(57)【要約】排気浄化装置１０は、エンジン２０と、エンジン２０に接続され燃料を燃焼した排気が流通するマニホールド２２と、マニホールド２２に接続され排気浄化触媒が担持されたハニカムフィルタ３０を保持するケーシング２６とにより構成され、自動車に搭載されている。この排気浄化装置１０は、ハニカムフィルタ３０は、排気が流通するマニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端部までの排気経路の長さが１ｍ以内の位置に配置されている。ハニカムフィルタ３０は、気孔率が７０％以上であり、複数の貫通孔が形成された板状部材を貫通孔が連通するように長手方向に積層して形成され、連通した貫通孔の両端が交互に目封じされている。ハニカムフィルタ３０は、無機繊維（セラミック繊維や金属繊維）や無機フォーム（セラミックフォームや金属フォーム）で形成してもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置であって、
前記内燃機関に接続され前記排気が流通する接続管と、
気孔率が７０％以上であり排気浄化触媒が担持され該排気浄化触媒により前記接続管を流通する排気中の粒状物質を燃焼して浄化する浄化フィルタと、
を備え、
前記浄化フィルタは、前記内燃機関からの前記接続管の長さが１ｍ以内の位置に配置されている、
排気浄化装置。
【請求項２】
前記浄化フィルタは、気孔率が９５％以下である、
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記浄化フィルタは、長手方向に沿って並列する複数の貫通孔の端面で交互に目封じされている、
請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記浄化フィルタは、一方の端面が目封じされ他方の端面が開口された貫通孔と一方の端面が開口され他方の端面が目封じされた貫通孔とが交互に並ぶように形成されている、
請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記浄化フィルタは、排気が通過する壁の内部に前記排気浄化触媒が担持され、該壁の内部に前記粒状物質が入り込む空間が形成されている、
請求項１〜４のいずれかに記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記浄化フィルタは、複数の貫通孔が形成された２以上の板状部材を該貫通孔が連通するように長手方向に積層して形成されている、
請求項１〜５のいずれかに記載の排気浄化装置。
【請求項７】
前記浄化フィルタは、主として無機繊維及び無機フォームから選ばれる１種以上により形成されている、
請求項１〜６のいずれかに記載の排気浄化装置。
【請求項８】
前記排気浄化触媒は、酸化物である、
請求項１〜７のいずれかに記載の排気浄化装置。
【請求項９】
前記酸化物は、ペロブスカイト構造を有する、
請求項８に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、排気浄化装置に関する。
【背景技術】  従来、排気浄化装置としては、粒状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと称する）の配置位置を工夫したものが提案されている。例えば、特開２０００−１４５４３０号公報に記載された装置は、エンジンの下流の１ｍ以内にＤＰＦを配置し、ＤＰＦに粒状物質を捕集しながらエンジンの排気熱を利用してこの捕集された粒状物質を燃焼させ、ＤＰＦを再生する。
【発明の開示】
前記公報に記載された排気浄化装置によれば、排気の熱を利用して粒状物質を燃焼させることによりＤＰＦを再生することができたが、このように排気の熱を利用して粒状物質を燃焼させるＤＰＦにおいて更に再生しやすいものの開発が望まれていた。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、浄化フィルタを容易に再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
本発明の排気浄化装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。すなわち、本発明の排気浄化装置は、
