(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が多孔質の材料から形成され、該隔壁の端部分が寄せ集められて該隔壁の先端同士が接合せしめられ、これにより、上記通路の端部開口が閉塞されている排気浄化装置において、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくしたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
上記接合せしめられた隔壁の先端に補強部材を付加することによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
上記補強部材が多孔質の材料からなる部材であり、該多孔質の部材に微粒子を酸化することができる酸化物質が担持されることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
上記補強部材が隔壁の平均細孔径よりも小さい平均細孔径を有する部材であることを特徴とする請求項２または３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
上記隔壁の先端同士を接合させるのに加えて、該先端に隣接した上記隔壁の端部分同士をも接合させることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
上記接合せしめられた隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積よりも大きくすることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
上記接合せしめられた隔壁の先端の平均細孔径を小さくすることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。
【請求項８】
上記接合せしめられた隔壁の先端に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端の平均細孔径を小さくしたことを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
【請求項９】
上記隔壁に微粒子を酸化することができる酸化物質が担持されており、上記接合せしめられた隔壁の先端に担持される上記酸化物質の量を残りの隔壁の部分に担持されている酸化物質の量よりも多くすることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端の平均細孔径を小さくしたことを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記接合せしめられた隔壁の先端に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項１１】
複数の通路を具備し、これら通路のうち一部の通路においては該通路を画成する隔壁の下流端部分が寄せ集められ、残りの通路においては該通路を画成する隔壁の上流端部分が寄せ集められていることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項１２】
排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを製造する製造方法において、通路を画成する隔壁を有する予備成形体を多孔質の材料から押し出し成形する工程と、該予備成形体の端面に補強材を配置する工程と、予備成形体の隔壁の端部分を補強材と共に寄せ集めてこれら端部分の先端同士を接触させて該予備成形体の通路を完全に閉塞する工程と、予備成形体を焼成する工程とを具備することを特徴とする製造方法。
【請求項１３】
排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを製造する製造方法であって、通路を画成する隔壁を有する予備成形体を多孔質の材料から押し出し成形する工程と、該予備成形体の隔壁の端部分を寄せ集めてこれら端部分の先端同士を接触させて予備成形体の通路を完全に閉塞する閉塞工程と、予備成形体を焼成する焼成工程とを具備する製造方法において、上記閉塞工程と焼成工程との間、または焼成工程後に互いに接触せしめられている隔壁の先端に補強材を付加する工程を具備することを特徴とする製造方法。
【請求項１４】
排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを製造する製造方法において、通路を画成する隔壁を有する予備成形体を多孔質の材料から押し出し成形する工程と、該予備成形体の隔壁の端部分を寄せ集めてこれら端部分の先端同士を接触させて予備成形体の通路を完全に閉塞する閉塞工程と、予備成形体を焼成する焼成工程と、該予備成形体の通路を閉塞する隔壁の端部に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させる酸化物質担持工程とを具備することを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
上記予備成形体の通路を閉塞する隔壁の端部の平均細孔径を小さくする工程を上記閉塞工程と焼成工程との間にさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出される排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタが特表平８−５０８１９９号公報に開示されている。このパティキュレートフィルタでは多孔質の材料からハニカム構造体を形成し、このハニカム構造体の複数の通路（以下、フィルタ通路と称す）のうち幾つかのフィルタ通路をその上流端にて塞ぐと共に残りのフィルタ通路をその下流端にて塞ぎ、パティキュレートフィルタに流入した排気ガスがフィルタ通路を形成している多孔質の壁（以下、フィルタ隔壁と称す）を必ず通ってパティキュレートフィルタから流出するようにしている。
【０００３】
このパティキュレートフィルタでは排気ガスは必ずフィルタ隔壁を通り、その後にパティキュレートフィルタから流出するのでその微粒子捕集率は排気ガスがパティキュレートフィルタの隔壁を通過せずに単にフィルタ通路を通過するだけになっているパティキュレートフィルタの微粒子捕集率よりも高い。
【０００４】
