(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材であって、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタまたは排気浄化フィルタまたは排気浄化触媒に用いられる基材を製造するための製造方法において、多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材の隣接する２つの排気流通路のうちの一方の排気流通路の一方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集めると共に該隣接する２つの排気流通路のうちの他方の排気流通路の他方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集め、隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔が残ると共に該小孔周りの隔壁がテーパ状に四角錐形をなすように上記開口の開口面積を狭めつつ該開口を画成する隔壁の部分同士を接続することによって、隣接する２つの排気流通路のうちの一方の排気流通路の一方の端部の開口および該隣接する２つの排気流通路のうちの他方の排気流通路の他方の端部の開口に隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔を備えると共に該小孔周りにテーパ状に四角錐形をなす隔壁を備えた基材を製造することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
上記排気流通路の端部の開口を画成する隔壁が寄せ集められると同時に該寄せ集められた隔壁の部分同士が接続されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
基材の端面に向かってテーパ状に四角錐形に広がる空間を画成する壁面と、前記空間の最も奥に位置する壁面から基材の端面に向かって延びるピンとを有する装置を基材の端面に押し付けることによって、上記排気流通路の端部の開口を画成する隔壁が寄せ集められると同時に該寄せ集められた隔壁の部分同士が接続されることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材であって、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタまたは排気浄化フィルタまたは排気浄化触媒に用いられる基材を製造するための製造方法において、多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材の隣接する２つの排気流通路のうちの一方の排気流通路の一方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集めると共に該隣接する２つの排気流通路のうちの他方の排気流通路の他方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集め、これら寄せ集められた隔壁がテーパ状に四角錐形をなして上記開口を塞ぐように互いに接続され、該互いに接続されたテーパ状に四角錐形をなす隔壁の先端頂部に隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔を形成することを特徴とする製造方法。
【請求項５】
上記互いに接続されたテーパ状に四角錐形をなす隔壁の先端頂部を削ることによって該先端頂部に隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔が成形されることを特徴とする請求項４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】
本発明は内燃機関の排気浄化材の製造方法に関する。
【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（以下、単にフィルタと称す）が、特表平８−５０６１９９号公報に開示されている。当該公報に記載のフィルタは、多孔質材料からなる隔壁によってそれぞれ画成される複数の排気流通路を有し、これら排気流通路のうちの約半数の排気流通路では、一方の端部の開口が塞がれており、残りの約半数の排気流通路では、他方の端部の開口が塞がれている。このように各排気流通路の端部の開口を塞ぐことによって、フィルタに流入した排気ガスが必ず隔壁の細孔内を通過するようにしている。これによれば、フィルタの微粒子捕集率が向上する。
【０００３】
また、上記フィルタでは、隔壁の端部を互いに寄せ集めてこれら端部同士を接続することによって、各排気流通路の端部の開口が塞がれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記フィルタのように、各排気流通路が完全に塞がれていると、フィルタによる排気ガスの圧力損失（以下、単にフィルタの圧損と称す）が高くなる。こうしたフィルタの圧損の上昇を抑制するためには、各排気流通路において、塞がれている端部に比較的小さい孔を設けることが考えられる。このように各排気流通路において塞がれている端部に比較的小さい孔を設けることは、微粒子を捕集するためのフィルタのみならず、機関排気通路内に配置される排気浄化フィルタや排気浄化触媒といった排気浄化材に対しても、その圧損の上昇を抑制するという観点において有効である。そこで、本発明の目的は、内燃機関の排気通路内に配置される排気浄化材の各排気流通路の塞がれるべき端部に比較的小さい孔を形成することにある。