内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置であって、
前記内燃機関に接続され前記排気が流通する接続管と、
気孔率が７０％以上であり排気浄化触媒が担持され該排気浄化触媒により前記接続管を流通する排気中の粒状物質を燃焼して浄化する浄化フィルタと、
を備え、
前記浄化フィルタは、前記内燃機関からの前記接続管の長さが１ｍ以内の位置に配置されているものである。
この排気浄化装置は、内燃機関からの接続管の長さが１ｍ以内の位置に浄化フィルタが配置されているため、排気は接続管などにあまり熱を奪われずに高温のまま浄化フィルタに到達する。また、浄化フィルタの気孔率が７０％以上と大きいため、浄化フィルタに捕集された粒状物質と浄化フィルタに担持された排気浄化触媒とが接触しやすい。この結果、排気浄化触媒が担持された浄化フィルタは排気によって速やかに昇温されて触媒機能を発揮するようになり、しかも粒状物質と触媒とが接触しやすいため多くの粒状物質を効率よく燃焼する。したがって、特開２０００−１４５４３０号公報に記載された排気浄化装置に比べて浄化フィルタを更に容易に再生することができる。ここで、「内燃機関からの前記接続管の長さが１ｍ以内」とは、排気が流通する接続管の最上流部から浄化フィルタの先端部までの接続管の長さをいう。なお、排気浄化触媒を担持したあとの浄化フィルタの気孔率が７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。
本発明の排気浄化装置において、前記浄化フィルタは、気孔率が９５％以下であることが好ましい。気孔率が９５％を超えると浄化フィルタの壁を構成する材料が少なくなり、強度が低下するため好ましくない。
本発明の排気浄化装置において、前記浄化フィルタは、長手方向に沿って並列する複数の貫通孔の端面で交互に目封じされてもよい。
本発明の排気浄化装置において、前記浄化フィルタは、排気が通過する壁の内部に前記排気浄化触媒が担持され、該壁の内部に前記粒状物質が入り込む空間が形成されていてもよい。こうすれば、排気浄化触媒が担持された壁表面でのみ粒状物質を捕集する場合に比べ、粒状物質と排気浄化触媒との接触確率が高まるため、再生の効率を高めることができる。
本発明の排気浄化装置において、前記浄化フィルタは、複数の貫通孔が形成された２以上の板状部材を該貫通孔が連通するように長手方向に積層して形成してもよい。こうすれば、粒状物質の燃焼熱により浄化フィルタの長手方向に温度差が生じて熱応力がかかったとしても、積層された板状部材同士の間でその応力を緩和するため、長手方向に一体成形されたものに比べ熱応力による損傷が生じにくい。
本発明の排気浄化装置において、前記浄化フィルタは、主として無機繊維及び無機フォームから選ばれる１種以上の材料で形成してもよい。こうすれば、無機繊維及び無機フォームを利用して気孔率が７０％以上の浄化フィルタを実現することができる。ここで、無機繊維としては、例えば金属繊維、セラミック繊維などが挙げられる。このうち、金属繊維としては、例えば銅、鉄（クロム系ステンレス、クロムニッケル系ステンレスなど）及びアルミニウムなどから選ばれる１種又は２種以上の繊維が挙げられ、セラミック繊維としては、例えばアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、シリカアルミナなどの酸化物系繊維や炭化珪素などの炭化物系繊維などから選ばれる１種又は２種以上の繊維が挙げられる。無機フォームとしては、例えば金属フォームやセラミックフォームであってもよく、このうち強度が高いことから金属フォームが好ましい。金属フォームとしては、例えば銅、鉄（クロム系ステンレス、クロムニッケル系ステンレスなど）及びアルミニウムなどから選ばれる１種又は２種以上のフォームが挙げられ、セラミックフォームとしては、例えばアルミナフォーム、シリカフォーム及び炭化珪素フォームなどから選ばれる１種又は２種以上のフォームが挙げられる。