ところで上記公報に記載のパティキュレートフィルタではフィルタ通路はフィルタ隔壁の端部を寄せ集めてこれら端部同志を接合することにより塞がれている。そしてこれによりフィルタ通路の排気ガス流入開口の形状が漏斗状となっている。このようにフィルタ通路の排気ガス流入開口の形状が漏斗状とされていると排気ガスが乱流となることなくフィルタ通路に滑らかに流入する。すなわちフィルタ通路に排気ガスが流入するときに排気ガス流が乱流となることはない。このため当該公報に記載のパティキュレートフィルタの圧損は低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したタイプのパティキュレートフィルタではフィルタ隔壁の端部を寄せ集めてこれら端部同志を接触させ、その後、この接触せしめられた端部を焼成し、これによりこれら端部同志を接合することによりフィルタ通路が完全に塞がれる。ところがこのように接触せしめられた端部が焼成されるときにおいてこれら端部およびその周りのフィルタ隔壁の熱膨張の影響によりこれら端部が離れ、結果的にフィルタ通路が完全には塞がれないことがある。そこで本発明の目的は上述したタイプのパティキュレートフィルタにおいてフィルタ通路をその端部において確実に且つ完全に閉塞することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを具備し、該パティキュレートフィルタが通路を画成する隔壁を有し、該隔壁が多孔質の材料から形成され、該隔壁の端部分が寄せ集められて該隔壁の先端同士が接合せしめられ、これにより、上記通路の端部開口が閉塞されている排気浄化装置において、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくした。
【０００７】
２番目の発明では、１番目の発明において、上記接合せしめられた隔壁の先端に補強部材を付加することによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくした。
【０００８】
３番目の発明では２番目の発明において、上記補強部材が多孔質の材料からなる部材であり、該多孔質の部材に微粒子を酸化することができる酸化物質が担持される。
【０００９】
４番目の発明では２または３番目の発明において、上記補強部材が隔壁の平均細孔径よりも小さい平均細孔径を有する部材である。
【００１０】
５番目の発明では、１番目の発明において、上記隔壁の先端同士を接合させるのに加えて、該先端に隣接した上記隔壁の端部分同士をも接合させることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくした。
【００１１】
６番目の発明では、１番目の発明において、上記接合せしめられた隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積よりも大きくすることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士の接合強度を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きくした。
【００１２】
７番目の発明では、６番目の発明において、上記接合せしめられた隔壁の先端の平均細孔径を小さくすることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積を、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士が接触する単位面積当たりの面積よりも大きくした。
【００１３】
８番目の発明では、７番目の発明において、上記接合せしめられた隔壁の先端に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端の平均細孔径を小さくした。
【００１４】
９番目の発明では、７番目の発明において、上記隔壁に微粒子を酸化することができる酸化物質が担持されており、上記接合せしめられた隔壁の先端に担持される上記酸化物質の量を残りの隔壁の部分に担持されている酸化物質の量よりも多くすることによって、上記接合せしめられた隔壁の先端の平均細孔径を小さくした。
【００１５】
１０番目の発明では、１番目の発明において、上記接合せしめられた隔壁の先端に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持した。
【００１６】
１１番目の発明では１番目の発明において、複数の通路を具備し、これら通路のうち一部の通路においては該通路を画成する隔壁の下流端部分が寄せ集められ、残りの通路においては該通路を画成する隔壁の上流端部分が寄せ集められている。
【００１７】
１２番目の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを製造する製造方法において、通路を画成する隔壁を有する予備成形体を多孔質の材料から押し出し成形する工程と、該予備成形体の端面に補強材を配置する工程と、予備成形体の隔壁の端部分を補強材と共に寄せ集めてこれら端部分の先端同士を接触させて該予備成形体の通路を完全に閉塞する工程と、予備成形体を焼成する工程とを具備する。
【００１８】
１３番目の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを製造する製造方法であって、通路を画成する隔壁を有する予備成形体を多孔質の材料から押し出し成形する工程と、該予備成形体の隔壁の端部分を寄せ集めてこれら端部分の先端同士を接触させて予備成形体の通路を完全に閉塞する閉塞工程と、予備成形体を焼成する焼成工程とを具備する製造方法において、上記閉塞工程と焼成工程との間、または焼成工程後に互いに接触せしめられている隔壁の先端に補強材を付加する工程を具備する。
【００１９】
１４番目の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを製造する製造方法において、通路を画成する隔壁を有する予備成形体を多孔質の材料から押し出し成形する工程と、該予備成形体の隔壁の端部分を寄せ集めてこれら端部分の先端同士を接触させて予備成形体の通路を完全に閉塞する閉塞工程と、予備成形体を焼成する焼成工程と、該予備成形体の通路を閉塞する隔壁の端部に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させる酸化物質担持工程とを具備する。
【００２０】
１５番目の発明では、１４番目の発明において、上記予備成形体の通路を閉塞する隔壁の端部の平均細孔径を小さくする工程を上記閉塞工程と焼成工程との間にさらに具備する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１（Ａ）はパティキュレートフィルタの端面図であり、図１（Ｂ）はパティキュレートフィルタの縦断面図である。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示したようにパティキュレートフィルタ２２はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０，５１を具備する。これら排気流通路はその下流端開口がテーパ壁（以下、下流側テーパ壁と称す）５２により閉塞された排気ガス流入通路５０と、その上流端開口がテーパ壁（以下、上流側テーパ壁と称す）５３により閉塞された排気ガス流出通路５１とにより構成される。すなわち排気流通路のうち一部の排気流通路５０はその下流端にて下流側テーパ壁５２により閉塞され、残りの排気通路５１はその上流端にて上流側テーパ壁５３により閉塞されている。
