(57)【要約】  自己洗浄性ディーゼル  排気粒子フィルターシステム（１０）が開示されており、このシステムでは、収集された粒子物質の燃焼除去が、通常の排気ガス温度で達成されており、フィルターシステムは、共形成されたセリア−ジルコニア複合体及び任意に卑金属酸化物の混合物が設けられ、このフィルターの存在下に、デーィゼル排気システムで容易に達成される温度（この温度は、排気温度がより低くなる、低負荷での運転条件を含む）で、フィルターの再生が許容される。【選択図】図１
2009525161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の下流フィルターと連絡すると共に、少なくとも１個の上流フィルターを含む排気装置であって、
前記上流フィルターは、その上に分散させた上流触媒組成物を有する連続気泡フォームフィルターを含み、前記上流触媒組成物は、上流共形成セリア−ジルコニア複合体及び任意に上流卑金属酸化物を含み；
前記下流フィルターは、その上に分散させた下流触媒組成物を含み、前記下流触媒組成物は、下流共形成セリア−ジルコニア複合体を含み、及び任意に下流卑金属酸化物を含み；及び
前記上流フィルターは、前記下流フィルターと少なくとも同程度の多孔性を有することを特徴とする排気装置。
【請求項２】
上流及び下流共形成セリア−ジルコニア複合体は、２０〜９５質量％のセリア及び５〜８０質量％のジルコニアを含むことを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項３】
上流及び／又は下流共形成セリア−ジルコニア複合体は、３０〜９５質量％のセリア及び５〜５０質量％のジルコニア、及び１０〜６０質量％のプラゼオジミアを含むことを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項４】
上流及び下流触媒組成物は、卑金属酸化物を含み、前記上流及び下流卑金属酸化物は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、シリカ−アルミナ、マグネシウムオキシド、ハフニウムオキシド、ランタンオキシド及びイットリウムオキシドから成る群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項５】
前記下流フィルターが、ハニカム壁流フィルター；ワインド又は充填ファイバーフィルター、連続気泡フォームフィルター；焼結金属粉フィルター；焼結金属ファイバーフィルター；穿孔金属ホイルフィルター及びセラミックファイバー複合フィルターから成る群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項６】
上流及び／又は下流触媒組成物は、更に、０．０１〜２００ｇ／ｆｔ3の白金族金属成分を含むことを特徴とする請求項４に記載の排気装置。
【請求項７】
前記上流フィルターは、前記下流フィルターよりも多孔性の程度が高いことを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項８】
上流連続気泡フィルターは、１〜１０ｐｐｉの多孔度を有することを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項９】
前記下流フィルターは、ハニカム壁流フィルターであることを特徴とする請求項８に記載の排気装置。
【請求項１０】
前記下流フィルターは、連続気泡フォームフィルターであることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項１１】
記下流連続気泡フォームフィルターが、上流連続気泡フォームフィルターと同一の多孔度であることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項１２】
下流連続気泡フォームフィルターが、上流連続気泡フォームフィルターよりも多孔性の程度が低いことを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項１３】
ディーゼルエンジンから有害な排気放出物を低減させるための装置であって、
少なくとも１個の下流フィルターと連絡する、少なくとも１個の上流フィルターを含み、上流フィルター又は下流フィルター又はその両方が穿孔を有する金属ホイルフィルターであり、上流フィルターの多孔性は、下流フィルターの多孔性に対して少なくとも同一であることを特徴とする排気装置。
【請求項１４】
少なくとも１個の上流又は下流フィルターは、触媒組成物をその上に分散させた状態で有し、前記触媒組成物は、共形成されたセリア−ジルコニア複合体及び任意に上流卑金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
上流及び／又は下流触媒組成物が、更に、０．０１〜２００ｇ／ｆｔ3の白金族金属成分を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記排気物流を、少なくとも１個の下流フィルターと連絡する、少なくとも１個の上流フィルターを含む排気装置に通すことを含むディーゼルエンジンから排気物流を処理する方法であって、
前記上流フィルターは、上流触媒組成物をその上に分散させた状態で有し、前記上流触媒組成物は、上流共形成セリア−ジルコニア複合体及び、任意に上流卑金属酸化物を含み；
前記下流フィルターは、下流触媒組成物をその上に分散させた状態で有し、下流触媒組成物は、下流共形成セリア−ジルコニア複合体及び、任意に下流卑金属酸化物を含み；及び、
上流フィルターの多孔性は、下流フィルターの多孔性と少なくとも同一であることを特徴とする方法。
【請求項１７】
上流及び下流の、共形成されたセリア−ジルコニア複合体は、２０〜９５質量％のセリア及び５〜８０％のジルコニアを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１個の上流及び下流フィルターが、穿孔を有する金属ホイルフィルターであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
下流フィルターが、ハニカム壁流フィルターであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
下流フィルターが、連続気泡フォームフィルターであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンからの有害な排気放出物を低減するための装置(物品：article)と触媒に関し、及び特に、排気放出物中の粒子状成分の酸化の効率を高める装置に関する。（なお、本願発明は、２００５年８月５日出願の米国出願Ｎｏ．６０／７０５８２３、発明の名称「Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ａｒｔｉｃｌｅ  ａｎｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」について、優先権を主張する。））
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン排気物は、一酸化炭素（「ＣＯ」）、未燃焼炭化水素（「ＨＣ」）及び酸化窒素（「ＮＯX」）等の気体状放出物だけでなく、しかし、いわゆる粒子又は粒子状物質を構成する、濃縮相（凝縮相）（液体及び固体）をも含む、異性分から成る混合物である。放出する、全体的な粒子状物質（「ＴＰＭ」）は、３種類の主成分を含んでいる。１つの成分は、炭素含有部分又は煤部分である。この乾燥炭素含有物質は、一般に、デーゼル排気物に関連して、目視可能な煤放出に寄与する。
【０００３】
ＴＰＭの第２の成分は、溶解性有機部分（「ＳＯＦ」）である。この溶解性有機部分は、しばしば、揮発性有機部分（「ＶＯＦ」）と称され、その専門用語がここで使用される。ＶＯＦは、ディーゼル排気温度に依存して、蒸気として、又は煙霧質(aerosol)（液体凝縮物の微細液滴）としてディーゼル排気物中に存在可能であり、そしてＵ．Ｓ．Ｈｅａｖｙ  Ｄｕｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ等、標準測定試験に規定されているように、通常、希薄な排気物中に、５２℃の標準粒子採集温度で、凝集液として存在する。これら液体は、２種の発生源：（１）ピストンが上下動する毎に、シリンダー壁から除かれる潤滑オイル；及び（２）未燃焼又は部分的に未燃焼のディーゼルオイル、から発生する。
【０００４】
粒子の第３の成分は、いわゆる硫酸塩(sulfate)部分である。この硫酸塩部分は、ディーゼル燃料中に存在する少量の硫黄成分から形成される。ＳＯ3の少量割合が、ディーゼルの燃焼の間に形成され、これが直ちに排気物中の水と化合し、硫黄性酸を形成する。硫黄性酸は、煙霧質としての粒子となって、凝縮相として集まるか、又は他の粒子成分上に吸収され、そしてＴＰＭの集まりに加わる。
【０００５】
高度の粒子還元のための、現在使用されているキーとなる後処理技術は、ディーゼル粒子状フィルターである。ディーゼル排気物から粒子を除去するために使用可能な公知のフィルター構造には多くのものがあり、これらには、ハニカム壁流フィルター、ワインド又は充填ファイバーフィルター、連続気泡フォーム(open cell foam)；焼結金属フィルター等が含まれる。しかしながら、以下に記載するセラミック壁流フィルター(ceramic wall flow filter)が、最も注目されていた。これらのフィルターは、ディーゼル排気物から粒子状物質の９０％以上を除去することが可能である。このフィルターは、排気物から粒子を除去するための物理的構造物である。粒子がフィルター上に蓄積されると、エンジンのフィルターから、背後圧力(back pessure)の上昇が発生する。従って、許容可能な背後圧力を維持するために、蓄積する粒子は、連続的又は定期的に、フィルターから燃焼除去しなければならない。不運なことに、炭素煤粒子は、酸素豊富（欠乏）排気物条件下で燃焼するのに、５００〜５５０℃の温度が過剰に必要になる。この温度は、代表的なディーゼル排気温度よりも高い温度である。フィルターの消極的（passive）な再生を提供するべく、通常、煤の燃焼温度を低下させるための対策がなされる。触媒の存在は、煤の燃焼を促進し、従って、実際の作動サイクル下のディーゼルエンジンの排気において、フィルターの再生を、許容可能な温度で促進することがわかった。このようにして、触媒化された煤フィルター（ＣＳＦ）又は触媒化されたディーゼルフィルター（ＣＤＰＦ）は、蓄積する煤の消極的燃焼除去に沿った、９０％を超える（＞９０％）粒子低減を提供するために、従ってフィルター再生のための有効な方法であり得る。
