(57)【要約】【課題】アルカリ金属による基材の粒界腐食や強度低下を抑制しつつ外部に放出される粒子状物質を低減することのできる排ガス浄化用装置を提供する。【解決手段】ストレートフロー式のハニカム状を有する基材２２上に触媒層３０を形成し、触媒層３０を、前記基材２２表面に形成された下層触媒層３４と、当該下層触媒層３４よりも排ガス側に形成された上層触媒層３２とが積層された複数の触媒層で構成し、前記下層触媒層３４に、耐熱性酸化物担体３６，３８と、当該耐熱性酸化物担体３６，３８に担持される触媒金属とを設け、前記上層触媒層３２に、耐熱性酸化物担体３６，３８と、当該耐熱性酸化物担体３６，３８に担持される触媒金属と、前記耐熱性酸化物担体３６，３８に担持されてアルカリ金属とアルミニウムとを含有する針状結晶の助触媒３７とを設ける。【選択図】図４
2008279369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排ガスに含まれる粒子状物質の外部への放出を抑制するための排ガス浄化用装置であって、
ストレートフロー式のハニカム状を有する基材と、
当該基材上に形成された触媒層とを有し、
前記触媒層は、前記基材表面に形成された下層触媒層と、当該下層触媒層よりも排ガス側に形成された上層触媒層とが積層された複数の触媒層からなり、
前記下層触媒層は、耐熱性酸化物担体と、当該耐熱性酸化物担体に担持される触媒金属とを備え、
前記上層触媒層は、耐熱性酸化物担体と、当該耐熱性酸化物担体に担持される触媒金属と、前記耐熱性酸化物担体に担持されてアルカリ金属とアルミニウムとを含有する針状結晶の助触媒とを備えることを特徴とする排ガス浄化用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化用装置であって、
前記上層触媒層に備えられる前記耐熱性酸化物担体の平均粒径は、前記下層触媒層に備えられる前記耐熱性酸化物担体の平均粒径よりも大きいことを特徴とする排ガス浄化用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排ガスに含まれる粒子状物質の外部への放出を抑制するための排ガス浄化用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような排ガス浄化用装置として、前記粒子状物質をフィルタに捕集し当該捕集した粒子状物質を所定の条件下で燃焼除去する装置が各種開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数の細孔が形成された隔壁によって多数の排ガス流路が形成された所謂ウォールフロー式のフィルタを有する装置が開示されている。この装置では、前記隔壁に前記粒子状物質の燃焼を促進するアルカリ金属を含む針状結晶の触媒が設けられており、この針状結晶等が前記粒子状物質を捕集する。そして、捕集された粒子状物質は前記アルカリ金属等の触媒作用により燃焼除去される。
【０００４】
また、特許文献２には、前記のようなウォールフロー式のフィルタの上流に設けられる金属製のフィルタを有する装置が開示されている。この上流側のフィルタの基材の表面には、アルカリ金属を含む触媒がアルミナを担体としてコーティングされている。この上流側のフィルタはファイバーメッシュ構造を有しており、上下流に発生する圧損を利用して前記粒子状物質を捕集する。そして、捕集された粒子状物質は前記アルカリ金属等の触媒作用により燃焼除去される。
【特許文献１】特開２００６−２０５０２５号公報
【特許文献２】特開２００６−２８９２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、最近では、前記粒子状物質の環境に与える影響等から、外部に放出される粒子状物質の質量に加えて個数そのものについて、近い将来に規制化される動向がある。そして、エンジンから排出される粒子状物質は、車両１ｋｍ走行で約１０１１個を超え、しかもその粒径が小さくなる（例えば、１００ｎｍ以下）程、その数が多くなる傾向があることが知られるようになってきた。これに対して、前記特許文献１に記載の装置では、前記細孔の孔径を小さくして粒径の小さな粒子状物質のすり抜けを防止し、この粒径の小さな粒子状物質をフィルタ内に捕集することが考えられるが、単純に細孔の孔径を小さくしただけでは短時間でフィルタが目詰まりしてしまい、当該粒子状物質を十分に捕集することができなくなるとともにエンジンの出力低下や燃費悪化を招いてしまう可能性がある。
