排ガス浄化用繊維フィルタ、ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システム
【課題】ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システム、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。排ガス浄化用繊維フィルタ４は、繊維４ａによって構成されている。
ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される上記排ガス浄化用繊維フィルタ４とを有する。
【解決手段】排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。排ガス浄化用繊維フィルタ４は、繊維４ａによって構成されている。
ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される上記排ガス浄化用繊維フィルタ４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用繊維フィルタ、ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムに関する。
更に詳細には、本発明は、所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタ、所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタを所定の位置に配設したディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排ガス浄化システムにおいては、排ガス流路にディーゼルパティキュレートフィルタを配設して、排ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集し、燃焼させ、ディーゼルパティキュレートフィルタを再生するとともに、パティキュレートマター（ＰＭ）を浄化していた（特許文献１参照。）。
【０００３】
また、従来、ガソリンエンジンの排ガス浄化システムにおいては、排ガス流路に触媒を配設して、ガソリン排ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）である炭化水素（ＨＣ）を燃焼させて、浄化していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化システムにあっては、ディーゼルパティキュレートフィルタにおいてＰＭを捕集すると、排圧が上昇して圧力損失が高くなるため、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生を頻繁に行う必要があり、これが燃費の悪化につながるという問題点があった。
【０００６】
また、従来のガソリンエンジンの排ガス浄化システムにあっては、高温域においてはガソリン排ガス中のＰＭの浄化は十分であったが、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化は十分なものではないという問題点があった。
【０００７】
つまり、双方の排ガス浄化システムは、環境負荷を更に低減しなければならないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。
そして、第１の目的とするところは、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを提供することにある。
また、第２の目的とするところは、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、下記（１）〜（３）に記載の構成とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
（１）：排ガス浄化用繊維フィルタが所定の構造を有する。
（２）：ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、その上流側の排ガス流路に配設される所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタとを有する。
（３）：ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、その上流側の排ガス流路に配設される所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタとを有する。
【００１０】
すなわち、本発明の排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、該ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の該排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタとを有することを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明のガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、該触媒より上流側の該排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記（１）〜（３）に記載の構成としたため、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システム、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
【図２】第２の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
【図３】第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図４】従来のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図５】従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及び第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるディーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルとパティキュレートマター堆積量との関係を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図７】第１の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図８】従来のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタを適用した構成を示す説明図である。
【図９】第２の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図１０】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【図１１】各例の繊維フィルタの圧力損失を示すグラフである。
【図１２】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【図１３】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【図１４】各例の繊維フィルタの圧力損失を示すグラフである。
【図１５】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る排ガス浄化用繊維フィルタ、ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用繊維フィルタについて説明する。
本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。
【００１７】
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が７０％未満であると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が９０％を超えると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが０．５ｍｍ未満であると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが６ｍｍを超えると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
【００１８】
また、本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、ＰＭを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００１９】
更に、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、１０００℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
【００２０】
また、本実施形態においては、触媒成分が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）若しくはイットリウム（Ｙ）又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。その中でも、セリウムプラセオジム酸化物、セリウム酸化物、白金を好適例として挙げることができる。
このような触媒成分は、ＰＭの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００２１】
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が５〜５０μｍであることが望ましく、１０〜３５μｍであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３５μｍであると、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００２２】
以下、本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
同図に示すように、円形の排ガス浄化用繊維フィルタ４は、繊維４ａによって構成されている。
なお、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることは言うまでもない。
【００２４】
図２は、第２の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
