(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して排ガスの浄化を行なう排ガス浄化フィルタであって、
外周壁と、該外周壁内に多角形格子状に配設された多孔質のセル壁と、該セル壁内に区画されてなる複数のセルとを有するハニカム構造体を備えた排ガス浄化フィルタにおいて、
上記セルは、いずれか一方の開口部に栓部を設けてなり、上記ハニカム構造体の端面においては、上記開口部に上記栓部を設けたセルの閉塞部と、上記栓部を設けていないセルの開口部とが交互に配置されており、
上記セル壁には、Ａｇを含有するＰＭ燃焼触媒と、上記排ガス中の少なくともＣＯを酸化させる酸化触媒とが担持されており、
上記排ガス浄化フィルタは、上記酸化触媒を担持することなく上記ＰＭ燃焼触媒が担持されたＰＭ燃焼領域と、少なくとも上記酸化触媒が担持された酸化領域とを有し、
上記ＰＭ燃焼領域と上記酸化領域とは、排ガスの流れ方向に沿って配置されており、上記ＰＭ燃焼領域は上記排ガスの流れ方向における上流側に配置され、上記酸化領域は上記排ガスの流れ方向における下流側に配置されており、
上記ＰＭ燃焼触媒は、層状アルミナにＡｇを分散してなる触媒材料からなることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記酸化領域は、上記ハニカム構造体の下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／２以下かつ１／５以上の領域であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記ＰＭ燃焼触媒の担持量は１０ｇ／Ｌ〜５０ｇ／Ｌであることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記酸化触媒は、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈから選ばれる１種以上からなることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項５】
請求項４に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記ＰＭ燃焼触媒の担持量をＱAｇ／Ｌとし、上記酸化触媒の担持量をＱBｇ／Ｌとすると、０．０１≦ＱB／ＱA≦０．１であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記ハニカム構造体は、コーディエライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミ、アルミナ、ムライト、又は窒化珪素のいずれかからなることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレート（ＰＭ）等の有害物質が含まれる。そのため、排ガス管には、ＰＭを捕集して排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタが装備されている。該排ガス浄化フィルタは、多数の細孔を有する多孔質のセル壁と、該セル壁により仕切られたセルとを有するハニカム構造体を有している。
【０００３】
上記排ガス浄化フィルタを用いて排ガスを浄化する際には、排ガスを上記セル内に導入し、多孔質の上記セル壁を通過させて隣のセルへ移動させる。このとき、上記排ガス中のパティキュレートが上記セル壁に捕集され、上記排ガスが浄化される。また、上記セル壁にＰＭ燃焼触媒を担持させておくことにより、捕集したパティキュレートを触媒反応により分解除去することができる。
【０００４】
ＰＭ燃焼触媒としては、Ｐｔ等の貴金属が用いられていた。ところが、Ｐｔ触媒は、ＰＭの自燃温度よりわずかに低い温度（５７０〜５８０℃）でしかＰＭを燃焼することができない。したがって、実際には、ＰＭの自燃温度である６００℃以上にまで排ガスを加熱してＰＭを燃焼させていた。その結果、排ガス温度を上昇させるために必要な燃料噴射量が増大し、燃費が悪化してしまう。また、Ｐｔ等の高価な貴金属を用いると排ガス浄化フィルタの製造コストが増大するという問題があった。
【０００５】
そこで、ＰＭ燃焼触媒としてＡｇを含有する排ガス浄化フィルタが開発されている（特許文献１及び２参照）。金属触媒成分としてＡｇを含有するＰＭ燃焼触媒は、Ｐｔを含有する触媒に比べて、ＰＭの燃焼温度を低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−４５５８４号公報
【特許文献２】特開２００７−２９６５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＰＭの燃焼時には有害なＣＯやＨＣが発生し、ＰＭ燃焼触媒自体はこれらを除去できない。特に、Ａｇ／Ａｌ2Ｏ3系のＰＭ燃焼触媒においては、ＣＯが発生し易くなる。
近年の排ガス規制に対する要求から、ＰＭだけでなく、ＣＯを十分に浄化できる排ガス浄化フィルタが望まれている。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ＰＭ及びＣＯを浄化でき、低コストで製造できる排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して排ガスの浄化を行なう排ガス浄化フィルタであって、