【０００６】
同様に、特許文献２の装置においても、フィルタ前後の圧損を利用して前記粒子状物質を捕集しており、エンジンの出力低下や燃費悪化が問題となる。さらに、この特許文献２に記載の装置では、前記金属製フィルタの基材表面に前記アルカリ金属が担持されたアルミナ担体を単純にコーティングしただけであるので、このフィルタ基材がシリコン（Ｓｉ）を含むセラミックス製等の場合には、前記アルカリ金属によって、Ｓｉがアルカリ金属と反応し比較的容易にフィルタ基材の強度低下を招くという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、フィルタ基材の強度低下を抑制しつつ外部に放出される粒子状物質を低減することのできる排ガス浄化用装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために本発明は、エンジンから排出される排ガスに含まれる粒子状物質の外部への放出を抑制するための排ガス浄化用装置であって、ストレートフロー式のハニカム状を有する基材と、当該基材上に形成された触媒層とを有し、前記触媒層は、前記基材表面に形成された下層触媒層と、当該下層触媒層よりも排ガス側に形成された上層触媒層とが積層された複数の触媒層からなり、前記下層触媒層は、耐熱性酸化物担体と、当該耐熱性酸化物担体に担持される触媒金属とを備え、前記上層触媒層は、耐熱性酸化物担体と、当該耐熱性酸化物担体に担持される触媒金属と、前記耐熱性酸化物担体に担持されてアルカリ金属とアルミニウムとを含有する針状結晶の助触媒とを備えることを特徴とする排ガス浄化用装置を提供する（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、従来のウォールフロー式に比べて流路抵抗の小さいストレートフロー式のハニカム基材に針状結晶の助触媒成分を有する触媒層が形成されており、前記粒子状物質の捕集に伴う流路の目詰まりを抑制しつつ、前記担体から部分的に突出する前記針状結晶によって前記粒子状物質をより確実に捕集することができる。しかも、この装置では、前記アルカリ金属を含有する針状結晶を有する前記上層触媒層が排ガス側に形成され、この上層触媒層と基材との間に当該アルカリ金属を含有しない下層触媒層が形成されており、これにより、前記針状結晶と前記排ガスとの接触機会が確保されるとともに、この針状結晶に含まれるアルカリ金属と基材との接触が抑制される。このことは、前記針状結晶による前記粒子状物質の捕集を容易にするとともに、アルカリ金属による基材の粒界腐食や強度低下を抑制して装置の信頼性を高める。
【００１０】
また本発明において、前記上層触媒層に備えられる前記耐熱性酸化物担体の平均粒径は、前記下層触媒層に備えられる前記耐熱性酸化物担体の平均粒径よりも大きいのが好ましい（請求項２）。
【００１１】
この構造では、前記粒子状物質、とりわけ数十ｎｍ程度の粒径を有する極微小サイズの粒子状物質が前記粒径の大きい耐熱性酸化物担体からなる上層触媒層から下層触媒層側に容易に入り込むことができるので、この下層触媒層ひいては触媒層全体での前記粒子状物質の捕集率が向上する。しかも、粒径の小さい下層触媒層が前記上層触媒層に含まれるアルカリ金属の基材側への侵入を抑止するため、このアルカリ金属による基材の粒界腐食や強度低下が効果的に抑制される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、フィルタの目詰まりを回避しつつエンジンから排出される粒子状物質を捕集することができるとともに、アルカリ金属による基材の粒界腐食や強度低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第一の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る排ガス浄化用装置２０をエンジンの排気通路１００に組み付けた状態で示す概略側面図である。ここでは、本排ガス浄化用装置２０が前記排気通路１００において、後述するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）１０の上流に配設されている。図２は本排ガス浄化用装置２０の正面図、図３は本排ガス浄化用装置２０の横断面図、図４は本排ガス浄化用装置２０の内部構造を説明するための説明図である。