同図に示すように、円形の排ガス浄化用繊維フィルタ４は、少なくとも表面に触媒成分４ｂを含有する繊維４ａによって構成されている。
なお、この排ガス浄化用繊維フィルタも、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることは言うまでもない。
【００２５】
上記排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前金属繊維）をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
【００２６】
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
【００２７】
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
【００２８】
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを７０〜９９質量％含有するものであることが好ましく、９０〜９９質量％含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が７０〜９９質量％の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が７０質量％未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
【００２９】
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、１‐プロパノール又は２‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。
【００３０】
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００３１】
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば３００〜５００℃程度とすればよく、焼成時間は例えば０．５〜１．０時間程度とすればよい。
また、８００℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前遷移金属）の融点温度×０．９℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００３２】
次に、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン用排ガス浄化システムについて説明する。
本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排ガス流路に配設される排ガス浄化用繊維フィルタとを有するものである。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。
ここで、ディーゼルパティキュレートフィルタは、一端が閉塞した複数個のセルを有し、これらセルの閉塞端と開放端とが交互に配置された端面を有するものであって、チェッカードハニカム、ウォールフローモノリスなどと呼ばれるものである。
【００３３】
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が７０％未満であると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が９０％を超えると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが０．５ｍｍ未満であると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが６ｍｍを超えると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
【００３４】
また、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることが望ましい。
排ガス浄化用繊維フィルタは、その下流側に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタにおけるＰＭの浄化をアシストする機能を有するものであるため、排ガス浄化用繊維フィルタを最も高温となる位置に配設することによって、そのアシスト性能をより効果的に発揮することができる。
このような位置としては、ディーゼルエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置を挙げることができ、具体例には、いわゆるエキゾーストマニホールド出口に配置される触媒の上流側を挙げることができる。ここでの排ガス温度は２００〜５００℃（但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。）であり、通常は最も高温となる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側に配設された触媒から流出した排ガスが直接流入する位置を挙げることもできる。かかる触媒において昇温された排ガスの温度がディーゼルエンジンから流出した排ガスの温度より高くなることもあるからである。ここでの排ガス温度は１５０〜４００℃（但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。）となることがある。
【００３５】
更に、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、ＰＭを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したアシスト性能をより向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、１０００℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
【００３７】
更に、本実施形態においては、触媒成分が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）若しくはイットリウム（Ｙ）又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。
このような触媒成分は、ＰＭの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したアシスト性能をより向上させることができる。
【００３８】
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が５〜５０μｍであることが望ましく、１０〜３５μｍであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３５μｍであると、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００３９】
上記実施形態に適用する排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前金属繊維）をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
【００４０】
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
【００４１】
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
【００４２】
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを７０〜９９質量％含有するものであることが好ましく、９０〜９９質量％含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が７０〜９９質量％の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が７０質量％未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
【００４３】
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、１‐プロパノール又は２‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。
【００４４】
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００４５】
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば３００〜５００℃程度とすればよく、焼成時間は例えば０．５〜１．０時間程度とすればよい。
また、８００℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前遷移金属）の融点温度×０．９℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００４６】
更にまた、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路、及び排ガス浄化用繊維フィルタより下流側であってディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排ガス流路の一方又は双方に配設される触媒を有するものとすることができる。
このような触媒としては、例えば一体構造型担体のセル内壁に酸化触媒や三元触媒を含む触媒層形成したものを用いることができる。
ここで、一体構造型担体としては、例えばコーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料から成るモノリス担体やハニカム担体が用いられる。
【００４７】
以下、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
図３は、第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４と、排ガス浄化用繊維フィルタ４より下流側であってディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭの捕集率は４０％である。
ここで、排ガス浄化用繊維フィルタの捕集率は、例えば排ガス浄化用繊維フィルタの出入口におけるＰＭの分布を例えば粒子カウンター装置（東京ダイレック株式会社製 ＳＭＰＳモデル３９３６）などにより測定し、算出することができる。
なお、排ガス浄化用繊維フィルタ４及び一体構造型三元触媒６はケース８ｂに配設されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ２もケース８ｂに配設されている。
