(57)【要約】【課題】排出ガスの排出条件（ガス温度等）の影響によらず、構造体全体を加熱しない低電力量にて堆積ＰＭを燃焼除去することができる排出ガス浄化構造体を提供する。【解決手段】側面に銀皮膜を有する断面四角形の４個のＳｉＣセグメント４を含めて円筒形状に成形されたセグメント構造体１０の側面のガス流通方向上流側と下流側とにそれぞれ銀電極５が設けられ、ＳｉＣセグメントの銀皮膜と銀電極５とが導通体７で接続されている。外部からの電圧印加でセグメント構造体１０の一部のＳｉｃセグメント４を加熱することにより、低電力量にてＰＭ着火燃焼とＨＣやＣＯ等の酸化除去が行なえるようになっている。【選択図】図２
2011089503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが流通するガス流通孔を含み、側面におけるガス流通方向上流側及び下流側のそれぞれの一部に金属部材を有する炭化珪素セグメントが複数接合されたセグメント構造体と、
前記セグメント構造体の側面の前記ガス流通方向上流側及び下流側のそれぞれの少なくとも一部に設けられ、外部からの電圧印加が可能な電極部材と、
前記ガス流通方向上流側及び下流側のそれぞれに設けられ、前記金属部材及び前記電極部材を導通する導通部材と、
を備えた排出ガス浄化構造体。
【請求項２】
更に、前記炭化珪素セグメントのガス流通方向上流側及び下流側の各端面の一部に金属部材を有しており、前記各端面の金属部材と前記側面の金属部材とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の排出ガス浄化構造体。
【請求項３】
炭化珪素セグメントの側面に有する金属部材は、炭化珪素セグメントの側面の周囲方向全体に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排出ガス浄化構造体。
【請求項４】
前記複数の炭化珪素セグメントは、ガスが通過可能な多孔質壁と、前記多孔質壁で区画され、ガス流通方向下流側が閉塞されたガス流入側セルと、前記多孔質壁で区画されるとともに多孔質壁を介してガス流入側セルに隣接し、ガス流通方向上流側が閉塞されたガス流出側セルとを備え、ガス流入側セルに流入したガスは多孔質壁を通過してガス流出側セルに流出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の排出ガス浄化構造体。
【請求項５】
炭化珪素セグメントの側面に有する金属部材は、ガス流通方向上流側の一端から所定幅の領域全体と、ガス流通方向における炭化珪素セグメントの中心位置から下流側の他端までの領域全体とに設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の排出ガス浄化構造体。
【請求項６】
前記金属部材を有する炭化珪素セグメントは、前記複数の炭化珪素セグメントのうち最も内部に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の排出ガス浄化構造体。
【請求項７】
前記金属部材及び前記電極部材は、銀及び銅の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の排出ガス浄化構造体。
【請求項８】
前記ガス流入側セルにおける多孔質壁の表面に貴金属が担持されていることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の排出ガス浄化構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジン等の熱機関などの排出ガスに含まれる例えば煤、燃料やエンジンオイルの燃えかすである可溶有機成分等の粒子状物質を浄化するのに好適なガス浄化構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の燃焼・焼却施設等のほか、例えばディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排出ガス（以下、排ガスともいう。）中には、一般に窒素酸化物（ＮＯｘ）や一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）などに加え、煤、燃料やエンジンオイルの燃えかすである可溶有機成分（ＳＯＦ：Soluble Organic Fraction）等の炭素を主成分とする粒子状物質（Particulate Matter；以下、ＰＭと略記することがある。）が含まれている。
【０００３】
そのため、内燃機関の開発及びその使用に際しては、大気や土壌等の汚染防止の観点から内燃機関より排出された排出ガスを浄化するための方法が検討されている。近年では、特にディーゼル機関において、ＰＭの浄化及びＨＣやＣＯ等のガス成分の酸化除去が注目されている。
【０００４】
ＰＭを浄化する技術に関しては、例えば内燃機関（例：ディーゼルエンジン）等の熱機関から排出された排出ガス中の粒子状物質を減少させるフィルタ〔ＤＰＦ（＝Diesel particulate filter）；以下、ＤＰＦと略記する。〕を用いる方法が知られている。このＤＰＦには、ＤＰＦ用基材の内部に貴金属を担持させるとともに、その表面に貴金属を担持させたＤＰＦ触媒もある。