【０００５】
【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、多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材であって、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタまたは排気浄化フィルタまたは排気浄化触媒に用いられる基材を製造するための製造方法において、多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材の隣接する２つの排気流通路のうちの一方の排気流通路のうちの一方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集めると共に該隣接する２つの排気流通路のうちの他方の排気流通路の他方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集め、隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔が残ると共に該小孔周りの隔壁がテーパ状に四角錐形をなすように上記開口の開口面積を狭めつつ該開口を画成する隔壁の部分同士を接続することによって、隣接する２つの排気流通路の一方の排気流通路の一方の端部の開口および該隣接する２つの排気流通路の他方の排気流通路の他方の端部の開口に隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔を備えると共に該小孔周りにテーパ状に四角錐形をなす隔壁を備えた基材を製造する。
【０００６】
２番目の発明では、１番目の発明において、上記排気流通路の端部の開口を画成する隔壁が寄せ集められると同時に該寄せ集められた隔壁の部分同士が接続される。
【０００７】
３番目の発明では、２番目の発明において、基材の端面に向かってテーパ状に四角錐形に広がる空間を画成する壁面と、前記空間の最も奥に位置する壁面から基材の端面に向かって延びるピンとを有する装置を基材の端面に押し付けることによって、上記排気流通路の端部の開口を画成する隔壁が寄せ集められると同時に該寄せ集められた隔壁の部分同士が接続される。
【０００８】
上記課題を解決するために、４番目の発明では、多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材であって、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタまたは排気浄化フィルタまたは排気浄化触媒に用いられる基材を製造するための製造方法において、多孔質材料からなる隔壁によって画成された互いに平行に延びる複数の排気流通路を有する基材の隣接する２つの排気流通路のうちの一方の排気流通路の一方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集めると共に該隣接する２つの排気流通路のうちの他方の排気流通路の他方の端部の開口を画成する隔壁を寄せ集め、これら寄せ集められた隔壁がテーパ状に四角錐形をなして上記開口を塞ぐように互いに接続され、該互いに接続されたテーパ状に四角錐形をなす隔壁の先端頂部に隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔を形成する。
【０００９】
５番目の発明では、４番目の発明において、上記互いに接続されたテーパ状に四角錐形をなす隔壁の先端頂部を削ることによって該先端頂部に隔壁の細孔の平均細孔径よりも大きい開口面積を有する小孔が成形される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の製造方法によって製造されるパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称す）を示す。図１（Ａ）はフィルタの端面図であり、図１（Ｂ）は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、フィルタ１はハニカム構造をなす隔壁２を有する。隔壁２はコージェライトのような多孔質材料からなる。フィルタ１は内燃機関の排気通路内に配置され、そこに流入する排気ガス中の微粒子を捕集する。なお、本発明は、こうしたフィルタのみならず、排気ガス中の特定成分を捕集するために内燃機関の排気通路内に配置される排気浄化フィルタや、排気ガス中の特定成分を浄化するために内燃機関の排気通路内に配置される排気浄化触媒にも適用可能である。
【００１１】
隔壁２は互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路３，４を画成する。これら排気流通路の略半数が排気流入通路３を構成し、残りの略半数が排気流出通路４を構成する。排気流入通路３には、４つの排気流出通路４が隣接する。一方、排気流出通路４には、４つの排気流入通路３が隣接する。
【００１２】