【００４９】
図４は、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１０は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
なお、一体構造型三元触媒６及びディーゼルパティキュレートフィルタ２はケース８ｂに配設されている。
【００５０】
図５は、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及び第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるディーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルとパティキュレートマター堆積量との関係を示す説明図である。
同図に示すように、排ガス浄化用繊維フィルタにおけるＰＭの捕集率が４０％であると、従来のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるパティキュレートフィルタ再生インターバルに対して、第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるデーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルを４０％増加させることができる。
このように本実施形態の一例であるディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、燃費を向上させることができる。また、換言すれば、ディーゼルパティキュレートフィルタを小型化することができ、コストを低減することができる。これにより、排気系のレイアウトの自由度が向上する。更に、ＰＭを低減することができるため、よりＮＯｘを低減させる運転をすることができ、排ガス浄化率を向上させることができる。
【００５１】
図６は、第２の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１’は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４と、排ガス浄化用繊維フィルタ４より上流側の排ガス流路８ａに配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。
【００５２】
このようなディーゼルエンジン用排ガス浄化システムであっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、このような構成は、特に一体構造型三元触媒から流出する排ガスの温度がディーゼルエンジンから流出する排ガスの温度より高い場合に有効である。
【００５３】
次に、本発明の一実施形態に係るガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて説明する。
本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、触媒より上流側の排ガス流路に配設される排ガス浄化用繊維フィルタとを有するものである。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。
ここで、触媒としては、例えば一体構造型担体のセル内壁に酸化触媒や三元触媒を含む触媒層形成したものを挙げることができる。
また、一体構造型担体としては、例えばコーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料から成るモノリス担体やハニカム担体が用いられる。
【００５４】
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が７０％未満であると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が９０％を超えると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが０．５ｍｍ未満であると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが６ｍｍを超えると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
なお、ガソリン排ガス中のＰＭはパラフィンやオレフィン、ナフテンなどの酸化しやすいものであるが、このような所定の排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによる、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化向上効果は著しいものである。
また、このようなガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、コストやレイアウトの観点において著しく優れている。つまり、チェッカードハニカムやウォールフローモノリスなどと呼ばれるいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタをガソリンエンジンの排ガス流路に配設する場合には、圧力損失が著しく高くなる虞があり、更に捕集したＰＭを燃焼させる必要があり、それらを制御するためにコストが増加してしまう。また、耐熱性を考慮する必要があり、レイアウトの自由度が低下してしまう。
【００５５】
また、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることが望ましい。
排ガス浄化用繊維フィルタは、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化率を向上させるものであるが、排ガス浄化用繊維フィルタを最も高温となる位置に配設することによって、そのＰＭ浄化性能をより効果的に発揮することができ、いわゆる連続再生とすることも可能である。
このような位置としては、ガソリンエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置（排気最上流）を挙げることができ、具体例には、いわゆるエキゾーストマニホールド出口に配置される触媒の上流側を挙げることができる。ここでの排ガス温度は２００〜５００℃（但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。）であり、通常は最も高温となる。
【００５６】
更に、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、ＰＭを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、１０００℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
【００５８】
更に、本実施形態においては、触媒成分が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）若しくはイットリウム（Ｙ）又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。その中でも、セリウムプラセオジム酸化物、セリウム酸化物、白金を好適例として挙げることができる。
このような触媒成分は、ＰＭの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００５９】
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が５〜５０μｍであることが望ましく、１０〜３５μｍであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３５μｍであると、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００６０】
上記実施形態に適用する排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前金属繊維）をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
【００６１】
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
【００６２】
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
【００６３】
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを７０〜９９質量％含有するものであることが好ましく、９０〜９９質量％含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が７０〜９９質量％の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が７０質量％未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
【００６４】
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、１‐プロパノール又は２‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。
【００６５】
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００６６】
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば３００〜５００℃程度とすればよく、焼成時間は例えば０．５〜１．０時間程度とすればよい。
また、８００℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前遷移金属）の融点温度×０．９℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００６７】
以下、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６８】
図７は、第１の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システム１’’は、ガソリンエンジン８’の排ガス流路８ａのエキゾーストマニホール出口に配設される一体構造型三元触媒６と、一体構造型三元触媒６より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭの捕集率は４０％である。
ここで、排ガス浄化用繊維フィルタの捕集率は、例えば排ガス浄化用繊維フィルタの出入口におけるＰＭの分布を例えば粒子カウンター装置（東京ダイレック株式会社製 ＳＭＰＳモデル３９３６）などにより測定し、算出することができる。
