm的范围内，更优选的是在20nm到100nm的范围内。
如果平均微孔直径超过1000nm，颗粒物质收集效率本身会降低，并且排气不能被充分地净化。此外，小于10nm的平均微孔直径会导致绝对压降的增加，并导致伴随使用期的时间的推移的压降的增加。
应该注意的是，通过对扫描电子显微镜拍摄的图像进行图像分析或通过使用水银压入式细孔分布测定装置可测量微孔结构的平均微孔直径。
具有上述厚度和平均微孔直径的微孔结构相对于收集效率和压降显示出基本与由于排气处理导致的煤烟成分的积聚而自然形成的第二结构相似的效果。
应该注意的是，尽管微孔结构的气孔率没有具体限制，但是其气孔率优选在60％到90％的范围内，更优选的是在80％到90％的范围内。如果气孔率超过90％，将出现微孔结构缺乏机械耐久性甚至难以保持微孔结构的形状的情况，以及由于每单位体积的表面面积较小因此收集效率降低的情况。此外，如果气孔率小于50％，存在压降较大的情况。
应该注意的是，通过对扫描电子显微镜拍摄的图像进行图像分析可以测定微孔结构的气孔率。
微孔结构通常是以层的形状形成的，但是也不局限于这种形状，而是可为通过初级颗粒积聚从而形成具有适当量孔隙的形状。使用这种积聚处理所形成的形状的具体示例例如为积聚有诸如柱状晶体的细小纤维的纤维状形状，以及通过球形或薄片状颗粒积聚所形成的形状。这也包括通过将具有以蠕动方式侵蚀掉的形状的一次形成块状层的一部分去除所获得的多孔形状。
另一方面，构成微孔结构的材料必须至少不能由于再生处理而消失、分解、或变化/退化，并且不会导致微孔结构本身结构的变形。从这一点来看，构成微孔结构的材料优选具有500℃或大于500℃的耐热性。此外，如果排气滤清器不承载贵金属催化剂(为不具有催化剂的排气滤清器)，构成微孔结构的材料优选具有700℃或大于700℃的耐热性。此外，从抑制伴随颗粒物质收集的压降的增加的观点来看，构成微孔结构的材料优选具有使颗粒物质氧化的功能。
可从已知无机材料，即，诸如水晶的陶瓷/玻璃材料和/或非晶体金属氧化物、金属氮化物等以及略微可氧化或不可氧化的金属材料中适当地选择构成微孔结构的材料。在这些材料中，在本发明中，优选使用从硅胶化合物、二氧化钛化合物、氧化锆化合物、氧化铝化合物以及二氧化铈化合物中选择的无机材料，从这个观点来看，该材料优选具有耐热性和使颗粒物质氧化的功能中的至少一个。可单独使用这些无机材料的一种，或者可组合使用这些无机材料中的两种或多种。此外，为了赋予微孔结构三元催化剂、吸藏(或吸附)还原催化剂的NOx等的功能，可使微孔结构包括或承载有诸如铂、铑、钯等贵金属；诸如铁、镍、钴等过渡金属；诸如钠、钾等碱金属；和/或诸如镁、钙、钡等碱土金属。
如果排气滤清器承载催化剂，优选使用诸如铂、铑、钯等贵金属材料，以便提升颗粒物质的氧化。可单独使用这些贵金属材料的一种，或者可组合使用这些贵金属材料中的两种或多种。
微孔结构可被设在滤清器基体的气孔中和/或表面处，以便与排气通道的方向相交叉。具体地说，优选将微孔结构设在排出表面的附近。在微孔结构被设在排出表面附近的情况下，具体地说，当排气滤清器为具有催化剂的类型时，颗粒物质积聚在微孔结构上，可防止与滤清器基体中的催化剂相接触的颗粒物质的还原。因此，可有效地完成所收集的颗粒物质的燃烧。
应该注意的是，设在排出表面附近的微孔结构可被设置成用于覆盖滤清器基体的整个排出表面侧，或者仅封闭面对滤清器基体的排出表面侧的气孔内部的形式，或者设置成包含这两种形式的形式。
形成微孔结构的方法接下来，将描述形成微孔结构的方法。可将形成微孔结构的方法概括地分成为以下(1)到(3)，例如，(1)通过积聚颗粒或用以形成分子状微孔结构骨架的原材料而形成微孔结构骨架的方法(在下文中称之为“第一积聚形成方法”)、(2)通过积聚多孔体或预先具有适当程度孔隙结构的颗粒而形成微孔结构的方法(在下文中称之为“第二积聚形成方法”)、以及(3)在已形成块状膜(层)之后通过选择性地去除形成所述膜的基质的一部分以便形成蠕动孔而形成微孔结构的方法(在下文中称之为“选择性去除方法”)。如果需要，可将从上述(1)到(3)中选择出来的两种或三种方法进行组合。