本実施例では、排気流通路のうち一部の排気流通路３では、その下流端の開口が小孔５を残してテーパ壁６により部分的に閉塞されており、一方、残りの排気流通路４では、その上流端の開口が小孔７を残してテーパ壁８により部分的に閉塞されている。詳細には、排気流入通路３では、その下流端の開口が小孔５を有するテーパ壁６によって部分的に閉塞されており、一方、排気流出通路４では、その上流端の開口が小孔７を有するテーパ壁８によって部分的に閉塞されている。ここで、小孔５，７の開口面積は、テーパ壁６，８によって閉塞される前の排気流通路３，４の開口の開口面積よりも小さく、且つ、テーパ壁６，８、すなわち、隔壁の細孔の平均開口面積（平均細孔径）よりも大きい。
【００１３】
また、上流側のテーパ壁８は、排気流入通路３の入口が上流へ向かって四角錐状に広がってその流路断面積が徐々に大きくなるように、上流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。一方、下流側のテーパ壁６は、排気流出通路４の出口が下流へ向かって四角錐状に広がってその流路断面積が徐々に大きくなるように、下流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。なお、テーパ壁６，８はフィルタ１の外側に向かって徐々に狭まる形状であれば、例えば、円錐状や六角錐状であってもよい。
【００１４】
隔壁２は多孔質材料からなるので、排気流入通路３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、排気流入通路３周囲の隔壁２を通って隣接する排気流出通路４内に流れ込む。もちろん、テーパ壁６，８も隔壁２と同じ多孔質の材料からなるので、排気ガスは、上流側のテーパ壁８を通って排気流出通路４内に流入することができ、また、下流側のテーパ壁６を通って排気流入通路３から流出することができる。
【００１５】
次に、本発明のフィルタ１を製造するための第１のフィルタ製造方法について説明する。始めに、図２に示されているように、コージェライト等の多孔性物質からハニカム構造をなす基材１０が準備される。この基材１０は、隔壁２によって画成される排気流通路３，４を有する。隔壁２は格子状をなしている。
【００１６】
次いで、図２（Ｂ）に示されているように、基材１０の一方の端面に、排気流通路３，４の端部の開口を部分的に閉塞するための閉塞装置１１が押し付けられる。閉塞装置１１の詳細は図３に示されている。閉塞装置１１の平面図である図３（Ａ）を参照すると、閉塞装置１１は所定の数の突起１２を有する。１つの突起１２を取り出して示した図３（Ｂ）を参照すれば判るように、突起１２は実質的に正四角錐の形状をなす。これら突起１２は、隣接する４つの突起１２の対応する稜線１３が一カ所に集合するように配置されている。このように隣接する４つの突起１２の対応する稜線１３が集合する領域には、それぞれピン１４が配置されている。
【００１７】
閉塞装置１１は、各突起１２が隣接する排気流通路３，４うちのいずれか一方の排気流通路３に挿入されるように、基材１０の一方の端面に押し付けられる。このように、基材１０の一方の端面に閉塞装置１１が押し付けられると、隣接する４つの突起１２の壁面によって、対応する隔壁２の端部分が互いに向かって寄せ集められる。ここで、これら寄せ集められた隔壁２によって囲まれた領域には、閉塞装置１１のピン１４が存在するので、ピン１４によって小孔７が残されつつ、隔壁２の端部分同士が部分的に接続される。斯くして、小孔７を有する上流側のテーパ壁８が形成される。
【００１８】
次いで、基材１０の一方の端面に閉塞装置１１が押し付けられたときに挿入せしめられた排気流通路３とは異なる排気流通路４に各突起１２が挿入せしめられるように、基材１０の他方の端面に閉塞装置１１が押し付けられる。斯くして、小孔５を有する下流側のテーパ壁６が形成される。
【００１９】
このように、本発明の第１のフィルタ製造方法によれば、各排気流通路の端部の開口の閉塞、すなわち、各排気流通路の端部の開口を閉塞するためのテーパ壁の形成と、該テーパ壁への小孔の形成とが同時に行われる。
【００２０】
次に、本発明の第２のフィルタ製造方法について説明する。第２のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置１１は、図４に示されている開口閉塞器具１５と、図５に示されている小孔形成器具１６とを具備する。
【００２１】
開口閉塞器具１５の平面図である図４（Ａ）を参照すると、開口閉塞器具１５は所定の数の突起１２を有する。図４（Ｂ）は１つの突起１２を示している。図４（Ｂ）を参照すれば判るように、突起１２は実質的に正四角錐の形状をなす。これら突起１２は、隣接する４つの突起１２の対応する稜線１３が一カ所に集合するように配置されている。
【００２２】
一方、小孔形成器具１６の平面図である図５（Ａ）を参照すると、小孔形成器具１６は所定の数のピン１４を有する。図５（Ｂ）は４つのピン１４を示している。これらピン１４は、開口閉塞器具１５の隣接する４つの突起１２の対応する稜線１３が集合する領域に対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００２３】
