(57)【要約】【課題】例えば環境汚染物質等の物質の浄化性能に優れるフィルター部材、および、このフィルター部材を備える処理装置を提供すること。【解決手段】本発明のフィルター部材１は、流体を通過させ、この流体中に存在する物質と接触することにより、この物質を浄化するものである。フィルター部材１は、円筒状をなす筒状部２と、この筒状部２と一体的に形成され、流体が通過する部分が３次元的な網目構造をなす網目構造部３とで構成されている。フィルター部材１は、その全体が、触媒作用を有し、酸窒化物を含むセラミックスを主材料として構成されている。酸窒化物は、組成式Ｓｉ６−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ（ただし、ｘは、０．５〜４である。）で表されるものが好ましい。また、フィルター部材１は、流体と接触する部分の一部に、貴金属４が担持されているのが好ましい。【選択図】図２
2004298698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を通過させ、該流体中に存在する物質と接触することにより、該物質を浄化するフィルター部材であって、
前記流体と接触する部分の少なくとも一部を、触媒作用を有し、酸窒化物を含むセラミックスを主材料として構成したことを特徴とするフィルター部材。
【請求項２】
前記セラミックスは、前記酸窒化物と遷移金属酸化物との混合物である請求項１に記載のフィルター部材。
【請求項３】
前記遷移金属酸化物における遷移金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種である請求項２に記載のフィルター部材。
【請求項４】
前記酸窒化物と前記遷移金属酸化物との混合比は、重量比で７０：３０〜９５：５である請求項２または３に記載のフィルター部材。
【請求項５】
前記酸窒化物は、組成式Ｓｉ６−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ（ただし、ｘは、０．５〜４である。）で表されるものである請求項１ないし４のいずれかに記載のフィルター部材。
【請求項６】
前記流体と接触する部分の一部に、貴金属が担持されている請求項１ないし５のいずれかに記載のフィルター部材。
【請求項７】
前記貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈのうちの少なくとも１種である請求項６に記載のフィルター部材。
【請求項８】
前記貴金属の少なくとも一部は、粒子状で存在している請求項６または７に記載のフィルター部材。
【請求項９】
前記粒子状の貴金属は、その平均粒径が１５ｎｍ以下である請求項８に記載のフィルター部材。
【請求項１０】
前記貴金属の担持量は、前記フィルター部材の容積１Ｌあたり、０．０１〜１０ｇである請求項６ないし９のいずれかに記載のフィルター部材。
【請求項１１】
前記流体が通過する部分は、３次元的な網目構造をなしている請求項１ないし１０のいずれかに記載のフィルター部材。
【請求項１２】
前記流体が通過する部分の空孔率は、５０〜９８％である請求項１ないし１０のいずれかに記載のフィルター部材。
【請求項１３】
排ガス処理用である請求項１ないし１２のいずれかに記載のフィルター部材。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載のフィルター部材を備えることを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルター部材および処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジン等の内燃機関から排出される排ガスには、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等の環境汚染物質が、また、工業排水や生活排水等の排水には、アルコール類、アンモニア、硫化水素等の環境汚染物質が含まれており、これらの環境汚染物質が、大気汚染や水質汚染のような公害の要因となることが知られている。
例えば、排ガス中から環境汚染物質を除去する排ガス浄化用触媒装置（フィルター部材）が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来の排ガス浄化用触媒装置は、セラミックスや金属で構成された基材に、直接または担持層を介して、触媒貴金属を担持させた構成とされている。また、基材は、排ガスを効率よく通過させるために、軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する形状（例えばハニカム形状）とされている。
そして、従来の排ガス浄化用触媒装置では、基材への担持された触媒貴金属と排ガス中の環境汚染物質とが接触することにより、環境汚染物質が触媒貴金属により浄化される。したがって、このような排ガス浄化用触媒装置では、環境汚染物質の浄化性能は、基材への触媒貴金属の担持量や、環境汚染物質の触媒貴金属への接触の頻度に大きく依存する。
【０００４】
ところが、従来の排ガス浄化用触媒装置では、基材が有する管状通路の横断面積を小さく設定して、表面積を増大させるのに限界がある。このため、従来の排ガス浄化用触媒装置では、基材への触媒貴金属の担持量や、環境汚染物質の触媒貴金属への接触の頻度を増大させるためには、大型化（その長さを長く設定）せざるを得ないという問題がある。換言すれば、排ガス浄化用触媒装置を小型化（薄型化）しようとすると、その環境汚染物質の浄化性能が低下する。