なお、一体構造型三元触媒６及び排ガス浄化用繊維フィルタ４はケース８ｂに配設されている。
【００６９】
図８は、従来のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタを適用した構成を示す説明図である。
同図に示すように、ガソリンエンジン用排ガス浄化システム１０’は、ガソリンエンジン８’の排ガス流路８ａに配設されるいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａのエキゾーストマニホール出口に配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
なお、ディーゼルパティキュレートフィルタ２及び一体構造型三元触媒６はそれぞれケース８ｂに配設されている。
また、このディーゼルパティキュレートフィルタのＰＭの捕集率はほぼ１００％である。
【００７０】
図９は、第２の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システム１’’’は、ガソリンエンジン８’の排ガス流路８ａに配設される２つの一体構造型三元触媒６、６’と、一体構造型三元触媒６より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４とを有する。排ガス浄化用繊維フィルタ４と共に配設される一体構造型三元触媒６は、排ガス流路８ａのエキゾーストマニホール出口に位置している。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭの捕集率は４０％である。
なお、一体構造型三元触媒６及び排ガス浄化用繊維フィルタ４と一体構造型三元触媒６’とはそれぞれケース８ｂに配設されている。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７２】
（実施例１−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【００７３】
（実施例１−１−２〜１−１−１６）
表１に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例１−１−１と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
【００７４】
【表１】
【００７５】
［ＰＭ酸化性能］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を下記の要領で算出した。得られた結果を表１に併記する。
まず、実施例１−１−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをディーゼルエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路において繊維フィルタ入口温度が３５０℃となるように配設し、パティキュレートマターを堆積させた。堆積前後の質量差からパティキュレートマター堆積量（ＢＰＭ）を測定した。
次いで、パティキュレートマターを堆積させた排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路にパティキュレートマター回収用のディーゼルパティキュレートフィルタを配設し、排ガス浄化用繊維フィルタ入口温度が４８０℃となるようにし、堆積させたパティキュレートマターを酸化処理し、残りのパティキュレートマター堆積量（ＡＰＭ）を測定した。
ＰＭ酸化率は下記の式（１）より算出した。
【００７６】
ＰＭ酸化率（％）＝（ＢＰＭ−ＡＰＭ）／ＢＰＭ…（１）
【００７７】
実施例１−１−２〜１−１−１６についても同様の操作によりＰＭ酸化率を算出した。
【００７８】
（実施例１−２−１〜１−２−８、比較例１−２−１〜１−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例１−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例１−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例１−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例１−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例１−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例１−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例１−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例１−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例１−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例１−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例１−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例１−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例１−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果（実施例１−１−３を含む。）を図１０に示す。
【００７９】
［圧力損失］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失を下記の要領で算出した。得られた結果（実施例１−１−３を含む。）を図１１に示す。
まず、実施例１−２−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをディーゼルエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路に配設し、排ガス浄化用繊維フィルタの出入口の圧力を測定して、圧力損失の値を求めた。なお、圧力損失の値は、１２０分経過時におけるものとした。
実施例１−２−２〜１−２−８、比較例１−２−１〜１−２−３及び実施例１−１−３についても同様の操作により圧力損失を算出した。
【００８０】
（実施例１−３−１〜１−３−６、比較例１−３−１〜１−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例１−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例１−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例１−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例１−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例１−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例１−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例１−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例１−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例１−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例１−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例１−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果を図１２に示す。
【００８１】
図１０及び図１１から、本発明の範囲に属する排ガス浄化用繊維フィルタは、本発明外の排ガス浄化用繊維フィルタに比べて再生インターバルを長くし得ることが分かる。
【００８２】
（実施例２−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例に用いた排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【００８３】
＜三元触媒の作製＞
本例に用いた三元触媒は、Ｐｄ及びＲｈ担持触媒であり、触媒ハニカム容量は、０．９４Ｌ、Ｐｔ及びＲｈの担持量は３．５ｇ、ＰｔとＲｈの担持重量比率はＰｔ：Ｒｈ＝１１：１であった。
【００８４】
＜ディーゼルパティキュレートフィルタの作製＞
本例に用いたパティキュレートフィルターは、Ｐｔを担持したものであり、触媒ハニカム容量は、２．５Ｌ、Ｐｔの担持量は２．５ｇであった。
【００８５】
＜排気ガス浄化システムの構築＞
上記作製した排ガス浄化用繊維フィルタ、三元触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタを図３に示すように、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設して、本例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８６】
（実施例２−１−２〜２−１−１６）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、表１に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例２−１−１と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８７】
（実施例２−２−１〜２−２−８、比較例２−２−１〜２−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例２−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例２−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例２−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例２−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例２−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例２−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例２−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例２−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例２−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例２−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例２−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例２−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８８】