さて、第２のフィルタ製造方法では、図６（Ａ）に示されているように、始めに、各突起１２が隣接する排気流通路３，４のうちのいずれか一方の排気流通路３に挿入されるように、開口閉塞器具１５が基材１０の一方の端面に押し付けられる。このように、基材１０の一方の端面に開口閉塞器具１５が押し付けられると、隣接する４つの突起１２の壁面によって、対応する隔壁２の端部分が互いに向かって寄せ集められる。最終的には、隔壁２の端部分同士が接続され、排気流通路３の端部の開口はテーパ壁によって完全に閉塞される。
【００２４】
次いで、図６（Ｂ）に示されているように、各排気流通路３の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ピン１４が貫通するように、小孔形成器具１６が基材１０の一方の端面に押し付けられる。これによって、テーパ壁の先端頂部に小孔７が形成される。
【００２５】
基材１０の他方の端面に関しても、同様な工程が行われる。すなわち、基材１０の一方の端面に開口閉塞器具１５が押し付けられたときに挿入せしめられた排気流通路３とは異なる排気流通路４に各突起１２が挿入せしめられるように、基材１０の他方の端面に開口閉塞器具１５が押し付けられる。これによって、排気流通路４の端部の開口はテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、各排気流通路４の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ピン１４が貫通するように、小孔形成器具１６が基材１０の他方の端面に押し付けられる。これによって、テーパ壁の先端頂部に小孔５が形成される。
【００２６】
このように、本発明の第２のフィルタ製造方法によれば、始めに、各排気流通路の端部の開口の閉塞、すなわち、各排気流通路の端部の開口を閉塞するためのテーパ壁の形成が行われ、その後、テーパ壁への小孔の形成が行われる。もちろん、第２のフィルタ製造方法において、一方の排気流通路３の端部の開口をテーパ壁によって完全に閉塞した後に、他方の排気流通路４の端部の開口をテーパ壁によって完全に閉塞し、その後、各テーパ壁に小孔を形成するようにしてもよい。
【００２７】
次に、本発明の第３のフィルタ製造方法について説明する。第３のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置１１は、図７に示されているように、開口閉塞器具１７と、小孔形成器具１８とを具備する。
【００２８】
開口閉塞器具１７は、図４に示されている開口閉塞器具１５と同様に、所定の数の突起１２を有する。また、開口閉塞器具１５と同様に、開口閉塞器具１７の突起１２も実質的に正四角錐の形状をなし、隣接する４つの突起１２の対応する稜線１３が一カ所に集合する関係で配置されている。また、開口閉塞器具１５とは異なり、隣接する４つの突起１２の対応する稜線１３が一カ所に集合する領域には、貫通孔１９が形成されている。
【００２９】
一方、小孔形成器具１８は、図５に示されている開口閉塞器具１５と同様に、所定の数のピン１４を有する。これらピン１４は、開口閉塞器具１７の貫通孔１９に対応する位置にそれぞれ配置されている。したがって、各ピン１４は対応する貫通孔１９内に挿入されることができる。
【００３０】
さて、第３のフィルタ製造方法では、第２のフィルタ製造方法と同様に、始めに、各突起１２が隣接する排気流通路３，４のうちのいずれか一方の排気流通路３に挿入されるように、開口閉塞器具１７が基材１０の一方の端面に押し付けられる。これにより、排気流通路３の端部の開口はテーパ壁によって完全に閉塞される。
【００３１】
次いで、開口閉塞器具１７が基材１０の一方の端面に押し付けられた状態で、ピン１４が対応する貫通孔１９に入り込むように、小孔形成器具１８が開口閉塞器具１７に押し付けられる。これにより、各排気流通路３の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ピン１４が貫通し、テーパ壁の先端頂部に小孔７が形成される。
【００３２】
基材１０の他方の端面に関しても、同様な工程が行われる。すなわち、第２のフィルタ製造方法と同様に、基材１０の一方の端面に開口閉塞器具１７が押し付けられたときに挿入せしめられた排気流通路３とは異なる排気流通路４に各突起１２が挿入せしめられるように、基材１０の他方の端面に開口閉塞器具１７が押し付けられる。これによって、排気流通路４の端部の開口はテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、開口閉塞器具１７が基材１０の他方の端面に押し付けられた状態で、ピン１４が対応する貫通孔１９に入り込むように、小孔形成器具１８が開口閉塞器具１７に押し付けられる。これにより、各排気流通路４の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ピン１４が貫通し、テーパ壁の先端頂部に小孔５が形成される。
【００３３】
このように、本発明の第３のフィルタ製造方法によれば、第２のフィルタ製造方法と同様に、始めに、各排気流通路の端部の開口の閉塞、すなわち、各排気流通路の端部の開口を閉塞するためのテーパ壁の形成が行われ、その後、テーパ壁への小孔の形成が行われる。なお、第３のフィルタ製造方法によれば、基材１０の端面に形成されたテーパ壁が開口閉鎖器具１７によって押さえ付けられた状態にて、小孔形成器具１８によって、当該テーパ壁に小孔が形成されることから、小孔形成器具１８のピン１４がテーパ壁に押し付けられたときにテーパ壁が損傷することが抑制される。