【００１４】
本排ガス浄化用装置２０は、排ガスに含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を捕集し燃焼除去するとともに、排ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）を酸化して排ガスを浄化するためのものである。
【００１５】
本排ガス浄化用装置２０は、図２および図３に示すように、所謂ストレートフロー構造を有する基材２２を有している。この基材２２は、排ガスの流れ方向と略平行に延びる複数の隔壁により複数の流路２４が区画されたいわゆるハニカム状に形成されている。この基材２２は、例えば、コージェライトやＳｉＣ等のセラミックス製である。
【００１６】
前記基材２２には、図４に示すように、その表面に触媒層３０が形成されている。この触媒層３０は、上層側すなわち排ガス側に形成された上層触媒層３２とこの上層触媒層３２の下層に形成された下層触媒層３４とからなる。
【００１７】
前記下層触媒層３４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３：耐熱性酸化物担体）に白金（Ｐｔ：触媒金属）が担持された白金担持アルミナ３６と、酸化セリウム（ＣｅＯ２：耐熱性酸化物担体）に白金が担持された白金担持酸化セリウム３８とからなる。前記白金担持アルミナ３６は、粒径が５μｍ〜３０μｍの粒状を有している。一方、前記白金担持酸化セリウム３８（酸化セリウムを主成分とし、これにジルコニウム（Ｚｒ）やセリウム（Ｃｅ）以外の希土類金属が固溶しているものであってもよい）は、粒径が２μｍ以下の粒状を有している。
【００１８】
前記下層触媒層３４を前記基材２２上に形成する方法としては、例えば次のような方法がある。まず、酸化セリウムの粉末と白金塩の溶液とイオン交換水とを混合して、この混合物を蒸発乾固させて十分に乾燥させた後、焼成し、酸化セリウムに白金が担持された粉末を生成させる。また、前記アルミナの粉末と白金塩の溶液とイオン交換水とを混合して、この混合物を蒸発乾固させて十分に乾燥させた後、焼成し、アルミナに白金が担持された粉末を生成させる。次に、各粉末とバインダ材とイオン交換水とを混合してスラリー化し、この混合スラリーに前記基材２２を浸漬してこの基材２２の表面に混合スラリーを付着させる。その後、この基材２２に付着した混合スラリーを乾燥、焼成すれば、前記基材２２上に前記白金担持アルミナ３６と白金担持酸化セリウム３８とからなる下層触媒層３４が形成される。前記乾燥は、いずれも、１５０℃の温度に２時間保持することにより行い、前記焼成は、いずれも、５００℃の温度に２時間保持することにより行う。
【００１９】
前記上層触媒層３２は、前記白金担持アルミナ３６と前記白金担持酸化セリウム３８に加えて、前記白金担持アルミナ３６に担持される針状結晶体（針状結晶の助触媒成分）３７とからなる。この針状結晶体３７は、アルカリ金属（例えばカリウム（Ｋ），ナトリウム（Ｎａ），リチウム（Ｌｉ）等）とアルミニウム（Ａｌ）とを含有する結晶化合物であり、前記白金担持アルミナ３６から突出する形状を有している。
【００２０】
この上層触媒層３２を前記下層触媒層３４の上層に形成する方法としては、例えば次のような方法がある。
【００２１】