外周壁と、該外周壁内に多角形格子状に配設された多孔質のセル壁と、該セル壁内に区画されてなる複数のセルとを有するハニカム構造体を備えた排ガス浄化フィルタにおいて、
上記セルは、いずれか一方の開口部に栓部を設けてなり、上記ハニカム構造体の端面においては、上記開口部に上記栓部を設けたセルの閉塞部と、上記栓部を設けていないセルの開口部とが交互に配置されており、
上記セル壁には、Ａｇを含有するＰＭ燃焼触媒と、上記排ガス中の少なくともＣＯを酸化させる酸化触媒とが担持されており、
上記排ガス浄化フィルタは、上記酸化触媒を担持することなく上記ＰＭ燃焼触媒が担持されたＰＭ燃焼領域と、少なくとも上記酸化触媒が担持された酸化領域とを有し、
上記ＰＭ燃焼領域と上記酸化領域とは、排ガスの流れ方向に沿って配置されており、上記ＰＭ燃焼領域は上記排ガスの流れ方向における上流側に配置され、上記酸化領域は上記排ガスの流れ方向における下流側に配置されており、
上記ＰＭ燃焼触媒は、層状アルミナにＡｇを分散してなる触媒材料からなることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
【００１０】
参考発明は、上記第１の発明の排ガス浄化フィルタの製造方法において、
上記ＰＭ燃焼触媒を分散したＰＭ燃焼触媒分散液中に上記ハニカム構造体を浸漬し、乾燥後に焼成するＰＭ燃焼触媒担持工程と、
上記酸化触媒を分散した酸化触媒分散液中に上記ハニカム構造体を浸漬し、乾燥後に焼成する酸化触媒担持工程とを有し、
上記ＰＭ燃焼触媒担持工程においては、上記ハニカム構造体の全体、又は上記ハニカム構造体の両端面のうち一方の端面（Ａ）から任意の位置までを上記ＰＭ燃焼触媒分散液中に浸漬し、
上記酸化触媒担持工程においては、上記ハニカム構造体の他方の端面（Ｂ）から上記酸化領域を形成する位置までを上記酸化触媒分散液に浸漬し、上記一方の端面（Ａ）から上記ＰＭ燃焼領域を形成する位置までは上記酸化触媒分散液には浸漬させないことを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排ガス浄化フィルタにおいて最も注目すべき点は、上記酸化触媒を担持することなく上記ＰＭ燃焼触媒が担持されたＰＭ燃焼領域と、少なくとも上記酸化触媒が担持された酸化領域とを有し、上記ＰＭ燃焼領域と上記酸化領域とは、排ガスの流れ方向に沿って配置されており、上記ＰＭ燃焼領域は上記排ガスの流れ方向における上流側に配置され、上記酸化領域は上記排ガスの流れ方向における下流側に配置されていることにある。
上記排ガス浄化フィルタにおいては、上記排ガスの流れ方向における上流側の上記ＰＭ燃焼領域において、パティキュレート（ＰＭ）を燃焼させることができ、このＰＭの燃焼によって発生するＣＯを下流側の上記酸化領域において酸化させて浄化することができる。したがって、上記排ガス浄化フィルタにおいては、ＰＭ及びＣＯのいずれをも浄化することができる。
【００１２】
また、上記排ガス浄化フィルタは、Ａｇを含有するＰＭ燃焼触媒を備えている。そのため、例えば５５０℃程度の低温でも十分にＰＭを燃焼除去することができる。
【００１３】
また、上記排ガス浄化フィルタにおいては、上記酸化触媒を上記酸化領域のみに担持させる。そのため、上記酸化触媒として、例えばＰｔ等の高価な貴金属を使用しても製造コストが増大することを防止することができる。
また、上記のように上記酸化触媒を担持させる領域を上記酸化領域のみに限定しても、本発明においては、上記のごとく、上記ＰＭ燃焼領域と上記酸化領域との配置関係をそれぞれ上流側及び下流側という機能的な配置構成にしているため、上記排ガス浄化フィルタにおいては、ＰＭだけでなくＣＯを十分に除去することが可能になる。
また、上記酸化触媒は、ＣＯだけでなく排ガス中のＨＣを酸化により浄化することができる。
【００１４】
このように、本発明によれば、ＰＭ及びＣＯを浄化でき、低コストで製造できる排ガス浄化フィルタを提供することができる。
【００１５】
次に、上記参考発明においては、上記ＰＭ燃焼触媒担持工程と上記酸化触媒担持工程とを行なう。
上記ＰＭ燃焼触媒担持工程においては、上記ＰＭ燃焼触媒を分散したＰＭ燃焼触媒分散液中に上記ハニカム構造体を浸漬し、乾燥後に焼成する。このとき、上記ハニカム構造体の全体、又は上記ハニカム構造体の両端面のうち一方の端面（Ａ）から任意の位置までを上記ＰＭ燃焼触媒分散液中に浸漬する。これにより、上記ハニカム構造体に、少なくとも上記ＰＭ燃焼触媒を担持させることができる。
【００１６】
また、上記酸化触媒担持工程においては、上記酸化触媒を分散した酸化触媒分散液中に、上記ハニカム構造体を浸漬し、乾燥後に焼成する。このとき、上記ハニカム構造体の他方の端面（Ｂ）から上記酸化領域を形成する位置までを上記酸化触媒分散液に浸漬し、上記一方の端面（Ａ）から上記ＰＭ燃焼領域を形成する位置までは上記酸化触媒分散液には浸漬させない。これにより、上記ハニカム構造体に、少なくとも上記酸化触媒が担持された酸化領域を形成することができると共に、上記酸化触媒分散液には浸漬させない領域に、上記ＰＭ燃焼領域を形成することができる。このようにして、上記排ガス浄化フィルタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における、排ガス管の途中に配置された排ガス浄化フィルタを示す説明図。