【０００６】
多孔性の程度が低いＣＳＦｓ（ＣＳＦの複数形）の使用にしばしば発生する問題は、フィルター上に粒子状物質が非常に速く形成されること（特に、粒子状物質は、ディーゼル排気物の温度が低い場合に速く形成される）に起因する。ディーゼル排気物の低い温度は、例えば、低負荷の場合、及びスタートアップの場合に観察される。低い（より低い）ディーゼル排気温度では、フィルター上に設けられた触媒は、フィルター上に集められた粒子状物質の燃焼の触媒化に効果的でなくなり、そして、排気系内の背後圧力は上昇する。過去に、ＣＳＦｓ上の粒子の構築、及び次の背後圧の形成の処理を探査する種々の試みがなされたが、以下にこれら過去に行われた試みを記載する。
【０００７】
例えば、特許文献１（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４９０２４８７）には、ディーゼル排気物を処理する方法が記載されており、この方法では、排気物がフィルターに通され、排出の前に排気物から粒子が除去される。そして、フィルター上に沈殿(deposit)した粒子は、排気物流中で触媒的に発生した、酸化窒素（ＮＯ2）を含むガスで燃焼される。このことを達成するために、フィルターの上流に触媒を配置することが開示されている。排気物流中にＮＯ2（一酸化窒素（ＮＯ）を含む）を発生させるために、上流触媒が開示されている。
【０００８】
特許文献２（ＧＢ１０１４４９８）には、固体粒子を含む、内燃式エンジン排気物を濾過し、そして浄化するための方法と装置が記載されている。ガスを、ペレットタイプの酸化触媒の第１のフィルター（第１のフィルターは、粒子のより大きなものを維持するように適用されている）に、放射状に外方向に通し、そして、次に、第１のフィルターを囲む、第２のフィルター（第２のフィルターは、サイズがより小さな粒子を維持するように適用されている）を通して、放射状に外方向に通すことにより、排気物の速度は漸次低減される。第１のフィルターは、耐火性物質であり、そして耐磨耗性物質であり、そして触媒物質（例えば、直径が１．５〜５ｍｍの酸化コバルト（Ｃｏ2Ｏ4）アルミナ粒）で含浸されたペレットでなっている。第２のフィルターは、合成ファイバーで構成されているが、第２のフィルターを形成するのに他の材料も使用である。
【０００９】
特許文献３（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４５１０２６５）には、自己洗浄(self-cleaning)ディーゼル排気粒子状フィルターが記載されており、このフィルターは、白金族金属とバナジウム塩酸銀を含むもので、そして、これらの存在下に、粒子状物質の発火(ignition)と灰化(incineration)が開始される温度が低下されることが開示されている。この開示によれば、フィルターは、薄い多孔性壁を有するハニカム（モノリス）又は発泡構造物を含み、これらにより、排気ガスは圧力降下（圧力損失）を最小限にしてフィルターを通過する。開示された有用なフィルターは、セラミック、通常、結晶性、ガラスセラミック、ガラス、金属、セメント、樹脂、又は有機ポリマー、紙、テキスタイルファブリック、及びこれらの組合せである。
【００１０】
特許文献４（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４４２６３２０）（“ｔｈｅ  ‘３２０  ｐａｔｅｎｔ”）には、ガスを粗フィルターに通し、そして次に微細フィルターに通すことにより、内部燃焼排気物から炭素と鉛粒子を除去する方法が開示されている。微細フィルターの前に、比較的粗いフィルターを使用することにより、ガスが第２の微細フィルターに達する前に粗いフィルターが比較的粗い粒子を除去することが可能になり、そして、微細フィルターの寿命を延ばすことも可能にする。記載によれば、このフィルターの配置は、粒子がフィルターに蓄積するに従い上昇する背後圧の上昇速度を低減すると記載されている。フィルター上には、触媒材料が沈殿しており、この触媒は、排気物中の１種以上の汚染物を無害の物質に変換し、そしてガス中の浮遊粒子を除去するものである。連続気泡フォームフィルターが好ましいフィルターであると開示されている。
【００１１】
‘３２０  ｐａｔｅｎｔに開示された、炭素粒子の燃焼に適した触媒材料は、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、及び亜鉛等の、第１の遷移列(first transition series)の元素を含む。‘３２０  ｐａｔｅｎｔに開示された組成は、炭化水素、一酸化炭素、及び酸化窒素汚染物の転換にも有用である。このような触媒材料は、貴金属、第１の遷移列、及びこれらの混合物を有すると記載されている。
【００１２】
‘３２０  ｐａｔｅｎｔの記載によれば、（１）フィルターを水溶性、熱分解性無機塩又は金属錯体又は複数種金属錯体に含浸させ；（２）含浸したフィルターを乾燥させ；そして（３）次に乾燥したフィルターをか焼させる、ことにより、触媒材料の沈殿が、セラミックフォーム担体(support)上に直接的に沈殿されると記載している。この代わりに、触媒材料は、多孔性、耐火性無機酸化物上に担持することができる。
【００１３】
特許文献５（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４５３５５８８）（“ｔｈｅ  ‘５８８  ｐａｔｅｎｔ”）には、炭素粒子洗浄装置の使用が開示されており、この文献には、異なる透過性を有する２種の異なるフィルターが直列状に配置された実施の形態が示されている。ステンレススチールウールの複数のフィルターが記載されており、この記載では、高い透過性を有するフィルターが、比較的低い空気透過性の第２のフィルターの上流側に配置されている。これに代わる実施の形態では、異なる空気透過性を有するセラミック又は金属フォームフィルターが、ステンレスウールフィルターの代わりに使用されている。フィルターは、白金、パラジウム及びロジウム等の酸化触媒で被覆されている。
【００１４】
特許文献６（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４８２８８０７）（“ｔｈｅ  ‘８０７ｐａｔｅｎｔ”）は、ハウジングの、排気物が通過する部分に導入され、且つ連続的に配置されたフィルター要素の使用が開示されている。このフィルター要素では、煤の点火温度（発火温度）を低下させ、及び煤の燃焼除去を補助する触媒を帯びた（carry)少なくとも１個のフィルター要素が、ガス状汚染物の燃焼を補助する触媒を帯びた、少なくとも１種のフィルター要素と、数回にわたり入替っている。使用可能なフィルター要素は、開口した多孔性（多孔性の孔が開口している）になるように焼結された、フィルター化されたディスク、プレスしたセラミックファイバー、特にＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、アルミニウムシリケート、ＺｒＯ2のファイバーから形成されたディスク；焼結された金属から形成されたディスク；プレスされたスチールウールから形成されたディスク、耐温度（耐熱）セラミック又は金属材料の充填ベッドを含む。
【００１５】
‘８０７ｐａｔｅｎｔには、粒子の点火と燃焼除去を補助する触媒が幾つか開示されている。これら触媒は、（ａ）リチウムオキシド；（ｂ）バナジウムペントオキシド；（ｃ）バナジウムペントオキシドと、これに加え、開示された３７種の要素の１種以上、この要素は、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム及びジルコニウムを含む；（ｄ）（ｃ）の基に列挙された１種以上の金属のバナジウム酸塩；及び（ｅ）ペルヘネート(perrhenate)、好ましくはリチウム、カリウム、銀又はバナジウム、を含む。開示によれば、これら触媒は、担体材料（この担体材料(carrier material)は、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＴｈＯ2、ＮｂＯ5、ＷＯ3、マグネシウム、シリケート、アルミニウムシリケート、及び／又はマグネシウムチタネート及びこれらの組合せであることが可能である。）と組合せられる。
【００１６】
‘８０７ｐａｔｅｎｔには、ガス状汚染物の燃焼を補助する触媒も記載されており、この触媒は、フィルター要素の少なくとも１種に被覆されており、そして、白金族の元素を１種以上と、任意に１種以上の卑金属を耐熱性担体材料と組合せた状態で含んでいる。好ましい担体材料は、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、特に、γ−Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｉＯ2、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＴｈＯ2、ＮｂＯ5、ＷＯ3、マグネシウム、シリケート、アルミニウムシリケート及び／又はマグネシウムチタネート又はこれらの組合せを含む。この担体材料は、触媒と混合しても良く、又はフィルター要素に施しても良く、そして、触媒のベースとして作用する。
【００１７】
【特許文献１】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４９０２４８７
【特許文献２】ＧＢ１０１４４９８
【特許文献３】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４５１０２６５
【特許文献４】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４４２６３２０
【特許文献５】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４５３５５８８
【特許文献６】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．４８２８８０７
【発明の開示】
【００１８】