【０００５】
ところが、例えばディーゼルハイブリッド車では、モーター駆動からエンジン駆動に切り替わっても、切り替え後に排ガス温度が例えば１５０℃以下の低温で維持される場合が考えられる。このような場合、ＤＰＦに堆積したＰＭの燃焼処理を行おうとしても、還元剤（例：燃料）の触媒燃焼では昇温が困難となる。また、エンジン駆動に切り替わった直後は、触媒が冷えた状態にあるために、排ガスの浄化も困難になる。
【０００６】
このような状況の対策として、従来から例えば、平板状ステンレス箔を積層したハニカム構造体を陽、陰両極を備えた筒体内に装填した通電加熱装置付の自動車用排ガス浄化触媒メタル担体や、主モノリス触媒と金属焼結体を加熱する加熱手段を有するヒーターとを有する触媒コンバーター、触媒担体に局部的に通電可能に接続された局部発熱部が設けられた電気加熱式触媒装置などのように、電気ヒーター触媒（ＥＨＣ）を排ガス流通方向の上流側に配置する技術が提案されている。
【０００７】
酸化触媒やＤＰＦ、ＮＯｘ還元触媒等が搭載されるディーゼルエンジン搭載車では、ＥＨＣを更に搭載することは、搭載スペースやコストの点で制約されやすく、他の触媒を温度の低い排ガス流通方向の下流側にずらすことにもなり、システム構成上不利となる。
【０００８】
一方、ディーゼルエンジン搭載車はＰＭ浄化用にＤＰＦを搭載しているが、このＤＰＦの主要材料の１つが導電性を持つ炭化珪素（ＳｉＣ）である場合には、ヒーターとして使用が可能であり、ＥＨＣ機能を付与することで効率的に機能させ得る可能性がある。
【０００９】
これに関連して、ＤＰＦの熱伝導性を高めるために、捕集用フィルタのパティキュレート捕集面に銀皮膜と銅皮膜とを形成したパティキュレート捕集用フィルタなどの技術が知られているが（例えば、特許文献１参照）、ヒーターとしての機能はない。
【００１０】
また、多孔質壁で捕集した可燃性微粒子を通電加熱によって焼却し、再生することができる炭化珪素ハニカム構造体が開示されており（例えば、特許文献２参照）、多孔質膜の目詰まりを抑制して多量に可燃性微粒子を捕集できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実公平４−２２０１３号公報
【特許文献２】特開平９−７１４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記従来の炭化珪素ハニカム構造体では、ハニカム構造体の全体を加熱するものであるため、一般にエンジンの排気量以上の数リットルもの容量があるＤＰＦに使用するＥＨＣは大型になり、多大な電力量が必要になってしまい、実用的でない。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、排出ガスの排出条件（ガス温度等）の影響によらず、構造体全体を加熱しない低電力量にて堆積ＰＭを燃焼除去することができる排出ガス浄化構造体を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、炭化珪素製のＤＰＦは、一般的に熱膨張緩和のために複数のセグメントを接合して接合体とした構造を有しており、この構造を利用し、複数のセグメントの一部を、その側面に金属部材を設けた構造に構成してヒーターとして機能させることで、低電力ながらもＳｉＣの持つ高い熱伝導性により、ＰＭ燃焼とＨＣやＣＯガス等の酸化除去が効率良く行なえるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の排出ガス浄化構造体は、ガスが流通するガス流通孔を含み、側面におけるガス流通方向上流側及び下流側のそれぞれの一部に金属部材を有する炭化珪素セグメントが複数接合されたセグメント構造体と、前記セグメント構造体の側面の前記ガス流通方向上流側及び下流側のそれぞれの少なくとも一部に設けられ、外部からの電圧印加が可能な電極部材と、前記ガス流通方向上流側及び下流側のそれぞれに設けられ、前記金属部材及び前記電極部材を導通する導通部材と、を設けて構成したものである。
【００１６】
本発明の排出ガス浄化構造体においては、複数の炭化珪素（ＳｉＣ）セグメントを接合して形成されるセグメント構造体のうち、一部のＳｉＣセグメントについて、その側面のガス流通方向の上流側と下流側とにそれぞれ、セグメント構造体の側面の電極部位と電気的に繋がる金属部材を設けることで、ＳｉＣセグメントの一部分を発熱させ得るようにしてヒーターとして機能させ、セグメント構造体の内部を部分的に加熱する構造に構成することができる。これにより、熱伝導性が比較的高いＳｉＣ製のセグメントを接合して形成されるセグメント構造体は、例えば、触媒温度が低くなるエンジンの冷間始動時や、ガス排出が停止して触媒温度が下降するハイブリッド車でのエンジンの間欠停止時、排出ガスの温度下降に伴なって触媒温度が低下する低速運転時などでも、互いに接合されたＳｉＣセグメントの一部での発熱で構造体全体に熱が保持され、構造体全体の加熱を行なわない低電力量にて、堆積したＰＭを着火燃焼し、更にはＨＣやＣＯ等のガス成分の酸化除去が行なえる。
【００１７】