【００２２】
詳しくは後に説明するが下流側テーパ壁５２はパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０を画成する隔壁の下流端隔壁部分を寄せ集めて互いに接続することにより形成されている。一方、上流側テーパ壁５３はパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流出通路５１を画成する隔壁の上流端隔壁部分を寄せ集めて互いに接続することにより形成されている。
【００２３】
本実施例ではこれら排気ガス流入通路５０および排気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路５０および排気ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの排気ガス流出通路５１により包囲され、各排気ガス流出通路５１が４つの排気ガス流入通路５０により包囲されるように配置される。すなわち隣接する２つの排気流通路のうち一方の排気流通路５０はその下流端にて下流側テーパ壁５２により完全に閉塞され、他方の排気流通路５１はその上流端にて上流側テーパ壁５３により完全に閉塞されている。
【００２４】
これらテーパ壁５２，５３の先端にはそれぞれ図２に示したように補強部材５５，５６が取り付けられている。これら補強部材５５，５６は少なくともテーパ壁５２，５３の先端、好ましくはテーパ壁５２，５３全体を覆うようにテーパ壁５２，５３に取り付けられている。
【００２５】
パティキュレートフィルタ２２は例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、したがって排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは図１（Ｂ）において矢印で示したように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流入する。もちろんテーパ壁５２，５３も隔壁５４の一部であるのでこれらテーパ壁５２，５３も隔壁５４と同じ多孔質の材料から形成されており、また本実施例では補強部材５５，５６も多孔質の材料から形成されるので排気ガスは図２（Ａ）の矢印で示したように上流側テーパ壁５３および補強部材５６を通って排気ガス流出通路５１内に流入し、また図２（Ｂ）の矢印で示したように下流側テーパ壁５２および補強部材５５を通って流出することができる。
【００２６】
ところで上流側テーパ壁５３は排気ガス流出通路５１の流路断面積が徐々に小さくなるように上流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。もちろん上流側テーパ壁５３を覆うように取り付けられた補強部材５６も上流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。したがって４つの上流側テーパ壁５３により囲まれて形成される排気ガス流入通路５０の上流端は上流へ向かって流路断面積が徐々に大きくなるように四角錐状に広がる形状をしている。これによれば図３（Ａ）に示したように排気ガス流入通路の入口開口が構成されている場合に比べて排気ガスはパティキュレートフィルタに流入しやすい。
【００２７】
すなわち図３（Ａ）に示したパティキュレートフィルタでは排気ガス流出通路の上流端が栓７２により閉塞される。この場合、７３で示したように排気ガスの一部が栓７２に衝突するので排気ガスは排気ガス流入通路内に流入しづらい。このためパティキュレートフィルタの圧損が大きくなる。また栓７２近傍から排気ガス流入通路に流入する排気ガスは７４で示したように入口近傍にて乱流となるのでこれによっても排気ガスは排気ガス流入通路内に流入しづらくなる。このためパティキュレートフィルタの圧損がさらに大きくなる。
【００２８】
一方、本発明のパティキュレートフィルタ２２では図２（Ａ）に示したように排気ガスは乱流となることなく排気ガス流入通路５０に流入することができる。このため本発明によれば排気ガスはパティキュレートフィルタ２２に流入しやすい。したがってパティキュレートフィルタ２２の圧損は低い。
【００２９】
さらに図３に示したパティキュレートフィルタでは排気ガス中の微粒子は栓７２の上流端面およびその近傍の隔壁の表面に多く堆積しやすい。これは排気ガスが栓７２に衝突し、しかも栓７２近傍にて排気ガスが乱流となることに起因する。ところが本発明のパティキュレートフィルタ２２では上流側テーパ壁５３および補強部材５６が四角錐状であるので排気ガスが強く衝突する上流端面が存在せず、しかも上流端面近傍にて排気ガスは乱流とはならない。したがって本発明によれば微粒子がパティキュレートフィルタ２２の上流端領域に多く堆積することはなく、パティキュレートフィルタ２２の圧損が高くなることが抑制される。
【００３０】
一方、下流側テーパ壁５２は排気ガス流入通路５０の流路断面積が徐々に小さくなるように下流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。もちろん下流側テーパ壁５２を覆うように取り付けられた補強部材５５も下流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。したがって４つの下流側テーパ壁５２により囲まれて形成される排気ガス流出通路５１の下流端は下流へ向かって流路断面が徐々に小さくなるように四角錐状に広がる形状をしている。これによれば図３（Ｂ）に示したように排気ガス流出通路の出口開口が構成されている場合に比べて排気ガスはパティキュレートフィルタから流出しやすい。
【００３１】
すなわち図３（Ｂ）に示したパティキュレートフィルタでは排気ガス流入通路の下流端が栓７０により閉塞され、排気ガス流出通路はその出口まで直線的に延びる。この場合、排気ガス流出通路の出口開口から流出した排気ガスの一部が栓７０の下流端面に沿って流れ、したがって排気ガス流出通路の出口開口近傍に乱流７１が形成される。このように乱流が形成されると排気ガスは排気ガス流出通路から流出しづらくなる。
【００３２】
一方、本発明のパティキュレートフィルタでは図２（Ｂ）に示したように排気ガスは乱流となることなく排気ガス流出通路５１の出口開口から流出することができる。このため本発明によれば排気ガスはパティキュレートフィルタから比較的流出しやすい。したがってこれによってもパティキュレートフィルタ２２による圧損が低い値とされる。
【００３３】
なおテーパ壁５２，５３および補強部材５５，５６はパティキュレートフィルタ２２の外側に向かって徐々に狭まる形状であれば四角錐状以外の形状、例えば円錐状であってもよい。
【００３４】