まず、白金担持酸化セリウム３８については、前記下層触媒層３４の場合と同様にして、酸化セリウムの粉末と白金塩の溶液とイオン交換水とを混合して、この混合物を蒸発乾固させて十分に乾燥させた後、焼成し、酸化セリウムに白金が担持された粉末を生成させる。一方、白金担持アルミナ３６については、アルミナの粉末と白金塩の溶液とアルカリ金属塩（例えば硝酸カリウム）の溶液とイオン交換水とを混合し、この混合物を十分に乾燥（蒸発乾固）させた後、粉砕焼成する。前記乾燥は、いずれも、１５０℃の温度に２時間保持することにより行い、前記焼成は、いずれも、５００℃の温度に２時間保持することにより行う。
【００２２】
ここで、前記蒸発乾固の過程および焼成段階にて、前記アルミナ粉末のアルミナ成分の一部と前記アルカリ金属とが反応してアルカリ金属およびアルミニウムを成分とする結晶化合物、すなわち、水酸化物の針状結晶体３７が前記アルミナの表面より成長する。このようにして、前記蒸発乾固および焼成により、アルミナと白金に加えて、アルミニウムとアルカリ金属を含有する水酸化物の針状結晶体３７との混合物が得られる。
【００２３】
その後、このアルミナと白金と針状結晶体３７とを含む混合物と、前記酸化セリウムと白金とを含有する混合物と、バインダ材と、イオン交換水とを混合した後、スラリー化し、この混合スラリーに前記下層触媒層３４が形成された基材２２を浸漬して、下層触媒層３４の表面にこの混合スラリーを付着させる。その後、この混合スラリーを乾燥、焼成すれば、前記下層触媒層３４の表面に、前記白金担持酸化セリウム３８と白金担持アルミナ３６とを含むととともに、前記白金担持アルミナ３６の表面から生えた状態の前記針状結晶体３７を備える上層触媒層３２が形成される。前記乾燥は、１５０℃の温度に２時間保持することにより行い、前記焼成は、５００℃の温度に２時間保持することにより行う。
【００２４】
以上のようにして形成された上層触媒層３２および下層触媒層３４を有する本排ガス浄化用装置２０では、前記流路２４に流入した排ガス中のＰＭは、前記上層触媒層３２に含まれる白金担持アルミナ３６および白金担持酸化セリウム３８の表面と、前記針状結晶体３７の表面に捕集される。また、前記ＰＭは、上層触媒層３２の白金担持アルミナ３６の粒子の隙間を通って下層触媒層３４側に流入し、この下層触媒層３４、すなわち、前記白金担持アルミナ３６および白金担持酸化セリウム３８の表面に捕集される。さらに、前記ＰＭは、前記針状結晶体３７同士の間の空隙に入り込み、この空隙内にも捕集される。特に、前記ＰＭに比較的粘性の高いＳＯＦ成分（可溶性有機成分）が含まれているものでは、前記針状結晶体３７にこのＳＯＦ成分が付着し、このＳＯＦ成分に極微小サイズのＰＭが付着するため、幅広い粒子サイズのＰＭの捕集が可能となる。前記ＳＯＦ成分は、エンジンオイルや未燃燃料からなる炭化水素化合物であり、希薄燃焼を行うエンジンでは排ガス温度が低いことにより特にこのＳＯＦ成分の粘性は高くなる。従って、このようなエンジンでは、このＳＯＦ成分によるＰＭの捕集効果が高くなる。
【００２５】
ここで、ＰＭの捕集量が増加すると前記流路２４の流路抵抗が上昇するが、この排ガス浄化用装置２０ではストレートフロー式の基材２２が用いられているので、この流路抵抗を十分に小さい状態に維持できる。
【００２６】
前記捕集されたＰＭは、所定の運転条件にて燃焼除去される。具体的には、このＰＭは、排ガス中の未燃の燃料のＨＣ（炭化水素）成分が前記触媒層３０の作用により酸化燃焼して排ガスの温度が上昇することで着火、燃焼する。前記排ガス中に未燃のＨＣ成分を供給する方法としては、例えば、エンジンの膨張行程で当該エンジンの気筒内に燃料を噴射（所謂ポスト噴射）する方法がある。
【００２７】
前記ＰＭの燃焼過程において、前記白金担持アルミナ３６および白金担持酸化セリウム３８に含まれる白金は、ＰＭの酸化燃焼に直接働く他、排ガス中のＮＯ（一酸化窒素）をＮＯ２（二酸化窒素）に酸化する触媒として働き、このＮＯ２はＰＭを酸化するため、ＰＭの燃焼を促進することができる。また、前記針状結晶体３７に含まれるアルカリ金属は、排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）と反応して硝酸塩を生成し、この硝酸塩の加熱分解によって活性な酸素を発生させる。また、前記白金担持酸化セリウム３８に含まれる酸化セリウムは、酸素ストレージ能を有するものであり、排ガス中に活性な酸素を放出する。このように前記アルカリ金属および酸化セリウムは排ガス中に活性な酸素を供給することで、前記ＰＭの酸化燃焼を促進する。