また、従来の排ガス浄化用触媒装置は、比較的高温状態でないと、その触媒作用が発現しないという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１６２１６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、例えば環境汚染物質等の物質の浄化性能に優れるフィルター部材、および、このフィルター部材を備える処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のフィルター部材は、流体を通過させ、該流体中に存在する物質と接触することにより、該物質を浄化するフィルター部材であって、
前記流体と接触する部分の少なくとも一部を、触媒作用を有し、酸窒化物を含むセラミックスを主材料として構成したことを特徴とする。
本発明によれば、流体中に存在する物質（例えば環境汚染物質等）に対する優れた浄化性能が発揮され、また、物質の浄化性能に優れることから、小型化を図ることができる。
【０００８】
本発明のフィルター部材では、前記セラミックスは、前記酸窒化物と遷移金属酸化物との混合物であることが好ましい。
これにより、フィルター部材の浄化性能をより向上させることができる。
本発明のフィルター部材では、前記遷移金属酸化物における遷移金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これらの遷移金属酸化物を用いることにより、フィルター部材の浄化性能をより向上させることができる。
【０００９】
本発明のフィルター部材では、前記酸窒化物と前記遷移金属酸化物との混合比は、重量比で７０：３０〜９５：５であることが好ましい。
これにより、遷移金属酸化物を混合する効果が好適に発揮される。
本発明のフィルター部材では、前記酸窒化物は、組成式Ｓｉ６−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ（ただし、ｘは、０．５〜４である。）で表されるものであることが好ましい。
このものは、物質の浄化性能に優れるとともに、比較的低温状態においても、触媒作用が発現するという利点を有している。
【００１０】
本発明のフィルター部材では、前記流体と接触する部分の一部に、貴金属が担持されていることが好ましい。
これにより、この貴金属によっても、流体中に存在する物質が浄化されることになり、フィルター部材の浄化性能をより向上させることができる。
本発明のフィルター部材では、前記貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これらのものは、触媒作用に優れる。
【００１１】
本発明のフィルター部材では、前記貴金属の少なくとも一部は、粒子状で存在していることが好ましい。
これにより、貴金属の表面積を増大させることができ、流体中に存在する物質と貴金属とが接触する頻度をより高めることができる。
本発明のフィルター部材では、前記粒子状の貴金属は、その平均粒径が１５ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、貴金属の表面積を十分に大きくすることができる。
【００１２】
本発明のフィルター部材では、前記貴金属の担持量は、前記フィルター部材の容積１Ｌあたり、０．０１〜１０ｇであることが好ましい。
かかる範囲の担持量により、貴金属の触媒作用が好適に発揮される。
本発明のフィルター部材では、前記流体が通過する部分は、３次元的な網目構造をなしていることが好ましい。
これにより、流体中に存在する物質のフィルター部材への接触の頻度を十分に高くすることができる。
【００１３】
本発明のフィルター部材では、前記流体が通過する部分の空孔率は、５０〜９８％であることが好ましい。
これにより、流体中に存在する物質のフィルター部材への接触の頻度をより高くすることができる。
本発明のフィルター部材では、排ガス処理用であることが好ましい。
本発明のフィルター部材は、種々の用途に用いることができるが、特に、排ガス処理用に適用するのが好ましい。
本発明の処理装置は、本発明のフィルター部材を備えることを特徴とする。
これにより、流体中に存在する物質（例えば環境汚染物質等）に対する優れた浄化性能を有する処理装置が得られ、また、物質の浄化性能に優れることから、小型化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフィルター部材および処理装置について添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明のフィルター部材は、例えば気体、液体等の流体を通過させ、この流体中に存在する物質と接触することにより、この物質を浄化するものである。
【００１５】
＜第１実施形態＞
まず、本発明のフィルター部材の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明のフィルター部材の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示すフィルター部材の断面を示す拡大図である。
図１に示すフィルター部材１は、全体としてほぼ円盤状（平板状）をなし、ほぼ円筒状をなす筒状部２と、この筒状部２の内側に、筒状部２と一体的に形成された網目構造部３とを有している。
【００１６】
網目構造部３は、３次元的な網目構造をなしている。この網目構造部３を流体が通過する。このような構成により、流体中に存在する物質のフィルター部材１への接触の頻度を十分に高くすることができる。
この網目構造部３の空孔率は、特に限定されないが、５０〜９８％程度であるのが好ましく、６５〜９５％程度であるのがより好ましい。これにより、前記効果をより向上させることができる。