本発明の要約
本発明は、ディーゼル排気放出物中の粒子成分を酸化させる効率を高めるための装置(article)に関する。本発明は、収集用及び次の粒子状物質の燃焼用の、少なくとも１個の下流フィルターと連絡した、少なくとも１個の上流フィルターと共に得られるものである。少なくとも１個の上流フィルターと少なくとも１個の下流フィルターは、両方共、共形成(co-form)されたセリア−ジルコニア複合体を含む触媒組成物を、その上に分散させた状態で有している。
【００１９】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の装置の１実施の形態（この実施の形態では、単一の容器（キャニスター）内に上流煤フィルターと下流煤フィルターとを有している）を示している。
【００２０】
図２は、本発明の装置の他の実施の形態（この実施の形態では、一連になった幾つかの連続気泡フィルターを含んでいる）を示している。
【００２１】
図３は、本発明の装置の更に他の実施の形態（この実施の形態では、キャニスターハウジング、触媒が被覆された上流連続気泡フォームフィルター、及び触媒が被覆された下流ハニカムタイプ壁流フィルターを有している）を示している。
【００２２】
図４は、壁流フィルターの長さ方向の断面、及びフィルターを通るガス流を示している。
【００２３】
図５は、モデルＳＯＦ（Ｌｕｂｅ  Ｏｉｌ）及びモデル煤（カーボンブラック）と混合した触媒試験粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ（熱重力測定:Thermogravimetric）−ＤＴＡ（温度微分分析:Differential Thermal Analysis）結果を示している。
【００２４】
図６〜１０は、モデルＳＯＦ及びモデル煤と混合した特定の触媒粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【００２５】
図１１〜１５は、モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来した煤と混合した特定の触媒試験粉の、ヘリウム／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【００２６】
図１６〜２０は、モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来したモデル煤と混合した特定の触媒粉の、ヘリウム−ＮＯ2／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【００２７】
図２１は、穿孔を有し、及び波形になった金属ホイル基体（この金属ホイル基体は、基体(substrate)の表面の上に、上方に伸長する複数の「タブ(tab)」を有する）と組み合わさった、穿孔を有するフラット金属ホイル基体を含むハニカム体の外観を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
発明の詳細な説明
本発明の装置は、通常の壁流基体を単体で用いた場合よりも、ディーゼル粒子放出を大きく低減する。更に、この装置は、フィルターシステムを使用することにより粒子の低減を達成し、そして、ディーゼル排気システム内で容易に達成される温度で、フィルターの再生を許容するものあり、この再生は、排気温度がより低い（すなわち＜５００℃）低負荷の運転条件を含むものである。従って、本発明の排気装置中のフィルターは、粒子状物質の蓄積に起因する閉塞の傾向が大きく低減されている。
【００２９】
この排気装置は、粒子状物質の収集と次の燃焼用の、少なくとも１個の下流フィルターと連絡した、少なくとも１個の上流フィルターを有している。上流及び下流フィルターは、それぞれ、粒子が燃焼する温度を低下させる触媒組成物を有しており、そして、この触媒組成物は、排気物中のガス状汚染物質の酸化を容易にする。上流フィルターは、連続気泡フォームフィルター(open cell foam filter)であって良く、そしてこのフィルターは低効率であるという特性を有して良く、このために排気物中の合計粒子の一部しか上流フィルターで収集されないものである。これに代わる実施の形態では、上流フィルターは、穿孔を有する金属ホイルであることが可能である。収集されなかった煤は、上流フィルターの下流に位置する１個以上のフィルターによって収集される。この配置構成は、一般的には、触媒が被覆されたハニカム−タイプ壁流フィルター等の、排気流中の粒子を捕捉し、そして燃焼させる高効率の単一の煤フィルターの使用に頼った通常の排気装置とは、対照をなすものである。
【００３０】
図１は、本発明の排気装置の１実施の形態の概略図である。この場合、本発明の排気装置は符号１０で表され、そしてディーゼルエンジンと連結して使用されている。図示のように、エンジン排気物出口１４を有するディーゼルエンジン１２が、本発明の排気装置１０と、流体連絡(流体結合：fluid communication)の状態にある。排気装置１０は、下流煤フィルター１８と流体連絡の状態にある上流フィルター１６（上流フィルター１６は、触媒化された連続気泡フィルターであって良い。）を含んでいる。この実施の形態では、単一のキャニスター２０が、上流煤フィルター１６と下流煤フィルター１８の両方を収容している。キャニスター２０は、エンジン出口１４から、ディーゼル排気物を受け取るための入口２２及び下流フィルター１８と流体連絡の状態にある出口２４を含んでいる。
【００３１】
ディーゼルエンジン１２の運転の間、粒子とガス状汚染物を含むディーゼル排気物流が、出口１４から、排気装置１０をその長さ方向に沿って流れる。排気流は、最初に上流煤フィルター１６を通過し、排気流中の粒子が少なくとも部分的に上流煤フィルター１６に収集される。次に、排気流は、下流煤フィルター１８を通り、粒子がフィルター１８で更に収集され、そして、排気流から除去される。触媒組成物は、上流フィルター１６と下流フィルター１８のそれぞれに被覆されており、各フィルターを再生させるための煤の燃焼を促進させている。この触媒被覆組成物は、粒子、特に煤部分が燃焼する温度を低下させるのに有効である。従って、触媒組成物は、フィルターを再生するのに有用であり、そして、フィルターに集められた煤に起因する、排気装置内の背後圧を低下させるのに有用である。煤フィルター上に沈殿(deposit)した組成物は、追加的に、排気流中のガス状汚染物を無害な生成物（例えば、二酸化炭素、水）に変換する。
【００３２】
上流フィルター（例えば、連続気泡フォーム又は穿孔を有する金属ホイルフィルター）として低効率のフィルターを使用することは、高い効率のフィルターに収集されるべき粒子の量と比較して、触媒被覆フィルターに収集される粒子の量を低下させる結果になる。「低効率」という用語について、この用語は、排気流中の粒子の除去量が５０質量％未満であるか、又は代表例では、排気流中の粒子の２０質量％未満であることを意味する。例えば、孔径が０．０８インチ及びウェブ径が０．０１インチの連続気泡フィルターでは、約５ｐｐｉの多孔度（有孔度：porosity）がこのような粒子収集の低効率を達成する。フィルターに収集される粒子が低減するので、蓄積された粒子を燃焼するのに（フィルター上の粒子の沈殿がより厚い場合に必要とされる温度よりも）低い温度が使用可能である。また、上流触媒化フィルターの使用は、１個以上の下流煤フィルターによって収集され、そして燃焼されることが必要な粒子の量をも低減する。従って、単一の高効率触媒煤フィルターに頼った排気構成よりも、フィルターの再生が容易に達成される。
【００３３】
上流フィルターは、１個以上の下流フィルターと組合わせて使用される。他の連続気泡フォーム又は穿孔を有する金属ホイルフィルターが、下流フィルターのために使用可能であり、又他のタイプのフィルターが使用可能である。例えば、下流フィルターはハニカム壁流フィルター；ワインド又は充填ファイバーフィルター、焼結金属粉フィルター；焼結金属ファイバーフィルター；穿孔金属ホイルフィルター；又はセラミックファイバー複合フィルターが可能である。下流フィルターの多孔度は、上流連続気泡フォームフィルターと同等であるか、又はより少ないことが好ましい。各フィルターの効率は、各フィルターに捕捉される粒子の相対的な程度を最適にし、及び捕捉粒子をフィルター間に分配し、これにより背後圧を最小にし、装置全体について、良好な捕捉効率を維持するように選択される。
【００３４】
ある実施の形態では、排気装置は、幾つかの一連となった、連続気泡フォームフィルター（このフィルターは、多孔度が等しく、及び粒子濾過効率が等しい。）を含む。例えば、図２に示されているように、装置２５は、３〜５個の触媒被覆フォームフィルターを含むことができる。図２は、例えば、触媒で被覆された３個の連続気泡フォームフィルター３２、３４及び３６を収納したキャニスター３０を示しており、連続気泡フォームフィルター３２、３４及び３６は、キャニスター３０内に一続きとなって配列されている。図の（実線の）矢印は、入口３８と出口３９を含むキャニスター３０内の、排気物の流れの方向を示している。装置２５のある例では、３個の全てのフィルターは、低効率（例えば、約５ｐｐｉ）である。他の例では、上流フィルター３２は低効率フィルターであり、第１の下流フィルター３４は中程度の効率（例えば、約１０ｐｐｉ）であり、そして第２の下流フィルター３６は、高効率（約２０ｐｐｉ）である。当業者にとっては明らかなように、これらフィルターは、同一のキャニスターに収納される必要はない、別々になった複数のキャニスターが使用される場合、これらは互いに流体連絡の状態になる。
【００３５】
他の実施の形態では、図３に示されているように、装置４０は、上流低効率連続気泡フォームフィルター４４及び粒子濾過効率がより高い下流フィルター４６を収納したキャニスター４２を含む。好ましい実施の形態では、下流フィルター４６は、触媒が被覆されたハニカムタイプの壁流フィルターである。キャニスター４２は、排気ガスがキャニスター４２を通過するための入口４８と出口４９を含んでいる。図の（実線の）矢印は、キャニスター４２内の排気ガス流の方向を示している。
【００３６】
煤フィルター