【００２８】
ここで、本実施形態では、前述のように、前記排ガス浄化用装置２０の下流にＤＰＦ１０が設けられている。このＤＰＦ１０とは、前記ＰＭを捕集するためのものである。このＤＰＦ１０は所謂ウォールフロータイプのフィルタであって、複数の細孔を有する複数の隔壁を有しており、流入した排ガスに含まれるＰＭをこの細孔に捕集するよう構成されている。また、このＤＰＦ１０の隔壁には、前記ＰＭの燃焼を促進する酸化触媒層が形成されている。具体的には、この酸化触媒層は、ＰＭの燃焼を促進する白金等の触媒貴金属とこの白金等を担持するアルミナやセリウム系の複合酸化物とを有している。そして、この酸化触媒層は、上流から高温の排ガスが供給されることにより活性化し、前記ＰＭを酸化燃焼させる。
【００２９】
従って、このＤＰＦ１０におけるＰＭの酸化燃焼を促進するためには、ＤＰＦ１０の上流に設けられた前記排ガス浄化用装置２０から排出される排ガス温度が高いことが望まれるが、前記のように排ガス浄化用装置２０にてＰＭが十分に捕集され、この排ガス浄化用装置２０内にてＰＭの酸化燃焼が行われれば、この排ガス浄化用装置２０から排出される排ガスの温度を上昇させることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、アルカリ金属を含む針状結晶体３７と基材２２との間に前記下層触媒層３４が形成されており、この下層触媒層３４が前記アルカリ金属の基材２２側への侵入を抑制し、このアルカリ金属による基材２２の粒界侵食や強度低下を抑制する。
【００３１】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。この第二の実施形態に係る排ガス浄化用装置１２０では、前記基材２２上に図５に示すような触媒層１３０が形成されている。この触媒層１３０では、前記バインダ材を除けば、前記下層触媒層１３４は粒径の小さい前記白金担持酸化セリウム３８のみからなる。一方、上層触媒層１３２は、前記粒径の大きい前記白金担持アルミナ３６と針状結晶体３７とからなる。
【００３２】
前記下層触媒層１３４を前記基材２２上に形成する方法としては、例えば、前記第一の実施形態における下層触媒層３４の形成方法においてアルミナの混合を省略すればよい。また、前記上層触媒層１３２をこの下層触媒層１３４の上層に形成する方法としては、例えば、前記第一の実施形態における上層触媒層３２の形成方法において酸化セリウムの混合を省略すればよい。
【００３３】
前述のように、本実施形態における上層触媒層１３２には、粒径の大きい白金担持アルミナ３６のみが担持されている。従って、この上層触媒層１３２の平均粒径は、第一の実施形態の上層触媒層３２の平均粒径よりも大きい。そのため、前記ＰＭは、前記第一の実施形態と比べて、より容易に上層触媒層１３２の前記白金担持アルミナ３６の粒子の隙間から下層触媒層１３４側に侵入することが可能となる。そして、このように、ＰＭの下層触媒層１３４側への侵入量が増えると下層触媒層１３４で捕集されるＰＭの量も増加する。すなわち、本実施形態では、下層触媒層１３４でのＰＭの捕集率が向上し、ひいては、触媒層１３０全体としてのＰＭの捕集率がより一層向上する。さらには、この捕集率の向上に伴い、排ガス温度の昇温性能も向上する。
【００３４】
一方、下層触媒層１３４の平均粒径は、第一の実施形態の下層触媒層３４の平均粒径よりも小さい。そのため、前記上層触媒層１３２の針状結晶体３７に含まれるアルカリ金属がこの下層触媒層１３４をすり抜けることがより一層困難となる。すなわち、本実施形態では、アルカリ金属の基材２２側への侵入がより一層抑止され、このアルカリ金属による基材２２の粒界侵食や強度低下がより一層抑制されることになる。また、この実施形態では、前記白金担持酸化セリウム３８は下層触媒層１３４側にのみ設けられており上層触媒層１３２には設けられていない。そのため、この白金担持酸化セリウム３８と前記上層触媒層１３２の針状結晶体３７に含まれる前記アルカリ金属との接触が抑えられる。このことは、前記アルカリ金属が前記白金担持酸化セリウム３８に含まれる酸化セリウムの酸素ストレージ能を低減してしまうのを効果的に回避し、この酸化セリウムによる前記ＰＭの酸化燃焼促進効果を確保する。