次に第１実施例の補強部材について詳細に説明する。上述したタイプのパティキュレートフィルタ２２のテーパ壁５２，５３は後述にて詳細に説明するが多孔質材料からなるハニカム構造体の通路を画成する隔壁、すなわち隔壁５４の端部分を寄せ集めてその先端同志を接触させ、その後、ハニカム構造体を焼成することにより形成される。すなわち寄せ集められて接触せしめられた隔壁の端部分を焼成することによりこれら端部分の先端同志が接合される。
【００３５】
ところが実際にはハニカム構造体を焼成したときに隔壁の端部分の熱膨張の影響により接合させるべき隔壁５４の先端が離れてしまい、テーパ壁５２，５３の先端に穴が開いてしまうことがある。本発明のパティキュレートフィルタ２２においてはテーパ壁５２，５３により排気流通路５０，５１の端部が完全に閉塞されることが基本構成であるのでこのようにテーパ壁５２，５３の先端に穴が開いてしまうのは好ましくない。
【００３６】
そこで本実施例ではハニカム構造体が焼成される前にテーパ壁５２，５３の先端に補強部材５５，５６が配置され、その後、ハニカム構造体が焼成される。テーパ壁５２，５３がそれぞれ別体であった隔壁５４の先端同志を接合させて形成されるのに対して補強部材５５，５６は一体的な部材であるのでハニカム構造体が焼成されたときに補強部材５５，５６はテーパ壁５２，５３を構成する隔壁５４の先端同志が離れることがないようにこれら先端同志を保持する。
【００３７】
斯くして本実施例によればテーパ壁５２，５３を構成する隔壁５４の接合領域における接合強度が増大せしめられるのでテーパ壁５２，５３の先端に穴が開いてしまうことが防止される。
【００３８】
なお補強部材５５，５６の平均細孔径は当該補強部材５５，５６をテーパ壁５２，５３の先端に取り付けたときのパティキュレートフィルタ２２全体における圧損の上昇度合と、ハニカム構造体を焼成したときにテーパ壁５２，５３の先端に穴が開いてしまうことを防止するために必要な補強度合とに応じて決定される。すなわち圧損の上昇を抑えるべきであるほど平均細孔径が大きい補強部材が用いられ、補強度合を大きくすべきであるほど平均細孔径が小さい補強部材が用いられる。なお本実施例の補強部材の平均細孔径は隔壁５４の平均細孔径よりも小さい。
【００３９】
また第１実施例の変更例として補強部材５５，５６、特にその先端に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させてもよい。これによれば補強部材５５，５６の平均細孔径が小さくなる。したがって仮にハニカム構造体を焼成したときにテーパ壁５２，５３の先端に穴が開いてしまったとしても補強部材５５，５６の先端の平均細孔径が小さくなっているので排気ガス中の微粒子がパティキュレートフィルタに捕集されずにパティキュレートフィルタから流出することが防止される。
【００４０】
もちろんハニカム構造体を焼成した後に補強部材５５，５６をそれぞれテーパ壁５２，５３上に取り付け、テーパ壁５２，５３の先端に開いてしまった穴を閉塞するようにすれば少なくとも本発明の目的は達成される。またこの場合にも補強部材５５，５６に酸化物質を担持させて補強部材５５，５６の平均細孔径を小さくすることにより排気ガス中の微粒子が補強部材５５，５６に捕集されることなくパティキュレートフィルタ２２から流出してしまうことをより確実に防止するようにすることもできる。
【００４１】
ところでパティキュレートフィルタ２２においては圧損が潜在的に低くなるように構成し、さらにパティキュレートフィルタ２２の使用中において圧損が潜在的に達成可能な値から大きくずれないようにすることがその性能上は重要である。
【００４２】
すなわち例えば内燃機関がパティキュレートフィルタを備えている場合、その内燃機関の運転制御はパティキュレートフィルタの潜在的な圧損を考慮して設計される。このためたとえパティキュレートフィルタの圧損が低くなるように構成されているとしてもその使用中に圧損が潜在的に達成可能な値からずれると内燃機関全体としてはその性能が低下してしまう。
【００４３】
そこで本発明によればパティキュレートフィルタ２２の排気流通路の上流端領域を画成する隔壁をテーパ状の壁とし、この隔壁を覆う補強部材もテーパ状の部材とすることにより排気ガスが排気流通路に流入するときに乱流となることを防止し、これによりパティキュレートフィルタ２２の圧損が潜在的に低くなるようにしている。
【００４４】
また上述したようにパティキュレートフィルタ２２の排気流通路の上流端領域を画成する隔壁がテーパ状の壁とされ且つこの隔壁を覆う補強部材もテーパ状の部材とされていることにより当該テーパ状の補強部材の壁面には微粒子は堆積しづらくなっている。すなわちパティキュレートフィルタ２２の使用中においてテーパ状の補強部材の壁面上に微粒子が堆積して排気流通路に流入する排気ガス流が乱流となってしまうことが抑制されている。これにより本発明によればパティキュレートフィルタ２２の使用中において圧損が潜在的に達成可能な値からずれて高くなることが抑制される。
【００４５】
ところで上述したようにパティキュレートフィルタ２２の使用中において上流側補強部材５６には微粒子は堆積しづらい。とはいえ上流側補強部材５６に微粒子が堆積することもありうる。この場合、パティキュレートフィルタ２２の使用中においてその圧損が高くなってしまう。
【００４６】
そこで本発明では上流側補強部材５６に微粒子を酸化除去することができる酸化物質を担持させ、上流側補強部材５６に堆積した微粒子を酸化除去するようにする。これによれば上流側補強部材５６に捕集された微粒子は継続的に酸化除去されるので上流側補強部材５６上に多量の微粒子が堆積することはない。したがってパティキュレートフィルタ２２の使用中においても圧損は低い値に維持される。
【００４７】
このように本発明によればパティキュレートフィルタ２２の圧損を潜在的に低くするために多孔質材料からなる上流側テーパ壁５３およびテーパ状の補強部材５６により排気ガス流出通路５１を閉塞するという構成から特有に生じる問題、すなわちパティキュレートフィルタ使用中において圧損が達成可能な値からずれるという問題が回避される。
【００４８】
なお本実施例では酸化物質はパティキュレートフィルタ２２全体、すなわち上流側補強部材５６のみならず上流側テーパ壁５３、隔壁５４、下流側テーパ壁５２、および下流側補強部材５５にも担持される。また酸化物質は上流側補強部材５６、上流側テーパ壁５２、隔壁５４、下流側テーパ壁５２、および下流側補強部材５５の壁面のみならずその内部の細孔壁にも担持される。また本実施例では単位体積当たりに上流側補強部材５６および上流側テーパ壁５３に担持させる酸化物質の量は単位体積当たりに隔壁５４、下流側テーパ壁５２、および下流側補強部材５５に担持させる酸化物質の量よりも多くされる。
【００４９】
また本実施例ではパティキュレートフィルタの上流端開口と下流端開口とが完全に閉塞されているが、本発明の考え方は上流端の開口および下流端の開口のいずれか一方のみが完全に閉塞されるパティキュレートフィルタにも適用可能である。
【００５０】