在这些方法(1)到(3)中，从用以控制本发明排气滤清器的微孔结构所需要的诸如厚度、平均孔径等形态特征、简化形成微孔结构等的能力的观点来看使用第一积聚形成方法是最有利的。
在下文中，将进一步详细地描述这些方法(1)到(3)，其中围绕第一积聚形成方法为中心进行描述。
第一积聚形成方法是通过积聚颗粒或用以形成分子状微孔结构骨架的成分而形成微孔结构的方法。在这种情况中，例如，可使用以下方法通过使其中分散有颗粒的气体通过所述滤清器基体，并且通过使所述颗粒积聚在所述滤清器基体的期望区域处，形成微孔结构前体，然后将所述微孔结构前体加热和烧结，从而形成微孔结构。
具体地说，当微孔结构形成在排出表面附近时，当包括以下两个步骤时，上述第一积聚形成方法是优选的。也就是说，优选至少包括通过从排出表面吸入其中分散有颗粒的气体并将其向流入表面排出而在排出表面附近粘附/积聚所述颗粒以形成微孔结构前体的微孔结构前体形成工序；以及通过加热所述微孔结构前体而使其烧结以形成所述微孔结构的烧结工序。
应该注意的是，气体通常用作颗粒的分散介质，但是也可一起使用液体。例如，超声波可施加于通过使用表面活性剂等而分散有颗粒的溶液中，从而形成薄雾，并且该薄雾可被雾化在滤清器基体的表面上以便积聚颗粒。
所使用的颗粒尺寸没有具体限制，但是粒径在约10nm到200nm范围内的颗粒是优选的。颗粒形状的示例包括球形、无定形的、薄片形状的、针状的、柱状的等，但是也不局限于此。
颗粒的材料没有具体限制，只要当微孔结构最终形成时其显示出上述耐热性和机械耐久性以及粘附性/粘在滤清器基体上的趋势。然而，所述材料优选为陶瓷材料，诸如硅石陶瓷材料、二氧化钛陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料等(或陶瓷前体材料，诸如有机-无机混合材料，如氢氧化物或碳酸盐)。
可用树脂、硅烷耦合剂、表面活性剂等对颗粒的表面进行表面处理，以便确保气体中的颗粒的分散能力，抑制由于在形成微孔结构前体时滤清器基体的气孔内颗粒相互聚集导致粗分子的形成，或者在烧结处理中确保颗粒之间的粘附和/或颗粒与滤清器基体的气孔壁表面之间的粘附等。
此外，除使用分散处理的上述方法以外，在气体中，用由原材料预先形成的颗粒构成微孔结构，并且将颗粒积聚在滤清器基体的气孔内部或表面上，传统颗粒制造方法可用作第一积聚方法。
在所述颗粒制造方法中，优选使用使得原材料汽化或使得原材料成分成为薄雾的方法。所述方法的示例包括汽化/聚集方法，其中，在高温下使得原材料汽化之后，在减压下执行骤冷并且以颗粒形式聚积蒸气；化学反应方法，其中，在高温下使用金属化合物蒸气的化学反应形成颗粒；雾化/干燥方法，其中金属盐溶液被雾化在热空气中并且液滴被迅速干燥；以及使得分子状原材料成分移动到气相中并且将它们沉积/积聚在用作颗粒的固体表面上的方法，诸如雾化/热分解方法，其中高温处理通过雾化金属盐的溶液而形成的液滴同时执行溶剂成分的去除以及金属盐的热分解，可获得颗粒。
下面将作为使用这种方法的第一积聚方法的一个示例描述使用雾化/热分解方法的情况。
首先，通过使用超声波等使得包含玻璃材料或陶瓷(诸如金属醇盐)的原材料的溶剂成为薄雾。使得薄雾形式的该溶液渗透滤清器基体的表面附近的滤清器基体表面和/或气孔内部，并且使得薄雾粘附于气孔内壁的表面上。接下来，通过执行加热以便去除已粘附于气孔内壁表面的薄雾的溶剂成分或者热分解原材料成分，可形成微孔结构。或者，在薄雾靠近于滤清器基体的表面时，通过高温下加热可使得包含在薄雾中的成分成为颗粒以便去除溶剂成分或者热分解原材料成分，并且使得这些颗粒积聚在滤清器基体的表面附近。在这种情况中，为了进一步增强微孔结构骨架，在颗粒积聚之后可再次执行热处理。