【００３４】
また、第２のフィルタ製造方法では、テーパ壁が形成された後に、小孔形成器具１６を基材の端面に押し付けられることによって小孔が形成されるので、小孔形成器具１６を基材１０の端面に押し付ける前に、小孔形成器具１６の各ピン１４が各テーパ壁の先端頂部に対応するように、小孔形成器具１６を正確に位置決めしておかなければならない。これは非常に煩雑な作業である。これに対し、第３のフィルタ製造方法によれば、単に、開口閉塞器具１７の各貫通孔１９に小孔形成器具１８のピン１４を通すことによって、テーパ壁に小孔が形成されるので、小孔形成器具１８によって小孔を形成するときに、小孔形成器具１８の各ピン１４が各テーパ壁の先端頂部に対応するように小孔形成器具１８を位置決めするという工程が省略される。
【００３５】
次に、本発明の第４のフィルタ製造方法について説明する。第４のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置１１は、図４に示されている開口閉塞器具１５と、図８の平面図に示されている小孔形成器具２０とを具備する。開口閉塞器具１５の構成は、既に、第２のフィルタ製造方法に関連して説明されているので、ここではその説明は省略する。小孔形成器具２０の詳細は図９に示されている。
【００３６】
図９（Ａ）は端壁面２１を排除された小孔形成器具２０を示す平面図である。図９（Ａ）を参照すると判るように、小孔形成器具２０は所定の数のドリル部材２２を有する。１つのドリル部材２２を示す図９（Ｂ）を参照すると判るように、ドリル部材２２は歯車２３と、この歯車２３の中心から当該歯車の壁面に対して垂直に延びるドリル２４とを有する。
【００３７】
図９（Ａ）に示されているように、各ドリル部材２２は中間歯車２５に噛合しており、隣接する２つのドリル部材２２は中間歯車２５によって連結されている。また、特定の１つのドリル部材２２には、駆動歯車２６が噛合されている。駆動歯車２６は例えば電気モータなどの適切な駆動手段によって回転駆動せしめられることが可能となっている。小孔形成器具２０は、駆動歯車２６が回転駆動せしめられると、この駆動歯車２６に噛合しているドリル部材２２が回転駆動せしめられ、そして、このドリル部材２２の回転が中間歯車２６および残りのドリル部材２２を介して残りのドリル部材２２に伝達されて、結果的に、全てのドリル部材２２のドリル２４がその長手軸線周りで回転駆動せしめられるようになっている。
【００３８】
なお、ドリル部材２２のドリル２４は小孔形成器具２０の端壁面から突出し、このようにドリル２４が突出する位置は図５に示されている小孔形成器具１６においてピン１４が配置されている位置に一致する。
【００３９】
さて、第４のフィルタ製造方法では、第２のフィルタ製造方法と同様に、図４に示されている開口閉塞器具１５が基材１０の一方の端面に押し付けられ、排気流通路３の端部の開口がテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、小孔形成器具２０の駆動歯車２６が回転駆動せしめられ、各排気流通路３の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ドリル部材２２のドリル２４が貫通するように、小孔形成器具２０が基材１０の一方の端面に押し付けられる。斯くして、回転するドリル２４によって、テーパ壁の先端頂部に小孔７が形成される。
【００４０】
基材１０の他方の端面に関しても、同様な工程が行われる。すなわち、第２のフィルタ製造方法と同様に、基材１０の他方の端面に開口閉塞器具１５が押し付けられ、排気流通路４の端部の開口がテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、小孔形成器具２０の駆動歯車２６が回転駆動せしめられ、各排気流通路４の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ドリル部材２２のドリル２４が貫通するように、小孔形成器具２０が基材１０の他方の端面に押し付けられる。斯くして、回転するドリル２４によって、テーパ壁の先端頂部に小孔５が形成される。
【００４１】
第４のフィルタ製造方法によれば、回転するドリル２４によってテーパ壁の先端頂部に小孔が形成されるので、上述した他のフィルタ製造方法におけるように、単に、ピンを押し込むことによって小孔をテーパ壁の先端頂部に形成する場合に比べて、小孔を形成するときのテーパ壁の損傷が抑制される。
【００４２】
次に、本発明の第５のフィルタ製造方法について説明する。第５のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置１１は、図４に示されている開口閉塞器具１５と、図１０の平面図に示されている小孔形成器具２７とを具備する。開口閉塞器具１５の構成は、既に、第２のフィルタ製造方法に関連して説明されているので、ここではその説明は省略する。なお、図１０（Ａ）に示されている小孔形成器具２７では、図１０（Ｂ）には示されている端壁２８が省略されている。
【００４３】
図１０（Ａ）を参照すると判るように、小孔形成器具２７は所定の数のドリル部材２９を有する。図１０（Ｂ）を参照すると判るように、ドリル部材２９は球体３０と、この球体３０から延びるドリル３１とを有する。
【００４４】