【図２】実施例１における、排ガス浄化フィルタの全体を示す説明図。
【図３】実施例１における、排ガス浄化フィルタの断面を示す説明図。
【図４】実施例１における、ＰＭ燃焼触媒及び酸化触媒が担持されたセル壁を拡大して示す説明図。
【図５】実施例１における、ハニカム構造体をＰＭ燃焼触媒分散液に浸漬した状態を示す説明図。
【図６】実施例１における、ハニカム構造体の端面から所定の領域を酸化触媒分散液に浸漬した状態を示す説明図。
【図７】実施例１における、ＰＭ燃焼触媒担持量と、ＰＭ燃焼速度との関係を示す説明図。
【図８】実施例１における、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さと、排ガス浄化フィルタを通って排出された排ガス中のＣＯ濃度との関係を示す説明図。
【図９】入りガス側セルの断面形状と出ガス側セルの断面形状を非対称としたハニカム構造体を一方の端面側を観察した様子を示す説明図（ａ）及びもう一方の端面側から観察した様子を示す説明図（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。
上記排ガス浄化フィルタにおいては、上記のごとく、上記ＰＭ燃焼領域と上記酸化領域とは、排ガスの流れ方向に沿って配置されており、上記ＰＭ燃焼領域は上記排ガスの流れ方向における上流側に配置され、上記酸化領域は上記排ガスの流れ方向における下流側に配置されている。
上記ＰＭ燃焼領域は、上記酸化触媒を担持することなく上記ＰＭ燃焼触媒が担持された領域である。一方、上記酸化領域は、少なくとも上記酸化触媒が担持された領域であり、上記ＰＭ燃焼触媒が担持されていても担持されていなくてもよい。
【００１９】
好ましくは、上記酸化領域は、上記ハニカム構造体の下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／２以下かつ１／５以上の領域であるがよい。
この場合には、高価な酸化触媒を用いてもより低コストで上記排ガス浄化フィルタを製造することができる。また、上記酸化領域を上記下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／２以下の領域に配置することにより、上流側の上記ＰＭ燃焼領域で発生するＣＯを効率的に酸化して浄化することができる。その結果、上記ハニカム構造体全長の１／２以下という短い領域にしてもＣＯを十分に浄化することができる。
【００２０】
上記酸化領域が上記下流側端面から１／２の領域を超える場合には、酸化触媒量が増え、コストが増大するおそれがある。そのため、例えばＰｔ等の高価な貴金属触媒を酸化触媒として用いることが困難になる。ＣＯに対する浄化性能を十分に発揮しつつより酸化触媒量を小さくしてコストを下げるという観点から、上記酸化領域は、上記下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／３以下の領域とすることがより好ましい。
また、ＣＯに対する浄化性能を十分に確保するという観点から、上述のごとく上記酸化領域は、上記下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／５以上の領域とすることが好ましい。
なお、上記排ガス浄化フィルタを排ガス流路に配置したときに、上記ハニカム構造体の両端面の内、内燃機関に近い側の端面を上流側端面とすると、上記下流側端面は、内燃機関から遠い側の端面である。また、ハニカム構造体の全長は、ハニカム構造体のセルの伸長方向の長さである。
【００２１】
上記ＰＭ燃焼触媒は、層状アルミナにＡｇを分散してなる触媒材料からなることが好ましい。
この場合には、上記ハニカム構造体への上記ＰＭ燃焼触媒の担持量を減らすことができるため、圧損を小さくすることができる。一方、この場合には、ＰＭ燃焼時におけるＣＯの発生量が増大し易い。しかし、本発明の排ガス浄化フィルタは、上記酸化領域を有しているため、例えＣＯが発生してもこれを十分に浄化することができる。したがって、上記のごとく、上記ＰＭ燃焼触媒として層状アルミナにＡｇを分散してなる触媒材料を用いた場合には、ＰＭだけでなくＣＯを浄化できるという本発明の作用効果がより一層顕著になる。
【００２２】
上記ＰＭ燃焼触媒の担持量は１０〜５０ｇ／Ｌであることが好ましい。
上記ＰＭ燃焼触媒の担持量が１０ｇ／Ｌ未満の場合には、ＰＭに対する燃焼促進効果が小さくなるおそれがある。一方、５０ｇ／Ｌを超える場合には、圧損が大きくなるおそれがある。
より好ましくは、上記ＰＭ燃焼触媒の担持量は１５ｇ／Ｌ以上がよく、３０ｇ／Ｌ以下がよい。例えば上記ＰＭ燃焼触媒として層状アルミナにＡｇを分散してなる触媒材料を用いると、上記ＰＭ燃焼触媒の担持量を例えば３０ｇ／Ｌ以下にしても十分にＰＭを燃焼させることが可能になり、圧損も小さくできる。
【００２３】
上記酸化触媒としては、ＣＯに対して酸化作用を有する物質を用いることができる。
ＣＯに対する酸化作用は、例えば次のようにして調べることができる。
即ち、まず、酸化触媒の候補となる物質をガス管中に配置する。そして、例えば温度５５０℃の条件下でガス管の上流からＣＯを流し、下流から出てくるガスを９０％以上ＣＯ2に酸化できる物質を酸化触媒として採用することができる。