另一方面，第二积聚形成方法是通过积聚多孔体或预先具有适当程度孔隙结构的颗粒而形成微孔结构的方法。在这种情况下，由于颗粒本身具有孔隙结构，因此颗粒的尺寸在一定程度上较大。然而，由于这些颗粒的粒径至少必须为1μm或小于1μm，因此颗粒的尺寸优选大约为几十到几百nm。
在第二积聚形成方法中，以与第一积聚形成方法相同的方式，可通过将颗粒分散在气体中并且在滤清器基体的期望位置处烧结颗粒而形成微孔结构。此外，在颗粒自身的重量较重并且难以将颗粒分散在气体中的情况下，可通过诸如直接将颗粒擦入滤清器基体的表面中或者将分散于溶剂中的颗粒施加于滤清器基体的表面等处理形成微孔结构。
应该注意的是，在第二积聚形成方法中，可使用多孔体或预先具有适当程度孔隙结构的颗粒。由多孔体形成并且通过磨碎使用已知方法制造的块状多孔体获得的其粒径约为0.1μm的颗粒可用作这些颗粒。应该注意的是，当研磨块状多孔体时，即使与之结合使用分类操作，使用通常的干型研磨方法也难以将其磨碎到约0.1μm的尺寸。相反，优选使用适合于磨碎固体材料的带有液体的研磨方法。
除研磨块状多孔体的方法外，还可使用通过使用已知颗粒制造方法(诸如上述雾化/热分解方法等)制成的具有中空结构的颗粒等。具有中空结构的所述颗粒是不完善的，诸如局部缺少颗粒的外壳或者在积聚时一部分外壳易于被破坏。然而，由于其易于形成微孔结构的气孔以便连通，因此具有中空结构的颗粒是优选的。
以与第一积聚形成方法中所使用的颗粒相同的方式，可用树脂、硅烷耦合剂、表面活性剂等对第二积聚形成方法中所使用的颗粒的表面进行表面处理。
接下来，将描述选择性去除方法。概括地说，选择性去除方法是通过一次形成块状膜(层)并通过选择性地去除形成该膜的基质的一部分而形成蠕动孔的形成微孔结构的方法。
已知的多孔体形成方法可用作选择性去除方法。所述方法的示例包括以下所述的通过用酸处理形成游离相的材料的基质(诸如硼硅酸玻璃、高岭石等)仅选择性地溶解特定成分形成多孔体的方法；以及通过热处理由有机材料和无机材料混合在一起的材料或有机-无机混合材料制成的基质而分解和去除有机成分形成多孔体的方法。
应该注意的是，在形成块状膜时，难以使用常用的薄膜形成方法，这是由于相对于滤清器基体的孔径尺寸来说，最终形成的微孔结构的厚度极薄。在这种情况下，例如，当使用液相膜成形时，优选使用具有高粘性溶液形成所述膜，并且其中粘合剂成分等被添加入到形成微孔结构骨架的原材料成分中，或者优选使用将以膜状预先形成的膜转写到滤清器基体的表面上的方法等。
滤清器基体接下来，将详细描述滤清器基体。滤清器基体的平均孔径优选在5μm到50μm的范围内，更优选的是在10μm到20μm的范围内。
如果平均孔径超过50μm，会存在颗粒物质收集效率降低的情况。另一方面，如果平均孔径小于50μm，会存在压降增加的情况。
应该注意的是，使用水银压入式细孔分布测定装置可容易地测量滤清器基体的平均孔径。
滤清器基体的气孔率优选在40％到70％的范围内，更优选的是在60％到70％的范围内。如果气孔率超过80％，存在滤清器基体的强度减弱的情况。如果气孔率小于30％，会存在压降增加的情况。
应该注意的是，可使用水银压入式细孔分布测定装置测量滤清器基体的气孔率。
滤清器基体的形状没有具体限制，并且例如，可简单地为平板状。在这种情况下，可通过组合已被切割成预定尺寸和形状的平板状滤清器基体的块形成排气处理装置的分隔壁结构。然而，通常优选从开始就使用挤出成形等构成单个、连续滤清器基体的排气处理装置的分隔壁结构。在这种情况下，可将分隔壁结构制成为例如图8和图9中所示的蜂窝结构。
在普通排气处理装置中用作滤清器基体的陶瓷材料可用作构成滤清器基体的材料。所述材料的示例包括堇青石、富铝红柱石、氧化铝和碳化硅。
为了促进收集在气孔壁处的颗粒物质的焚化，由滤清器内部的滤清器基体形成的气孔的表面(滤清器基体的气孔壁表面)优选承载有从氧化催化剂、三元催化剂以及吸藏(吸附)还原催化剂的NOx中选择出来的至少一种催化剂。