（実施例２−３−１〜２−３−６、比較例２−３−１〜２−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例２−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例２−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例２−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例２−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例２−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例２−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例２−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例２−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例２−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例２−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８９】
図１０及び図１１から、本発明の範囲に属するディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、本発明外のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムに比べて再生インターバルを長くし得ることが分かる。
また、図３に示すように、ディーゼルエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置に排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更に、少なくとも表面に所定の触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタを適用することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更にまた、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維としては、優れた耐熱性を金属繊維や無機繊維を好適に適用できることが分かる。
【００９０】
（実施例３−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【００９１】
（実施例３−１−２〜３−１−１６）
表２に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例３−１−１と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
【００９２】
【表２】
【００９３】
［ＰＭ酸化性能］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を下記の要領で算出した。得られた結果を表２に併記する。
まず、実施例３−１−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをガソリンエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路において排ガス浄化用繊維フィルタ入口温度が３５０℃となるように配設し、パティキュレートマターを堆積させた。堆積前後の質量差からパティキュレートマター堆積量（ＢＰＭ）を測定した。
次いで、パティキュレートマターを堆積させた排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路にパティキュレートマター回収用のディーゼルパティキュレートフィルタを配設し、繊維フィルタ入口温度が４８０℃となるようにし、堆積させたパティキュレートマターを酸化処理し、残りのパティキュレートマター堆積量（ＡＰＭ）を測定した。
ＰＭ酸化率は下記の式（２）より算出した。
【００９４】
ＰＭ酸化率（％）＝（ＢＰＭ−ＡＰＭ）／ＢＰＭ…（２）
【００９５】
実施例３−１−２〜３−１−１６についても同様の操作によりＰＭ酸化率を算出した。
【００９６】
（実施例３−２−１〜３−２−８、比較例３−２−１〜３−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例３−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例３−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例３−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例３−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例３−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例３−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例３−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例３−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例３−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例３−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例３−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例３−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例３−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果（実施例３−１−３を含む。）を図１３に示す。
【００９７】
［圧力損失］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失を下記の要領で算出した。得られた結果（実施例３−１−３を含む。）を図１４に示す。
まず、実施例３−２−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをガソリンエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路に配設し、排ガス浄化用繊維フィルタの出入口の圧力を測定して、圧力損失の値を求めた。なお、圧力損失の値は、１２０分経過時におけるものとした。
実施例３−２−２〜３−２−８、比較例３−２−１〜３−２−３及び実施例３−１−３についても同様の操作により圧力損失を算出した。
【００９８】
（実施例３−３−１〜３−３−６、比較例３−３−１〜３−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例３−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例３−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例３−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例３−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例３−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例３−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例３−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例３−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例３−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例３−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例３−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果を図１５に示す。
【００９９】
図１３及び図１４から、本発明の範囲に属する排ガス浄化用繊維フィルタは、コールドＰＭ浄化性能を向上させ得ることが分かる。
【０１００】
（実施例４−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例に用いた排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【０１０１】
＜三元触媒の作製＞
本例に用いた三元触媒は、Ｐｄ及びＲｈ担持触媒であり、触媒ハニカム容量は、０．９４Ｌ、Ｐｔ及びＲｈの担持量は３．５ｇ、ＰｔとＲｈの担持重量比率はＰｔ：Ｒｈ＝１１：１であった。
【０１０２】
＜排気ガス浄化システムの構築＞
上記作製した排ガス浄化用繊維フィルタ及び三元触媒を図７に示すように、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設して、本例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０３】
（実施例４−１−２〜４−１−１６）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、表１に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例４−１−１と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０４】