かかる酸化触媒としては、例えば貴金属触媒、貴金属以外の金属触媒、酸化物触媒、炭化物触媒等の公知の酸化触媒を用いることができる。
【００２４】
具体的には、貴金属触媒としては、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈから選ばれる１種以上がある。
また、貴金属以外の金属触媒としては、例えばＣｏ、Ｎｉ、Ｒｅ、Ａｇ、Ｗ、及びＭｏから選ばれる１種以上がある。
【００２５】
また、酸化物触媒としては、単一酸化物、ペロブスカイト構造又はスピネル構造の金属複合酸化物等を用いることができる。より具体的には、単一酸化物としては、例えばＣｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｖ、Ｒｅ、Ｓｂ、又はＢｉの酸化物を採用することができる。また、金属複合酸化物としては、希土類金属及び／又はアルカリ土類金属等と遷移金属との複合酸化物を採用することができる。
炭化物触媒としては、例えばＭｏ2Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、及びＴａＣから選ばれる１種以上がある。
【００２６】
好ましくは、上記酸化触媒は、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈから選ばれる１種以上からなることがよい。
この場合には、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈが有する優れた酸化特性を生かして、上記排ガス浄化フィルタにおけるＣＯに対する浄化特性をより向上させることができる。
【００２７】
上記酸化触媒として貴金属を用いた場合には、上記ＰＭ燃焼触媒の担持量をＱAｇ／Ｌとし、上記酸化触媒の担持量をＱBｇ／Ｌとすると、０．０１≦ＱB／ＱA≦０．１であることが好ましい。
ＱB／ＱA＞０．１の場合には、貴金属等の高価な酸化触媒を用いたときに、製造コストが増大してしまうおそれがある。一方、０．０１未満の場合には、ＣＯに対する浄化効果が小さくなるおそれがある。同様の観点から酸化触媒の担持量は０．１〜１ｇ／Ｌが好ましい。また、酸化触媒として、貴金属以外の金属触媒を用いた場合においても、０．０１≦ＱB／ＱA≦０．１であることが好ましい。
また、酸化物触媒として、酸化物、又は炭化物を用いた場合には、貴金属の場合と同様の理由から、０．１≦ＱB／ＱA≦１０であることが好ましい。
【００２８】
次に、上記ハニカム構造体としては、コーディエライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミ、アルミナ、ムライト、又は窒化珪素のいずれかからなるものを用いることができる。
上記ハニカム構造体の形状は、種々の形状を採用することができるが、例えば円柱形状等とすることができる。
また、上記セルの断面形状としては、種々の形状を採用することができるが、例えば三角形、四角形、六角形等の多角形とすることができる。
【００２９】
また、上記ハニカム構造体においては、全てのセルの断面形状を同じ形状にすることもできるが、１つのハニカム構造体内でセルの断面形状を変更することもできる。例えば、図２には、全てのセル２３０の断面形状を同じ形状（四角形）としたハニカム構造体２の例を示し、図９（ａ）及び（ｂ）には、ハニカム構造体内部のセル６３０の断面形状を異なる形状（六角形と三角形）としたハニカム構造体５の例を示す。
【００３０】
図２に示すハニカム構造体２においては、排ガスを流入させる流入側通路となる入りガス側セルの断面形状と、セル壁２２を通過した排ガスを排出させる排出側通路となる出ガス側セルの断面形状は同じ形状（四角形状）となり、ハニカム構造体２の一方の端面２８に開口するセルの断面形状と、他方の端面２９に開口するセル２３０の断面形状は互いに対称となっている。
また、図９（ａ）及び（ｂ）に示すハニカム構造体５においては、入りガス側セル６３０ａの断面形状が六角形で、出ガス側セル６３０ｂの断面形状が三角形であり、ハニカム構造体５の一方の端面６８に開口するセル６３０（６３０ａ）の断面形状と、他方の端面６９に開口するセル６３０（６３０ｂ）の断面形状は互いに非対称である。
このように、本発明においては、上記ハニカム構造体としては、全てのセルの断面形状を同じ形状のものを採用することができるが、セルの断面形状が異なるものを採用することもできる。
【００３１】
上記排ガス浄化フィルタは、上記ＰＭ燃焼触媒担持工程と上記酸化触媒担持工程とを行なうことにより製造することができる。
上記ＰＭ燃焼触媒担持工程においては、上記ＰＭ燃焼触媒を分散したＰＭ燃焼触媒分散液中に上記ハニカム構造体を浸漬し、乾燥後に焼成する。
上記ＰＭ燃焼触媒分散液は、ＰＭ燃焼触媒やハニカム構造体と化学反応等を起こさない水などの溶媒に、上記ＰＭ燃焼触媒を分散させて作製することができる。
【００３２】
また、上記ＰＭ燃焼触媒担持工程においては、上記ハニカム構造体の全体、又は上記ハニカム構造体の両端面のうち一方の端面（Ａ）から任意の位置までを上記ＰＭ燃焼触媒分散液中に浸漬する。また、上記酸化触媒担持工程においては、上記ハニカム構造体の他方の端面（Ｂ）から上記酸化領域を形成する位置までを上記酸化触媒分散液に浸漬し、上記一方の端面（Ａ）から上記ＰＭ燃焼領域を形成する位置までは上記酸化触媒分散液には浸漬させない。