【００１７】
フィルター部材１は、流体と接触する部分の少なくとも一部（本実施形態では、その全体）が、触媒作用を有し、酸窒化物を含むセラミックスを主材料として構成されている。これにより、フィルター部材１を、流体中に存在する物質の浄化性能（以下、単に「浄化性能」と言う。）に優れたものとすることができる。酸窒化物には、組成式Ｓｉ６−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ（ただし、ｘは、０．５〜４である。）で表されるものが好適に使用される。このものは、浄化性能に優れるとともに、比較的低温状態においても、触媒作用が発現するという利点を有している。
【００１８】
また、このものは、特に、炭化水素、一酸化炭素に対する高い浄化性能を有している。このため、本発明のフィルター部材１を、内燃機関から排出される排ガスの処理用途へ適用するのに、特に有効である。
また、このものは、貴金属４との密着性（接着性）も高いという利点を有し、後述するようにフィルター部材１に貴金属４を担持させる場合には、そのフィルター部材１への担持量を増大させることもできる。
【００１９】
特に、前記組成式中のｘは、１〜３であるのが好ましい。これにより、フィルター部材１の浄化性能をより向上させることができる。
なお、酸窒化物には、前記組成式において組成比率の異なる２種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、セラミックスは、触媒作用を好適に発揮するものであればよく、前記酸窒化物を単独、または、前記酸窒化物と他の化合物との混合物として用いることができる。
【００２０】
他の化合物としては、各種酸化物、各種窒化物、各種炭化物、各種ホウ化物等が挙げられるが、特に、遷移金属酸化物が好ましい。このものは、それ自体が触媒作用を有するとともに、酸窒化物の触媒作用を高める助触媒としても機能する。したがって、セラミックスとして、酸窒化物と遷移金属酸化物との混合物を用いることにより、フィルター部材１の浄化性能をより向上させることができる。
【００２１】
遷移金属酸化物における遷移金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ等が挙げられるが、これらの中でも、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これらの遷移金属酸化物を用いることにより、前記効果がより顕著に発揮される。なお、遷移金属酸化物は、１種または２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００２２】
また、セラミックスとして、酸窒化物と遷移金属酸化物との混合物を用いる場合、これらの混合比は、遷移金属酸化物の種類等によっても若干異なり、特に限定されないが、重量比で７０：３０〜９５：５程度であるのが好ましく、８０：２０〜９０：１０程度であるのがより好ましい。酸窒化物の混合比率が少な過ぎると、セラミックスの触媒作用が好適に発揮されない場合があり、一方、酸窒化物の混合比率が多過ぎると、遷移金属酸化物を混合する効果が十分に発揮されない場合がある。
【００２３】
また、本実施形態のフィルター部材１は、筒状部２の内面および網目構造部３の外面の一部（流体と接触する部分の一部）に、貴金属４が担持されている。これにより、この貴金属４によっても、流体中に存在する物質が浄化されることになり、フィルター部材１の浄化性能をより向上させることができる。
また、本発明者は、前記セラミックスで構成されるフィルター部材１に貴金属４を担持させることにより、比較的低温状態において、貴金属４の触媒作用を発現させることができることをも見出した。
【００２４】
この貴金属４は、例えば、その全てがフィルター部材１に固溶したもの、膜状（層状）をなしているもの等であってもよいが、図２に示すように、その一部または全部が粒子状で存在するのが好ましい。これにより、貴金属４の表面積を増大させることができ、流体中に存在する物質と貴金属４とが接触する頻度をより高めることができる。その結果、フィルター部材１の浄化性能をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、粒子状で存在する貴金属４（粒子状の貴金属４）は、その平均粒径が１５ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以下であるのがより好ましく、５〜１０ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、貴金属４の表面積を十分に大きくすることができる。
この貴金属４としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇが挙げられるが、これらの中でも、特に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈのうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これらのものは、特に、三元触媒としての機能に優れるため、フィルター部材１を排ガス処理の用途に適用する場合には、特に有効である。なお、これらを２種以上用いる場合には、合金として用いることもできる。
【００２６】