（比較例４−１−１）
＜パティキュレートフィルタの作製＞
本例に用いたパティキュレートフィルターは、Ｐｔを担持したものであり、触媒ハニカム容量は、２．５Ｌ、Ｐｔの担持量は２．５ｇであった。
【０１０５】
＜排気ガス浄化システムの構築＞
上記作製したパティキュレートフィルタ及び三元触媒を図８に示すように、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設して、本例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０６】
（実施例４−２−１〜４−２−８、比較例４−２−１〜４−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例４−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例４−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例４−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例４−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例４−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例４−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例４−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例４−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例４−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例４−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例４−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例４−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０７】
（実施例４−３−１〜４−３−６、比較例４−３−１〜４−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例４−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例４−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例４−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例４−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例４−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例４−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例４−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例４−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例４−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例４−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０８】
［低温域におけるＰＭ浄化性能］
各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにおいて、下記の測定方法により、低温域におけるＰＭ浄化性能を測定した。得られた結果を表３に示す。各システムの仕様の一部及び用いた排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失の値も表３に併記する。なお、圧力損失の値は、１２０分経過時におけるものとした。
【０１０９】
（測定方法）
ＬＡ４評価における０〜３００秒までのＰＭ浄化率を求めて、低温域におけるＰＭ浄化性能として評価した。なお、触媒入口の温度は平均で３００℃であった。
【０１１０】
【表３】
【０１１１】
表３より、本発明の範囲に属する各実施例は、本発明外の各比較例に対して、コールドＰＭ浄化性能が優れていることが分かる。また、比較例４−２−１は、実施例４−２−１と比較して、圧力損失が著しく高くなった。
また、図７に示すように、ガソリンエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置に排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更に、少なくとも表面に所定の触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタを適用することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更にまた、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維としては、優れた耐熱性を金属繊維や無機繊維を好適に適用できることが分かる。
【０１１２】
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【０１１３】
例えば、上記のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにおける実施形態では、２個の触媒を備える場合の例として、２個の一体構造型三元触媒を備える場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、酸化触媒、三元触媒、ＮＯｘ浄化触媒など各種の触媒を適宜組み合わせることができる。更には、３個以上の触媒を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１、１’、１０ ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム
１’’、１’’’、１０’ ガソリンエンジン用排ガス浄化システム
２ ディーゼルパティキュレートフィルタ
４ 排ガス浄化用繊維フィルタ
４ａ 繊維
４ｂ 触媒成分
６、６’ 一体構造型三元触媒
８ ディーゼルエンジン
８’ ガソリンエンジン
８ａ 排ガス流路
８ｂ ケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用繊維フィルタ、ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムに関する。
更に詳細には、本発明は、所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタ、所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタを所定の位置に配設したディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排ガス浄化システムにおいては、排ガス流路にディーゼルパティキュレートフィルタを配設して、排ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集し、燃焼させ、ディーゼルパティキュレートフィルタを再生するとともに、パティキュレートマター（ＰＭ）を浄化していた（特許文献１参照。）。
【０００３】
また、従来、ガソリンエンジンの排ガス浄化システムにおいては、排ガス流路に触媒を配設して、ガソリン排ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）である炭化水素（ＨＣ）を燃焼させて、浄化していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化システムにあっては、ディーゼルパティキュレートフィルタにおいてＰＭを捕集すると、排圧が上昇して圧力損失が高くなるため、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生を頻繁に行う必要があり、これが燃費の悪化につながるという問題点があった。
【０００６】
また、従来のガソリンエンジンの排ガス浄化システムにあっては、高温域においてはガソリン排ガス中のＰＭの浄化は十分であったが、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化は十分なものではないという問題点があった。
【０００７】
つまり、双方の排ガス浄化システムは、環境負荷を更に低減しなければならないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。
そして、第１の目的とするところは、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを提供することにある。
また、第２の目的とするところは、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、下記（１）〜（３）に記載の構成とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
（１）：排ガス浄化用繊維フィルタが所定の構造を有する。
（２）：ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、その上流側の排ガス流路に配設される所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタとを有する。
（３）：ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、その上流側の排ガス流路に配設される所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタとを有する。
【００１０】