上記ＰＭ燃焼触媒担持工程において、上記ハニカム構造体の全体を上記ＰＭ燃焼触媒分散液に浸漬すると、上記ＰＭ燃焼触媒を上記ハニカム構造体全体に担持させることができる。そして、上記酸化触媒担持工程後には、上記ＰＭ燃焼触媒と上記酸化触媒との両方を含有する上記酸化領域を形成することができる。
【００３３】
また、上記ＰＭ燃焼触媒担持工程において、上記ハニカム構造体の上記一方の端面（Ａ）からセルの伸長方向に任意の位置までを上記ＰＭ燃焼触媒分散液に浸漬すると、上記酸化触媒工程後には、上記酸化触媒のみを含有する領域を少なくとも含む上記酸化領域を形成することができる。
【００３４】
上記酸化触媒担持工程においては、上述のごとく、上記ハニカム構造体の上記他方の端面（Ｂ）から上記酸化触媒分散液に浸漬するため、上記ハニカム構造体のセルの伸長方向において上記他方の端面（Ｂ）側に上記酸化領域を形成し、上記一方の端面（Ａ）側に上記ＰＭ燃焼領域を形成することができる。したがって、上記ＰＭ燃焼触媒担持工程と上記酸化触媒担持工程とを行なって得られる上記排ガス浄化フィルタは、上記一方の端面（Ａ）側を排ガスの流れ方向における上流側に配置し、上記他方の端面（Ｂ）側を排ガスの流れ方向における下流側に配置して用いることができる。
【００３５】
上記酸化触媒担持工程においては、上記ハニカム構造体の上記他方の端面（Ｂ）から該ハニカム構造体全長の１／３以下までを上記酸化触媒分散液中に浸漬することが好ましい。
この場合には、上記ハニカム構造体の上記他方の端面（Ｂ）から該ハニカム構造体全長の１／３以下までの領域に上記酸化領域を形成させることができるため、高価な酸化触媒を用いても低コストで上記排ガス浄化フィルタを製造することが可能になる。
１／３を超える領域まで浸漬した場合には、担持する酸化触媒量が増え、製造コストが増大するおそれがある。そのため、例えばＰｔ等の高価な貴金属触媒を酸化触媒として用いることが困難になる。
【００３６】
上記ＰＭ燃焼触媒担持工程及び上記酸化触媒担持工程においては、上記ハニカム構造体として、その端面において上記開口部に上記栓部を設けたセルの閉塞部と、上記栓部を設けていないセルの開口部とが交互に配置されたものを用いることができる。また、上記ハニカム構造体として、端面にセルを設けておらず全てのセルが両端面に開口するものを採用することもできる。全てのセルが両端面に開口するハニカム構造体を採用する場合には、上記ＰＭ燃焼触媒担持工程及び上記酸化触媒担持工程後に上記栓部を形成することができる。上記栓部は公知の方法により形成することができる。
【００３７】
また、上記ＰＭ燃焼触媒分散液及び上記酸化触媒分散液としては、粘度１００ｍＰａ・ｓ以下のものを採用することが好ましい。
粘度が１００ｍＰａ・ｓを超える場合には、上記ハニカム構造体の上記セル壁の細孔が塞がり、圧損が高くなるおそれがある。また、必要量以上の触媒が担持され易くなり、製造コストが増大し易くなるおそれがある。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
次に、本発明の実施例にかかる排ガス浄化フィルタについて図１〜図８を用いて説明する。
図１に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１は、内燃機関８から排出される排ガスが通る排ガス管８０の途中に配設されて、排ガス中のパティキュレートを捕集して排ガスの浄化を行なうために用いられる。同図において、排ガス浄化フィルタ１は、排ガス管８０の直径を拡大した筒状の捕集器８５内に収容されている。
図２及び図３に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１は、外周壁２１と、該外周壁２１内に四角形格子状に配設された多孔質のセル壁２２と、該セル壁２２内に区画されてなる多数のセル２３とを有するハニカム構造体２を備える。本例において、ハニカム構造体２は、コーディエライトからなり、その全体形状は、直径１６０ｍｍ、高さ（長さ）１００ｍｍの円柱状である。
【００３９】
各セル２３は、ハニカム構造体２の両端面２８、２９のうちいずれか一方の端面２８（２９）に開口する開口部２３０を有し、もう一方の端面２９（２８）には、開口部に栓部を設けてなる閉塞部２３１が形成されている。ハニカム構造体２の端面２８、２９においては、栓部を設けてなる閉塞部２３１と、栓部を設けていない開口部２３０とが交互に配置される。
【００４０】
セル壁２２には、Ａｇを含有するＰＭ燃焼触媒３１と、排ガス中のＣＯを酸化させる酸化触媒４１とが担持されており、排ガス浄化フィルタ１は、酸化触媒４１を担持することなくＰＭ燃焼触媒３１が担持されたＰＭ燃焼領域３と、少なくとも酸化触媒４１が担持された酸化領域４とを有する。本例においては、図４に示すごとく、多孔質のセル壁２２におけるＰＭ燃焼領域３には、酸化触媒を担持することなくＰＭ燃焼触媒３１が担持されており、酸化領域４には、酸化触媒４１とＰＭ燃焼触媒３１とが担持されている。酸化領域４においては、セル壁２２にＰＭ燃焼触媒３１が担持されており、その上に酸化触媒４１が担持されている。
【００４１】
