柴油顆粒過濾器和廢氣凈化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于對由內(nèi)燃機、特別是柴油發(fā)動機排出的廢氣進行凈化的柴油顆粒 過濾器（稱為"DPF"）和使用了該柴油顆粒過濾器的廢氣凈化裝置。
【背景技術】
[0002] 在由柴油發(fā)動機排出的廢氣中含有基于燃料中的硫成分的硫酸鹽、以及來自不完 全燃燒的焦油狀的微粒狀物質(zhì)（稱為"PM"）、氮氧化物（NO x)等。
[0003] 作為除去柴油發(fā)動機的廢氣中含有的PM的裝置，已知一種用DPF捕集PM、并在適 當時機將所捕集的PM燃燒除去的廢氣凈化裝置。
[0004] 這樣的DPF通常使呈蜂窩結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)制的過濾器基材形成骨架，在廢氣在該基 材的隔壁內(nèi)部流通時，在該隔壁表面捕集PM。
[0005] 關于柴油發(fā)動機的廢氣用催化劑，例如公開了下述發(fā)明。
[0006] 例如，在專利文獻1 (日本特開2003-286835號公報）中公開了一種發(fā)動機廢氣的 凈化方法，其中，在發(fā)動機廢氣的排氣通路中串聯(lián)配置將鈦和銀負載于γ-氧化鋁上而成 的粒狀或單片狀的脫硝催化劑和氧化催化劑，使發(fā)動機廢氣在取出了部分燃料的燃料還原 劑的存在下與脫硝催化劑接觸，其后與氧化催化劑接觸。
[0007] 在專利文獻2 (日本特開2006-239544號公報）中公開了下述結(jié)構(gòu)：在堇青石等多 孔質(zhì)無機基材的表面形成由氧化鋁等氧化物顆粒構(gòu)成的涂布層，在該涂布層中的細孔內(nèi)負 載催化劑成分，該氧化鋁等氧化物顆粒具有由IOnm~200nm的顆粒間空隙形成的細孔、和 由將該細孔彼此連通的IOnm以下的顆粒間空隙形成的細孔連通孔。
[0008] 在專利文獻3 (日本特開2009-112962號公報）中公開了一種廢氣凈化裝置，其為 對由內(nèi)燃機排出的廢氣進行凈化的廢氣凈化裝置，其具備廢氣流通的氣體流路和設置于該 氣體流路且形成有多個細孔的顆粒過濾器，與廢氣接觸的上述顆粒過濾器的導入面基本上 整體被微多孔體所被覆，該微多孔體形成有具有小于上述細孔的孔徑的微孔，上述微多孔 體具備由氧儲藏和放出性的氧化物構(gòu)成的載體以及負載于該載體上的含有Ag的催化劑。
[0009] 在專利文獻4(日本特開2009-85010號公報）中公開了一種廢氣凈化裝置，其為 對由內(nèi)燃機排出的廢氣進行凈化的廢氣凈化裝置，其具備使廢氣流通的氣體流路、和設置 于該氣體流路且形成有多個細孔的顆粒過濾器（DPF)，與廢氣接觸的上述顆粒過濾器的導 入面基本上整體被微多孔體所被覆，該微多孔體形成有具有小于上述細孔的孔徑的微孔。
[0010] 在專利文獻5 (日本特開2011-218310號公報）中公開了一種廢氣凈化過濾器，其 特征在于，該廢氣凈化過濾器具備使包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、排出凈化氣體 的排出面、和由多孔質(zhì)體構(gòu)成的過濾器基體，上述過濾器基體具有多孔質(zhì)的隔壁、和被該隔 壁包圍的氣體流路，在該隔壁的表面設有氣孔徑小于上述隔壁的氣孔的多孔質(zhì)膜，在上述 多孔質(zhì)膜的至少一部分表面形成有深度比該多孔質(zhì)膜的厚度淺的微小溝槽。
[0011] 現(xiàn)有技術文獻
[0012] 專利文獻
[0013] 專利文獻I :日本特開2003-286835號公報
[0014] 專利文獻2 :日本特開2006-239544號公報
[0015] 專利文獻3 :日本特開2009-112962號公報
[0016] 專利文獻4 :日本特開2009-85010號公報
[0017] 專利文獻5 :日本特開2011-218310號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 發(fā)明要解決的課題
[0019] 關于使用DPF的催化劑，隨著PM捕集量的增加，過濾器的堵塞惡化，從而具有產(chǎn)生 壓損的問題。因此，以往作為針對過濾器堵塞的解決方案，采用了下述方法：若產(chǎn)生一定程 度以上的壓損，則用電加熱器或燃燒器加熱DPF，使捕集的PM燃燒，或定期地燃燒燃料、使 PM燃燒，從而將過濾器再生。
[0020] 但是，在現(xiàn)有的DPF中，PM會停留于基材隔壁內(nèi)部的廢氣流通路徑，結(jié)果存在廢氣 的流動變差、背壓增高的問題。