本発明の排気浄化装置において、排気浄化触媒は、特に限定されるものではないが、例えば、貴金属、酸化物などであってもよい。貴金属としては、例えば白金、パラジウム、ロジウムから選ばれる１種又は２種以上が挙げられ、酸化物としては、ペロブスカイト構造を有するもの（ＬａＣｏＯ３，ＬａＭｎＯ３など）及びＣｅＯ２などが挙げられる。これらのうち、ペロブスカイト構造を有する酸化物が好ましい。こうすれば、希少元素である貴金属（白金など）を用いることなく粒状物質を燃焼させることができる。ペロブスカイト構造を有する酸化物としては、例えばペロブスカイト構造（一般式ＡＢＯ３）のＡサイトがＬａ、Ｙ及びＣｅなどから選ばれる１種又は２種以上の元素であり、このうちＬａが好ましく、一般式のＢサイトがＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｎなどから選ばれる１種又は２種以上の元素であるものなどが挙げられる。なお、例えばＬａ０．７５Ｋ０．２５ＣｏＯ３などのようにＡサイトの元素の一部をＫ、Ｓｒ及びＡｇなどに置換してもよい。
【図面の簡単な説明】  図１は、本実施形態の排気浄化装置１０の構成の概要を表す図である。
図２は、本実施形態のハニカムフィルタ３０の説明図である。
図３は、本実施形態のハニカムフィルタ３０の説明図である。
図４は、本実施形態の排気浄化装置１０による粒状物質の捕集・除去の模式図である。
図５は、別の実施形態の排気浄化装置４０のの構成の概要を表す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  次に、本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
図１は、本実施形態の排気浄化装置１０の構成の概略図である。排気浄化装置１０は、エンジン２０と、エンジン２０に接続され燃料を燃焼した排気が流通するマニホールド２２と、マニホールド２２に接続され排気浄化触媒が担持されたハニカムフィルタ３０を保持するケーシング２６と、ケーシング２６に接続され浄化された排気を排出する排気管２４とにより構成され、自動車に搭載されている。この排気浄化装置１０では、ハニカムフィルタ３０は、図１に示すように、エンジン２０からの排気経路の長さが１ｍ以内、つまり排気が流通するマニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端部までの排気経路の長さが１ｍ以内の位置に配置されている。
エンジン２０は、軽油などの炭化水素系の燃料をピストンにより圧縮した空気に噴射することにより燃焼させて駆動力を生じるディーゼルエンジン（内燃機関）として構成されている。エンジン２０からの排気には窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）が含まれると共に燃料に含まれる炭素などから発生する粒状物質（以下ＰＭと称する）が含まれる。
ハニカムフィルタ３０は、主として無機繊維により形成されエンジン２０の排気に含まれるＰＭを除去するフィルタである。このハニカムフィルタ３０は、図２及び図３に示すように、複数の貫通孔３１が形成された２以上の円板状の板状部材３２をこの貫通孔３１が連通するように長手方向に積層し、その両端部に金属製の端部板状部材３４を配置し、この積層方向に圧力をかけてケーシング２６内に固定して形成されている。この端部板状部材３４により、板状部材３２を積層して連通した貫通孔３１の端面が交互に目封じされている。このため、排気は、ハニカムフィルタ３０のうち上流側が開口している貫通孔３１に流入し、その後壁部３３を通過して下流側が開口している貫通孔３１へと移動し、その貫通孔３１を通ってハニカムフィルタ３０から流出していく。ここで、排気に含まれるＰＭは、排気が壁部３３を通過するときに捕集される。また、ハニカムフィルタ３０の端面にはハニカムフィルタ３０の内面に比べて排気による熱や圧力が大きくかかることがあるが、端部板状部材３４が金属製であるため、ハニカムフィルタ３０の損傷を防ぐことができる。なお、板状部材３２及び端部板状部材３４の厚さは、０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。また、この端部板状部材３４は、板状部材３２を積層した両端にそれぞれ１枚ずつ配置してもよいし、数枚ずつ配置してもよい。また、ここでは端部板状部材３４を金属により形成したが、板状部材３２と同じ材質で形成してもよい。そして、ここでは板状部材３２を積層させたハニカムフィルタ３０としたが、一体成型されたハニカムフィルタを用いてもよい。