次に本実施例のパティキュレートフィルタの製造方法について簡単に説明する。始めにコージライトなどの多孔質材料から予備成形体として図４に示したような円筒形のハニカム構造体８０が押出成形される。ハニカム構造体８０は断面が正方形の複数の排気流通路を有し、これら排気流通路の一部はパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０となり、残りの排気流通路はパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流出通路５１となる。
【００５１】
次に図４（Ｂ）に示したようにハニカム構造体８０の各端面上に多孔質材料からなる補強材８１が配置される。各補強材８１はハニカム構造体８０の円形の端面に適合する円盤部分８２を有する。各円盤部分８２からは図５（Ａ）に示したように複数の脚部分８３が該円盤部分８２に対して垂直に延びる。これら脚部分８２は図５（Ｂ）に示したように正四角筒の形状を有する。
【００５２】
各脚部分８２は補強材８１がハニカム構造体８０の上流側の端面上に配置されたときには排気ガス流入通路５０内に収容される。一方、各脚部分８２は補強材８１がハニカム構造体８０の下流側の端面上に配置されたときには排気ガス流出通路５１内に収容される。なお図５（Ａ）は図５（Ｂ）の線Ｖ−Ｖに沿って見た断面図である。
【００５３】
次に図６に示した型９０が補強材８１と共にハニカム構造体８０の端面に押し付けられる。型９０はハニカム構造体８０の一方の端面に押し付けられた後に他方の端面に押し付けられる。もちろん２つの型９０が用意され、これら型９０がハニカム構造体８０の各端面に同時に押し付けられてもよい。
【００５４】
図６（Ａ）に示したように型９０は四角錐状の複数の突起９１を有する。図６（Ｂ）には１つの突起９１を示した。型９０は所定の排気流通路それぞれに突起９１が挿入されるようにして補強材８１と共にハニカム構造体８０の端面に押し付けられる。型９０の突起９１が所定の排気流通路に挿入されるときにこれら突起９１により補強材８１の円盤部分８２が破られる。さらに型９０がハニカム構造体８０の端面に向かって移動せしめられると補強材８１の円盤部分８２と脚部分８３とが寄せ集められ、これと共に所定の排気流通路を形成する隔壁、すなわち隔壁５４が寄せ集められてテーパ壁５２，５３が形成され、斯くして補強部材５５，５６により覆われたテーパ壁５２，５３により所定の排気流通路が完全に閉塞される。
【００５５】
次いでハニカム構造体８０が乾燥せしめられる。次いでハニカム構造体８０が焼成せしめられる。次いでハニカム構造体に酸化物質が担持される。こうしてパティキュレートフィルタ２２が形成される。
【００５６】
上述したようにパティキュレートフィルタ２２はその隔壁５４と同じ多孔質の材料にて構成されたテーパ壁５２，５３にてその端部が閉塞される。したがって上述したようにハニカム構造体８０の端面に型９０を押し付けるという極めて簡単な方法によりパティキュレートフィルタ２２の排気流通路５０，５１を隔壁５４と同じ材料にて閉塞することができる。
【００５７】
なお補強材８１をハニカム構造体８０の端面上に配置し、型９０をハニカム構造体８０の端面に押し付ける工程はハニカム構造体８０が乾燥せしめられた後に実行されてもよい。あるいはハニカム構造体８０が焼成された後にハニカム構造体８０の端部分を軟化し、その後、補強材８１をハニカム構造体８０の端面上に配置し、軟化せしめられた端部分に型９０を押し付けるようにしてもよい。なおこの場合にはその後にハニカム構造体８０の端部分が再び焼成される。
【００５８】
また本実施例の変更例としてハニカム構造体８０を焼成した後にテーパ壁上に多孔質材料からなる四角錐状の補強部材を直接配置するようにしてもよい。
【００５９】
また補強材８１の脚部分８３は補強材８１をハニカム構造体に確実に位置決めして保持するためのものであるがこうするための別の手段があれば脚部分８３はなくてもよい。
【００６０】
次に第２実施例のパティキュレートフィルタについて説明する。第２実施例では図７（Ａ）に示したように隔壁５４の端部分同志がその先端から或る一定の長さに亘って接合されて延長部分５７，５８が形成される。すなわちパティキュレートフィルタ２２の下流側領域においては隔壁５４の下流側の端部分同志がその先端から上流へと或る一定の長さに亘って接合されて延長部分５７が形成される。一方、パティキュレートフィルタ２２の上流側領域においては隔壁５４の上流側の端部分同志がその先端から下流へと或る一定の長さに亘って接合されて延長部分５８が形成される。
【００６１】
こうした延長部分５７，５８は図７（Ｂ）に示したように四角錐状の突起９１とこの突起９１に隣接した直方体部分９２とを有し、これら直方体部分９２間に溝９３が形成されている型９０をハニカム構造体８０の各端面に押し付けることにより形成される。
【００６２】
したがって本実施例においてパティキュレートフィルタ２２の端部領域において隔壁５４の端部分同志を接合している接合面積は単に隔壁の端部分の先端同志のみを接合した場合における接合面積よりも大きい。このため本実施例のパティキュレートフィルタ２２の端部領域における隔壁同志の接合強度は単に隔壁の端部分の先端同志のみを接合している場合の接合強度に比べて強い。
【００６３】
さらに第２実施例の変更例として延長部分５７，５８に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させ、延長部分５７を構成する隔壁５４の端部分同志の接合強度をさらに増大させるようにすることもできる。もちろんパティキュレートフィルタ２２全体に上記酸化物質を担持させてもよい。
【００６４】
なお本実施例において酸化物質をハニカム構造体８０に担持する場合、この酸化物質をハニカム構造体８０に担持する工程はハニカム構造体８０を焼成する工程の後に実行される。
【００６５】
次に第３実施例のパティキュレートフィルタ２２について説明する。第３実施例のパティキュレートフィルタ２２の構成および作用は以下で説明する事項を除いて第１実施例のそれと同様である。したがって第１実施例の構成および作用と同じ構成については説明を省略する。
【００６６】
第３実施例では第１実施例の補強部材５５，５６が省略される。その代わりに第３実施例ではテーパ壁５２，５３を形成するべく互いに接合される隔壁５４の端部分の平均細孔径が小さくされる。
【００６７】
したがって本実施例において実質的に互いに接触している隔壁５４の端部分の面積は互いに接合されている隔壁５４の端部分の面積が等しい場合を考えると隔壁５４と等しい平均細孔径の端部分の先端同志を接合した場合における面積よりも大きい。このため本実施例のパティキュレートフィルタ２２の端部領域における隔壁同志の接合強度は隔壁５４と等しい細孔密度の端部分の先端同志を接合した場合の接合強度に比べて強い。
【００６８】
もちろん本実施例においても互いに接合せしめられた隔壁５４の端部分に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させ、これにより隔壁５４の端部分同志の接合強度をさらに強くすることもできる。
【００６９】