本発明にとって有用な煤フィルターは、連続気泡フォームフィルター、ハニカム壁流フィルター；ワインド又は充填ファイバーフィルター、焼結金属粉フィルター；焼結金属ファイバーフィルター；穿孔金属ホイルフィルター；又はセラミックファイバー複合フィルターを含む。このような煤フィルターは、代表例では、セラミック又は金属等の耐火材料から形成される。本発明の実施の形態では、触媒化されたフィルターは、代表例では、キャニスター（ハウジングとも称される）内に配置され、キャニスターは、処理の対象となる流体流を、キャニスターの入口を通ってフィルターの入口側に導くものである。本発明の目的のために有用な煤フィルターは、排気物流が、装置内で、背後圧、又は圧力降下を過度に増加させる要因となることなく通過する構造体を含む。
【００３７】
連続気泡フォームフィルターは、ディーゼル排気システム内で熱的、機械的に充分な安定性を有する耐火金属又は耐火セラミック上に形成することができる。このようなフォームフィルターは、この技術分野では公知であり、フィルターの濾過効率は、その製造状態(manufacture)とフォームの多孔度に依存して変化させることができる。フォームフィルターは、複数の内部結合したボイド（空間部分）を含んでおり、ボイドは、排気流が、フィルターの入口から出口に流れる間、排気流に不規則な通路を提供する。壁流フィルター中の排気ガス流中の乱れと比較して、フォームフィルター内のこのような不規則性によって形成された排気ガス流の乱れ(turbulence)が大きくなるに従い、フォーム物質内の粒子収集効率が大きくなる。
【００３８】
セラミックフォームを形成するために使用されるセラミック材料は、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、クロミア等の耐火金属酸化物、又はこれらの混合物（例えば、きんせい石(cordierite)）、又は耐火金属シリケート、又はカーバイドであることが可能である。セラミックフォームの例は、米国Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏｓ．４２６４３４７、及び６０７７０６０に開示されており、これら文献は、本明細書に参照として導入される。
【００３９】
１実施の形態では、好ましい上流フィルターは、金属性連続気泡フィルターである。金属性フォームの形成に使用される材料は、スチール、ステンレススチール、アルミニウム、銅、ニッケル、ジルコニウム、及びこれらの組合せを含む。例えば、幾つかのニッケルベースのフォームフィルターが、米国Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏｓ．３１１１３９６に開示されており、この開示内容は、本明細書に参照として導入される。
【００４０】
好ましい金属性連続気泡フォームフィルターは、鉄−クロム−アルミニウム−イットリウム（ＦｅＣｒＡｌＹ）の合金から形成されるもので、例えば、Ｐｏｒｖａｉｒ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃ．（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎｖｉｌｌｅ，ＮＣ）から入手可能である。代表例では、担体上の触媒ワッッシュコート(catalyst washcoat)の粘着（付着）を改良するために、ＦｅＣｒＡｌＹフィルターは、事前か焼工程又はニッケル−アルミニド等のバインダー材料を含んだサーマルスプレーの供給が必要である。
【００４１】
本発明の排気物処理装置中の上流フィルターとして使用するために適切な連続気泡フォームフィルターは、代表例では、インチ（ｐｐｉ）当たり１〜２０個の孔を含み、そしてより好ましくは１〜１０ｐｐｉである。このような孔密度は、排気物流中の粒子集団の一部分だけを捕捉する機能をフィルターに与えるもので、これにより、上流フィルターが閉塞することが防止される。１０〜２０ｐｐｉの孔密度を有するフォームフィルターのために、フィルターは、８０〜９５％の多孔度（すなわち、５〜１５％の理論密度）を有している。
【００４２】
本発明の他の実施の形態では、上流フィルターは、１枚以上の金属ホイル(metal foil)のシート（このシートは、代表例では、厚さが約５〜約１００μｍである。）を含んでいる。代表例では、ホイル（箔）は、従来技術の金属ホイル基体に使用されるものと同一の金属又は金属合金を含み、この金属、合金は、例えば、チタン、ステンレススチール、及び以下の、鉄、ニッケル、クロム及び／又はアルミニウムを含む合金である。金属ホイルは、１個以上のフォームに使用して良く、例えば、金属ホイルは、平坦な非構造化ホイルであって良く；金属ホイルは構造化ホイル、例えば、波形、うねり、台形構造、隆起(ridge)、等を含む（波形になったホイルは蛇行又は「ジグザグ」状のものを含む）ホイルであって良く；金属ホイルは、複数の開口部、例えば穿孔を有するホイルであって良く；金属ホイルは、波形と複数の開口部の両方を有するホイルであって良く；金属ホイルは、ホイルの表面から上方に伸長する「タブ」を有するホイルであって良く；金属ホイルは、これら特徴の組合せ、例えば、波形、複数の開口部及び複数のこのような「タブ」、及びこれらに類似するものを有するホイルであって良い。好ましい実施の形態では、金属ホイルは、穿孔を有する金属ホイル、例えば、Ｅｍｉｔｅｃ  Ｃｏｒｐ．、Ａｕｂｕｒｎ  Ｈｉｌｌｓ，ＭＩからのＰＥ−ｋａｔホイルフィルターである。金属ホイルフィルターについては、一般譲渡(commonly assigned)の、併願のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．１０／９２６１５７（出願日２００４年８月２５日）にも記載されており、この文献は、参照として本明細書に導入される。
【００４３】
複数の開口部を有する金属ホイル基体の場合、本発明の目的のために、このような開口部は、スリット、穿孔、通常は多角形形状のホール（孔）、通常は楕円形状のホール及び／又は通常は、円形形状又は上述した開口部の２種以上の組合せを有するホールであっても良いと理解される。開口部は、直径の範囲が約２〜約１０ｍｍ、好ましくは４〜８ｍｍの楕円形状又は円形形状を有するホールを有することが好ましい。このような開口部は、代表例では、約１０〜約８０％、好ましくは２０〜６０％のホイルの面積を有する。この実施の形態は、図２１に示されている。同図は、ハニカム体７０の概観を示したもので、ハニカム体７０は、波形金属ホイル基体７３と結び付いた、穿孔されていても良い平坦な金属ホイル基体７２を含んでおり、波形金属ホイル基体７３は、複数の波形７４と、波形金属ホイル基体の表面の上に伸長する複数のタブ７６を有している。複数の穿孔７８が、平坦な金属基体７２と波形金属ホイル基体７３に含まれていても良い。
【００４４】
１実施の形態では、下流フィルターは、ハニカム壁流フィルターである。壁流フィルターを形成するために使用される材料は、その上に分散される触媒組成物に対して比較的不活性であるべきである。壁流フィルター(wall flow filter)及びその上に沈殿される触媒組成物は、必然的に多孔性である。この理由は、担体構造から排出されるために、排気物が、担体の壁を通らなければならないからである。
【００４５】
壁流フィルターは、フィルター体の長さ方向に延びる、複数の微細な、実質的に平行なガス流通路を有している。代表例では、各通路は、フィルター体の一端部で塞がれており、これと交互する通路が、対向端面で塞がれている。このようなモノリス状担体は、断面の単位平方インチ当たり、７００以上の流路（又は「セル」）を含んでいて良く、しかし、これよりも少ない数の流路も使用して良い。例えば、担体は、単位平方インチ当たり（“ｃｐｓｉ”）、約７〜６００個、より通例的には、約１００〜４００個のセルを有していて良い。セルは、長方形、正方形、円、楕円、三角形、六角形の断面を有することが可能であり、また、他の多角形形状を有することもできる。
【００４６】
図４は、複数の通路５２を有する壁流フィルター５０を説明している。通路５２は、フィルター５０の内部壁５４によって管状に囲まれている。フィルター５０は、入口端５５と出口端５６を有している。入口端５５において、入口プラグ５８を使用し、そして出口端５６において、出口プラグ６０を使用することにより、交互する通路が塞がれており、入口端５５と出口端５６で、対向するチェッカーボードパターンが形成されている。ガス流６２は、閉塞されていないチャンネル入口６４（流路入口６４）を通って流入し、そして、通路５２を通って流れる。ガス流は、出口プラグ６０によって止められ、そして内部壁５４（内部壁５４は多孔性である。）を通って出口側６６に分散（拡散）する。ガスは、入口プラグ５８のために、壁の入口側に戻ることができない。
【００４７】
壁流フィルターは、きんせい石、α−アルミナ、シリコンカーバイド、シリコンニトライド、ジルコニア、ムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカ−マグネシア、ジルコニウムシリケート等のセラミック状物質、又はステンレススチール等の耐火金属で構成されることが好ましい。壁流フィルターは、きんせい石、及びシリコンカーバイドから形成されることが好ましい。このような材料は、排気ガス流の処理で遭遇する環境、特に高い温度に対して抵抗可能なものである。
【００４８】
セラミック壁流フィルターは、代表例では、多孔性が、約５０〜６０％の材料で形成され、そして、代表例では、本発明の排気ガス処理装置中の下流フィルターとして使用される。例えば、ある設定例では、５３％の多孔度及び約１４ミクロンの平均孔径を有するきんせい石壁流が、適切な排気流を提供する。小さな圧力降下を提供する他の設定例では、多孔度が６０％で、平均孔径が２６ミクロンの壁流フィルターが使用される。
【００４９】
更に、セル密度と壁厚さの両方が、排気システム（排気系）内で観察される排気流の特性と圧力降下に影響を与える。１００ｃｐｓｉを有し、及び１７ｍｉｌ  ｗａｌｌを有する壁流フィルター、及び２００ｃｐｓｉを有し、及び１２ｍｉｌ  ｗａｌｌを有する壁流フィルターを使用する例（実施の形態例）では、両方とも、本発明の装置に有用な、フィルターを通過する流れと圧力降下を提供する。
【００５０】
本発明に使用される多孔性壁流フィルターは触媒化され、触媒化において、要素の壁は、その上に１種以上の触媒材料を有するか、又はその中に１種以上の触媒材料を含む。触媒材料は、要素壁の入口側に単独で、出口側に単独で、入口と出口側の両方に存在して良く、又壁はそれ自体、全てが又は部分的にセラミック材料でなっていて良い。本発明は、触媒材料の１層以上の層の使用、及び要素の入口及び／又は出口壁上の触媒材料の１層以上の層の組合せを含む。