図３及び図４に示すごとく、ＰＭ燃焼領域３と酸化領域４とは、排ガスの流れ方向１００に沿って配置されており、ＰＭ燃焼領域３は排ガスの流れ方向１００における上流側に配置され、酸化領域４は排ガスの流れ方向１００における下流側に配置されている。
本例において、酸化領域４は、排ガス浄化フィルタ１を排ガス管８０に配置した際に（図１参照）、図３に示すごとく、排ガスの流れ方向１００の下流側に配置される端面２９、即ち下流側端面２９からハニカム構造体全長の１／５の領域まで形成してある。
【００４２】
また、本例において、ＰＭ燃焼触媒３１は、層状アルミナにＡｇを分散してなる触媒材料（Ａｇ／Ａｌ2Ｏ3触媒）からなる
また、酸化触媒４１はＰｔからなる。
ハニカム構造体２には、ＰＭ燃焼触媒３１が７ｇ／Ｌ担持されており、酸化触媒４１が０．２ｇ／Ｌ担持されている。
【００４３】
本例の排ガス浄化フィルタ１は、ＰＭ燃焼触媒担持工程と酸化触媒担持工程とを行なって製造することができる。
ＰＭ燃焼触媒担持工程においては、図５に示すごとく、ハニカム構造体２の全体、又は上記ハニカム構造体の両端面のうち一方の端面（Ａ）から任意の位置までを、ＰＭ燃焼触媒を分散したＰＭ燃焼触媒分散液３０中に浸漬し、乾燥後に焼成する。本例においては、ハニカム構造体２の全体をＰＭ燃焼触媒分散液３０に浸漬する。
【００４４】
また、酸化触媒担持工程においては、図６に示すごとく、ハニカム構造体２の他方の端面（Ｂ）２９から上記酸化領域を形成する位置までを酸化触媒分散液４０に浸漬し、上記一方の端面（Ａ）２８から上記ＰＭ燃焼領域を形成する位置までは酸化触媒分散液には浸漬させないでおく。本例においては、ハニカム構造体２の端面（Ｂ）２９から該ハニカム構造体２の全長の１／５までを酸化触媒分散液４０中に浸漬する。そして、ハニカム構造体２を乾燥後に焼成する。
【００４５】
以下、本例の排ガス浄化フィルタの製造方法について、詳細に説明する。
まず、以下のようにして、ＰＭ燃焼触媒分散液を作製した。
即ち、出発原料としてのθアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と酸化銀Ｉ（Ａｇ2Ｏ）、及び添加剤としての酢酸を水に混合した。混合は、θアルミナの濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ、酸化銀の濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ、酢酸の濃度が０．４ｍｏｌ／Ｌとなるように行なった。混合液を圧力容器中に入れ、温度１７５℃、大気圧条件で２４時間反応させた。これにより、アルミナに対するＡｇのモル比率が５０％のＰＭ燃焼触媒を得た。このＰＭ燃焼触媒を水に分散させて、ＰＭ燃焼触媒分散液を得た。ＰＭ燃焼触媒分散液の粘度は、５０ｍＰａ・ｓである。
【００４６】
次に、端面２８、２９の開口部２３０を交互に閉塞した閉塞部２３１を有する、コーディエライトからなるハニカム構造体２（図２参照）を準備した。ハニカム構造体２としては、気孔率５０％、平均気孔径１２μｍのものを採用した。そして、ハニカム構造体２の全体を、図５に示すごとく、ＰＭ燃焼触媒分散液３０中に完全に浸漬させた。その後、エアーでハニカム構造体２に付着する過剰のＰＭ燃焼触媒分散液を吹き飛ばした。
【００４７】
次いで、ハニカム構造体２を大気雰囲気にて温度１５０℃で３時間乾燥させ、温度１０００℃で３時間焼成した。これにより、ハニカム構造体２に、ＰＭ燃焼触媒３１を７ｇ／Ｌ担持させた（図３及び図４参照）。
【００４８】
次に、Ｐｔ粒子を水に分散させて酸化触媒分散液を準備した。酸化触媒分散液中のＰｔ濃度は０．０１ｍｏｌ／Ｌである。酸化物分散液の粘度は、５０ｍＰａ・ｓである。
そして、図６に示すごとく、ＰＭ燃焼触媒を担持させたハニカム構造体２を、その端面（Ｂ）２９から酸化触媒分散液４０に浸漬した。このとき、端面（Ｂ）２９から１／５の領域を酸化触媒分散液４０中に浸漬させた。その後、エアーでハニカム構造体２に過剰に付着した酸化触媒分散液を吹き飛ばした。
【００４９】
次いで、ハニカム構造体２を大気雰囲気にて温度１５０℃で３時間乾燥させ、温度６００℃で３時間焼成した。これにより、ハニカム構造体２の端面（Ｂ）２９（下流側端面２９）から１／５の領域にＰｔからなる酸化触媒４１を０．２ｇ／Ｌ担持させた。
このようにして、図２〜図４に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１を得た。これを試料Ｓ１とする。
【００５０】
また、本例においては、上記試料Ｓ１とはＰＭ燃焼触媒の担持量が異なるさらに５種類の排ガス浄化フィルタ（試料Ｓ２〜試料Ｓ６）を作製した。
ＰＭ燃焼触媒の担持量は、ＰＭ燃焼触媒分散液中のＰＭ燃焼触媒の濃度又は担持回数を変更することにより調整することができる。
【００５１】
試料Ｓ１は、上述のごとく、ＰＭ燃焼触媒の担持量が７ｇ／Ｌの排ガス浄化フィルタである。ＰＭ燃焼触媒の担持量をＱAｇ／Ｌとし、酸化触媒の担持量をＱBｇ／Ｌとすると、試料Ｓ１においては、ＱB／ＱA＝約０．０２９である。
試料Ｓ２は、ＰＭ燃焼触媒の担持量を１５ｇ／Ｌに変更した点を除いては上記試料Ｓ１と同様にして作製した排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ２においてはＱB／ＱA＝約０．０１３である。
【００５２】