本発明においては、更に、セグメント構造体の側面の電極部材との導通を形成する導通部材と接続しやすくするため、ＳｉＣセグメントの側面の金属部材と電気的に接続する金属部材を、ＳｉＣセグメントのガス流通方向上流側及び下流側の各端面の一部に配設することができる。
【００１８】
また、ＳｉＣセグメントの側面に有する金属部材は、セグメントのガス流通方向の上流側と下流側とにおいて、ＳｉＣセグメントの側面の周囲方向を全体的に覆うように設けることができる。このように、ＳｉＣセグメントのガス流通方向の上流側と下流側の各端面から側面に沿って所定幅の領域にそれぞれ金属部材を設けることで、効率的に発熱が得られるヒーターとして機能する。
【００１９】
本発明におけるセグメント構造体を構成する複数の炭化珪素セグメントは、ガスが通過可能な多孔質壁と、前記多孔質壁で区画され、ガス流通方向下流側が閉塞されたガス流入側セルと、前記多孔質壁で区画されるとともに多孔質壁を介してガス流入側セルに隣接し、ガス流通方向上流側が閉塞されたガス流出側セルとを設け、ガス流入側セルに流入したガスが多孔質壁を通過してガス流出側セルに流出する構成にすることができる。このとき、ガス流入側セルに流れ込んだ排ガスは、ガス流入側セルの多孔質壁を通過してガス流入側セルと隣接するガス流出側セルに進入し、ガスが多孔質壁を通過する際にＰＭを捕集するとともに、捕集されたＰＭは着火燃焼される。更には、排ガス中のＨＣやＣＯ等のガス成分は、酸化除去される。
この場合、多孔質壁の壁面や壁中（好ましくはガス流入側セルを構成する多孔質壁の壁面）に白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属が担持されていることが好ましい。
【００２０】
ＳｉＣセグメントの側面に有する金属部材は、その側面において、ガス流通方向上流側の一端から所定幅の領域全体と、ガス流通方向におけるＳｉＣセグメントの中心位置から下流側の他端までの領域全体とに設けることができる。すなわち、ＳｉＣセグメントの側面には、ガス流通方向におけるＳｉＣセグメントの中心位置から上流側に、金属部材が設けられていない領域、すなわちヒーターとなる発熱領域が設けられることが好ましい。
【００２１】
ＳｉＣセグメント内の熱は、排ガスがＳｉＣセグメントを流れる際の上流側の一端から下流側の他端に向かう流通方向に沿って伝達され、また、排ガスの熱により上流側は加熱されやすいため、ヒーターとなる発熱領域をＳｉＣセグメントの中心位置から上流側に設けることで、電力量がより軽減される。
【００２２】
本発明におけるセグメント構造体では、金属部材を有するＳｉＣセグメントが、互いに接合された複数のＳｉＣセグメントの最も内部（例えばセグメント構造体の軸心に最も近い位置）に配置されている形態が好ましい。金属部材を有するＳｉＣセグメントの周囲が他のＳｉＣセグメントで取り囲まれた構造になるので、自ら発熱しないセグメントへ熱が伝搬しやすく、セグメント構造体を構成するＳｉＣセグメントの全体を効率よく迅速に加熱することが可能である。
【００２３】
ＳｉＣセグメント側面の金属部材、及びセグメント構造体側面の電極部材は、銀及び／又は銅を用いて形成することができる。
【００２４】
本発明は、エンジンの冷間始動時やハイブリッド車でのエンジンの間欠停止時、低速運転時などの運転条件の影響で安定維持するのが難しい熱を保持し、安定的に優れた排ガス浄化能を発揮し得る、例えばディーゼルハイブリッド車などの排気浄化触媒システムを構築することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、排出ガスの排出条件（ガス温度等）の影響によらず、構造体全体を加熱しない低電力量にて堆積ＰＭを燃焼除去することができる排出ガス浄化構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態のディーゼルエンジン車の排出ガス浄化触媒システムの排気系統の概略構成を示す概略断面図である。
【図２】本実施形態のヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦの概略構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態のＳｉＣセグメントの概略構成を示す斜視図である。
【図４】図３のＳｉＣセグメントの内部構造を側面からみた概略断面図である。
【図５】図４のＡの部分を拡大して示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の排出ガス浄化構造体の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明においては、下記実施形態に制限されるものではない。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態は、ディーゼルエンジン車の排出ガス浄化触媒システムにおいて、ディーゼルエンジン本体３から排出された排出ガスを流通、排出する排気系統における排出ガスの流通方向に順次、白金（Ｐｔ）が担持された酸化触媒１と、排出ガス浄化構造体としてヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦ２とが配置されている。