【００５１】
触媒組成
本発明の煤フィルターは、粒子とガス状汚染物（例えば、未燃焼ガス状炭化水素、一酸化炭素）の燃焼のために効果的な触媒組成物で被覆される。このような触媒組成物は、通常、共形成(co-formed)されたセリア−ジルコニア複合体、卑金属酸化物、及び任意に１種以上の白金族金属成分を含む。この共形成されたセリア−ジルコニア複合体及び卑金属酸化物は、基体上に沈殿した（互いに重なり合う）別々の層に形成することができ、又セリア複合体及び卑金属酸化物は混合物の状態で使用することができる。
【００５２】
ここで、使用されたように、「共形成されたセリア−ジルコニア複合体」という用語は、セリアとジルコニアの共形成された複合体であり、そして任意に、ランタン、プラセオジム及びネオジムから選ばれる他の希土酸化物成分を含むことができるバルクマテリアル(bulk material)を意味する。共形成されたセリア−ジルコニア複合体は、共ゲル化(co-gelling)、共沈殿及びこれらに類似するもの等の技術によって形成することができる。得られた生成物が、セリアとジルコニアを、仕上げられた生成物内の粒子のマトリックス全体に分散させた状態で含むならば、セリア複合体を製造するための他の適切な技術が使用できる。このような技術は、「セリア粒子の表面上、又は表面層内にジルコニアを単に分散させたもので、このためにセリア粒子の実質的な核が、その内部にジルコニアが分散することなく残る」という技術から区別される。共沈殿したセリア−ジルコニア複合体を形成するための適切な技術は、米国Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏｓ．５０５７４８３及び５８９８０１４に開示されており、そしてこれら文献に開示された記載は、本明細書に参照として導入される。
【００５３】
共形成されたセリア−ジルコニア複合体を製造するために有用なセリウムとジルコニア塩は、クロリド、サルフェート、ニトレート、アセテート等である。複合体が共沈殿した技術によって形成される場合、中間の共沈殿物は、洗浄の後、スプレー乾燥させるか、又はフリーズ乾燥させて水を除去し、そして次に空気中で約５００℃でか焼し、共形成されたセリア−ジルコニア複合体を形成することができる。共形成されたセリア−ジルコニア複合体は、表面積が少なくとも１０ｍ2／ｇであり、そして少なくとも２０ｍ2／ｇであることが好ましい。セリアとジルコニアだけを含む、共形成されたセリア−ジルコニア複合体の中で、共形成されたセリア−ジルコニア複合体中のセリアの割合は、通常、２０質量％〜９５質量％であり、そしてより好ましくは４０〜８０質量％である。ジルコニアの割合は、代表例では、共形成されたセリア−ジルコニア複合体の１０質量％〜６０質量％であり、そしてより好ましくは１０質量％〜４０質量％である。
【００５４】
触媒組成物は、ディーゼル排気システム中に使用される煤フィルターを再生するのに有用である。ディーゼルエンジンが低負荷で作動しているか、又はスタート時の場合等、排気物が冷めている（冷たい）場合、例えば３００℃以下又は典型的には２００℃以下の場合に、触媒組成物は特に有用である。
【００５５】
共形成されたセリア−ジルコニア複合体は、任意に、ランタン、プラセオジム、及びネオジム成分の１種以上から選ばれる、付加的な希土類金属元素を含むことができる。セリア以外に、希土類金属酸化物は通常、共形成されたセリア−ジルコニア複合体組成物の１０〜６０質量％を形成する。好ましい、共形成されたセリア−ジルコニア複合体は、セリア及びジルコニアに加え、プラセオジミア(praseodymia)を含む。このような複合体は、粒子、及び特に、煤部分が燃焼する温度を低下させる場合に特に有効である。これら共形成されたセリア−ジルコニア複合体（プラセオジミアを含む）の導入は、沈殿した粒子を含む煤フィルターの再生に有益である（以下の実施例、参照）。理論による結合はないが、この構成により、プラセオジミアは、他の希土類金属酸化物を超えて、活性酸素を捕捉された（煤部分を含む）炭素含有成分に比較的容易に移動させることができ、このために、プラセオジミアは、共形成された複合体の触媒効果を高めるのに貢献すると出願人は信じている。プラセオジムを含む、共形成されたセリア−ジルコニア複合体について、通常、３０〜９５質量％セリア、５〜４０質量％ジルコニア、および１０〜６０質量％プラセオジミアが複合体中に存在する。好ましくは、このような共形成された複合体は、４０〜８０質量％セリア、５〜２５質量％ジルコニア、及び２０〜４０質量％プラセオジミアを含む。
【００５６】
上述のように、プラセオジミアを含む、好ましい共形成されたセリア−ジルコニア複合体は、セリウム、プラセオジム、及びジルコミウムの混合物の溶解性塩の共ゲル化及び共沈殿等の技術によって形成されることが好ましい。３種の全ての成分が上述した技術によって混合され、３種の全ての成分が複合体マトリックスに均一に分散されることが好ましい；しかし、共形成されたセリア−ジルコニア複合体に、プラセオジミウムの塩、例えばプラセオジミウムニトレートの溶液を含浸させ、プラセオジミウム成分を加えることも可能であるが、好ましさの程度は高くない。事前形成されたセリア−ジルコニア複合体の含浸は、米国Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．６４２３２９３に開示されており、この文献は本明細書に導入される。
【００５７】
本発明の装置中の煤フィルターを被覆するのに使用される触媒組成物は、卑金属酸化物を含んでも良い。理論によって結合されてはいないが、卑金属は、触媒ワッシュコートのフィルター基体(filter substrate)上の粘着（付着）を改良し、そしてワッシュコートに結合作用を与え、内部粘着性となるものと信じている。卑金属酸化物は、相拡散を改良する、開口したワッシュコート組織をも与える。ある実施の形態では、卑金属は、白金族金属成分用の触媒担体としても作用する。
【００５８】
好ましい卑金属酸化物は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、シリカ−アルミナ、マグネシウムオキシド、ハフニウムオキシド、ランタンオキシド、及びイットリウムオキシドの１種以上である。卑金属は、典型例では、バルク形態(bulk form)で使用され、そして通常、表面積が、少なくとも１０ｍ2／ｇであり、そして好ましくは、表面積は少なくとも２０ｍ2／ｇである。好ましい卑金属オキシドは、アルミナ（アルミナは、ガンマアルミナが好ましい）である。例えば、ガンマアルミナは、卑金属酸化物成分として使用された場合には、１２０〜１８０ｍ2／ｇの表面積を有することができる。
【００５９】
卑金属酸化物は、通常、触媒組成物の１０〜９０質量％の量で使用される。好ましくは、卑金属酸化物は、２０〜８０質量％の濃度で触媒組成物に導入することができる。より好ましくは、触媒組成物は、４０〜６０質量％の卑金属濃度を含む。例えば、煤フィルター上に沈殿した触媒組成物は、５０質量％の共形成されたセリア−ジルコニア複合体と組合せて５０質量％の卑金属酸化物を含むことができる。
【００６０】
ある実施の形態では、アルミナの水酸化状態のもの等（例えば、シュードボエマイト）のワッシュコートバインダーを含み、触媒組成物のフィルター基体上の粘着（付着）を改良することが好ましくても良い。本発明に有用な他のバインダーは、シリカ、シリカ−アルミナ及びジルコニアから形成されるバインダーを含む。本出願の目的のために、このようなバインダーは、触媒ワッシュコートの卑金属酸化物成分の一部であると考えられる。
【００６１】
ある実施の形態では、触媒組成物中に、白金族金属成分を含むことが好ましくても良い。有用な白金族金属成分は、白金、パラジウム、及びロジウム成分から選ばれる。白金族金属の含有は、未燃焼炭化水素及び一酸化炭素等のガス状成分の無害放出物への燃焼に触媒作用を及ぼすのに有用である。更に、白金族金属を含有することも、一酸化窒素（ＮＯ）から亜酸化窒素（ＮＯ2）を生成し、粒子の燃焼を補助するのに有用である。ＮＯ2は、分子酸素等の他のオキシダントが可能であるよりも低い排気温度で、煤フィルターに沈殿した粒子に触媒作用を及ぼすために、特に有用である強力なオキシダントとして公知である。
【００６２】
白金族金属成分は、共形成されたセリア−ジルコニア複合体の粒子上、卑金属酸化物の粒子上、又は両者に沈殿させることにより、触媒組成物中に分散させることができ、この沈殿は、白金族金属の水溶性の塩又は錯体の水溶液（「白金族金属前駆体」とも称される）を使用して行うことができる。代表例では、含浸手順（処理）は、セリア複合体及び／又は卑金属酸化物成分の粒子上に白金族金属を分散させるために使用される。例えば、カリウムプラチナクロリド、アンモニウムプラチナチオシアネート、アミン−溶解化プラチナヒドロキシド、クロロプラチン酸(chloroplatinic acid)、パラジウムニトレート、及びパラジウムクロリドが白金族金属前駆体（この白金族金属前駆体は、共形成されたセリア−ジルコニア複合体及び／又は卑金属成分の粒子の含浸を達成するのに使用可能である。）である。触媒組成物のか焼において、白金族金属前駆体は、触媒的に活性な金属又はその酸化物に変換される。白金族金属成分の、共形成されたセリア−ジルコニア複合体及び／又は卑金属酸化物上への含浸は、触媒組成物を基体(substrate)上に被覆した後に行うことができる；しかしながら、含浸は、触媒組成物を被覆する前に行うことが好ましい。
【００６３】
白金族金属が触媒組成物中に導入される実施の形態では、最終的な、か焼されたフィルター基体中に、通常０．１〜２００ｇ／ｆｔ3の白金族金属が存在する。本発明の排気装置では、流通基体(flow-though substrate)上に導入される上流ディーゼル酸化触媒を導入する必要がない。このために、本発明の排気装置は、好ましいことに、白金族金属成分の充分な濃度がフィルター基体上に沈殿され、排気物（ガス状未燃焼炭化水素及び一酸化炭素）のガス状成分を無害な生成物に変換する。更に、上述のように、排気物中のＮＯから充分なＮＯ2を生成させ、粒子、特に煤部分の燃焼温度を低下させることが望ましい。触媒組成物中に、好ましくは１０〜１００ｇ／ｆｔ3、より好ましくは２０〜８０ｇ／ｆｔ3の白金族金属が存在する。白金族金属は、白金であることが好ましい。
【００６４】