滤清器基体的气孔壁表面可承载的催化剂的具体示例为诸如铂、铑、钯等贵金属；诸如铈、铁等载体金属；诸如钡、锂、钾等碱土金属；以及碱金属。
排气处理装置接下来，将描述使用本发明排气滤清器的排气处理装置。本发明的排气处理装置具有至少包括流入口、排出口、连接所述流入口与所述排出口的气体流动路径以及将所述气体流动路径分为流入口侧和排出口侧的分隔壁的结构。这里，本发明的排气滤清器至少用作分隔壁。在这种情况中，所述排气滤清器的流入表面设置在前述流入口侧，所述排气滤清器的排出表面设置在所述排出口侧。
所述分隔壁的结构没有具体限制，但是通常优选形成诸如图8和图9中的示例所示的蜂窝结构，以便扩大由排气滤清器形成的分隔壁相对于从流入口中流入的排气的接触表面面积，以及使得排气处理装置的尺寸较为紧凑。在这种情况下，基本平行于排气处理装置的流入口-流出口方向设置的贯通孔(例如，相当于图8中的气体流动路径200)的密度(单元密度)取决于排气处理装置的应用，但是通常可在100到300单元/inch/2，并且分隔壁的厚度可在0.3到0.5mm的范围内。
排气处理装置可用于包含颗粒物质并且从内燃机(诸如柴油机等)或任何各种燃烧/焚化设施(诸如工厂等)等中排出的排气的处理。具体地说，排气处理装置适合于安装在机动车中的柴油机的排气的处理。
此外，由于本发明的排气处理装置使用本发明的排气滤清器，因此所述排气处理装置适合于包含其平均粒径优选在0.001到10μm范围内(更优选的是在0.001到1μm范围内)的颗粒物质的排气的处理。
示例在下文中将通过示例详细地描述本发明。然而，本发明不仅限于以下示例。
示例1排气处理装置的制造由堇青石制成并且具有图8中所示的蜂窝结构的滤清器基体用于制造示例1的排气处理装置，所述滤清器基体的直径为30mm、长度为50mm、单元密度为300单元/inch2，分隔壁厚度为0.3mm、气孔率为63％以及平均孔径为23μm。
接着，将该滤清器基体包封在由不锈钢制成的圆柱形外壳中，并且流入口和排出口被设在所述外壳的两端处，这样排气处理装置被制成。
然后，使得其中分散有平均粒径为170nm的氧化铝颗粒的干燥空气以10L/min的流量从排出口侧流入，之后，在800℃下执行煅烧。当将煅烧处理之后的分隔壁(滤清器基体)的流入表面的表面作为例子使用扫描电子显微镜进行观察时，发现形成了用于封闭流入表面的气孔入口的微孔结构。而且，对该微孔结构的平均孔径、厚度和气孔率进行研究并且发现它们分别为130nm、1μm和80％。
评价接下来，使示例1的排气处理装置的排出口与排气供给源相连接，并且使微孔结构变成为排出表面，其中如上所述在所述排出口处微孔结构被形成在滤清器基体的流入表面的表面处。之后，排气以10L/min的流量被供给，同时每隔170分钟执行再生处理、测量收集效率、并且测量收集效率饱和(100％)时那一点处的压降。
排气供给源和再生处理条件用于产生粒径约为30到90nm的颗粒物质的燃烧颗粒产生装置被用作排气供给源。此外，从该排气供给源中排出的排气的温度为25℃，并且颗粒物质的产生量为0.0167g/hr。
通过使用加热器将排气处理装置加热到600到700℃而执行再生处理。
收集效率的测定使用扫描类型的可动性颗粒尺寸分析装置测量分别包含在吸入到滤清器中的排气和从滤清器中排出的排气中的颗粒物质的浓度，并且通过这两者之间的差异计算收集效率。
压降的测定通过用压力计测量滤清器的流入口和排出口处的压力而测量压降。
比较示例1排气处理装置的制造用于制造比较示例1排气处理装置的滤清器基体与示例1中所使用的相同，并且具有图8中所示的蜂窝结构。该滤清器基体的直径为30mm、长度为50mm、单元密度为300单元/inch2，分隔壁厚度为0.3mm、气孔率为63％以及平均孔径为23μm。
接着，以与示例1中相同的方式，将该滤清器基体包封在由不锈钢制成的圆柱形外壳中，并且流入口和排出口被设在所述外壳的两端处，这样排气处理装置被制成。