【００２９】
ヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦ２は、図２に示すように、複数のＳｉＣセグメントを接合して形成されたセグメント構造体１０と、セグメント構造体の側面に有する銀皮膜（銀電極）５と、セグメント構造体中のＳｉＣセグメントの一部及び銀電極５を接続する導通体７とを備えている。
【００３０】
セグメント構造体１０は、複数のＳｉＣセグメントを互いに接合し、円筒形状に加工することにより成形されており、本実施形態では、断面形状（排出ガス（ｇａｓ）の流通方向との直交断面）が正四角形の４個のＳｉＣセグメントと、これら４個を取り囲んで配置された１２個のＳｉＣセグメントとを接合して形成されている。
【００３１】
隣接するＳｉＣセグメント４間には、図示しない接着層が付与されており、隣接のＳｉＣセグメントを互いに固定化している。接着層は、セグメント同士を固定化できる材料であれば、特に制限はなく、例えば、アルミナゾル、シリカゾル、セメント等の無機接着剤や、メチルセルロース、エチルセルロース等の有機接着剤などが使用できる。
【００３２】
セグメント構造体１０の中心部に設けられた、断面が正四角形の４個のＳｉＣセグメントは、図３に示すように、側面をなす４面の、排出ガス（ｇａｓ）のガス流通方向上流側の一端から幅長ｃの領域とガス流通方向における中心位置Ｐから下流側の他端までの幅長ｄの領域とに、銀皮膜（金属部材）２１ａ，２１ｂが形成されている。銀皮膜がガス流通方向上流側及び下流側にそれぞれ部分的に形成されることで、ＳｉＣセグメントには、排出ガスの流入側端面及び流出側端面からそれぞれ等距離にある中心位置Ｐからガス流通方向上流側に、銀皮膜の非形成領域（幅長ｅ−（ｃ＋ｄ）の領域）２３があり、この領域が発熱してヒーターとして機能する。本実施形態では、発熱する銀皮膜非形成領域が、排出ガスの流入側端面及び流出側端面からそれぞれ等距離にある中心位置Ｐからガス流通方向上流側に設けられることにより、下流側に熱伝達しやすく、また、排出ガスの熱で上流側は加熱されやすいため、電力消費が軽減される。
【００３３】
銀皮膜２１ａ，２１ｂ（以下、総じて「銀皮膜２１」ともいう。）は、厚み１μｍの金属膜であり、電気伝導性を有する金属膜であればよく、銀（Ａｇ）以外にも、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの金属を用いて形成することができる。
銀皮膜２１の厚みは、耐久性の観点から、１〜１０μｍの範囲で形成されるのが好ましい。
【００３４】
ＳｉＣセグメントの好ましい形態は、銀皮膜２１がＳｉＣセグメントの側面にガス流通方向の両端から形成されており、ＳｉＣセグメントの側面の流入側端面及び流出側端面からそれぞれ等距離にある中心位置Ｐから上流側に設けられる銀皮膜の非形成領域の幅長｛ｅ−（ｃ＋ｄ）｝が、セグメント全長ｅに対して３０〜４５％の範囲である場合である。
【００３５】
銀皮膜２１は、銀をメッキや蒸着したり、銀を含有する溶液に浸漬、付着させる等の方法により形成することが可能である。本実施形態では、銀皮膜２１ａは、ＳｉＣセグメント４のガス流通方向の一端から幅長ｃの領域（図３参照）を、塩化スズ（ＳｎＣｌ２）及び塩酸（ＨＣｌ）からなる活性化溶液に浸漬、水洗した後、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、及び蒸留水からなる銀溶液に１０分間浸漬し、引き上げた後、水洗することにより形成されている。また、銀皮膜２１ｂも、ＳｉＣセグメント４のガス流通方向の他端から幅長ｄの領域（図３参照）について同様の操作を行なうことにより形成されている。
【００３６】
また、セグメント構造体１０を構成する各ＳｉＣセグメントは、図３に示されるように、排出ガスが流通する複数のガス流通孔を有している。各ＳｉＣセグメントは、図４に示すように、流通する排出ガスが矢印で示すように通過可能に構成された多孔質のフィルタ壁１１が所定の間隔をおいて互いに略平行に配置されており、配置されたフィルタ壁１１は、ガス流通方向（図３の矢印方向）下流側の端部において、隣り合うフィルタ壁間を１つおきに目詰め材１２で目詰めして閉塞されており、さらにガス流通方向上流側の端部において、フィルタ壁の下流側が目詰めされていないフィルタ壁間を１つおきに目詰め材１２で目詰めして閉塞されている。これにより、ガス流通方向下流側を目詰めしたフィルタ壁間には、ガス流入側セル１８が形成されており、排ガス流通方向上流側を目詰めしたフィルタ壁間には、ガス流出側セル１９が形成されている。
【００３７】
上記のように、ガス流入側セル１８及びガス流出側セル１９は、フィルタ壁１１により区画されると共にフィルタ壁１１を介して隣接しており、図５に示すように、流通されてガス流入側セル１８に進入した排ガスは、ガス流入側セル１８からフィルタ壁１１を通過してガス流出側セル１９に移動できる構成になっている。
【００３８】