【００３５】
次に、前記第一の実施形態および第二の実施形態に係る排ガス浄化用装置２０のＰＭの捕集性能および排ガス温度の昇温性能の評価結果について説明する。ここでは、図６に示すように、前記各実施形態の触媒層３０，１３０と同様に白金担持アルミナ３６と白金担持酸化セリウム３８と針状結晶体３７とを含む一方、上下層に分離されておらず、かつ、前記針状結晶体３７が全ての白金担持アルミナ３６に担持されている触媒層２３０を有する装置２２０を比較例として構築した。そして、この比較例との相対比較を行った。具体的には、この比較例では、基材２２の上に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）１００［ｇ／Ｌ］と、白金（Ｐｔ）２［ｇ／Ｌ］と、アルカリ金属としてのカリウム（Ｋ）２５［ｇ／Ｌ］を含む針状結晶体３７とを備えた白金担持アルミナ３６と、酸化セリウム（ＣｅＯ２）１００［ｇ／Ｌ］と白金（Ｐｔ）２［ｇ／Ｌ］の混合物からなる白金担持酸化セリウム３８とを含む触媒層２３０が形成されている。一方、前記第一の実施形態に係る排ガス浄化用装置２０の第一実施例および前記第二の実施形態に係る排ガス浄化用装置２０の第二実施例として、それぞれ表１に示す各成分が含まれる触媒層３０，１３０が形成された装置を構築した。この表１に示すように、触媒層全体で含まれる前記アルミナ、白金、カリウムの量は、比較例、第一実施例および第二実施例において全て同一である。
【００３６】
【表１】
2008279369.tif 000003
【００３７】
前記第一実施例および第二実施例のＰＭ捕集性能および昇温性能を表２に示す。ここでは、ＰＭ捕集性能として、前記比較例のＰＭ捕集率を１としたときの各ＰＭ捕集率の相対値を示している。また、昇温性能を示す排ガス温度は、容積１．９Ｌの前記比較例、第一実施例、第二実施例に係る装置をエンジンの排気通路１００に配置し、この排ガス浄化用装置の入口（図１のＰ１の位置）温度をポスト噴射等により３５０℃まで昇温したときの、前記出口Ｐ２における温度である。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
この表２に示すように、第一実施例のＰＭ捕集率は比較例のＰＭ捕集率の１．４倍と高くなっており、出口温度も６１８℃から６２４℃に上昇している。これは、第一実施例では、比較例と同量の針状結晶体３７の全てが排ガス側の上層触媒層３２に形成されているため、この針状結晶体３７とＰＭとの接触面積が増加してＰＭがこの針状結晶体３７の表面により多く捕集されるとともに、この針状結晶体３７同士の間の空隙が増加してＰＭがこの空隙により多く捕集されるためと考えられる。そして、ＰＭの捕集量が多くなることで、このＰＭの酸化燃焼によって排ガスの出口温度が上昇したと考えられる。
【００４０】
また、第二実施例のＰＭ捕集率は比較例に比べてさらに１．８倍と高くなっており、出口温度も６１８℃から６３５℃に上昇している。これは、第二実施例では、針状結晶体３７の全てが排ガス側の上層触媒層３２に形成されていることに加え、上層触媒層３２の平均粒径が下層触媒層３４の平均粒径よりも大きいことで、ＰＭが下層触媒層３４側に入りこみ易くなったためと考えられる。すなわち、下層触媒層３４側に入り込んでこの下層触媒層３４側で捕集されるＰＭ量が多くなったためと考えられる。そして、ＰＭの捕集量の増加に伴って、このＰＭの酸化燃焼によって排ガスの出口温度が上昇したと考えられる。
【００４１】