貴金属４の担持量は、貴金属４の種類等によっても若干異なり、特に限定されないが、フィルター部材１の容積１Ｌあたり、０．０１〜１０ｇ程度であるのが好ましく、０．０５〜５ｇ程度であるのがより好ましい。貴金属４の担持量が前記下限値未満の場合、貴金属４の触媒作用が好適に発揮されない場合があり、一方、貴金属４の担持量を前記上限値を超えて多くしても、それ以上の効果の増大が得られないばかりでなく、フィルター部材１の製造コストの増大を招き好ましくない。
【００２７】
以上のようなフィルター部材１は、浄化性能に優れるため、小型化（薄型化）を図ることができる。
このようなフィルター部材１は、例えば、次のようにして製造される。
［１Ａ］  まず、原料となる酸窒化物を含むセラミックス粉末を用意する。このセラミックス粉末の平均粒径は、特に限定されないが、０．０１〜２０μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜１０μｍ程度であるのがより好ましい。このような粒径の小さい粉末を用いることにより、十分な機械的強度を有するフィルター部材１を得ることができる。
【００２８】
なお、セラミックス粉末は、例えば、高温自己燃焼合成法（ＳＨＳ法）、ゾル・ゲル法、共沈法、粉砕法等を用いて製造することができる。前記組成式の酸窒化物粉末を製造する場合は、ＳＨＳ法を用いるのが好適である。ＳＨＳ法によれば、前記組成式の酸窒化物粉末を、容易かつ安価に、製造することができる。
【００２９】
次に、例えば、セラミックス粉末と純水とを混合、混練してスラリー状（ペースト状）とする。
また、スラリー中には、有機バインダーを混合するようにしてもよい。これにより、スラリーの粘着性が増し、成形体の強度が向上するという効果が得られる。有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、セルロースまたはその誘導体、寒天等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
この場合、セラミックス粉末と有機バインダーとの混合比は、特に限定されないが、容積比で９０：１０〜５０：５０程度であるのが好ましく、８０：２０〜６０：４０程度であるのがより好ましい。
【００３０】
［２Ａ］  次に、得られたスラリーを、例えば、所望の形状、寸法の発泡体（または多孔質体）に含浸させ、成形体を形成する。なお、この際、型内に前記発泡体を収納しておき、かかる型にスラリーを充填するようにしてもよい。
前記発泡体（または多孔質体）の構成材料は、後の焼成により消失するものであるのが好ましく、このような材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリスチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の各種樹脂材料が挙げられる。
得られた成形体に対しては、例えば、自然乾燥、温風乾燥、フリーズドライ、真空乾燥等の方法により、乾燥がなされる。
なお、成形体の寸法は、後述する焼成による収縮分を見込んで決定される。
【００３１】
［３Ａ］  次に、得られた成形体を、例えば炉により焼成する。この焼成により、セラミックス粉末同士の間で拡散が生じるとともに、前記発泡体が消失して、多孔質な焼結体（すなわち、図１に示すような形状のフィルター部材１）が得られる。
焼成時の温度（焼成温度）は、セラミックス粉末の組成等によっても若干異なり、特に限定されないが、１２００〜２０００℃程度であるのが好ましく、１３００〜１８００℃程度であるのがより好ましい。焼成温度が低過ぎると、セラミックス粉末同士の間で拡散が十分に進行せず、フィルター部材１の機械的強度が低下するおそれがあり、一方、焼成温度が高過ぎると、熱変形が生じやすくなり、フィルター部材１の寸法精度が低下する傾向を示す。
【００３２】
また、焼成時間も、特に限定されないが、前記の温度範囲で焼成する場合、０．５〜４０時間程度であるのが好ましく、１〜２０時間程度であるのがより好ましい。
また、焼成雰囲気は、大気や、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とすることができるが、特に、窒素ガス雰囲気が好ましい。これにより、焼成の際に、酸窒化物が浄化するのを確実に防止することができる。
【００３３】
［４Ａ］  次に、フィルター部材１に、例えば、次のようにして貴金属４を担持させる。
まず、貴金属４の塩（貴金属塩）を溶解した溶液、または、貴金属４の粉末（貴金属粉末）を懸濁させたスラリー（ペースト）を調製する。
貴金属塩を溶解した溶液を用いる場合、貴金属塩には、例えば、塩化物、硝酸塩、ジニトロジアミン塩、ヘキサクロロ塩等を用いることができる。また、溶媒には、例えば、水、メタノール、エタノール等を単独または混合液として用いることができる。
一方、貴金属粉末を懸濁させたスラリーを用いる場合、分散媒には、例えば、水、エタノール、メタノール等を単独または混合液として用いることができる。
【００３４】
次に、かかる溶液またはスラリーを、フィルター部材１に接触させて被膜を形成する。
次に、得られた被膜を乾燥した後、熱処理（例えば焼成）を行う。これにより、フィルター部材１に貴金属４が担持される。
この熱処理における温度は、貴金属４の種類等によっても若干異なり、特に限定されないが、３００〜１０００℃程度であるのが好ましく、５００〜８００℃程度であるのがより好ましい。処理温度が低過ぎると、貴金属４をフィルター部材１に十分に担持させることができないおそれがあり、一方、処理温度が高過ぎると、貴金属粒子どうしが凝集し、浄化効率が低下するおそれがある。
【００３５】
また、処理時間も、特に限定されないが、前記の温度範囲で焼成する場合、０．５〜１５時間程度であるのが好ましく、１〜１０時間程度であるのがより好ましい。