フィルタ壁としては、多数の孔が内部に形成された気体の流通が可能なものであれば使用することができる。フィルタ壁を構成する主成分としては、炭化珪素などが挙げられる。なお、「主成分」とは、フィルタ壁の成分の８０質量％以上を占めることをいう。具体的な例としては、ＳｉＣ製ハニカム基材、メタルハニカム基材などが挙げられる。
フィルタ壁の平均細孔径としては、５〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００３９】
多孔質のフィルタ壁１１の内部には、フィルタ壁の平均細孔径よりも平均粒径が小さい担体にＰｔを担持した触媒粒子が担持されてもよい。触媒粒子の貴金属としては、Ｐｔ、Ｐｄ、ロジウム（Ｒｈ）等が挙げられ、ＰＭの燃焼効率の観点からＰｔ、Ｐｄが好ましい。担体の平均粒径は、Ｘ線回折法、ＴＥＭ観察により測定された２次粒子径の平均値（平均２次粒子径）であり、３０μｍ以下が好ましい。
【００４０】
ガス流入側セル１８のセル内には、フィルタ壁１１の上に、貴金属としてＰｔ（白金）が担持された触媒層１５が形成されている。触媒層１５には、担体にＰｔを担持したＰｔ担持触媒粒子が担持されている。触媒粒子の貴金属としては、Ｐｔ、Ｐｄ、ロジウム（Ｒｈ）等が挙げられ、ＰＭの燃焼効率の観点から、Ｐｔ、Ｐｄが好ましい。触媒層１５における担体の平均粒径も、前記同様の方法で測定される平均２次粒子径であり、２０μｍ以上が好ましい。
【００４１】
前記担体としては、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ、シリカ−アルミナ、セリア（ＣｅＯ２）、ゼオライトなどの酸化物の粒子、並びにこれらの混合粒子を用いることができる。
【００４２】
触媒層１５は、触媒能を有する貴金属をコーティング等して多孔質壁上に設けた構造でもよい。貴金属が担持されることにより、多孔質壁の壁面に堆積するＰＭ（粒子状物質）の燃焼除去を促進し、ＰＭの燃焼性をより向上できる。
【００４３】
触媒層１５における貴金属の担持量は、０．５ｇ／Ｌ以上３ｇ／Ｌ以下が好ましい。ガス流入側における触媒層中の貴金属量は、０．５ｇ／Ｌ以上であると、比較的ＰＭが多く堆積する壁面のＰＭ燃焼効率が良好になり、貴金属が受ける熱負荷も抑えられ、また、３ｇ／Ｌ以下の範囲ではコスト的に有利である。このとき、フィルタ壁１１の壁中の貴金属担持量は、０．０１ｇ／Ｌ以上０．５ｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００４４】
Ｐｔは、ＰＭの燃焼能、ガス中のＨＣ、ＣＯの酸化活性に優れている。Ｐｄもまた、ＰＭの燃焼能、ガス中のＨＣ、ＣＯの酸化活性に優れている。また、Ｐｄを用いると耐熱性が得られ、Ｐｔの粒成長を抑制する効果も有しており、例えばＰｔと共にＰｄを存在させることで、更なる高耐熱化が図れる。これにより、ＰＭ燃焼に伴なう貴金属（特にＰｔ）の熱劣化を効果的に抑制することができる。
【００４５】
Ｐｔ、Ｐｄを層中に含有する場合、Ｐｔが担持されたＰｔ担持酸化物の粒子とＰｄが担持されたＰｄ担持酸化物の粒子とを混合してもよいし、Ｐｔ及びＰｄをともに担持した酸化物粒子を用いてもよい。Ｐｔ担持酸化物は、例えば、ＺｒＯ２粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジ硝酸ジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などとを混合し、乾燥、焼成（例えば４００〜８００℃程度）する等により得られる。また、Ｐｔ及びＰｄをともに担持した酸化物粒子は、例えば、ＺｒＯ２粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジ硝酸ジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などと、硝酸パラジウム溶液、塩化パラジウム溶液などとを混合し、乾燥、焼成（例えば４００〜８００℃程度）する等により得ることができる。
【００４６】
銀皮膜５は、厚み１μｍの銀電極であり、導通体７によりＳｉＣセグメント４の銀皮膜２１ａ，２１ｂと電気的に接続されて外部より通電するための電極として機能する。銀皮膜５ａは、図２に示されるように、セグメント構造体１０の側面におけるガス流通方向上流側の一端から幅長ａの領域に設けられており、銀皮膜５ｂは、セグメント構造体１０の側面におけるガス流通方向下流側の他端から幅長ｂの領域に設けられている。銀皮膜５ａは、導通体７を介してＳｉＣセグメント４の銀皮膜２１ａと電気的に接続し、銀皮膜５ｂは、導通体７を介してＳｉＣセグメント４の銀皮膜２１ｂと電気的に接続している。
【００４７】
この銀皮膜５に外部より通電した場合、例えば、触媒が冷えた状態でエンジン駆動に切り替わった直後や、触媒の活性温度域に達しない低温の排出ガスが流入した際などに、銀皮膜５と導通体７を介して電気的に繋がる銀皮膜２１ａ，２１ｂが形成された、セグメント構造体中央部の４個のＳｉＣセグメント４が加熱される。加熱されたＳｉＣセグメントが着火源となって、熱伝導率の比較的高いＳｉＣ及び銀皮膜を通じて、これら４個のＳｉＣセグメント４の周囲を取り囲む他のＳｉＣセグメントへ熱伝搬する。その結果として、構造体全体の加熱を行なわない低電力量にて、互いに接合されたＳｉＣセグメントの一部での発熱により構造体全体に熱が保持され、堆積したＰＭを着火燃焼し、ＨＣやＣＯ等のガス成分の酸化除去が行なえる。