なお本実施例において互いに接合される隔壁５４の端部分の平均細孔径を小さくする工程はハニカム構造体８０の排気流通路をその端部にて閉塞する工程とハニカム構造体８０を焼成する工程との間に実行される。また酸化物質をハニカム構造体８０に担持する工程はハニカム構造体８０を焼成する工程の後に実行される。
【００７０】
次に第４実施例のパティキュレートフィルタについて説明する。上述した実施例ではハニカム構造体が焼成されるときにテーパ壁を構成している隔壁の端部分の先端が離れてしまって穴が開いてしまうことを防止するために互いに接合される隔壁の端部分の先端同志の接合強度を大きくしている。すなわち上述した実施例ではテーパ壁の先端に穴が開かないようにすることを目的としている。
【００７１】
しかしながら第４実施例ではテーパ壁の先端に開いてしまった穴を簡単な方法にて閉塞することにより排気ガスがテーパ壁の先端の穴から流出しないようにすることを目的とする。具体的には第４実施例ではハニカム構造体８０が焼成された後にテーパ壁５２，５３の先端に微粒子を酸化することができる酸化物質を担持させることによりテーパ壁５２，５３の先端に形成されている穴を塞ぐようにする。
【００７２】
本実施例では酸化物質をハニカム構造体８０に担持する工程はハニカム構造体８０を焼成する工程の後に実行される。
【００７３】
最後にパティキュレートフィルタ２２に担持された酸化物質について詳細に説明する。上述した実施例では各排気ガス流入通路５０および各排気ガス流出通路５１の周壁面およびその内部、すなわち各隔壁５４の両側表面上およびその内部、テーパ壁５２，５３の両側表面上およびその内部、補強部材がある場合にはその両側表面上およびその内部に全面に亘って例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒と、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。本実施例の酸化物質はこの活性酸素放出剤である。
【００７４】
本実施例では貴金属触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類、鉄Ｆｅのような遷移金属、およびスズＳｎのような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
【００７５】
なお活性酸素放出剤としてはカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを用いることが好ましい。
【００７６】
次にパティキュレートフィルタ２２による排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。
【００７７】
例えばパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスが空気過剰のもとで燃焼が行われる圧縮着火式内燃機関から排出されるガスであるとして説明するとパティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路および燃焼室５内に供給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると圧縮着火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。また圧縮着火式内燃機関の燃焼室内ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯが含まれている。また燃料中には硫黄成分Ｓが含まれており、この硫黄成分Ｓは燃焼室内で酸素と反応してＳＯ2となる。したがって排気ガス中にはＳＯ2が含まれている。このため過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2を含んだ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入することになる。
【００７８】
図８（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通路５０の内周面上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。なお図８（Ａ）および（Ｂ）において６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。
【００７９】
上述したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入すると図８（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ2がＯ2-またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2-またはＯ2-と反応し、ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。次いで生成されたＮＯ2の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図８（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ3-の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ3を生成する。
【００８０】
一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ2も含まれており、このＳＯ2もＮＯと同様なメカニズムにより活性酸素放出剤６１内に吸収される。すなわち上述したように酸素Ｏ2がＯ2-またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ2は白金Ｐｔの表面でＯ2-またはＯ2-と反応してＳＯ3となる。次いで生成されたＳＯ3の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ42-の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2ＳＯ4を生成する。このようにして活性酸素放出剤６１内には硝酸カリウムＫＮＯ3および硫酸カリウムＫ2ＳＯ4が生成される。
【００８１】
一方、燃焼室５内においては主にカーボンＣからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれているこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているとき、或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向かうときに図８（Ｂ）において６２で示したように担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接触し、付着する。