また、処理雰囲気は、例えば、真空または減圧状態、窒素ガス、不活性ガス等の非酸化性雰囲気とするのが好ましい。これにより、熱処理の際に、貴金属４の酸化が防止され、その結果、貴金属４の触媒作用が低下するのを防止することができる。
以上説明したような製造方法によれば、容易かつ安価にフィルター部材１を製造することができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のフィルター部材の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明のフィルター部材の第２実施形態の断面を示す拡大図である。
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００３７】
図３に示すフィルター部材１’は、筒状部２の内面付近および網目構造部３の外面付近（流体が接触する部分）と、筒状部２の外面付近とが、触媒作用を有し、酸窒化物を含むセラミックスを主材料として構成され、それ以外は、前記フィルター部材１と同様である。
具体的には、第２実施形態のフィルター部材１’は、その骨格を構成する骨格部１ａと、その表面を被覆するように形成された表面層１ｂとを有し、表面層１ｂが前記セラミックスを主材料として構成されている。このような構成によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００３８】
なお、骨格部１ａは、例えば、前記セラミックスと異なる各種セラミックスや、各種金属材料で構成することができる。
セラミックスとしては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、イットリア、マグネシア等が挙げられる。
また、金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、または、これらを含む合金等が挙げられる。
このようなフィルター部材１’は、例えば、次のようにして製造される。
【００３９】
まず、前記工程［１Ａ］〜［３Ａ］と同様にして、骨格部１ａを製造する。
次に、この骨格部１ａの表面に、例えば、次のようにして、酸窒化物を含むセラミックスを主材料とする表面層１ｂを形成する。
まず、前記工程［１Ａ］と同様にして、スラリーを調製する。
次に、かかるスラリーを、骨格部１ａに接触させて被膜を形成する。
【００４０】
次に、得られた被膜を乾燥させた後、熱処理（例えば焼成）を行う。これにより、表面層１ｂが形成され、フィルター部材１’が得られる。
この乾燥および熱処理は、それぞれ、前記工程［３Ａ］と同様にして行うことができる。
次に、前記工程［４Ａ］と同様にして、フィルター部材１’に貴金属４を担持させる。
【００４１】
以上説明したような製造方法によれば、容易かつ安価にフィルター部材１’を製造することができる。
前述したようなフィルター部材１、１’は、種々の目的の処理装置に適用することができる。以下、本発明の処理装置について説明するが、本発明の処理装置を、排ガス処理装置に適用した場合を代表に説明する。
【００４２】
図４は、本発明の処理装置を排ガス処理装置に適用した場合の実施形態を示す部分断面側面図である。
図４に示す排ガス処理装置１０は、例えば、ステンレス鋼等で構成される円筒のケース２０を有している。このケース２０の両端部には、それぞれ、排ガスを、ケース２０の内部に導入する導入口２０ａと、内部から排出する排出口２０ｂとが形成されている。導入口２０ａは、例えば自動車等のエンジン（図示せず）の排ガス流路に接続されている。
そして、このケース２０の内部に、導入口２０ａ側の空間と、排出口２０ｂ側の空間とを分離するように、フィルター部材１（または１’）が配置さている。
【００４３】
エンジンから排出された排ガスは、排ガス流路を介して排ガス処理装置１０に導かれ、導入口２０ａから排ガス処理装置１０の内部に流入し、フィルター部材１（または１’）を通過した後、排出口２０ｂから排ガス処理装置１０の外部に排出される。排ガス中に存在する環境汚染物質は、フィルター部材１（または１’）を通過する際に浄化される。
【００４４】
前述したように、フィルター部材１（または１’）の触媒作用は、比較的低温から発揮されるので、排ガス処理装置１０は、エンジンを始動させた直後の低温の排ガス（初期時間の排ガス）中における環境汚染物質の濃度を低下させる機能にも優れている。
また、ケース２０の導入口２０ａおよび排出口２０ｂの近傍には、それぞれ、排ガスの圧力を検出する導入口側圧力センサ３０ａと、排出口側圧力センサ３０ｂとが設けられている。各圧力センサ３０ａ、３０ｂは、それぞれ、エンジンの運転全般の制御を行う制御部（コントローラ）に電気的に接続されている。この制御部には、各圧力センサ３０ａ、３０ｂで検出された検出値が随時入力される。
【００４５】
以上、本発明のフィルター部材および処理装置を図示の各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成と置換することができ、その他の構成が付加されていてもよい。
各前記実施形態のフィルター部材は、流体が通過する部分が３次元的な網目構造をなす構成であったが、本発明のフィルター部材では、流体が通過する部分は、例えば、複数の管状通路で構成されるのもの、隣接する空孔同士が連続する連続空孔（閉鎖されていない空孔）で構成されるもの等であってもよい。
【００４６】
また、フィルター部材は、その全体が３次元的な網目構造をなす構成であってもよい。
また、フィルター部材に貴金属を担持させる場合には、フィルター部材の各部において、異なる種類の貴金属を担持させるようにしてもよい。