試料Ｓ３は、ＰＭ燃焼触媒の担持量を３０ｇ／Ｌに変更した点を除いては上記試料Ｓ１と同様にして作製した排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ３においてはＱB／ＱA＝約０．００６７である。
試料Ｓ４は、ＰＭ燃焼触媒の担持量を４５ｇ／Ｌに変更した点を除いては上記試料Ｓ１と同様にして作製した排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ４においてはＱB／ＱA＝約０．００４４である。
【００５３】
試料Ｓ５は、ＰＭ燃焼触媒の担持量を９０ｇ／Ｌに変更した点を除いては上記試料Ｓ１と同様にして作製した排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ５においてはＱB／ＱA＝約０．００２２である。
試料Ｓ６は、ＰＭ燃焼触媒担持工程を行なわずに、酸化触媒担持工程だけを行なって作製したものであり、ＰＭ燃焼触媒の担持量０ｇ／Ｌの排ガス浄化フィルタである。
【００５４】
次に、試料Ｓ１〜試料Ｓ６の排ガス浄化フィルタについて、ＰＭ燃焼速度を以下のようにして測定した。
まず、直径１６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、セル密度３００ｃｐｓｉ、壁厚１２ｍｉｌのハニカム構造体に上述のごとくＰＭ燃焼触媒及び酸化触媒を担持させた排ガス浄化フィルタ（試料Ｓ１〜試料Ｓ６）の重量を測定した。次に、各試料の排ガス浄化フィルタを用いたエンジンベンチにてディーゼルエンジンを、吸気量２０ｇ／ｓ、回転数１８００ｒｐｍ、排ガス浄化フィルタ温度３００℃、スモーク値１５％の条件で９０分間作動させ、重量測定を行いＰＭを各試料に８ｇ／Ｌ堆積させた。再び各試料の排ガス浄化フィルタをエンジンにセットし、吸気量３０ｇ／ｓ、回転数２４００ｒｐｍ、排ガス浄化フィルタ温度５５０℃、スモーク値５％の条件で２５分間作動させ、、各試料が担持するＰＭを燃焼させた。その後、各試料の重量を測定した。重量の測定結果からＰＭ燃焼量を求め、以下に示す式によってＰＭ燃焼速度を求めた。
ＰＭ燃焼速度（ｇ／Ｌ・ｍｉｎ）＝ＰＭ燃焼量（ｇ／Ｌ）/ＰＭ燃焼時間（ｍｉｎ）
その結果を図７に示す。図７においては、横軸はＰＭ燃焼触媒の担持量（ｇ／Ｌ）を示し、縦軸は温度５５０℃におけるＰＭ燃焼速度（ｇ／Ｌ・ｍｉｎ）を示す。
【００５５】
図７より知られるごとく、Ａｇを含有するＰＭ燃焼触媒を担持した試料Ｓ１〜試料Ｓ５は、いずれも温度５５０℃という低温でＰＭに対する燃焼促進効果を示すことがわかる。また、同図より知られるごとく、３０ｇ／Ｌを超えて担持させてもＰＭに対する燃焼促進効果はもはやほとんど向上しないため、ＰＭ燃焼触媒の担持量は３０ｇ／Ｌ以下が好ましいことがわかる。また、十分な燃焼促進効果を得るためには、ＰＭ燃焼触媒の担持量は１０ｇ／Ｌ以上が好ましく、１５ｇ／Ｌ以上がより好ましいことがわかる。
【００５６】
また、本例においては、上記試料Ｓ１とは酸化領域の長さを変更した６種類の排ガス浄化フィルタ（試料Ｓ７〜試料Ｓ１２）を作製した。
酸化領域の長さは、酸化触媒担持工程において、酸化触媒分散液４０中に浸漬するハニカム構造体２の端面２９からの距離を変えることにより調整することができる（図６参照）。なお、試料Ｓ７〜試料Ｓ１２におけるＰＭ燃焼触媒の担持量は、試料Ｓ１と同様に７ｇ／Ｌである。
【００５７】
試料Ｓ１は、上述のごとく、端面２９からハニカム構造体２の全長の１／５までを酸化触媒分散液４０中に浸漬させて作製した排ガス浄化フィルタであり、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さ比が１／５（０．２）の排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ１における酸化触媒の担持量は、上述のごとく０．２ｇ／Ｌである。そして、試料Ｓ１においては上述のごとくＱB／ＱA＝約０．０２９である。
【００５８】
また、試料Ｓ７は、端面２９からハニカム構造体２の全長の１／３までを酸化触媒分散液４０中に浸漬させて作製した排ガス浄化フィルタであり、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さ比が１／３（約０．３３）の排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ７における酸化触媒の担持量は、約０．３３ｇ／Ｌである。そして、試料Ｓ７においてはＱB／ＱA＝約０．０４７である。
【００５９】
試料Ｓ８は、端面２９からハニカム構造体２の全長の１／２までを酸化触媒分散液４０中に浸漬させて作製した排ガス浄化フィルタであり、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さ比が１／２（０．５）の排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ８における酸化触媒の担持量は、０．５ｇ／Ｌである。そして、試料Ｓ８においてはＱB／ＱA＝約０．０７１である。
【００６０】