このハニカムフィルタ３０は、排気浄化触媒を担持したあとの気孔率が７０％以上９５％以下となるように形成されている。このため、排気浄化触媒を担持する前の気孔率は、少なくとも７０％以上であり、９７％以下であることが好ましい。また、このハニカムフィルタ３０は、このハニカムフィルタ３０の見掛け密度は、０．０５〜１．００ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。
ハニカムフィルタ３０に形成される貫通孔３１の大きさは、１．４×１．４ｍｍ〜１６×１６ｍｍであることが好ましい。貫通孔１２同士の間の壁部３３の厚さ（壁厚）は、０．２〜１０．０ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜６．０ｍｍがより好ましい。壁厚が０．２ｍｍ未満ではＰＭもれが起こるなど捕集効率が低下し、１０．０ｍｍを超えると、排気が壁部３３を通過しにくくなり圧損が大きくなるためである。また、単位断面積あたりの貫通孔３１の数（セル密度）は、０．１６〜６２個／ｃｍ２（１．０〜４００ｃｐｓｉ）が好ましく、０．６２〜３１個／ｃｍ２（４〜２００ｃｐｓｉ）がより好ましい。貫通孔の数が０．１６個／ｃｍ２未満では、ハニカムフィルタ３０内部の排気と接触する壁の面積が小さくなり、６２個／ｃｍ２を超えると、圧力損失も高くなるし、ハニカムフィルタ３０の作製が困難になるためである。なお、貫通孔３１の形状は、矩形であってもよいし、三角形や六角形であってもよい。
ハニカムフィルタ３０の板状部材３２は、主として無機繊維により形成されている。この無機繊維の長さは、０．１〜３００μｍが好ましく０．５〜５０μｍがより好ましく、無機繊維の径は、１〜３０μｍが好ましく、２〜１０μｍがより好ましい。また、この板状部材３２は、無機繊維を結合する無機バインダを含んでいる。無機バインダとしては、例えば、珪酸ガラス、珪酸アルカリガラス及びホウ珪酸ガラスなどの無機ガラスや、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾルなどのゾルから選ばれる１種又は２種以上の無機バインダが挙げられる。このハニカムフィルタ３０に含まれる無機バインダの量は、ハニカムフィルタ３０に含まれる固形分として、５〜５０重量％が好ましく、１０〜４０重量％がより好ましい。バインダの含有量が５重量％未満ではハニカムフィルタ３０の強度が低くなり、５０重量％を超えると高い気孔率を有するものを作製しにくくなる。
板状部材３２に含まれる無機繊維は、貫通孔３１の形成方向に対して垂直な面に沿って多く配向していることが好ましい。こうすれば、排気に含まれるＰＭが入り込む空間が形成されやすいし、排気が壁部３３を通過しやすくなるため初期の圧力損失を低減できると共に排気に含まれるＰＭを壁部３３の内部まで浸入させて捕集することができる。
また、板状部材３２は、無機繊維に加えて無機粒子を含んで形成してもよい。この無機粒子としては、金属粒子やセラミック粒子でもよい。金属粒子としては、例えば金属シリコン、アルミニウムなどから選ばれる１種又は２種以上の粒子が挙げられる。セラミック粒子としては、例えばアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、コージェライト及びムライトなどの酸化物系の粒子などから選ばれる１種又は２種以上の粒子が挙げられる。
ハニカムフィルタ３０には、排気浄化触媒としてペロブスカイト構造を有するＬａＣｏＯ３が担持されている。この排気浄化触媒の担持量は、ハニカムフィルタ３０の単位体積当たりの排気浄化触媒の重量が１０〜１００ｇ／Ｌであることが好ましい。ここで、排気浄化触媒を担持したハニカムフィルタ３０は、原料である無機繊維に排気浄化触媒を担持して作製してもよいし、部材である板状部材３２及び端部板状部材３４に排気浄化触媒を担持して作製してもよいし、ハニカムフィルタ３０を作製したのちに排気浄化触媒を担持して作製してもよい。