また、本発明の処理装置は、排ガス処理装置への適用に限定されず、例えば、空気清浄機、排水処理装置、水道水浄化装置等へ適用することもできる。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
１．フィルター部材および排ガス処理装置の製造
以下の各実施例および各比較例のようにして、それぞれ、図１〜図３に示すようなフィルター部材を製造し、得られたフィルター部材を用いて、それぞれ、図４に示すような排ガス処理装置を製造した。
【００４８】
（実施例１）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末（平均粒径０．５μｍ）を用意した。
このセラミックス粉末５００ｇとポリビニルアルコール（有機バインダー）７０ｇとを、純水１５００ｍＬに混合してスラリーを調製した。なお、セラミックス粉末：ポリビニルアルコール＝７０：３０（容積比）とした。
【００４９】
このスラリーを、所定の形状、寸法のポリウレタンフォームに含浸させ、成形体を得た。この成形体を自然乾燥により乾燥させた。
次に、この成形体を、窒素ガス雰囲気（常圧）中、１４５０℃×１０時間で焼成して、図１に示すような形状のフィルター部材を得た。
なお、フィルター部材の寸法は、直径約１００ｍｍ×高さ（長さ）約５０ｍｍであり、網目構造部の空孔率は、７５％であった。
【００５０】
（実施例２）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ５．５Ａｌ０．５Ｏ０．５Ｎ７．５粉末（平均粒径０．５μｍ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
（実施例３）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ５ＡｌＯＮ７粉末（平均粒径０．５μｍ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
【００５１】
（実施例４）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ４．６９Ａｌ１．３１Ｏ１．３１Ｎ６．６９粉末（平均粒径０．５μｍ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
（実施例５）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ２Ａｌ４Ｏ４Ｎ４粉末（平均粒径０．５μｍ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
【００５２】
（実施例６）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末（平均粒径０．５μｍ）と、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ４．６９Ａｌ１．３１Ｏ１．３１Ｎ６．６９粉末（平均粒径０．５μｍ）との混合粉末を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
なお、Ｓｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末：Ｓｉ４．６９Ａｌ１．３１Ｏ１．３１Ｎ６．６９粉末＝５０：５０（重量比）とした。
【００５３】
（実施例７）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末（平均粒径０．５μｍ）と、粉砕法により製造されたＦｅ２Ｏ３粉末（平均粒径１．５μｍ）との混合粉末を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
なお、Ｓｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末：Ｆｅ２Ｏ３粉末＝８５：１５（重量比）とした。
【００５４】
（実施例８）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末（平均粒径０．５μｍ）と、還元法で製造されたＣｏ粉末を酸化して作成したＣｏＯ粉末（平均粒径１．２μｍ）との混合粉末を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
なお、Ｓｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末：ＣｏＯ粉末＝８０：２０（重量比）とした。
【００５５】
（実施例９）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末（平均粒径０．５μｍ）と、カーボニル法により製造されたＮｉ粉末を酸化して作成したＮｉＯ粉末（平均粒径２．０μｍ）との混合粉末を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
なお、Ｓｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末：ＮｉＯ粉末＝９０：１０（重量比）とした。
【００５６】
（実施例１０）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末（平均粒径０．５μｍ）と、還元法で製造されたＣｏ粉末を酸化して作成したＣｏＯ粉末（平均粒径１．２μｍ）と、カーボニル法により製造されたＮｉ粉末を酸化して作成したＮｉＯ粉末（平均粒径２．０μｍ）との混合粉末を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