【００８２】
このように微粒子６２が活性酸素放出剤６１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成されている硝酸カリウムＫＮＯ3がカリウムＫと酸素ＯとＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＮＯが活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。
【００８３】
またこのとき活性酸素放出剤６１内に形成されている硫酸カリウムＫ2ＳＯ4もカリウムＫと酸素ＯとＳＯ2とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＳＯ2が活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＳＯ2は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。ただし硫酸カリウムＫ2ＳＯ4は安定で分解しづらいので硫酸カリウムＫ2ＳＯ4は硝酸カリウムＫＮＯ3よりも活性酸素を放出しづらい。
【００８４】
また活性酸素放出剤６１は上述したようにＮＯXを硝酸イオンＮＯ3-の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。同様に活性酸素放出剤６１は上述したようにＳＯ2を硫酸イオンＳＯ42-の形で吸収するときにも酸素との反応過程において活性な酸素を生成し放出する。
【００８５】
ところで微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3や硫酸カリウムＫ2ＳＯ4のような化合物から分解された酸素である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを有しており、極めて高い活性を有する。したがって微粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性酸素Ｏとなっている。同様に活性酸素放出剤６１におけるＮＯXと酸素との反応過程、或いはＳＯ2と酸素との反応過程にて生成される酸素も活性酸素となっている。これら活性酸素Ｏが微粒子６２に接触すると微粒子６２は短時間（数秒〜数十分）のうちに輝炎を発することなく酸化せしめられ、微粒子６２は完全に消滅する。したがって微粒子６２がパティキュレートフィルタ２２上に堆積することはほとんどない。
【００８６】
従来のようにパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２の温度を高温に維持しなければならない。
【００８７】
これに対して本発明では微粒子６２は上述したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、このときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱することもない。すなわち云い換えると本発明では従来に比べてかなり低い温度でもって微粒子６２が酸化除去せしめられている。したがって本発明による輝炎を発しない微粒子６２の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
【００８８】
ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど活性化するのでパティキュレートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど増大する。
【００８９】
図１０の実線は単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示している。なお図１０において横軸はパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りにパティキュレートフィルタ２２に流入する微粒子の量を流入微粒子量Ｍと称するとこの流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも少ないとき、すなわち図１０の領域Ｉにあるときにはパティキュレートフィルタ２２に流入した全ての微粒子がパティキュレートフィルタ２２に接触すると短時間（数秒から数十分）のうちにパティキュレートフィルタ２２上において輝炎を発することなく酸化除去せしめられる。
【００９０】
これに対して流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図１０の領域IIにあるときには全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している。図９（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸化の様子を示している。すなわち全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図９（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６１上に付着すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、その結果、図９（Ｂ）に示したように担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われるようになる。
【００９１】
担体層の表面が残留微粒子部分６３により覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2の酸化作用および活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が行われなくなるために残留微粒子部分６３は酸化されることなくそのまま残り、斯くして図９（Ｃ）に示したように残留微粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次へと堆積する。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。
【００９２】
このように微粒子が積層状に堆積すると微粒子６４はもはや活性酸素Ｏにより酸化されることがなく、したがってこの微粒子６４上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積する。すなわち流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多い状態が継続するとパティキュレートフィルタ２２上には微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温にするか、或いはパティキュレートフィルタ２２の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させることができなくなる。