ここで、上述した無機繊維を含む板状部材３２の代わりに主として無機フォームで形成した板状部材３２を積層してハニカムフィルタ３０を作製してもよい。この無機フォームとしては、例えばセラミックフォームや金属フォームであってもよく、このうち強度が高いことから金属フォームが好ましい。セラミックフォームとしては、例えば、アルミナフォーム、シリカフォーム及び炭化珪素フォームなどから選ばれる１種又は２種以上のフォームが挙げられ、金属フォームとしては、例えば銅、鉄（ステンレスなど）及びアルミニウムなどから選ばれる１種又は２種以上のフォームが挙げられる。この無機フォームで形成したハニカムフィルタ３０の排気浄化触媒を担持したあとの気孔率は、７０％以上９５％以下であることが好ましい。このため、排気浄化触媒を担持する前の気孔率は、少なくとも７０％以上であり、９７％以下であることが好ましい。
（１）無機繊維を含むハニカムフィルタの製造方法
次に、無機繊維を含むハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。水１Ｌに対し無機繊維（アルミナ繊維など）を５〜１００ｇの割合で分散させ無機バインダ（シリカゾルなど）を無機繊維１００重量部に対して１０〜４０重量部、有機バインダ（アクリル樹脂など）を１〜１０重量部の割合で添加し、更に、必要により硫酸アルミニウムなどの凝結剤、ポリアクリルアミドなどの凝集剤を少量添加し十分撹拌して抄造用スラリーを調製する。抄造用スラリーを所定形状の孔（正方形など）が互いに所定間隔で形成された孔あきメッシュにより抄き、得られたものを１００〜２００℃で乾燥することにより図２（ｃ）に示した板状部材３２を作製する。この無機繊維を含む板状部材３２は、圧力をかけることにより変形可能であるため、必要に応じて圧縮して気孔率と厚さとを調節する。ここで、例えば金型を利用して押出成形によりハニカムフィルタ３０を一体成形する場合は、無機繊維は押出し方向（貫通孔３１の形成方向）に多く配向するが、この抄造工程で作製すると、図２に示すように、無機繊維が貫通孔３１の形成方向に対し垂直な面に沿ってより多く配向する。このため、壁部３３を排気が流通しやすくなる。そして、貫通孔３１の両端が交互に目封じされるように所定形状の孔を金属板に形成して端部板状部材３４を作製する（図２（ｂ）参照）。
続いて、板状部材３２に排気浄化触媒を担持させる。まず、排気浄化触媒を含む溶液（例えばスラリーやゾル）を調製し、この溶液に板状部材３２を浸漬したのち、引き上げ、貫通孔３１などに残った余分な溶液を吸引によって取り除く。そして、８０〜２００℃で乾燥させ、５００〜７００℃で焼成を行うことにより排気浄化触媒が担持された板状部材３２を得ることができる。ここで、排気浄化触媒を含む溶液は、排気浄化触媒のスラリーとしてもよいし排気浄化触媒が担持された酸化物（アルミナなど）のスラリーとしてもよい。排気浄化触媒の担持量は、排気浄化触媒の種類や組み合わせなどにより適宜選択する。最後に、板状部材３２及び端部板状部材３４を物理的に積層させてハニカムフィルタ３０を作製する。図３に示すように、金属製のケーシング２６に端部板状部材３４を貫通孔３１が連通するように数枚積層して挿入したのち板状部材３２を同様に所定枚数積層して挿入し、更に端部板状部材３４を数枚挿入して積層された方向にプレスにより圧力をかけて圧着し、押さえ金具を設置して固定することによりハニカムフィルタ３０を作製する。なお、積層された端部板状部材３４同士を接着剤を用いて接着固定してもよい。また、説明の便宜のため図３のケーシング２６は、中空の円柱状であるケーシング２６を上下にカットした下側の部分だけを示している。
（２）無機フォームにより形成されたハニカムフィルタの製造方法
１．セラミックフォームにより形成されたハニカムフィルタの製造方法
次に、高気孔率無機フォームのうちセラミックフォームにより形成されたハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。主にセラミック材料（例えばコージェライト、アルミナ、ムライト、炭化珪素及びチタン酸アルミなど）からなる高気孔率セラミックフォーム板（例えばブリジストン製のセラミックフォームなど）に切削加工により貫通孔３１を形成し、上記（１）で述べた形状の板状部材３２を作製する。そして、得られた複数枚の板状部材３２に上記（１）で述べた方法で排気浄化触媒を担持し、上記（１）で述べた方法で積層させてハニカムフィルタ３０を作製する。なお、端部板状部材３４は、上記（１）で述べた金属製のものを使用する。