例えば、粒子中の硫酸塩の形成を最小限にすることが望まれる場合、より低い濃度の白金族金属（例えば、０．１〜１０ｇ／ｆｔ3）を使用することができる。例えば、より高いレベルの硫黄を含むディーゼル燃料（ウルトラローディーセル燃料ではない）では、硫黄性酸(sulfuric acid)の形成を低減するために、硫黄がＳＯ3に酸化されることを最小限にすることが望ましい。
【００６５】
連続気泡フォーム基体（担体）上に沈殿した上流触媒組成物は、通常、約０．１０ｇ／ｉｎ3〜約５．１４ｇ／ｉｎ3の濃度で沈殿される。使用する煤フィルターのタイプに依存して、下流触媒組成物は、０．１ｇ／ｉｎ3〜２．６４ｇ／ｉｎ3の濃度で沈殿可能である。例えば、下流フィルターが壁流フィルター基体の場合、触媒組成物は、０．２５ｇ／ｉｎ3〜０．６０ｇ／ｉｎ3の濃度、又は０．４５ｇ／ｉｎ3〜０．６０ｇ／ｉｎ3の濃度で沈殿することが好ましい。
【００６６】
フォームフィルターの被覆
以下に、上流及び下流触媒フィルターの実施の形態に適用可能な触媒組成物の通常の製造方法について記載する。本発明の共形成されたセリア−ジルコニア複合材料及び卑金属酸化物（例えばガンマアルミナ）は、共形成されたセリア−ジルコニア複合粒子及び卑金属酸化物粒子の水性スラリーの状態で製造することができ、また粒子は、任意に、白金族金属成分で含浸することができる。代表例では、共形成されたセリア−ジルコニア及び卑金属酸化物粒子は、水と酢酸、硝酸、又は硫黄性酸等の酸性化剤(acidifier)と混合され、そして、所望の粒子サイズになるまでボールミルにかけられる。このスラリーは、次にフィルター基体に施され、乾燥され、そして「か焼」されてその上に触媒材料被覆（「ワッシュコート」）を形成する。
【００６７】
任意の触媒金属成分、例えば白金は、使用される場合には、共形成されたセリア−ジルコニア複合粒子上に、卑金属酸化物粒子上に、又は複合及び卑金属酸化物粒子の両方の上に分散されることが好ましい。このような導入は、共形成されたセリア−ジルコニア複合粒子及び卑金属酸化物粒子を含むスラリーを、適切なフィルター基体上にワッシュコートとして被覆した後に行って良い。このことは、被覆された基体を、白金族金属前駆体の化合物の溶液で含浸させ、次に乾燥とか焼を行うことにより行われて良い。しかしながら、スラリーの被覆が担体(carrier)に施される前に、セリア−ジルコニア複合体粒子、卑金属酸化物粒子、又はこの両方に、白金族金属前駆体を含浸させることが好ましい。何れの場合であっても、任意の白金族金属は、共形成されたセリア−ジルコニア複合体及び卑金属酸化粒子に含浸するように作用する溶液を使用して、共形成されたセリア−ジルコニア卑金属酸化物触媒に、白金族金属前駆体として加えて良い。白金族金属前駆体は、次に処理されて、化学的に又はか焼によって、白金族金属が粒子上に固定される。例えば、白金前駆体として、アミン−溶解化白金ヒドロキシドが使用された場合、スラリーのｐＨは、代表例では、酸（例えば酢酸）を加えることにより低下され、アミン−白金錯体が分解され、そして、白金成分が低溶解性白金ヒドロキシドとして、共形成されたセリア−ジルコニア及び／又は卑金属酸化物粒子に固定される。次に粒子は、乾燥し、そしてか焼することができる。
【００６８】
通常、共形成されたセリア−ジルコニア複合体及び卑金属酸化物粒子のスラリーは、（白金族金属前駆動体溶液で含浸されなくても、又は含浸されても、）フィルター基体の上に沈殿され、そして次に、乾燥及びか焼して触媒材料が基体に粘着（付着）され、そして白金族金属成分が存在する場合には、白金族金属成分は元素金属又はその酸化物に戻される。上述した処理に使用するための、適切な白金族金属前駆動体は、この技術分野では公知のように、カリウム白金クロリド、アンモニウム白金チオシアネート、アミン−溶解化白金ヒドロキシド、クロロプラチン酸(chloroplatinic acid)、パラジウムニトレート、及びパラジウムクロリドを含む。
【００６９】
これに代わる触媒組成物デザインの中で、バルク状(bulk)に共形成されたセリア−ジルコニア複合体、バルク状卑金属酸化物及び任意にバルク状活性化アルミナの分離したばらばらの層が使用される。これら分離した層は、担体上に互いに重ねられた別々の被膜（被覆物）として施される。このような分離した層を施す順序は重要ではなく、そして（共形成されたセリア−ジルコニア複合体、及び卑金属酸化物の）各層は、最初に施された又は内部被膜又は層、最後に施された又は外部被膜又は層又は、第３の層が存在する場合には、中間被膜又は層を含む。与えられた材料の層は、２回以上繰り返えされても良い。白金族金属が存在する場合には、白金族金属は、別々になった被膜又は層の何れの１層以上のものに分散されて良い。
【００７０】
本発明の連続気泡フォームフィルターを、触媒組成物で被覆する場合、ある実施の形態では、組成物の、基体上への粘着を改良するために、フォーム基体を事前処理することが好ましい。例えば、ＦｅＣｒＡｌＹ連続気泡フォーム基体を使用する場合、基体は、触媒スラリーを施す前に、か焼工程に付する（処する）ことが好ましい。触媒組成物のより厚いワッシュコートを沈殿させる必要がある場合には、フォーム基体を、化学的組成物で熱的にスプレーし、基体上に金属アンカー層を沈殿させることができる。この沈殿は、ニッケル、Ｎｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ｃｒ、Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｃｏ／Ｃｒ、Ｃｏ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｃｏ／Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｆｅ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｃｒ、Ｆｅ／Ｃｒ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｆｅ／Ｎｉ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒ、３００シリーズステンレススチール、４００シリーズステンレススチール、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれる金属供給ストックを電気アークスプレーすることによって行うことができる。本出願の目的のために、金属アンカー層は、触媒組成物の一部とはみなされない。金属アンカー層を沈殿させる方法は、ＷＯ９９／５６８５３に開示されており、この文献は本明細書に参照により導入される。
【００７１】
アンカー層の沈殿なしに、ワッシュコート組成物は、約６．０ｇ／ｉｎ3以下の濃度で、金属性連続気泡フォーム基体上に沈殿されることが好ましい。アンカー層が金属性連続気泡フォームフィルターに沈殿される場合には、約１０ｇ／ｉｎ3以下のより高濃度のワッシュコートを沈殿させることができる。セラミック連続気泡フォームフィルターは、通常、１５ｇ／ｉｎ3まで適合可能である。
【００７２】
金属ホイルフィルターの被覆
好ましい実施の形態では、被覆法は以下の工程：（ａ）基体を、その長さの少なくとも約３０％、好ましくは約５０％まで、所望の触媒組成物のスラリーを含む容器に浸漬させる工程；（ｂ）工程（ａ）で得られたフィルター基体を遠心分離処理し、これにより、被覆触媒組成物を実質的に均一な層としてフィルター基体上に分配し、及びフィルター基体上に存在することが望まれる被覆触媒組成物の過剰な部分を除去する工程；（ｃ）工程（ｃ）で得られた被覆されたフィルター基体を乾燥する工程；及び（ｄ）工程（ｃ）で得られた、乾燥された、被覆されたフィルター基体を「か焼」する工程、を含む。
【００７３】
代表例では、工程（ｃ）は、約７０℃〜約１８０℃、好ましくは約８０℃〜約１２０℃の温度で、約１〜６０分、好ましくは１５〜３０分行われる。工程（ｄ）は、代表例では、約４００〜約７００℃、好ましくは４５０〜５５０℃の温度で、約２０分〜約５時間、好ましくは約３０分〜約３時間行われる。
【００７４】
所望の場合には、以下の工程（ａ）での変形例：基体を、その長さの約３０％〜約７０％まで、被覆触媒組成物の第１のスラリー中に浸漬し、そしてその後、残りの長さを、１種以上の他の被覆触媒組成物の他のスラリーに再度浸漬するように、フィルター基体を浸漬することにより、２種以上の異なる被覆触媒組成物を実質的に均一にフィルター基体上に被覆しても良い。
【００７５】
本発明の被覆方法は、直径が約２〜約６インチ、そして長さが約１．７インチ〜約４インチの被覆フィルター基体に、実質的に均一に被覆するのに使用される。
【００７６】
本発明の被覆方法は、上述のように、それ自身、所望により、フィルター基体上に多くの実質的に均一な被覆層を与える。工程（ａ）と（ｂ）は、所望する同一又は異なる被覆材料スラリーで、所望する多数回を繰り返しても良い。好ましくは、被覆フィルター基体は、このような各被覆作業の後に乾燥され、そして最も好ましくは、被覆フィルター基体は、このような各被覆作業の後に、乾燥とか焼の両方が行われる。
【００７７】
壁流フィルターの被覆
触媒組成物は、基体の均一な被覆を達成可能な如何なる方法によっても、壁流基体に施すことができる。例えば、本発明の触媒組成物を含む水性スラリーは、スプレー被覆、ブラシがけ、又は表面をスラリー中に浸すことによって施すことができる。代表例では、触媒が施された後、多孔性の壁をスラリーが塞ぐことを防止するために、壁流基体を通して空気が吹き付けられる。触媒スラリーは、壁流基体に別々の層で、分散させることができるが、しかし、基体の通路を囲む多孔性の壁全体に、触媒組成物を均一に分散させることが好ましい。
【実施例】
【００７８】
以下の実施例は、本発明を説明することを目的としており、そして、本発明を、ここに開示した範囲に限定するものと解釈されるべきではない。
【００７９】
実施例
モデル粒子材料燃焼試験及び試験結果
モデル粒子材料を酸化（燃焼）する機能について、種々の触媒粉を評価した。この評価は、熱重力分析(Thermogravimetric Analysis）（ＴＧＡ）及び温度微分分析(Differential Thermal Analysis)（ＤＴＡ）を使用し、酸化条件下（すなわち、大気下）で行われた。ＴＧＡは、材料の質量損失を温度の関数として測定することができ、そしてＤＴＡは、材料の熱の放出（発熱）又は熱の吸収を温度の関数として測定することができる。このようにして、ディーゼル粒子材料の酸化が測定可能であり、そして異なる触媒組成物の酸化特性が比較可能である。