すなわち、本発明の排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、該ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の該排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタとを有することを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明のガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、該触媒より上流側の該排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記（１）〜（３）に記載の構成としたため、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システム、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
【図２】第２の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
【図３】第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図４】従来のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図５】従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及び第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるディーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルとパティキュレートマター堆積量との関係を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図７】第１の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図８】従来のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタを適用した構成を示す説明図である。
【図９】第２の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
【図１０】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【図１１】各例の繊維フィルタの圧力損失を示すグラフである。
【図１２】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【図１３】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【図１４】各例の繊維フィルタの圧力損失を示すグラフである。
【図１５】各例の繊維フィルタのＰＭ酸化率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る排ガス浄化用繊維フィルタ、ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用繊維フィルタについて説明する。
本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。
【００１７】
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が７０％未満であると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が９０％を超えると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが０．５ｍｍ未満であると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが６ｍｍを超えると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
【００１８】
また、本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、ＰＭを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００１９】
更に、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、１０００℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
【００２０】
また、本実施形態においては、触媒成分が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）若しくはイットリウム（Ｙ）又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。その中でも、セリウムプラセオジム酸化物、セリウム酸化物、白金を好適例として挙げることができる。
このような触媒成分は、ＰＭの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００２１】
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が５〜５０μｍであることが望ましく、１０〜３５μｍであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３５μｍであると、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００２２】
以下、本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
同図に示すように、円形の排ガス浄化用繊維フィルタ４は、繊維４ａによって構成されている。
なお、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることは言うまでもない。
【００２４】
図２は、第２の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図（ａ）及び拡大図（ｂ）である。
同図に示すように、円形の排ガス浄化用繊維フィルタ４は、少なくとも表面に触媒成分４ｂを含有する繊維４ａによって構成されている。
なお、この排ガス浄化用繊維フィルタも、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることは言うまでもない。
【００２５】
上記排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前金属繊維）をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
【００２６】
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
【００２７】
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
【００２８】
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを７０〜９９質量％含有するものであることが好ましく、９０〜９９質量％含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が７０〜９９質量％の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が７０質量％未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
【００２９】
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、１‐プロパノール又は２‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。
【００３０】
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００３１】
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば３００〜５００℃程度とすればよく、焼成時間は例えば０．５〜１．０時間程度とすればよい。
また、８００℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前遷移金属）の融点温度×０．９℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００３２】
次に、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン用排ガス浄化システムについて説明する。
本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排ガス流路に配設される排ガス浄化用繊維フィルタとを有するものである。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。
ここで、ディーゼルパティキュレートフィルタは、一端が閉塞した複数個のセルを有し、これらセルの閉塞端と開放端とが交互に配置された端面を有するものであって、チェッカードハニカム、ウォールフローモノリスなどと呼ばれるものである。
【００３３】
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が７０％未満であると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が９０％を超えると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが０．５ｍｍ未満であると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが６ｍｍを超えると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
【００３４】
また、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることが望ましい。
排ガス浄化用繊維フィルタは、その下流側に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタにおけるＰＭの浄化をアシストする機能を有するものであるため、排ガス浄化用繊維フィルタを最も高温となる位置に配設することによって、そのアシスト性能をより効果的に発揮することができる。