２．金属フォームにより形成されたハニカムフィルタの製造方法
次に、高気孔率無機フォームのうち金属フォームにより形成されたハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。主に金属からなる高気孔率金属板（例えば住友電気工業製、セルメットなど）にレーザ加工により貫通孔３１を形成し、上記（１）で述べた形状の板状部材３２を作製する。そして、得られた複数枚の板状部材３２に上記（１）で述べた方法で排気浄化触媒を担持し、上記（１）で述べた方法で積層させてハニカムフィルタ３０を作製する。金属フォームにより形成された板状部材３２は、圧力をかけることにより変形可能であるため、必要に応じて圧縮して気孔率と厚さを調節することができる。なお、端部板状部材３４は、上記（１）で述べた金属製のものを使用する。
次に、本実施形態の排気浄化装置１０の動作について図４を用いて説明する。図４は、排気浄化装置１０によるＰＭの捕集・除去の模式図である。まず、エンジン２０を始動させる。すると、エンジン２０は、ピストンにより圧縮した空気に燃料を噴射して燃焼させ、駆動力を生じさせる。このとき、ＰＭを含んだ排気がエンジン２０からマニホールド２２に排出されハニカムフィルタ３０に流入する。ハニカムフィルタ３０にはＰＭが入り込む空間が形成されており、排気に含まれるＰＭを排気浄化触媒３６が担持された壁部３３の内部まで浸入させて捕集する。ここで、ハニカムフィルタ３０に含まれる無機繊維３５が貫通孔３１の形成方向に対して垂直な面に沿って多く配向していると、より深い壁部３３の内部にＰＭが浸入して捕集できると考えられる。またハニカムフィルタ３０は気孔率が大きく熱容量が小さいため、排気の熱により速やかに温度が上昇する。そして、ハニカムフィルタ３０はエンジン２０から１ｍの位置に配置されており、熱のロスが少なく排気熱により排気浄化触媒が十分作用する温度（例えば３５０℃以上）となる。このとき、ハニカムフィルタ３０の壁部３３の内部に担持された排気浄化触媒３６にＰＭが接触すると、このＰＭが速やかに燃焼する。この結果、ハニカムフィルタ３０は、ＰＭが堆積しにくく、強制的な再生（過剰量の燃料噴射など）を行う頻度が少なくなる。
以上詳述した本実施形態の排気浄化装置１０では、排気浄化触媒３６が担持されたハニカムフィルタ３０は排気によって速やかに昇温されて触媒機能を発揮するようになり、しかもＰＭと接触しやすいため多くのＰＭを効率よく燃焼する。したがって、ハニカムフィルタ３０を容易に再生することができる。また、ハニカムフィルタ３０は、気孔率が９５％以下であるため、強度の低下を防ぐことができる。更に、排気浄化触媒が担持された壁表面でのみＰＭを捕集する場合に比べ、ＰＭと排気浄化触媒３６との接触確率が高まるため、再生の効率を高めることができる。更にまた、ＰＭの燃焼熱によりハニカムフィルタ３０の長手方向に温度差が生じて熱応力がかかったとしても、積層された板状部材３２同士の間でその応力を緩和するため、長手方向に一体成形されたものに比べ熱応力による損傷が生じにくい。そして、ハニカムフィルタ３０は、気孔率が大きく熱容量が小さいため、速やかに温度が上昇しＰＭを燃焼可能とすることができる。そしてまた、ハニカムフィルタ３０に担持された排気浄化触媒３６は、ペロブスカイト構造を有する酸化物であるため、希少元素である貴金属（白金など）を用いることなくＰＭを燃焼させることができる。
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、ハニカムフィルタ３０を保持したケーシング２６をマニホールド２２に接続した排気浄化装置１０としたが、図５に示すように、マニホールド２２の内部にハニカムフィルタ３０を配置した排気浄化装置４０としてもよい。こうすれば、排気の熱をより有効に利用して容易に再生することができる。なお、エンジン２０からハニカムフィルタ３０の先端部までの排気経路の長さが１ｍ以内となるようにすれば、接続管の種類（マニホールド２２、排気管２４及びケーシング２６など）や接続の順番などを変更しても構わない。
また、上述した実施形態では、排気浄化装置１０を自動車に搭載したが、例えば、列車、船舶、航空機などに搭載してもよいし、エンジン２０を用いた発電機などに適用してもよい。