なお、エンジン駆動での通常運転時には、ＰＭを捕集、燃焼し、ＨＣやＣＯ等のガス成分を酸化除去するＤＰＦ触媒として機能する。
【００４８】
銀皮膜５は、電気伝導性を有する金属皮膜であればよく、銀（Ａｇ）以外にもＣｕなどの金属を用いて形成することができる。
【００４９】
銀皮膜５は、銀をメッキや蒸着したり、銀を含有する溶液に浸漬、付着させる等の方法により形成することが可能である。本実施形態では、銀皮膜５ａは、セグメント構造体１０のガス流通方向の一端から幅長ａの領域（図２参照）を、塩化スズ（ＳｎＣｌ２）及び塩酸（ＨＣｌ）からなる活性化溶液に浸漬、水洗した後、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、及び蒸留水からなる銀溶液に１０分間浸漬し、引き上げた後、水洗することにより形成されている。また、銀皮膜５ｂも、セグメント構造体１０のガス流通方向の他端から幅長ｂの領域（図２参照）について同様の操作を行なうことにより形成されている。
【００５０】
銀皮膜５ａ、５ｂにおける膜厚は、耐久性の観点から、１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。
【００５１】
導通体７は、ＳｉＣセグメント間の接着層に沿ってセグメント構造体１０の両端面に形成されると共に、各端面から延びて銀皮膜２１ａ、２１ｂの各膜面上に形成されている。この導通体７により、銀皮膜５ａとＳｉセグメントの銀皮膜２１ａの間、及び銀皮膜５ｂとＳｉセグメントの銀皮膜２１ｂの間はそれぞれ接続されており、導通状態となっている。導通体７は、電気伝導性を有する金属皮膜であればよく、Ａｇ、Ｃｕなどの金属を用いて形成することが可能である。本実施形態では、Ａｇ導線がセグメント構造体１０の両端面から銀皮膜５にかけて設けられており、これはＡｇを含む銀ペーストを付与、乾燥させることにより形成されている。
【００５２】
銀皮膜５ａ、５ｂの膜面には、それぞれ電極棒６が直接接合されている。電極棒６は、銅で形成されており、外部から通電する際の電極端子として機能する。電極棒は、電気伝導性を有する金属を用いて設けることが可能であり、例えば、銅、ステンレス合金、クロム合金などを使用できる。
【００５３】
セグメント構造体１０の側面と銀皮膜５ａ、５ｂとの間には、セグメント構造体１０の側面である外周面（曲面）全体を覆うように、厚み１ｍｍのアルミナ絶縁膜８が設けられている。アルミナ絶縁膜８により、セグメント構造体は電極をなす銀皮膜５との間で電気的に絶縁が保たれている。アルミナ絶縁膜は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含有するスラリーを用いて形成される。本実施形態では、活性アルミナ粉末とアルミナゾルと硝酸アルミニウムと蒸留水とからなるスラリーに浸漬し、引き上げて余分なスラリーを吹き払った後、乾燥、焼成を行なって形成されている。
【００５４】
アルミナ絶縁膜８は、電気絶縁性の材料で形成された膜であればよく、アルミナ以外にも、シリカ、ジルコニアなどを用いて形成することができる。
【００５５】
ヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦ２の上流側に配置されている酸化触媒１は、コージェライト製のハニカムモノリス担体（支持基材）の上に、Ｐｔ及び必要に応じてパラジウム（Ｐｄ）が担持された触媒層を設けて構成されている。
【００５６】
酸化触媒１における触媒層は、少なくともＰｔ又はＰｄ、あるいはＰｔ及びＰｄを（好ましくは担体に担持して）含ませて設けられている。触媒層には、ＰｔやＰｄに加え、更に、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｔ、Ｂａ等のアルカリ金属、アルカリ土類金属などのＮＯｘ吸蔵材料を含有することができる。
【００５７】
Ｐｔ、Ｐｄは、所望の担体に担持して層中に含有することができる。ここでの担体としては、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ、シリカ−アルミナ、セリア（ＣｅＯ２）、ゼオライトなどの酸化物の粒子、並びにこれらの混合粒子を用いることができる。
【００５８】
Ｐｔ、Ｐｄを層中に含有する場合、Ｐｔが担持されたＰｔ担持酸化物の粒子とＰｄが担持されたＰｄ担持酸化物の粒子とを混合してもよいし、Ｐｔ及びＰｄをともに担持した酸化物粒子を用いてもよい。Ｐｔ担持酸化物は、例えば、ＺｒＯ２粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジ硝酸ジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などとを混合し、乾燥、焼成（例えば４００〜８００℃程度）する等により得られる。また、Ｐｔ及びＰｄをともに担持した酸化物粒子は、例えば、ＺｒＯ２粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジ硝酸ジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などと、硝酸パラジウム溶液、塩化パラジウム溶液などとを混合し、乾燥、焼成（例えば４００〜８００℃程度）する等により得ることができる。