【００９３】
このように図１０の領域Ｉでは微粒子はパティキュレートフィルタ２２上において輝炎を発することなく短時間のうちに酸化せしめられ、図１０の領域IIでは微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆積しないようにするためには流入微粒子量Ｍが常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少ない必要がある。
【００９４】
図１０から判るように本発明の実施例で用いられているパティキュレートフィルタ２２ではパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微粒子を酸化させることが可能であり、したがって流入微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦは流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなるように維持されている。
【００９５】
このように流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２上に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど上昇しない。
【００９６】
一方、前述したようにいったん微粒子がパティキュレートフィルタ２２上において積層状に堆積するとたとえ流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなったとしても活性酸素Ｏにより微粒子を酸化させることは困難である。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留し始めているとき、すなわち微粒子が一定限度以下しか堆積していないときに流入微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活性酸素Ｏにより輝炎を発することなく酸化除去される。
【００９７】
ところでパティキュレートフィルタ２２が内燃機関の排気通路に配置されて利用される場合を考えると燃料や潤滑油はカルシウムＣａを含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ4を生成する。この硫酸カルシウムＣａＳＯ4は固体であって高温になっても熱分解しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ4が生成されるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ4によってパティキュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流れづらくなる。
【００９８】
この場合、活性酸素放出剤６１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると活性酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3はカリウムＫと結合して硫酸カリウムＫ2ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａはＳＯ3と結合することなくパティキュレートフィルタ２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５１内に流出する。したがってパティキュレートフィルタ２２の細孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述したように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを用いることが好ましいことになる。
【００９９】
また本発明はパティキュレートフィルタ２２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのような貴金属のみを担持した場合にも適用することができる。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示す実線は図１０に示す実線に比べて若干、右側に移動する。この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2またはＳＯ3から活性酸素が放出される。
【０１００】
また活性酸素放出剤としてＮＯ2またはＳＯ3を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ2またはＳＯ3から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明によれば、パティキュレートフィルタの隔壁の端部分における接合強度が、単に隔壁の端部分を寄せ集めて該隔壁の先端同士を接触せしめた後に該先端を焼成することによって接合せしめられただけの場合の該隔壁の先端同士の接合強度よりも大きいので、パティキュレートフィルタの通路がその端部において確実に且つ完全に閉塞される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のパティキュレートフィルタを示す図である。
【図２】第１実施例のパティキュレートフィルタの一部を示す図である。
【図３】従来のパティキュレートフィルタを示す図である。
【図４】ハニカム構造体を示す図である。
【図５】補強材を示す図である。
【図６】型を示す図である。
【図７】第２実施例のパティキュレートフィルタを示す図である。
【図８】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図９】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図１０】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィルタの温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
２２…パティキュレートフィルタ
５０，５１…排気流通路
５２，５３…テーパ壁
５５，５６…補強部材
５７，５８…延長部分
【図１】
0003685106.tif 000002
【図２】
0003685106.tif 000003
【図３】
0003685106.tif 000004
【図４】
0003685106.tif 000005
【図５】
0003685106.tif 000006
【図６】
0003685106.tif 000007
【図７】
0003685106.tif 000008
【図８】
0003685106.tif 000009
【図９】
0003685106.tif 000010
【図１０】
0003685106.tif 000011