実験例
以下には、ハニカムフィルタ３０を用いた排気浄化装置１０の例を、実験例として説明する。
［実験例１］
無機繊維としてアルミナ繊維（平均径５μｍ、平均長さ３００μｍ）を含むハニカムフィルタ３０を作製した。水１Ｌに対しアルミナ繊維を１０ｇの割合で分散させ、アルミナ繊維に対してシリカゾルを５重量％、有機バインダとしてのアクリルラテックスを３重量％の割合で添加し、更に、硫酸アルミニウム、ポリアクリルアミドを少量添加し十分撹拌して抄造用スラリーを調製した。この抄造用スラリーを正方形の孔が互いに所定間隔で形成された孔あきメッシュにより抄き、得られたものを１５０℃で乾燥し、直径１４３．８ｍｍ、厚さ１ｍｍ、貫通孔の大きさが４．５ｍｍ角、壁部３３の厚さ２ｍｍ、セル密度２．４個／ｃｍ２（１５．２ｃｐｓｉ）の板状部材３２を作製した。また、直径１４３．８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのニッケルクロム系ステンレス製の金属板に貫通孔３１の両端が交互に目封じされるように貫通孔３１を形成した端部板状部材３４を作製した。
次に、０．０１ｍｏｌのＬａ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ、０．０１ｍｏｌのＣｏ（ＯＣＯＣＨ３）２・４Ｈ２Ｏ、０．０２４ｍｏｌのＣ６Ｈ８Ｏ７・Ｈ２Ｏ（クエン酸）を２０ｍｌのエタノール溶媒中で混合撹拌し、ＬａＣｏＯ３前駆体ゾルを調製した。このゾルに板状部材３２を浸漬させ、引き上げたのち余分なゾルを吸引によって取り除き、１００℃で乾燥させ、６００℃で１ｈ焼成した。なお、Ｘ線回折測定により、ＬａＣｏＯ３のペロブスカイト構造が確認された。排気浄化触媒の担持量は、ハニカムフィルタ３０の単位体積当たりの排気浄化触媒の重量で３０ｇ／Ｌであった。
次に、金属製のケーシング２６に端部板状部材３４を貫通孔３１が連通するように３枚積層して挿入したのち板状部材３２を同様に１５０枚積層して挿入し、更に端部板状部材３４を３枚挿入して積層された方向にプレスにより圧力をかけて圧着し、押さえ金具を設置して固定することによりハニカムフィルタ３０を得た。得られたハニカムフィルタ３０の排気浄化触媒の担持後の気孔率は、７０％であった。なお、気孔率は、ハニカムフィルタ３０の乾燥重量Ｇ（ｇ）、ハニカムフィルタ３０の外形の体積Ｖ（ｃｍ３）、貫通孔３１の体積Ｋ（ｃｍ３）及び、ハニカムフィルタ３０を構成する材料の真密度Ｄ（ｇ／ｃｍ３）を測定し、次式（１）から求めた。
気孔率％＝１００×（１−Ｇ／（（Ｖ−Ｋ）×Ｄ））  …式（１）
続いて、作製したＬａＣｏＯ３を担持したハニカムフィルタ３０をエンジン２０に接続されたマニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端までの排気経路の長さが０．５ｍとなるように配置し、これを実験例１とした。なお、エンジン２０は２．０Ｌのディーゼルエンジンとした。この実験例１のエンジン２０からハニカムフィルタ３０までの長さ、ハニカムフィルタ３０の排気浄化触媒の担持前後の気孔率、貫通孔３１同士の間の壁部３３の厚さ、ハニカムフィルタ３０の構成材料、ハニカムフィルタ３０の構造の概要などの各数値等をまとめたものを表１に示す。なお、この表１には後述する実験例２〜１２に関する内容もまとめて示す。
【表１】
2006004175.tif 000002
［実験例２、３］
表１に示す壁厚、セル密度２．４個／ｃｍ２（１５．２ｃｐｓｉ）とし、表１に示す気孔率となるように圧縮割合を変えてハニカムフィルタ３０を設計したほかは、実験例１と同様にしてハニカムフィルタ３０を作製し、実験例１と同様にマニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端までの排気経路の長さが０．５ｍとなる位置に配置したものを実験例２、３とした。
［実験例４］
クロムニッケル系ステンレス合金製金属フォーム（住友電気工業製、セルメット、平均気孔径４００μｍ）を平均気孔径が８０μｍとなるようにローラで圧縮し、直径１４３．８ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状に加工したのちに、レーザ加工することで貫通孔の大きさが４．５ｍｍ角、壁部３３の厚さ２ｍｍ、セル密度２．４個／ｃｍ２（１５．２ｃｐｓｉ）の板状部材３２を作製した。また、貫通孔３１の両端が交互に目封じされる孔が形成されるようにレーザ加工して端部板状部材３４を作製した。