【００８０】
ディーゼル粒子のＶＯＦ及び煤部分（及び２種類のもの）をシミュレート（模擬実験）するために、モデル粒子材料を使用した。モデルディーゼル粒子材料の一つは、市販されているカーボンブラック（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｎ−９９１、  Ｃａｎｃａｒｂ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ｈａｔ，Ａｌｂｅｒｔａ，Ｃａｎａｄａより）を７０質量％とし、及びルーベオイル(lube oil)（Ｃｕｍｍｉｎｓ  ＳＡＥ−１５Ｗ  Ｐｒｅｍｉｕｍ  Ｂｌｕｅ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｌｕｂｅ  Ｏｉｌ）を３０質量％とした、混合物を含んでいた。上記市販されているカーボンブラックは、炭素含有煤部分をシミュレートするためのもので、上記ルーベオイルは、ディーゼルエンジン排気物中のＶＯＦをシミュレートするためのものである。この材料は、モデル粒子材料Ｐ１と称された。ルーベオイルが、モデル粒子材料に組み込まれたが、これは、多くのディーゼルエンジンでは、ディーエル排気物中のＶＯＦが、主にルーベオイル（ルーベオイルは、シリンダー壁から除去され、そしてバルブガイド及びターボチャージャシールを通ってくる。）から成るという事実に基づくものである。
【００８１】
第２のモデル粒子材料（モデル粒子材料Ｐ２として設計）は、７０質量％の実際の煤（この煤は、高負荷のディーゼルエンジンから収集したものである）に、３０質量％のルーベオイル（このルーベオイルは、モデル粒子材料Ｐ１に使用したものと同一である。）を混合したものを含んでいた。モデル粒子材料Ｐ２中の煤部分は、モデル年’９８ ７．２Ｌ，３００ＨＰエンジンから、１８００ＲＰＭ及び１０％負荷下で収集したものである。この条件下での排気温度は、１９５℃であった。この煤収集のために、エンジンは、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  μＬＳ  ｆｕｅｌ（３ｐｐｍ  ｗｔ．Ｓ）で作動した。
【００８２】
Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｓ）ＳＴＡ１５００  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ＴＧＡ／ＤＴＡ装置を使用して、実験室試験を行った。この装置は、酸化ガスを試料に供給するための手段を備えていた。以下に記載する評価において、ディーゼル排気物中で遭遇することになる狭い条件(lean condition)とガス組成をシミュレートするために、３種類の酸化ガスを使用した。酸化ガスは、以下の何れかであった。
１．流通空気（２０％Ｏ2）
２．ヘリウムと空気の混合物（１０％Ｏ2）
３．空気中ヘリウム中ＮＯ2混合物（５０００ｐｐｍＮＯ2及び１０％Ｏ2）
評価した触媒試験粉は、以下のものであった。
１．試験触媒粉Ａと称される、セリウム酸化物粉（ＣｅＯ2、１００質量％）
２．試験触媒粉Ｂと称される、共形成されたセリア−ジルコニア複合体粉（７０質量％ＣｅＯ2−３０質量％ＺｒＯ2）
３．試験触媒粉Ｃと称される、ランタン酸化物を含む共形成されたセリア−ジルコニア複合体粉（５５質量％ＣｅＯ2−１５質量％ＺｒＯ2−３５質量％Ｌａ2Ｏ3）
４．試験触媒粉Ｄと称される、プラゼオジミアを含む共形成されたセリア−ジルコニア複合体粉（５５質量％ＣｅＯ2−１５質量％ＺｒＯ2−３５質量％Ｐｒ6Ｏ11）
５．試験触媒粉Ｅと称される、ガンマアルミナ（表面積１５０ｍ2／ｇ）の上に６質量％白金を４部、及び共形成されたセリア−ジルコニア複合体粉（７０質量％ＣｅＯ2−３０質量％ＺｒＯ2）を１部含む触媒組成物
６．制御粉Ａと称される、微細に粉砕されたきんせい石壁流フィルター基体材料（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｅｘ−８０）
試験触媒粉又は制御粉のそれぞれを、モデルディーゼル材料と完全に混合し、均一な試験試料混合物を得た。この混合物は、２０質量％のモデル粒子混合物、及び８０質量％の触媒粉（又は制御粉）を含んでいた。次に、小部分（３０ｍｇ）の試験試料混合物をＴＧＡ／ＤＴＡ装置の試料パン(sample pan)に配置し、そして酸化ガス流下に、１０℃／ｍｉｎの速度で、試料を加熱した。ＴＧＡ及びＤＴＡ応答を、温度の関数として測定した。
【００８３】
このようなＴＧＡ−ＤＴＡ測定から得られた結果が図５に例示されている。同図は、酸化ガスとして空気を使用した、モデル粒子材料Ｐ１と混合された触媒試験粉の結果を示している。ＴＧＡ質量損失に対応する曲線が実曲線(solid curve)で示されている。図５に示した触媒についてルーベオイルに関し、一つの質量損失と発熱が低温領域（１５０〜４００℃）で観察されており、そして、カーボンブラックに関し、高温度領域（５００〜８００℃）で第２の質量損失と発熱が観察されている（以下の表２のＣＢ）。ＴＧＡ曲線における２箇所（２個）の明確な質量損失は、「開始(onset)」、「屈曲(inflection)」、及び「終了(end)」部分を有している。「屈曲」点は、熱損失の速度が最も速い部分に関する温度に位置する。同様に、ＤＴＡ曲線（破線で示している）の発熱は、「開始」、「ピーク」及び「終了」点を有している。ＤＴＡピークポイントは、関連する燃焼過程（燃焼工程）からの最大発熱温度に対応する。ＴＧＡ及びＤＴＡ曲線における、これら特徴点は、異なる触媒粉のために、相対的特性を評価するための、「図から得られる長所(figure-of-merit)」として使用可能である。表２に示した結果は、ＴＧＡの開始及び屈曲温度であり、これらは、その相対的特性のために明確に区別可能なものである。更に、ＤＴＡ応答のために、開始温度及びピーク温度が使用され、これらは曲線から明確に区別可能なものである。
【００８４】
酸化ガスとして空気（２０％Ｏ2）を使用し、そしてモデル粒子材料Ｐ１を使用した第１の評価セット
第１セットで選別した触媒粉は、触媒粉Ａ、触媒粉Ｂ、触媒粉Ｃ、触媒粉Ｄ及び制御Ａを含んでいた。以下の表１では、触媒粉のための組成が要約されており、そして以下の表２では、ＴＧＡ−ＤＴＡ結果が要約されている。各試験で形成されたＴＧＡ−ＤＴＡ曲線は、図６〜１０に示されている。
【００８５】
【表１】
2009525161.tif 000003
【００８６】
【表２】
2009525161.tif 000004
【００８７】
表２から、全ての試験触媒粉が、粉Ａ（粉Ａは、きんせい石粉を含んでいる）の場合よりも、カーボンブラック（ＣＢ）のものについて、低く、特徴的なＴＧＡ−ＤＴＡ温度を示していることがわかる。従って、触媒粉は全て、認識可能な効果を示した。更に、試験触媒粉を含む試験試料混合物は、ルーベオイルの燃焼（ＤＴＡピーク）に活性を示し、一方、非触媒制御粉を含む試験試料混合物は、ルベーオイル発熱を示すことがなく、従って、酸化が発生しなかったことを示している。制御物（きんせい石）を含む試験試料混合物で行った試験では、ルーベオイルの質量損失は、本質的に揮発によるものであった。
【００８８】
触媒試験粉を含む試験試料混合物で行った試験において、触媒粉Ｄ（ＣｅＯ2−ＺｒＯ2−Ｐｒ6Ｏ11を含む）は、カーボンブラック燃焼について、試験触媒粉の中で、最も低いＴＧＡ温度応答（ＣＢｏｎｓｅｔ＝４７６℃、ＣＢｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ＝５４１℃）を示した。きんせい石制御を使用して得られたものと比較して、これらの値は、それぞれ１０８℃及び１２６℃低いものであった。この比較は、試験触媒粉Ｄの明確な触媒効果を示している。
【００８９】
主たるＤＴＡ応答では、触媒粉Ｄ及び触媒粉Ｂ（ＣｅＯ2−ＺｒＯ2）が、４１９℃と４２０℃という、最も低い温度をそれぞれ示した。これらの値は、きんせい石制御粉を含む試験試料混合物について得られた結果よりも１１０℃低いものであった。触媒試験粉Ａは、カーボンブラックの燃焼について、評価した試験試料の中で、最も低いＣＢピーク温度（５４１℃）を示した；しかしながら、純粋なセリアを含む試験試料混合物（触媒粉Ａ）は、カーボンブラックの燃焼について、５２６℃で肩(shoulder)を示した。触媒粉Ｂを含む試験試料混合物は、ルーベオイルの酸化について、もっとも低いＤＴＡピーク（２２７℃）を示した。
【００９０】
触媒粉Ｃは、Ｌａ2Ｏ3がＰｒ6Ｏ11の代わりに使用されたこと以外は、触媒粉Ｄに類似した組成を有していた。触媒粉Ｃのための、ＴＧＡ−ＤＴＡカーボンブラック酸化についての結果は、触媒粉Ｄについて得られた結果程度には良好ではなかった。このデータは、Ｐｒ6Ｏ11が、触媒粉Ｄと関連して、煤部分の燃焼を高めるのに重要な役割を担っていることの強力な証拠を提供するものである。
【００９１】
試験した触媒粉の内、触媒粉Ｄは、ルーベオイル及びカーボンブラックの空気中燃焼のために、総合的に最良の特性を示すと判断される。理論的な結合はないが、試験した触媒粉に関して、この高められた特性は、非常に高いラチス酸素移動性(lattice oxygen mobility)を有するＰｒ6Ｏ11が存在するためであると信じられている。これら金属酸化物触媒の酸化機能の重要な成分は、酸素を粒子に輸送し、その酸化に寄与する性能に関するものであると信じられている。
【００９２】
モデル粒子材料Ｐ２及び（１）ヘリウム／空気（５０：５０、１０％Ｏ2）、又は（２）ヘリウム−ＮＯ2／空気（５０００ｐｐｍ  ＮＯ2、１０％Ｏ2）の酸化ガスを使用した、評価の第２セット
これら試験では、モデル粒子材料Ｐ２は、実際のエンジン粒子をより近似的に具体化する（より近似する）材料を提供した。これに加え、試験の第２セットで使用した酸化ガスの組成は、典型的なディーゼルエンジン排気組成という観点で、低濃度のＯ2のものに近似させた。この特定のオキシダントによる粒子酸化の影響を評価するために、ＮＯ2にＯ2を含ませた。ＴＧＡ−ＤＴＡ試験を、触媒粉Ａ、触媒粉Ｂ、触媒粉Ｄ、触媒粉Ｅ及び制御粉Ａ上で行った。各粉は、ヘリウム／空気及びヘリウム−ＮＯ2／空気の両方について評価した。
【００９３】