図１０（Ｂ）に示されているように、小孔形成器具２７の円盤状の本体３２には、本体３２の中心を中心として環状の複数の溝３３が形成されている。また、本体３２は、電気モータなどの適切な手段によって、図１０（Ｂ）に示されている回転軸線Ａ周りで回転駆動せしめられることが可能となっている。
【００４５】
ところで、ドリル部材２９の球体３０は溝３３を画成する側壁面に接するように対応する溝３３内に収容される。また、ドリル部材２９のドリル３１は小孔形成器具２７の端壁２８から突出し、このようにドリル３１が突出する位置は図５に示されている小孔形成器具１６においてピン１４が配置されている位置に一致する。
【００４６】
小孔形成器具２７は、その本体３２が回転駆動せしめられると、各ドリル部材２９の球体３０が本体２８の溝３３の側壁面によって回転せしめられ、結果的に、ドリル部材２９のドリル３１がその長手軸線周りで回転せしめられるようになっている。
【００４７】
なお、ドリル部材２９の球体３０をかさ歯歯車とし、且つ、溝３３を画成する側壁面にかさ歯を形成し、ドリル部材２９のかさ歯歯車を溝３３の側壁面のかさ歯に噛合させ、本体３２が回転駆動せしめられると各ドリル部材２９のかさ歯歯車が本体３２によって回転せしめられるように小孔形成器具２７を構成してもよい。
【００４８】
さて、第５のフィルタ製造方法では、第２のフィルタ製造方法と同様に、図４に示されている開口閉塞器具１５が基材１０の一方の端面に押し付けられ、排気流通路３の端部の開口がテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、小孔形成器具２７の本体３２が回転駆動せしめられ、各排気流通路３の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ドリル部材２９のドリル３１が貫通するように、小孔形成器具２７が基材１０の一方の端面に押し付けられる。斯くして、回転するドリル３１によって、テーパ壁の先端頂部に小孔７が形成される。
【００４９】
基材１０の他方の端面に関しても、同様な工程が行われる。すなわち、第２のフィルタ製造方法と同様に、基材１０の他方の端面に開口閉塞器具１５が押し付けられ、排気流通路４の端部の開口がテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、小孔形成器具２７の本体３２が回転駆動せしめられ、各排気流通路４の端部の開口を完全に閉塞しているテーパ壁の先端頂部を各ドリル部材２９のドリル３１が貫通するように、小孔形成器具２７が基材１０の他方の端面に押し付けられる。斯くして、回転するドリル３１によって、テーパ壁の先端頂部に小孔５が形成される。
【００５０】
次に、本発明の第６のフィルタ製造方法について説明する。第５のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置１１は、図４に示されている開口閉塞器具１５と、図１１（Ｂ）に示されている小孔形成器具３４とを具備する。開口閉塞器具１５の構成は、既に、第２のフィルタ製造方法に関連して説明されているので、ここではその説明は省略する。
【００５１】
小孔形成器具３４は、開口閉塞器具１５の直径とほぼ等しい直径を有する円盤状の器具である。また、小孔形成器具３４は、本体３５と、この本体３５に取り付けられた切削層３６とを有する。切削層３６は、基材１０のテーパ壁を削ることができる研磨材からなる。また、小孔形成器具３４は、例えば電気モータなどの適切な駆動手段によって回転軸線Ｂ周りで回転可能とされている。
【００５２】
さて、第６のフィルタ製造方法では、第２のフィルタ製造方法と同様に、図４に示されている開口閉塞器具１５が、図１１（Ａ）に示されているように、基材１０の一方の端面に押し付けられ、排気流通路３の端部の開口がテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、小孔形成器具３５が回転軸線Ｂ周りで回転せしめられ、基材１０の一方の端面に押し付けられる。これによって、小孔形成器具３５の切削層３６が基材１０に形成されているテーパ壁の先端頂部に押し付けられ、当該テーパ壁の先端頂部が切削層３６によって削られる。斯くして、テーパ壁の先端頂部に小孔７が形成される。
【００５３】
基材１０の他方の端面に関しても、同様な工程が行われる。すなわち、第２のフィルタ製造方法と同様に、基材１０の他方の端面に開口閉塞器具１５が押し付けられ、排気流通路４の端部の開口がテーパ壁によって完全に閉塞される。次いで、小孔形成器具３５が回転軸線Ｂ周りで回転せしめられ、基材１０の他方の端面に押し付けられる。斯くして、テーパ壁の先端頂部に小孔５が形成される。
【００５４】
なお、上述したフィルタ製造方法には、共通して、全ての小孔５，６の開口面積を所望の開口面積とすることができるという利点、すなわち、テーパ壁６，８に形成される小孔５，７の開口面積にバラツキが生じることが抑制されるという利点がある。小孔５，７の開口面積は、フィルタ１の圧損と微粒子捕集率とに影響する。すなわち、小孔５，７の開口面積が変われば、フィルタ１の圧損と微粒子捕集率も変わってしまう。したがって、上述したフィルタ製造方法によって、小孔の開口面積が確実に所望の開口面積とされれば、フィルタ１の圧損値と微粒子捕集率とが所望の値となる。
【００５５】