なお、Ｓｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末：ＣｏＯ粉末：ＮｉＯ粉末＝８０：１５：５（重量比）とした。
【００５７】
（実施例１１）
セラミックス粉末として、ＳＨＳ法により製造されたＳｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末（平均粒径０．５μｍ）と、粉砕法により製造されたＣｏＦｅ２Ｏ４粉末（平均粒径１．５μｍ）との混合粉末を用いた以外は、前記実施例１と同様にしてフィルター部材を製造した。
なお、Ｓｉ３Ａｌ３Ｏ３Ｎ５粉末：ＣｏＦｅ２Ｏ４粉末＝８０：２０（重量比）とした。
【００５８】
（実施例１２）
金属粉末として、カーボニル法により製造されたＮｉ粉末（平均粒径２．０μｍ）を用意した。
この金属粉末１３００ｇとポリビニルアルコール（有機バインダー）７０ｇとを、純水１５００ｍＬに混合してスラリーを調製した。なお、金属粉末：ポリビニルアルコール＝７０：３０（容積比）とした。
このスラリーを、所定の形状、寸法のポリウレタンフォームに含浸させ、成形体を得た。この成形体を自然乾燥により乾燥させた。
【００５９】
次に、この成形体を、アルゴンガス雰囲気（常圧）中、１４００℃×３時間で焼成して、図３に示すような形状の骨格部を得た。
次に、この骨格部を、前記実施例１と同様にして調製したセラミックス粉末を含むスラリーに浸漬させて、その表面に被膜を形成した。
次に、被膜を自然乾燥させた後、窒素ガス雰囲気（圧力０．５ＭＰａ）中、１４８０℃×５時間で焼成して、フィルター部材を得た。
なお、フィルター部材の寸法は、直径約１００ｍｍ×高さ（長さ）約５０ｍｍであり、網目構造部の空孔率は、７５％であった。
【００６０】
（実施例１３）
形状の異なるポリウレタンフォームを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、フィルター部材を製造した。
なお、得られたフィルター部材の網目構造部の空孔率は、５０％であった。
（実施例１４）
形状の異なるポリウレタンフォームを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、フィルター部材を製造した。
なお、得られたフィルター部材の網目構造部の空孔率は、６５％であった。
【００６１】
（実施例１５）
形状の異なるポリウレタンフォームを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、フィルター部材を製造した。
なお、得られたフィルター部材の網目構造部の空孔率は、８５％であった。
（実施例１６）
形状の異なるポリウレタンフォームを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、フィルター部材を製造した。
なお、得られたフィルター部材の網目構造部の空孔率は、９５％であった。
【００６２】
（実施例１７）
前記実施例１と同様にして製造したフィルター部材を、所定濃度のジニトロジアミン白金（Ｐｔ（ＮＯ２）２（ＮＨ３）２）水溶液に浸漬させて、その表面に被膜を形成した。
次に、被膜を温風乾燥させた後、１×１０−３Ｔｏｒｒ（真空）下、７５０℃×４時間で焼成して、フィルター部材にＰｔを担持させた。
【００６３】
なお、Ｐｔの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１．５ｇであった。また、Ｐｔは、ほぼ全てが粒子状で存在しており、その平均粒径は、１０ｎｍであった。この担持量は、処理前後の重量差により測定し、平均粒径は、透過型電子顕微鏡により測定した（以下の実施例および比較例においても、同様である。）。
【００６４】
（実施例１８）
前記実施例６と同様にして製造したフィルター部材に、前記実施例１７と同様にして、Ｐｔを担持させた。
なお、Ｐｔの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１．５ｇであった。また、Ｐｔは、ほぼ全てが粒子状で存在しており、その平均粒径は、１０ｎｍであった。
【００６５】
（実施例１９）
前記実施例７と同様にして製造したフィルター部材に、前記実施例１７と同様にして、Ｐｔを担持させた。
なお、Ｐｔの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１．５ｇであった。また、Ｐｔは、ほぼ全てが粒子状で存在しており、その平均粒径は、１０ｎｍであった。
【００６６】
（実施例２０）
ジニトロジアミン白金水溶液に代えて、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ２）水溶液を用いた以外は、前記実施例１７と同様にして、Ｐｄを担持させたフィルター部材を製造した。
なお、Ｐｄの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１ｇであった。また、Ｐｄは、ほぼ全てが粒子状で存在しており、その平均粒径は、７ｎｍであった。
【００６７】
（実施例２１）
ジニトロジアミン白金水溶液に代えて、硝酸ロジウム（Ｒｈ（ＮＯ３）３）水溶液を用いた以外は、前記実施例１７と同様にして、Ｒｈを担持させたフィルター部材を製造した。
なお、Ｒｈの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、０．５ｇであった。また、Ｒｈは、ほぼ全てが粒子状で存在しており、その平均粒径は、５ｎｍであった。
【００６８】
（実施例２２）