评价然后，使比较示例1中所获得的排气处理装置的流入口与排气供给源相连接，并且执行与示例1中相同类型的评价。
评价的结果图表1中示出示例1和比较示例1的排气处理装置的结构，图3中示出收集效率相对于PM收集时间的变化，以及图表2中示出收集效率(最大收集效率(100％)与最小收集效率之间的差异)的变化。
图表1
图表2
如从图3和图表2中可理解的，在比较示例1的排气处理装置中，相对于PM收集时间的收集效率增加了大约25％，并且由于再生处理导致收集效率再次掉落到初期水平，并且随着时间的推移的收集效率的变化极大。
另一方面，可理解的是，在示例1的排气处理装置中，相对于PM收集时间的收集效率随着时间很难变化，并且尽管执行了再生处理，收集效率也难以减小，并且随着时间的推移收集效率的变化极小。
示例2和示例3排气处理装置的制造用于制造示例2和示例3的排气处理装置的滤清器基体与示例1中所使用的相同，并且具有图8中所示的蜂窝结构。滤清器基体的直径为30mm、长度为50mm、单元密度为300单元/inch2，分隔壁厚度为0.3mm、气孔率为63％以及平均孔径为23μm。
接着，将所述滤清器基体包封在由不锈钢制成的圆柱形外壳中，并且流入口和排出口被设在所述外壳的两端处，这样排气处理装置被制成。
使其中分散有平均粒径为200nm的氧化铝颗粒的干燥空气以10L/min的流量从排出口侧流入约4分钟，之后，在700℃下执行煅烧，从而获得示例2的排气处理装置。使其中分散有平均粒径为200nm的二氧化铈-氧化锆颗粒(摩尔比为50/50的CeO2/ZrO2)的干燥空气以10L/min的流量从排出口侧流入约4分钟，之后，在700℃下执行煅烧，从而获得示例3的排气处理装置。
在示例2的排气处理装置中，当将煅烧处理之后的分隔壁(滤清器基体)的流入表面的表面作为例子使用扫描电子显微镜进行观察时，发现形成了用于封闭流入表面的气孔入口的微孔结构。而且，对该微孔结构的平均孔径、厚度和气孔率进行研究并且发现它们分别为150nm、1μm和90％。当相对于示例3的排气处理装置执行相同类型的观察时，发现形成了用于封闭流入表面的气孔入口的微孔结构。而且，该微孔结构的平均孔径、厚度和气孔率分别为150nm、1μm和90％。
应该注意的是，通过在气体燃烧器中雾化和燃烧包含铝离子的溶液(铝离子浓度＝0.5mol/L)而制备构成示例2中微孔结构所使用的氧化铝颗粒。通过在气体燃烧器中雾化和燃烧包含铈和锆离子的溶液(铈离子浓度＝0.5mol/L，锆离子浓度＝0.5mol/L)而制备构成示例3中微孔结构所使用的二氧化铈-氧化锆颗粒。在该处理中，通过在火焰中一次将金属元素转变为气体并且从该气相中使其浓缩并且氧化而产生氧化物颗粒。因此，氧化物颗粒形成了亚微细粒平均粒径的链形或簇状烧结块，所述链形或簇状烧结块通常为气相合成粒子。因此，可容易地获得期望的微孔结构。
评价接着，以与示例1中相同的方式，使示例2的排气处理装置的排出口与排气供给源相连接，并且使微孔结构变成为排出表面，其中如上所述在所述排出口处微孔结构被形成在滤清器基体的流入表面的表面处。
之后，排气在10L/min的流量下被供给，并且测量10分钟和700℃的再生处理被执行10次时的再生加热紧后的初期收集效率的变化；在排气流量变化为10L/min、20L/min、30L/min和40L/min的情况下的初期收集效率；排气流量为40L/min时的颗粒物质的每粒径的初期收集效率；以及排气流量为10L/min时的初期压降。应该注意的是，在所有这些评价中使用室温下的排气。
图4中示出相对于10L/min的排气流量下的再生次数的初期收集效率的变化。图5中示出排气流量与初期收集效率之间的关系。图6中示出40L/min的排气流量下的颗粒物质的每粒径的初期收集效率。图7中示出10L/min的排气流量下的初期压降的测量结果。