また、一般的に、フィルタの微粒子捕集率の向上と圧損上昇の抑制とは背反事項であり、したがって、フィルタの圧損を低下させようとすれば、フィルタの微粒子捕集率も低下してしまう。しかしながら、本実施形態のフィルタには、従来のフィルタに比べて、その微粒子捕集率はさほど変わらないものの、その圧損が格段に低いという利点がある。すなわち、本実施形態のフィルタでは、その微粒子捕集率が高く、且つ、その圧損が低い。以下、本実施形態のフィルタにおいて、微粒子捕集率が高く且つ圧損が低くなる理由について説明する。
【００５６】
上述したように、排気ガスは、上流側のテーパ壁８を通って排気流出通路４内に流入することができ、また、下流側のテーパ壁６を通って排気流入通路３から流出することができる。このように、フィルタ１の排気流通路を閉塞する部分６，８が排気ガスを通過させることができるので、フィルタ１の圧損は従来のフィルタに比べて低くなる。一方、排気ガスがテーパ壁６，８を通るときには、これらテーパ壁６，８によって排気ガス中の微粒子が捕集されるので、排気ガスがテーパ壁６，８を通ることができたとしても、フィルタ１の微粒子捕集率が低下することは抑制されている。
【００５７】
さらに、排気ガスは小孔７を介して排気ガス流出通路４内に流入し、小孔５を介して排気ガス流入通路３から流出することができる。このように、小孔５，７が排気ガスを通すことができるので、このことによっても、本発明のフィルタ１の圧損が従来のフィルタに比べて低くなる。一方、小孔５，７の開口面積は比較的小さいので、フィルタ１の微粒子捕集率が大きく低下することは抑制されている。
【００５８】
また、上述したように、上流側のテーパ壁８は、排気流入通路３の入口が上流へ向かって四角錐状に広がってその流路断面積が徐々に大きくなるように、上流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。このため、排気ガスがスムーズに排気流入通路３に流入し、排気流入通路３の入口近傍に排気ガスの乱流が生じないので、このことによっても、フィルタ１の圧損が従来のフィルタに比べて低くなる。もちろん、こうした理由によってフィルタ１の圧損が低くなっているとしても、このことはフィルタ１の微粒子捕集率にはほとんど影響を及ぼさない。したがって、上述した理由によってフィルタ１の圧損が低くなっていることによって、フィルタ１の微粒子捕集率が低下することはほとんどない。
【００５９】
一方、上述したように、下流側のテーパ壁６は、排気流出通路４の出口が下流へ向かって四角錐状に広がってその流路断面積が徐々に大きくなるように、下流へ向かって四角錐状に狭まる形状をしている。このため、排気ガスがスムーズに排気流出通路４から流出し、排気流出通路４の出口近傍に排気ガスの乱流が生じないので、このことによっても、フィルタ１の圧損が従来のフィルタに比べて低くなる。もちろん、こうした理由によってフィルタ１の圧損が低くなっているとしても、上流側のテーパ壁６に関連して説明した理由と同じ理由から、フィルタ１の微粒子捕集率が低下することはほとんどない。
【００６０】
こうした理由から、本実施形態のフィルタ１では、微粒子捕集率が高く、且つ、圧損が低い。
【００６１】
ところで、フィルタ１は微粒子を酸化除去することができる酸化物質を担持する。これによればフィルタ１に捕集された微粒子は継続的に酸化除去される。次に、フィルタ１に担持される酸化物質について詳細に説明する。隔壁２の両側の壁面上、各隔壁の細孔を画成する壁面上、テーパ壁６，８の両側壁面上、および、テーパ壁６，８の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体上に貴金属触媒と、活性酸素生成剤とが担持される。活性酸素生成剤は、周囲に過剰な酸素が存在すると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解放して活性酸素を生成する。
【００６２】
貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が用いられる。活性酸素生成剤としては、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。
【００６３】
次に、フィルタ１による微粒子除去作用について、担体上に白金およびカリウム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。
【００６４】
本発明のフィルタ１は、例えば、圧縮着火式内燃機関の排気通路内に配置される。吸気通路および燃焼室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から排出される排気ガスの空燃比はリーンである。すなわち、排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。また、圧縮着火式内燃機関の燃焼室内では一酸化窒素（ＮＯ）が発生する。したがって、排気ガス中にはＮＯが含まれている。このため過剰酸素、および、ＮＯを含んだ排気ガスがフィルタ１の排気流入通路３内に流入することになる。
【００６５】
図１２（Ａ）および（Ｂ）は隔壁２の壁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１２（Ａ）および（Ｂ）において、６０は白金の粒子を示し、６１はカリウムを含んでいる活性酸素生成剤を示している。
【００６６】