まず、所定量のＰｔ粒子（平均粒径１０ｎｍ）を、エタノール（分散媒）に懸濁させて、Ｐｔ粒子を含むスラリーを調製した。
前記実施例１と同様にして製造したフィルター部材を、このスラリーに浸漬させて、その表面に被膜を形成した。
次に、被膜を温風乾燥させた後、１×１０−３Ｔｏｒｒ（真空）下、７５０℃×３時間で焼成して、フィルター部材にＰｔを担持させた。
なお、Ｐｔの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１．５ｇであった。また、Ｐｔは、ほぼ全てが粒子状で存在していた。
【００６９】
（実施例２３）
前記実施例１と同様にして製造したフィルター部材に、前記実施例２２と同様にして、Ｐｔ／Ｐｄ粒子（平均粒径８ｎｍ）を担持させた。なお、Ｐｔ／Ｐｄ粒子は、Ｐｔ／Ｐｄの組成比が５０：５０のものを用いた。
なお、Ｐｔ／Ｐｄの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１ｇであった。また、Ｐｔ／Ｐｄは、ほぼ全てが粒子状で存在していた。
【００７０】
（実施例２４）
前記実施例１と同様にして製造したフィルター部材に、前記実施例２２と同様にして、Ｐｔ粒子（平均粒径１０ｎｍ）、Ｐｄ粒子（平均粒径７ｎｍ）およびＲｈ粒子（平均粒径５ｎｍ）を担持させた。
なお、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈの担持量は、それぞれ、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１ｇ、１ｇ、０．５ｇであった。また、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈは、いずれも、ほぼ全てが粒子状で存在していた。
【００７１】
（比較例１）
セラミックス粉末として、粉砕法により製造された２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２粉末（平均粒径０．５μｍ）を用い、ハニカム形状に成形・焼成したフィルター部材を製造した。
なお、フィルター部材の寸法は、直径約１００ｍｍ×高さ（長さ）約１００ｍｍであり、その空孔率は、７５％であった。
【００７２】
（比較例２）
比較例１と同様にして製造したフィルター部材に、前記実施例１７と同様にして、Ｐｔを担持させた。
なお、Ｐｔの担持量は、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１．５ｇであった。また、Ｐｔは、ほぼ全てが粒子状で存在しており、その平均粒径は、１０ｎｍであった。
【００７３】
（比較例３）
比較例１と同様にして製造したフィルター部材に、前記実施例２４と同様にして、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈを担持させた。
なお、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈの担持量は、それぞれ、フィルター部材の容積１Ｌあたり、１ｇ、１ｇ、０．５ｇであった。また、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈは、いずれも、ほぼ全てが粒子状で存在していた。
【００７４】
２．評価
実施例１〜２４および比較例１〜３で製造した排ガス処理装置に、それぞれ、以下に示すようなモデルガスを通過させ、排出口でのＣＯ濃度を測定し、測定値からＣＯの浄化率を求めた。
排ガス処理装置をヒーターで加熱し、温度（導入口付近）を変化させて測定した。
【００７５】
［モデルガス］
2004298698.tif 000003
この結果を、表１に示す。
表１には、各排ガス処理装置において、２００℃におけるＣＯ浄化率と、５０％のＣＯが浄化される温度とを示した。
【００７６】
【表１】
2004298698.tif 000004
【００７７】
実施例１〜２４の排ガス処理装置は、いずれも、ＣＯ浄化率に優れるものであり、比較的低温から触媒作用が発現することが確認された。特に、セラミックスとして、酸窒化物と遷移金属酸化物の混合物を用いたり（実際例７〜１１および実施例１９）、貴金属を担持させたり（実施例１７〜２４）することにより、触媒作用が上昇する傾向を示した。
これに対し、比較例１〜３の排ガス処理装置は、フィルター部材のサイズ（長さ）を実施例のものより長くしたにも係わらず、いずれも、ＣＯ浄化率に劣るものであり、また、触媒作用が高温でないと発現しないものであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルター部材の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すフィルター部材の断面を示す拡大図である。
【図３】本発明のフィルター部材の第２実施形態の断面を示す拡大図である。
【図４】本発明の処理装置を排ガス処理装置に適用した場合の実施形態を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
１、１’……フィルター部材  １ａ……骨格部  １ｂ……表面層  ２……筒状部  ３……網目構造部  ４……貴金属  １０……排ガス処理装置  ２０……ケース  ２０ａ……導入口  ２０ｂ……排出口  ３０ａ……導入口側圧力センサ  ３０ｂ……排出口側圧力センサ
【図１】
2004298698.tif 000005
【図２】
2004298698.tif 000006
【図３】
2004298698.tif 000007
【図４】
2004298698.tif 000008