次に、実験例１と同様の工程により、板状部材３２及び端部板状部材３４にＬａＣｏＯ３を担持し、積層して金属フォームにより形成されたハニカムフィルタ３０を得た。実験例１と同様にマニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端までの排気経路の長さが０．５ｍとなる位置に配置したものを実験例４とした。
［実験例５〜８］
実験例１〜４と同様のハニカムフィルタ３０を作製し、マニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端までの排気経路の長さが１ｍとなる位置に配置した。これらをそれぞれ実験例５〜８とした（表１参照）。
［実験例９〜１１］
実験例１〜３と同様のハニカムフィルタ３０を作製し、マニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端までの排気経路の長さが１．５ｍとなる位置に配置した。これらをそれぞれ実験例９〜１１とした（表１参照）。
［実験例１２］
表１に示す壁厚とし、圧縮割合を変えて気孔率が６５％となるようにハニカムフィルタ３０を設計したほかは、実験例１と同様にしてハニカムフィルタ３０を作製し、実験例５と同様にマニホールド２２の最上流部からハニカムフィルタ３０の先端までの排気経路の長さが１．０ｍとなる位置に配置したものを実験例１２とした。
［再生率測定］
実験例１〜１２の再生率測定を行った。この測定は、エンジン２０の運転中に排出されたＰＭが強制的な再生処理（過剰量の燃料噴射など）を行わずにハニカムフィルタ上にどのくらい堆積したのかを調べるものである。エンジン２０の運転は、２．０Ｌディーゼル自動車１０・１５モード排気測定試験の測定方法に準じたサイクルを３回行った。このとき、試験前と試験後のハニカムフィルタ３０の重量を測定した。また、各実験例のハニカムフィルタ３０の下流にＰＭカウンタ（ＴＳＩ社製凝集粒子カウンタ３０２２Ａ−Ｓ）を配置し、ハニカムフィルタ３０で捕集できずに下流に排出されたＰＭ量をＰＭ粒子数から把握したが、全ての実験例でハニカムフィルタ３０の下流にはＰＭが流出せず、捕集率は全て１００％であった。また、この試験で生成するＰＭの全生成量を予め調べたところ３．５ｇであった。よって、ＰＭの全生成量に対するＰＭの堆積量（試験前と試験後の重量の差）から再生率を算出した。
［測定結果］
実験例１〜１２のエンジンからハニカムフィルタ３０の先端までの排気経路の長さ、ハニカムフィルタ３０の気孔率、ＰＭ捕集効率、ＰＭの堆積量、ハニカムフィルタ３０の再生率をまとめたものを表２に示す。実験例１〜８は、捕集効率が１００％であり、再生率が５０％以上と高かった。また、実験例９〜１１では、エンジンからハニカムフィルタ３０までの距離が１．５ｍであるため、実験例１〜８に比べて再生率が低かった。実験例１２では、排気浄化触媒３６を担持後の気孔率が７０％未満であり、実験例１〜８に比べて再生率が低かった。この結果から、エンジン２０から１ｍ以内に気孔率が７０％以上のハニカムフィルタ３０を配置すると、ＰＭが燃焼しやすくなることがわかった。
【表２】
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本発明は、２００４年６月３０日に出願された日本国特許出願２００４−１９４４０７号を優先権主張の基礎としており、その内容のすべてが編入される。
【産業上の利用可能性】  本発明の排気浄化システムは、内燃機関を搭載した動力機や車両などに関連する産業において利用可能であり、例えば自動車産業、自動二輪車産業などにおいて利用可能である。
【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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【国際調査報告】
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