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、排気ガスがフィルタ１内に流入すると、図１２（Ａ）に示したように、これら酸素（Ｏ2）がＯ2-またはＯ2-の形で白金の表面に付着する。排気ガス中のＮＯはこれらＯ2-またはＯ2-と反応し、ＮＯ2となる。次いで、生成されたＮＯ2の一部は白金上で酸化されつつ活性酸素生成剤６１内に保持され、図１２（Ａ）に示したように、カリウムと結合しながら硝酸イオン（ＮＯ3-）の形で活性酸素生成剤６１内に拡散し、硝酸カリウム（ＫＮＯ3）を生成する。すなわち、結果的には、排気ガス中の酸素が硝酸カリウム（ＫＮＯ3）の形で活性酸素生成剤６１内に保持される。
【００６７】
一方、燃焼室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る。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。これら微粒子は排気ガスがフィルタ１内を流れているときに、図６（Ｂ）において６２で示したように、活性酸素生成剤６１の表面上に接触して付着する。
【００６８】
このように微粒子６２が活性酸素生成剤６１の表面上に付着すると、微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面では酸素濃度が低下する。すなわち、酸素濃度の高い活性酸素生成剤６１内と活性酸素生成剤６１の表面上との間に濃度差が生じる。したがって、活性酸素生成剤６１内の酸素が微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤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）と一酸化窒素（ＮＯ）とに分解され、こうして生成された酸素（Ｏ）が微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向かい、その一方で、ＮＯが活性酸素生成剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流側の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤６１内に保持される。
【００６９】
ここで、微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向かう酸素（Ｏ）は硝酸カリウムのような化合物から分解された酸素である。このように化合物から分解された酸素は不対電子を有し、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。これら活性酸素が微粒子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がフィルタ１上に堆積することはほとんどない。さらに、活性酸素は高い反応性を有するので、フィルタ１の温度が比較的低くても、微粒子はフィルタ１において活性酸素によって酸化除去される。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、排気浄化材の各排気流通路の塞がれるべき端部に比較的小さい孔が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパティキュレートフィルタを示す図である。
【図２】本発明のパティキュレートフィルタを製造するための第１のフィルタ製造方法を説明するための図である。
【図３】第１のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置を示す図である。
【図４】本発明のパティキュレートフィルタを製造するための第２のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置を示す図である。
【図５】第２のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置を示す図である。
【図６】第２のフィルタ製造方法を説明するための図である。
【図７】第３のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置を示す図である。
【図８】第４のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置を示す図である。
【図９】図８に示されている閉塞装置を詳細に示す図である。
【図１０】第５のフィルタ製造方法において使用される閉塞装置を示す図である。
【図１１】第６のフィルタ製造方法を説明するための図である。
【図１２】パティキュレートフィルタの微粒子酸化除去作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１…パティキュレートフィルタ
２…隔壁
３…排気流入通路
４…排気流出通路
５，７…小孔
６，８…テーパ壁
１１…閉塞装置
１２…突起
１４…ピン
１５，１７…開口閉塞器具
１６，１８，２０，２７，３４…小孔形成器具
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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