比较示例2除没有执行根据再生次数的初期收集效率的变化的测量之外，使用比较示例1中所使用的排气处理装置，执行与示例2中相同的评价。其结果示在图5、图6和图7中。
比较示例3排气处理装置的制造市场上可买得到的滤清器(由Ibiden Co.，Ltd生产的商标为SiC-DPF的滤清器)被用作滤清器基体。该滤清器基体由SiC制成，并且具有图8中所示的蜂窝结构。滤清器基体的直径为30mm、长度为50mm、单元密度为200单元/inch2，分隔壁厚度为0.36mm、气孔率为42％以及平均孔径为11μm。
接着，以与示例1中相同的方式，将该滤清器基体包封在由不锈钢制成的圆柱形外壳中，并且流入口和排出口被设在所述外壳的两端处，这样排气处理装置被制成。
评价除没有执行根据再生次数的初期收集效率的变化的测量之外，使用比较示例3的排气处理装置，执行与示例2中相同的评价。其结果示在图5、图6和图7中。
接下来，使示例2和3的排气处理装置的流入口与排气供给源相连接，并且使微孔结构成为流入表面。执行这个程序以通过确保颗粒物质在微孔结构上的积聚而确认由于在构成微孔结构的材料的差异所导致的在氧化功能上的影响。之后，使包含颗粒物质的排气流动90分钟从而使得初期压降为0.16kPa，并且测量排气处理装置的压降。在300℃和400℃的两个排气温度水平下执行压降的测量。应该注意的是，如此调节流量，即，在300℃下排气的流量为7.8L/min，而在400℃下排气的流量为6.5L/min，以使得两个温度下的初期压降相同。图15是图表，其中相对于排气的温度描绘了排气已流动90分钟之后压降的增加速度。
评价的结果再生加热对初期收集效率的影响如从图4的结果中可理解的，在示例2的排气处理装置中，即使重复执行再生处理，初期收集效率也不会降低，并且总能获得稳定的性能。
排气流量的影响如图5所示，在示例2的排气处理装置中，与排气的流量无关，初期收集效率超过90％并且基本恒定。然而，与示例2的排气处理装置相比较，在滤清器基体的结构相同但没有设置微孔结构的比较示例2的排气处理装置中，当排气流量增加时初期收集效率降低。
另外，与示例2的排气处理装置相比较，在滤清器基体的结构不同并且没有设置微孔结构的比较示例3的排气处理装置中，在10L/min的排气流量下，获得了与示例2的排气处理装置基本相同的初期收集效率，但是当排气流量增加时初期收集效率降低。
从这些结果中，可理解的是，通过在滤清器基体处设置微孔结构降低了初期收集效率对流量的依赖性。
每粒径的颗粒物质收集效率如图6所示，在示例2的排气处理装置中，与颗粒物质的粒径无关，每粒径的初期收集效率超过90％并且基本恒定。然而，与示例2的排气处理装置相比较，在滤清器基体的结构相同但没有设置微孔结构的比较示例2的排气处理装置中，以及在滤清器基体的结构不同并且没有设置微孔结构的比较示例3的排气处理装置中，当颗粒物质的粒径增加时每粒径的初期收集效率降低。
从这些结果中，可理解的是，通过在滤清器基体处设置微孔结构降低了每粒径的初期收集效率对颗粒物质的粒径的依赖性。
初期压降从图7中，可理解的是，比较示例3的排气处理装置的初期压降比比较示例2的排气处理装置的初期压降大约大2.5到3倍。初期压降中的这种增加是由于滤清器基体的差异导致的，更具体地说，是由于与初期收集效率相平衡的平均孔径和气孔率的降低而导致的。
此外，可理解的是，与比较示例2的排气处理装置相比较，具有微孔结构的示例2的排气处理装置的初期压降比比较示例2的排气处理装置的初期压降大约大2倍。初期压降中的这种增加是由于微孔结构的设置而导致的。
另一方面，如从图5中可理解的，在10L/min的排气流量下，显示出略微超过比较示例3的初期收集效率(示例2中的初期收集效率为92％)的示例2的排气处理装置的初期压降比比较示例3的排气处理装置(具有86％的收集效率)的初期压降大约小25％。从中可理解的是，本发明的排气处理装置可将初期压降保持得更低，同时可获得等于或高于传统排气处理装置的初期收集效率。