[0021] 另外，如上述專利文獻5那樣，在基材隔壁的表面設有氣孔徑小于上述隔壁的氣 孔的多孔質(zhì)膜的DPF中，PM停留于該多孔質(zhì)膜的表面，結(jié)果依舊存在廢氣的流動變差、背壓 增高的問題。
[0022] 于是，本發(fā)明涉及一種廢氣在過濾器基材的隔壁內(nèi)部流通的柴油顆粒過濾器，提 出了一種新型柴油顆粒過濾器，該柴油顆粒過濾器能夠防止PM停留于過濾器基材的表面 和內(nèi)部，能夠抑制廢氣導致的背壓的上升，能夠使PM燃燒能力穩(wěn)定地發(fā)揮。
[0023] 用于解決課題的方案
[0024] 本發(fā)明提出一種柴油顆粒過濾器（稱為"DPF"），其為廢氣在過濾器基材的隔壁內(nèi) 部流通的柴油顆粒過濾器，該柴油顆粒過濾器具備在廢氣流入側(cè)的上述隔壁的部分或全部 表面形成無機多孔質(zhì)層而成的結(jié)構(gòu)，該無機多孔質(zhì)層含有金屬氧化物或金屬復合氧化物， 且具備表面凹凸部，該表面凹凸部所具有的厚度為無機多孔質(zhì)層的厚度的50%以上。
[0025] 發(fā)明的效果
[0026] 本發(fā)明所提出的DPF具備所具有的厚度為無機多孔質(zhì)層的厚度的50%以上的表 面凹凸部，因此不僅能夠捕捉PM，而且廢氣通過因表面凹凸部產(chǎn)生的間隙而流動，因而能夠 抑制廢氣導致的背壓的上升，同時還能夠提高停留的PM顆粒的燃燒效率。
[0027] 此時，通過使該無機多孔質(zhì)層含有促進PM燃燒的催化劑（例如銀或銀化合物），能 夠進一步促進PM的燃燒。
【附圖說明】
[0028] 圖1是示意性地示出本發(fā)明的DPF的一例的立體圖。
[0029] 圖2是將圖1所示的DPF的一部分放大示出的截面圖。
[0030] 圖3是將圖1的變形例的DPF的一部分放大示出的截面圖。
[0031] 圖4是將圖3的變形例的DPF的一部分放大示出的截面圖。
[0032] 圖5是示意性地示出本發(fā)明的廢氣凈化裝置的一例的截面圖。
[0033] 圖6是示意性地示出本發(fā)明的DPF的一例的截面圖。
[0034] 圖7是示出對于本發(fā)明的顆粒過濾器（樣品）從上方拍攝的SEM圖像、以及該SEM 圖像內(nèi)的水平線上的無機多孔質(zhì)層的凹凸高度的分析圖。
【具體實施方式】
[0035] 接著，對作為本發(fā)明的【具體實施方式】的一例的柴油顆粒過濾器（稱為"本DPF"）1 進行說明。
[0036] 〈本 DPF>
[0037] 本DPF是具備下述結(jié)構(gòu)的柴油顆粒過濾器，該結(jié)構(gòu)通過在過濾器基材2中的廢氣 流入側(cè)的隔壁2a的部分或全部表面形成無機多孔質(zhì)層5而成，該無機多孔質(zhì)層5含有金屬 氧化物或金屬復合氧化物，且在表面具備表面凹凸部。
[0038] 本DPF可以使廢氣在過濾器基材2的隔壁2a內(nèi)部流通，此時，廢氣中的PM在隔壁 2a的表面的無機多孔質(zhì)層5被捕集，可以防止PM侵入隔壁2a內(nèi)部。另外，可以使在無機多 孔質(zhì)層5所捕集的PM燃燒。而且，此時可以使廢氣通過無機多孔質(zhì)層5的表面的表面凹凸 部中的顆粒間的間隙而流動，因此能夠抑制廢氣導致的背壓的上升，同時還能夠提高停留 的PM顆粒的燃燒效率。
[0039] (基材 2)
[0040] 如圖1和圖2所示，形成本DPF的骨架的過濾器基材2呈蜂窩結(jié)構(gòu)，具有在廢氣的 流動方向連通的多個孔道3,各孔道3被隔壁相互隔開，鄰接的孔道的端部被交替地封孔。 由此，形成了具備下述結(jié)構(gòu)的基材：隔著基材隔壁2a鄰接配置有將廢氣的上游側(cè)開口而下 游側(cè)被封鎖的氣體流入孔道3A、和廢氣的上游側(cè)被封鎖而將下游側(cè)開口的氣體流出孔道 3B〇
[0041] 但是，本DPF的過濾器基材2的形狀不限定于上述形狀。例如，可以采用壁通（Wall through)型、直通（Flow through)蜂窩型、金屬絲網(wǎng)型、陶瓷纖維型、金屬多孔體型、顆粒 填充型、泡沫型等作為DPF公知的基材。
[0042] 過濾器基材2的材質(zhì)只要為陶瓷等耐火性材料或金屬材料等構(gòu)成的多孔質(zhì)材料 即可。
[0043] 作為陶瓷制基材的材質(zhì)，可以舉出耐火性陶瓷材料，例如碳化硅（SiC)、堇青石、堇 青石-α -氧化鋁、氮化硅、鋯石-莫來石、鋰輝石、氧化鋁-二氧化硅-氧化鎂、硅酸鋯、硅 線石（sillimanite)、娃酸鎂、錯石、透鋰長石（petalite)、α-氧化錯和娃錯酸鹽類等。
[0044] 作為金屬制基材的材質(zhì)，