【００５９】
触媒層は、例えば、水等の媒質中に、Ｐｔ担持酸化物又はＰｄ担持酸化物の粉状物又は粒状物、あるいはＰｔ及びＰｄを担持した酸化物粒子の粉状物又は粒状物（及び必要に応じて他の成分）を加えて撹拌してスラリーとし、得られたスラリーを所望の支持基材上にコートし、焼成して形成することができる。
コート方法や焼成条件などについては、組成やスケール等により適宜選択すればよい。
【００６０】
上記の実施形態では、複数のＳｉＣセグメントで形成されるセグメント構造体の中心部（ガス流通方向との直交断面における中心部）に、側面に銀皮膜を有してヒーター機能が備えられた４個のＳｉＣセグメントを配置した場合を中心に説明したが、ヒーター機能を備えたＳｉＣセグメントの数に制限はない。
ＳｉＣセグメントの数については、目的や構造体のスケール、流入ガスの温度等の場合に応じて、１個のみでもよいし、上記実施形態の４個のうちの対角に位置する２個のみでもよいし、あるいは、ｎ２個（ｎ個×ｎ個；ｎ≧３）のＳｉＣセグメントを接合したセグメント構造体の中心の（ｎ−２）２個（ｎ≧３）のうちの任意の個数としてもよい。具体的には、例えばＳｉＣセグメントの全数を上記実施形態（１６個）より多くし、例えば全数２５個（５個×５個）を接合したセグメント構造体の中心の１個、又は中心部９個のうちの任意の３〜５個もしくは全部などとすることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、ＳｉＣセグメント及びセグメント構造体の各側面に銀皮膜を形成した場合を中心に説明したが、銀に限らず、上記銀以外の電気伝導性の金属材料を用いた場合にも同様の効果が得られる。
【００６２】
また、ＳｉＣセグメント及びセグメント構造体の形状、サイズについては、上記実施形態の形状に制限はない。断面形状は、円形、楕円形、矩形、三角形、六角形などの形状から任意に選択することができ、断面積や長さ等のサイズは目的やガス性状等の場合により選択すればよい。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６４】
（実施例１）
多孔質壁を有するＳｉＣセグメントとして、セル数＝３００セル／平方インチ、厚み＝０．２５ｍｍの多孔質壁を有する、一辺３５ｍｍ、長さ１１８ｍｍの正四角柱のＳｉＣ（炭化珪素）製ＤＰＦセグメント（断面形状：正四角形）を用意する。
【００６５】
このＤＰＦセグメントは、多孔質壁を有しており、その内部は図４に示すように、平行配置された複数の多孔質壁１１の多孔質壁間が、排ガス流通方向（矢印方向）下流側と上流側とで１つおきに交互に目詰めされることによりガス流入側セル１８とガス流出側セル１９とが形成されている（平均細孔径：１１μｍ、空孔率：４２％）。ガス流入側セルとガス流出側セルとは、同一のセル形状になっている。
【００６６】
用意するＤＰＦセグメントを、まず塩化スズ及び塩酸からなる活性化溶液に浸漬し、水洗処理する。その後、硝酸銀、ホルムアルデヒド、及び蒸留水を混合した銀溶液に１０分間浸漬する。引き上げた後、水洗処理を施し、図３に示されるように、ＤＰＦセグメントの一端（ガス流入側の端面）から１０ｍｍ（＝幅長ｃ）、及び他端（ガス流出側の端面）から６０ｍｍ（＝幅長ｄ）にのみ、ＤＰＦセグメントの側面とガス流入側セルの内部に厚み約１μｍの銀皮膜を形成する。
【００６７】
上記のように銀皮膜が形成されたＤＰＦセグメントを４本作製し、その４本を束ねてその周囲を取り囲むように、銀皮膜を形成していない同形状のＤＰＦセグメント１２本を配置し、各セグメント間にＳｉＯ２が主成分のシリカゾル（無機接着剤）で接着層を形成して組み合わせ、乾燥、焼成する。その後、周囲を切削加工して、直径φ１４３ｍｍ、１．９リットルの円筒形状のＤＰＦフィルタ（セグメント構造体）を作製する。
【００６８】
次いで、作製したＤＰＦフィルタの側面となる外周面に、活性アルミナ粉末とアルミナゾルと硝酸アルミニウムと蒸留水とを混合したスラリーを付着させ、余分なスラリーを吹き払って乾燥、焼成を行なって、厚み約１ｍｍのアルミナ層（絶縁層）を形成する。
【００６９】
次に、アルミナ層が形成されたＤＰＦフィルタのアルミナ層に対して、上記と同様に、まず塩化スズ及び塩酸からなる活性化溶液を接触させて水洗処理を施す。その後、硝酸銀、ホルムアルデヒド、及び蒸留水を混合した銀溶液に１０分間接触させる。その後、水洗処理を施し、図２に示されるように、ＤＰＦフィルタの一端（ガス流入側の端面）から３０ｍｍ（＝幅長ａ）、及び他端（ガス流出側の端面）から３０ｍｍ（＝幅長ｂ）にのみ、ＤＰＦフィルタの外周面に厚み約１μｍの銀皮膜（電極）を形成する。
【００７０】
そして、ＤＰＦフィルタの外周面に形成された銀皮膜（電極）と、銀皮膜が形成された４本のＤＰＦセグメントの銀皮膜とが、ガス流通方向の上流側及び下流側の両端でそれぞれ導通するように、ＤＰＦセグメント間の接着層に沿ってＤＰＦフィルタの両端面に銀ペーストを付与すると共に、この銀ペーストを端面から側面の銀皮膜（電極）上にまで付与した後、焼き付ける。