此外，从比较示例2和3中所示的结果中，在传统排气处理装置中，在压降特征和收集效率特征的任何一项被提高的情况下，则必须牺牲另一项特征。然而，在本发明的排气处理装置中，可缓和这两个特征之间的平衡，并且可获得良好水平的较低压降和较高收集效率。
颗粒物质的氧化性能如图15中可看出的，在示例2的排气处理装置中，在300℃和400℃的排气温度下压降增加速度为0.012kPa/h，并且未观察到取决于排气温度的差异。
另一方面，在示例3的排气处理装置中，与示例2的排气处理装置的情况相似，在300℃的排气温度下压降增加速度为0.012kPa/h，而400℃的排气温度下压降增加速度降低到0.008kPa/h，这比300℃的排气温度下的低约33％。这些结果表明，与排气温度为300℃的情况相反，在400℃的排气温度下，一次积聚在微孔结构上的颗粒物质被氧化(燃烧)并且减少了积聚的颗粒物质的量。
从上述结果中发现，与示例2中具有由氧化铝构成的微孔结构的排气处理装置相比较，示例3中具有由二氧化铈-氧化锆构成的微孔结构的排气处理装置在使约400℃或大于400℃的较低温度的温度范围内的颗粒物质氧化的方面是有效的。
权利要求
1.一种具有滤清器基体的排气滤清器，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，其中，在所述滤清器基体处的所述流入表面和所述排出表面相互开口连通的气孔的内部和/或表面设置有微孔结构，所述微孔结构中相连接地设置有具有微隙的颗粒烧结块并且所述微孔结构是可透气的且收集包含在所述排气中的颗粒物质。
2.根据权利要求1所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构的气孔率在60-90％的范围内。
3.根据权利要求1所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构是纤维状的。
4.根据权利要求1所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构包含一种具有耐热性和/或使所述颗粒物质氧化的功能并且可制成为粒径约10nm到200nm的颗粒的材料。
5.根据权利要求1所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构设置在所述排出表面附近。
6.根据权利要求1所述的排气滤清器，其特征在于，所述滤清器基体的平均孔径在5μm到50μm的范围内。
7.根据权利要求1所述的排气滤清器，其特征在于，在所述滤清器基体的气孔壁表面上承载有具有使所述颗粒物质氧化的功能的催化剂。
8.一种具有滤清器基体的排气滤清器，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，其中，在所述滤清器基体的表面内和/或表面处设置有微孔结构以便与所述排气通道方向相交叉，所述微孔结构的厚度为3.5μm或小于3.5μm且平均孔径在20nm到200nm的范围内。
9.根据权利要求8所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构的气孔率在60-90％的范围内。
10.根据权利要求8所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构是纤维状的。
11.根据权利要求8所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构包含一种具有耐热性和/或使所述颗粒物质氧化的功能并且可制成为粒径约10nm到200nm的颗粒的材料。
12.根据权利要求8所述的排气滤清器，其特征在于，所述微孔结构设置在所述排出表面附近。
13.根据权利要求8所述的排气滤清器，其特征在于，所述滤清器基体的平均孔径在5μm到50μm的范围内。