以下の表３に、触媒粉を使用して行われた、試験試料混合物のためのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示す。酸化ガスとしてヘリウム／空気を使用した個々の試験のためのＴＧＡ−ＤＴＡ曲線が、図１１〜１５に示されている。一方、ヘリウム−ＮＯ2／空気を使用して行われた試験のための曲線が、図１６〜２０に示されている。
【００９４】
【表３】
2009525161.tif 000005
【００９５】
ヘリウム−空気オキシダントを使用して得られた結果は、全ての触媒粉が、制御粉Ａ（きんせい石）の場合よりも低い温度で煤を酸化したことを示した。従って、触媒粉に触媒上の効果を見ることができる。試験した触媒粉の内、触媒粉Ｄ（プラセオジミウムオキシドを含む共形成されたセリア−ジルコニア複合体を含む）は、ＤＴＡ煤ピーク（５０１℃）及び評価された煤屈曲（５９０℃）について、最も低い温度を示した。ガンマアルミナ上の白金及び共形成されたセリア−ジルコニア複合体の混合物を含む触媒粉Ｅは、最も低いルーベピーク温度を示した。
【００９６】
ヘリウム−ＮＯ2／空気オキシダントを使用して得られた結果は、触媒粉の大半について、ＮＯ2（ＮＯ2は、強力なオキシダントである）の存在により、ＤＴＡ煤ピークとＴＧＡ煤屈曲温度が低下されたことを示している。ある場合では、この差異は、ヘリウム−空気オキシダントと比較して１４０℃よりも大きい。唯一の例外は、触媒粉Ｄを含む試験混合物から得られた結果であり、ＮＯ2が存在しているにもかかわらず、ＤＴＡ煤ピーク温度が僅かではあるが増加した。しかしながら、触媒粉Ｄを使用して行われた試験では、これら条件下で、最も低いＤＴＡ煤ピーク温度（５２４℃）を示した。酸化ガス中にＮＯ2が存在することにより、触媒試験粉のためのＤＴＡ煤ピーク温度は、全て、５２４〜５７８℃の範囲になった。触媒煤Ｅは、最も低い評価ＴＧＡ煤屈曲温度（５００℃）を示した。煤屈曲温度は、全て５００〜５３５℃の範囲であった。制御粉Ａ（制御粉Ａは、きんせい石粉を含んでいる）については、酸化ガス混合物にＮＯ2を含有しても、ＤＴＡ又はＴＧＡ煤酸化温度に重要な影響はなかった。この観察内容は、ＮＯ2が、触媒粉の酸化特性を改良する（特徴的ＤＴＡ−ＴＧＡ温度を低下させる）という全体的な影響について一貫したものであった。
【００９７】
ＴＧＡ−ＤＴＡ結果に基づいて、ＣｅＯ2−ＺｒＯ2−Ｐｒ6Ｏ11を含む触媒粉Ｄは、触媒化されたディーゼル煤フィルターを再生するための触媒組成の一部として使用するのに良好な候補(candidate)になると結論された。
【００９８】
本発明について、主に、好ましい実施の形態を使用して説明したが、この技術分野の当業者が好ましい装置及び方法のバリエーションを使用可能なことは明白であり、そして、本明細書に特に記載された発明以外の範囲の発明も実施可能であると意図される。従って、本発明は、請求項に記載された発明の思想と範囲内での全ての変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の装置の１実施の形態（この実施の形態では、単一の容器（キャニスター）内に上流煤フィルターと下流煤フィルターとを有している）を示している。
【図２】本発明の装置の他の実施の形態（この実施の形態では、一連になった幾つかの連続気泡フィルターを含んでいる）を示している。
【図３】本発明の装置の更に他の実施の形態（この実施の形態では、キャニスターハウジング、触媒が被覆された上流連続気泡フォームフィルター、及び触媒が被覆された下流ハニカムタイプ壁流フィルターを有している）を示している。
【図４】壁流フィルターの長さ方向の断面、及びフィルターを通るガス流を示している。
【図５】モデルＳＯＦ（Ｌｕｂｅ  Ｏｉｌ）及びモデル煤（カーボンブラック）と混合した触媒試験粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ（熱重力測定:Thermogravimetric）−ＤＴＡ（温度微分分析:Differential Thermal Analysis）結果を示している。
【図６】モデルＳＯＦ及びモデル煤と混合した特定の触媒粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図７】モデルＳＯＦ及びモデル煤と混合した特定の触媒粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図８】モデルＳＯＦ及びモデル煤と混合した特定の触媒粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図９】モデルＳＯＦ及びモデル煤と混合した特定の触媒粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１０】モデルＳＯＦ及びモデル煤と混合した特定の触媒粉の、空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１１】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来した煤と混合した特定の触媒試験粉の、ヘリウム／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１２】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来した煤と混合した特定の触媒試験粉の、ヘリウム／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１３】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来した煤と混合した特定の触媒試験粉の、ヘリウム／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１４】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来した煤と混合した特定の触媒試験粉の、ヘリウム／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１５】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来した煤と混合した特定の触媒試験粉の、ヘリウム／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１６】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来したモデル煤と混合した特定の触媒粉の、ヘリウム−ＮＯ2／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１７】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来したモデル煤と混合した特定の触媒粉の、ヘリウム−ＮＯ2／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１８】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来したモデル煤と混合した特定の触媒粉の、ヘリウム−ＮＯ2／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図１９】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来したモデル煤と混合した特定の触媒粉の、ヘリウム−ＮＯ2／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図２０】モデルＳＯＦ及びディーゼルエンジンから由来したモデル煤と混合した特定の触媒粉の、ヘリウム−ＮＯ2／酸化ガスとしての空気中温度の関数としてのＴＧＡ−ＤＴＡ結果を示している。
【図２１】穿孔を有し、及び波形になった金属ホイル基体（この金属ホイル基体は、基体の表面の上に、上方に伸長する複数の「タブ(tab)」を有する）と組み合わさった、穿孔を有するフラット金属ホイル基体を含むハニカム体の外観を示している。
【符号の説明】
【０１００】
１０  排気装置
１２  ディーゼルエンジン
１４  エンジン排気物出口
１６  上流フィルター
１８  下流煤フィルター
２０  キャニスター
２２  入口
２４  出口
２５  装置
３２  連続気泡フォームフィルター
３４  連続気泡フォームフィルター
３６  連続気泡フォームフィルター
３８  入口
３９  出口
４０  装置
４４  上流低効率連続気泡フォームフィルター
４６  下流フィルター
４８  入口
４９  出口
５０  壁流フィルター
５２  通路
７０  ハニカム体
７２  金属ホイル基体
７３  波形金属ホイル基体
７４  波形
７６  タブ
７８  穿孔
【図１】
2009525161.tif 000006
【図２】
2009525161.tif 000007
【図３】
2009525161.tif 000008
【図４】
2009525161.tif 000009
【図５】
2009525161.tif 000010
【図６】
2009525161.tif 000011
【図７】
2009525161.tif 000012
【図８】
2009525161.tif 000013
【図９】
2009525161.tif 000014
【図１０】
2009525161.tif 000015
【図１１】
2009525161.tif 000016
【図１２】
2009525161.tif 000017
【図１３】
2009525161.tif 000018
【図１４】
2009525161.tif 000019
【図１５】
2009525161.tif 000020
【図１６】
2009525161.tif 000021
【図１７】
2009525161.tif 000022
【図１８】
2009525161.tif 000023
【図１９】
2009525161.tif 000024
【図２０】
2009525161.tif 000025
【図２１】
2009525161.tif 000026
【国際調査報告】
2009525161.tif 000027
2009525161.tif 000028
2009525161.tif 000029