【００７１】
次に、以下のようにして、ＤＰＦフィルタのガス流入側セルに触媒層を形成する。
まず、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が分散されている酢酸系アルミナゾルに、所定量の白金（Ｐｔ）を含むジニトロジアンミン白金溶液を混合し、適量の純水で濃度を調整することによりスラリーを調製する。得られたスラリー２０ｇ／リットルを、ＤＰＦフィルタの一端（ガス流入側の端面）から付与して、ＤＰＦフィルタのガス流入側セル内のガス流入側の端面から６０ｍｍの領域にコーティングする。このとき、Ｐｔ担持量は０．５ｇ／リットルである。その後、５００℃で１時間、焼成し、図４に示されるようにガス流入側セル内の多孔質壁に触媒層を形成する。
【００７２】
ＤＰＦフィルタの外周面に形成された銀皮膜上に、銅製の電極棒を取り付け、外部より加電できるようにし、図２に示す構造に構成されたヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦフィルタが得られる。
【００７３】
得られたヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦフィルタは、アルミナ製マットで巻いて金属容器にケーシングする。その後、図１に示されるように、ディーゼルエンジン車の排出ガス浄化触媒システムの排気管内の酸化触媒の下流に装着する。
また、酸化触媒には、セル数＝４００セル／平方インチ、厚み＝０．１ｍｍの２リットル（直径φ１４３ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）のコージェライト製ハニカムモノリスに、β−ゼオライト７５ｇ／リットルとγ−アルミナ７５ｇ／リットルとの混合物をコーティングし、Ｐｔ２ｇ／リットルを全体に均一に担持した後、５００℃で１時間、焼成したものを装着する。
【００７４】
上記より作製した排出ガス浄化触媒システムでは、エンジンから排出された排出ガスのガス温度が低い場合（例えば、酸化触媒への流入ガスの温度が１００℃以下）に、ヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦフィルタの電極にＡＣ２００Ｖを印加し、銀皮膜を側面に有するＤＰＦセグメントの銀皮膜のないＳｉＣ露出部を２５０℃以上に昇温することにより、酸化触媒を通過してきた排出ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化除去することができる。この場合、エンジンから燃料を還元剤としてポスト噴射して供給することにより、ＤＰＦフィルタに堆積したＰＭを着火燃焼させることができる。このとき、ＰＭの着火部位は、はじめ銀皮膜を有するＤＰＦセグメントのみが熱せられただけであっても、ＳｉＣの持つ熱伝導性により、ＰＭ燃焼熱が急速にその周囲に伝搬するために、ＤＰＦフィルタの全体でＰＭを着火燃焼させることができる。
【００７５】
（実施例２）
実施例１において、銀皮膜を側面に有するＤＰＦセグメントのセル形状を、ガス流入側セルの容積がガス流出側セルの容積の１．２倍になるように変更すること以外は、実施例１と同様にして、ヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦフィルタを作製し、これを排出ガス浄化触媒システムに装着して同様に燃焼等を行なう。
【００７６】
その結果、ＤＰＦフィルタの中央部の４個のＤＰＦセグメントでは、その周囲の銀皮膜非形成のＤＰＦセグメントに比べて排出ガスの流入抵抗が小さいために、ＰＭ着火させやすくなり、低温状態からＨＣ及びＣＯ等を酸化除去させた際の浄化率が実施例１よりも向上する。また、ＰＭ着火性が良化することで、ＰＭ燃焼熱がより急速に周囲に伝搬しやすくなり、結果としてＤＰＦフィルタ全体のＰＭの着火燃焼効率も向上する。
【００７７】
（比較例１）
実施例２において、ＤＰＦフィルタを形成する全てのＤＰＦセグメントに、銀皮膜が形成されたＤＰＦセグメントを用いること以外は、実施例１と同様にして、ヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦフィルタを作製し、これを排出ガス浄化触媒システムに装着して同様に燃焼等を行なう。
【００７８】
この場合、全てのＤＰＦセグメントに印加電流が流れるため、ＤＰＦフィルタの中央部を実施例１と同様の温度にまで昇温するために、約２倍の電力量を必要とする。
【符号の説明】
【００７９】
２・・・ヒーター付ＳｉＣ製ＤＰＦフィルタ
４・・・ＳｉＣセグメント
５，５ａ，５ｂ・・・銀皮膜（電極部材）
６・・・電極棒
１０・・・セグメント構造体
１１・・・多孔質壁（フィルタ壁）
１５・・・触媒層
１８・・・ガス流入側セル
１９・・・ガス流出側セル
２１，２１ａ，２１ｂ・・・銀皮膜（金属部材）
【図１】
2011089503.tif 000003
【図２】
2011089503.tif 000004
【図３】
2011089503.tif 000005
【図４】
2011089503.tif 000006
【図５】
2011089503.tif 000007