試料Ｓ９は、端面２９からハニカム構造体２の全長の３／５までを酸化触媒分散液４０中に浸漬させて作製した排ガス浄化フィルタであり、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さ比が３／５（０．６）の排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ９における酸化触媒の担持量は、０．６ｇ／Ｌである。そして、試料Ｓ９においてはＱB／ＱA＝約０．０８６である。
【００６１】
試料Ｓ１０は、端面２９からハニカム構造体２の全長の９／１０までを酸化触媒分散液４０中に浸漬させて作製した排ガス浄化フィルタであり、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さ比が９／１０（０．９）の排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ１０における酸化触媒の担持量は、０．９ｇ／Ｌである。そして、試料Ｓ１０においてはＱB／ＱA＝約０．１３である。
【００６２】
試料Ｓ１１は、ハニカム構造体全体２の全体を酸化触媒分散液４０中に完全に浸漬させて作製した排ガス浄化フィルタであり、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さ比が１の排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ１１における酸化触媒の担持量は、１ｇ／Ｌである。そして、試料Ｓ１０においてはＱB／ＱA＝約０．１４である。
【００６３】
試料Ｓ１２は、ハニカム構造体全体を酸化触媒分散液に浸漬させずに作製した排ガス浄化フィルタであり、酸化領域を有していない。即ち、ハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さ比が０の排ガス浄化フィルタである。試料Ｓ１２における酸化触媒の担持量は、０ｇ／Ｌである。
これらの試料Ｓ７〜Ｓ１２は、酸化領域の長さを上記のごとく変更した点を除いては上記試料Ｓ１と同様にして作製した排ガス浄化フィルタである。
【００６４】
次に、図１〜図３に示すごとく、排ガスの流れ方向１００において、ＰＭ燃焼領域３が上流側に、酸化領域４が下流側になるように試料Ｓ１及び試料Ｓ７〜試料Ｓ１２の排ガス浄化フィルタ１を排ガス管８０内に配置し、排ガス浄化フィルタ１を通過した後の排ガス中に含まれるＣＯ濃度を以下のようにして測定した。
【００６５】
具体的には、上述のＰＭ燃焼速度測定法と同様にエンジンベンチでの評価を行った。エンジンベンチ付属の分析計にて、排ガス浄化フィルタ（試料Ｓ１及び試料Ｓ７〜試料Ｓ１２）の後流側のＣＯ濃度を測定した。
その結果を図８に示す。同図において、横軸はハニカム構造体全長に対する酸化領域の長さを示し、縦軸は温度５５０℃の条件下で各排ガス浄化フィルタ（試料Ｓ１、試料Ｓ７〜試料Ｓ１２）を通過した排ガス中に含まれるＣＯ濃度（ｐｐｍ）を示す。
【００６６】
図８より知られるごとく、ＰＭ燃焼領域が上流側に配置され、酸化領域が下流側に配置された試料Ｓ１及び試料Ｓ７〜試料Ｓ１１の排ガス浄化フィルタは、ＣＯを十分に浄化できることがわかる。これに対し、酸化領域を形成していない試料Ｓ１２は、ＣＯを浄化できず、下流から１５０ｐｐｍを超えるＣＯが検出された。
【００６７】
また、ハニカム構造体の下流側端面から全長の１／２を超えて酸化領域を形成しても、高価な酸化触媒の担持量が増大するだけで、ＣＯ浄化性能はほとんど向上していない（試料Ｘ８〜試料Ｓ１１参照）。よって、酸化領域は、上記下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／２以下が好ましいことがわかる。さらに、図８より知られるごとく、下流側端面から１／３を超える領域まで酸化領域を形成しても、高価な酸化触媒担持量の増加に見合ったＣＯ浄化の向上効果は得られない（試料Ｓ７〜試料Ｓ１１参照）。したがって、酸化領域は、上記下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／３以下がより好ましいことがわかる。
【００６８】
さらに、同図より知られるごとく、ＣＯに対する浄化性能をより確実に得るためには、酸化領域は、上記下流側端面から上記ハニカム構造体全長の１／５以上であることがより好ましい（試料Ｓ１、試料Ｓ７〜試料Ｓ１１）。
【００６９】
以上のように、本例によれば、ＰＭ及びＣＯを浄化でき、低コストで製造できる排ガス浄化フィルタ及びその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  排ガス浄化フィルタ
１００  排ガスの流れ方向
２  ハニカム構造体
２１  外周壁
２２  セル壁
２３  セル
２３０  開口部
２３１  閉塞部
３  ＰＭ燃焼領域
３１  ＰＭ燃焼触媒
４  酸化領域
４１  酸化触媒
【図１】
0005434762.tif 000002
【図２】
0005434762.tif 000003
【図３】
0005434762.tif 000004
【図４】
0005434762.tif 000005
【図５】
0005434762.tif 000006
【図６】
0005434762.tif 000007
【図７】
0005434762.tif 000008
【図８】
0005434762.tif 000009
【図９】
0005434762.tif 000010