14.根据权利要求8所述的排气滤清器，其特征在于，在所述滤清器基体的气孔壁表面上承载有具有使所述颗粒物质氧化的功能的催化剂。
15.一种制造具有滤清器基体的排气滤清器的方法，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，并且在所述滤清器基体处的所述流入表面和所述排出表面相互开口连通的气孔的内部和/或表面设置有微孔结构，所述微孔结构中相连接地设置有具有微隙的颗粒烧结块并且所述微孔结构是可透气的且收集包含在所述排气中的颗粒物质，所述方法包括微孔结构前体形成工序和烧结工序，所述微孔结构前体形成工序通过从所述排出表面吸入其中分散有耐热颗粒的气体并将其向所述流入表面排出而在所述排出表面附近粘附/积聚所述耐热颗粒，以形成微孔结构前体，所述烧结工序通过加热所述微孔结构前体而使其烧结，以形成所述微孔结构。
16.一种制造具有滤清器基体的排气滤清器的方法，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，并且在所述滤清器基体的表面内和/或表面处设置有微孔结构以便与所述排气通道方向相交叉，所述微孔结构的厚度为3.5μm或小于3.5μm且平均孔径在20nm到200nm的范围内，所述方法包括微孔结构前体形成工序和烧结工序，所述微孔结构前体形成工序通过从所述排出表面吸入其中分散有耐热颗粒的气体并将其向所述流入表面排出而在所述排出表面附近粘附/积聚所述耐热颗粒，以形成微孔结构前体，所述烧结工序通过加热所述微孔结构前体而使其烧结，以形成所述微孔结构。
17.一种排气处理装置，它至少具有流入口、排出口、连接所述流入口与所述排出口的气体流动路径以及将所述气体流动路径分为流入口侧和排出口侧的分隔壁，其特征在于所述分隔壁包括具有滤清器基体的排气滤清器，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，在所述滤清器基体处的所述流入表面和所述排出表面相互开口连通的气孔的内部和/或表面设置有微孔结构，所述微孔结构中相连接地设置有具有微隙的颗粒烧结块并且所述微孔结构是可透气的且收集包含在所述排气中的颗粒物质，并且所述排气滤清器的流入表面设置在所述流入口侧，所述排气滤清器的排出表面设置在所述排出口侧。
18.一种排气处理装置，它至少具有流入口、排出口、连接所述流入口与所述排出口的气体流动路径以及将所述气体流动路径分为流入口侧和排出口侧的分隔壁，其特征在于所述分隔壁包括具有滤清器基体的排气滤清器，所述滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，在所述滤清器基体的表面内和/或表面处设置有微孔结构以便与所述排气通道方向相交叉，所述微孔结构的厚度为3.5μm或小于3.5μm且平均孔径在20nm到200nm的范围内，并且所述排气滤清器的流入表面设置在所述流入口侧，所述排气滤清器的排出表面设置在所述排出口侧。
全文摘要
本发明涉及排气滤清器和其制造方法及用排气滤清器的排气处理装置。该排气滤清器具有滤清器基体，该滤清器基体具有多个气孔并具有供包含颗粒物质的排气流入的流入表面和供净化气体排出的排出表面，所述排气滤清器至少具有通过使所述排气从所述流入表面向所述排出表面流过所述滤清器基体而从所述排气中去除所述颗粒物质的功能，其中，在所述滤清器基体处的所述流入表面和所述排出表面相互开口连通的气孔的内部和/或表面设置有微孔结构，所述微孔结构中相连接地设置有具有微隙的颗粒烧结块并且所述微孔结构是可透气的且收集包含在所述排气中的颗粒物质。
文档编号F01N3/02GK1680688SQ20051005555
公开日2005年10月12日 申请日期2005年3月16日 优先权日2004年3月17日
发明者浅野明彦, 藏园功一, 林秀光, 久保修一, 谷孝夫, 田中俊明 申请人:株式会社丰田中央研究所, 丰田自动车株式会社