ここで、前記ＰＭ捕集率は、前記比較例、第一実施例、第二実施例に係る装置のそれぞれ一部分（２５ｃｃ分）を取り出したサンプルＡ２０を作製し、各サンプルＡ２０について図７に示す装置５００を用いて測定した。具体的には、ＰＭとしてのカーボン（煤）を入れた容器５１１に接続したエアブロー管５１２からエアを供給して容器５１１内に乱流を生じさせ、前記ＰＭをカーボン送り管５１３によって前記各サンプルＡ２０に供給する。そして、前記容器５１１のＰＭの全量を各サンプルＡ２０に供給したときの各サンプルＡ２０の重量増加量からそのＰＭ捕集量を求め、ＰＭ捕集率（ＰＭ捕集量／ＰＭ供給量）を算出した。各サンプルＡ２０は、いずれも隔壁の厚みが４ｍｉｌ（４×１０−６ｉｎｃｈ）、セル密度４００セル／ｉｎｃｈ２である。また、容器５１１に入れるＰＭ量は０．２８ｇ、エア流量はＳ．Ｖ．＝１２００００／ｈとした。
【００４２】
以上のように、本排ガス浄化用装置２０，１２０では、従来のウォールフロー式に比べて流路抵抗の小さいストレートフロー式のハニカム状の基材２２に針状結晶体３７を有する触媒層３０，１３０が形成されており、前記ＰＭの捕集に伴う流路の目詰まりを抑制しつつ、前記針状結晶体３７によって前記ＰＭをより確実に捕集することができる。しかも、この装置２０，１２０では、前記アルカリ金属を含有する針状結晶体３７を有する前記上層触媒層３２，１３２が排ガス側に形成され、この上層触媒層３２，１３２と基材２２との間に当該アルカリ金属を含有しない下層触媒層３４，１３４が形成されており、前記針状結晶体３７と前記排ガスとの接触機会が確保されるとともに、この針状結晶体３７に含まれるアルカリ金属と基材２２との接触が抑制される。そのため、前記針状結晶体３７がより多くのＰＭを捕集することができるとともに、前記下層触媒層３４がアルカリ金属による基材２２の粒界腐食や強度低下を抑制する。
【００４３】
また、前記第二の実施形態のように、上層触媒層１３２に備えられる前記白金担持アルミナ３６の平均粒径を、前記下層触媒層１３４に備えられる前記白金酸化セリウム３８の平均粒径よりも大きくすれば、ＰＭが前記上層触媒層１３２から下層触媒層１３４側に容易に入り込むことができるので、この下層触媒層１３４ひいては触媒層１３０全体でのＰＭの捕集率が向上する。しかも、粒径の小さい下層触媒層１３４が前記上層触媒層１３２に含まれるアルカリ金属の基材２２側への侵入を抑止し、このアルカリ金属による基材２２の粒界腐食や強度低下が効果的に抑制される。
【００４４】
ここで、前記上層触媒層３２，１３２、下層触媒層３４，１３４に備えられる耐熱性酸化物担体や触媒金属の成分は前記に限らない。例えば、白金の代わりに、パラジウム（Ｐｄ），ロジウム（Ｒｈ）等を用いることが可能である。また、上層触媒層３２，１３２の針状結晶体３７の成分も前記に限らない。
【００４５】
また、前記実施形態では、上層触媒層３２，１３２および下層触媒層３４，１３４がそれぞれ一層ずつ設けられた場合について示したが、上層および下層にそれぞれ複数の触媒層が積層されていてもよい。
【００４６】
また、各触媒層３０，１３０の形成方法は前記に限らない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る排ガス浄化用装置の概略側面図である。
【図２】図１に示す排ガス浄化用装置の正面図である。
【図３】図１に示す排ガス浄化用装置の断面図である。
【図４】図１に示す排ガス浄化用装置の第一の実施形態に係る触媒層の拡大図である。
【図５】図１に示す排ガス浄化用装置の第二の実施形態に係る触媒層の拡大図である。
【図６】比較例である装置の触媒層の拡大図である。
【図７】ＰＭ捕集率の測定方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ＤＰＦ
２０  排ガス浄化用装置（第一の実施形態）
２２  基材
２４  流路
３０  触媒層（第一の実施形態）
３２  上層触媒層（第一の実施形態）
３４  下層触媒層（第一の実施形態）
３６  白金担持アルミナ（耐熱性酸化物担体）
３７  針状結晶体
３８  白金担持セリウム（耐熱性酸化物担体）
１００  排気通路
２０  排ガス浄化用装置（第二の実施形態）
１３０  触媒層（第二の実施形態）
１３２  上層触媒層（第二の実施形態）
１３４  下層触媒層（第二の実施形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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