このような位置としては、ディーゼルエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置を挙げることができ、具体例には、いわゆるエキゾーストマニホールド出口に配置される触媒の上流側を挙げることができる。ここでの排ガス温度は２００〜５００℃（但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。）であり、通常は最も高温となる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側に配設された触媒から流出した排ガスが直接流入する位置を挙げることもできる。かかる触媒において昇温された排ガスの温度がディーゼルエンジンから流出した排ガスの温度より高くなることもあるからである。ここでの排ガス温度は１５０〜４００℃（但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。）となることがある。
【００３５】
更に、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、ＰＭを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したアシスト性能をより向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、１０００℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
【００３７】
更に、本実施形態においては、触媒成分が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）若しくはイットリウム（Ｙ）又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。
このような触媒成分は、ＰＭの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したアシスト性能をより向上させることができる。
【００３８】
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が５〜５０μｍであることが望ましく、１０〜３５μｍであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３５μｍであると、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００３９】
上記実施形態に適用する排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前金属繊維）をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
【００４０】
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
【００４１】
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
【００４２】
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを７０〜９９質量％含有するものであることが好ましく、９０〜９９質量％含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が７０〜９９質量％の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が７０質量％未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
【００４３】
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、１‐プロパノール又は２‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。
【００４４】
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００４５】
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば３００〜５００℃程度とすればよく、焼成時間は例えば０．５〜１．０時間程度とすればよい。
また、８００℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前遷移金属）の融点温度×０．９℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００４６】
更にまた、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路、及び排ガス浄化用繊維フィルタより下流側であってディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排ガス流路の一方又は双方に配設される触媒を有するものとすることができる。
このような触媒としては、例えば一体構造型担体のセル内壁に酸化触媒や三元触媒を含む触媒層形成したものを用いることができる。
ここで、一体構造型担体としては、例えばコーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料から成るモノリス担体やハニカム担体が用いられる。
【００４７】
以下、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
図３は、第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４と、排ガス浄化用繊維フィルタ４より下流側であってディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭの捕集率は４０％である。
ここで、排ガス浄化用繊維フィルタの捕集率は、例えば排ガス浄化用繊維フィルタの出入口におけるＰＭの分布を例えば粒子カウンター装置（東京ダイレック株式会社製 ＳＭＰＳモデル３９３６）などにより測定し、算出することができる。
なお、排ガス浄化用繊維フィルタ４及び一体構造型三元触媒６はケース８ｂに配設されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ２もケース８ｂに配設されている。
【００４９】
図４は、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１０は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
なお、一体構造型三元触媒６及びディーゼルパティキュレートフィルタ２はケース８ｂに配設されている。
【００５０】
図５は、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及び第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるディーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルとパティキュレートマター堆積量との関係を示す説明図である。
同図に示すように、排ガス浄化用繊維フィルタにおけるＰＭの捕集率が４０％であると、従来のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるパティキュレートフィルタ再生インターバルに対して、第１の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるデーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルを４０％増加させることができる。
このように本実施形態の一例であるディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、燃費を向上させることができる。また、換言すれば、ディーゼルパティキュレートフィルタを小型化することができ、コストを低減することができる。これにより、排気系のレイアウトの自由度が向上する。更に、ＰＭを低減することができるため、よりＮＯｘを低減させる運転をすることができ、排ガス浄化率を向上させることができる。
【００５１】
図６は、第２の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム１’は、ディーゼルエンジン８の排ガス流路８ａに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４と、排ガス浄化用繊維フィルタ４より上流側の排ガス流路８ａに配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。
【００５２】
このようなディーゼルエンジン用排ガス浄化システムであっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、このような構成は、特に一体構造型三元触媒から流出する排ガスの温度がディーゼルエンジンから流出する排ガスの温度より高い場合に有効である。
【００５３】
次に、本発明の一実施形態に係るガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて説明する。
本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、触媒より上流側の排ガス流路に配設される排ガス浄化用繊維フィルタとを有するものである。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍであるものである。
ここで、触媒としては、例えば一体構造型担体のセル内壁に酸化触媒や三元触媒を含む触媒層形成したものを挙げることができる。
また、一体構造型担体としては、例えばコーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料から成るモノリス担体やハニカム担体が用いられる。
【００５４】
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が７０％未満であると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が９０％を超えると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが０．５ｍｍ未満であると、圧力損失は低下するがＰＭ捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが６ｍｍを超えると、ＰＭ捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
なお、ガソリン排ガス中のＰＭはパラフィンやオレフィン、ナフテンなどの酸化しやすいものであるが、このような所定の排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによる、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化向上効果は著しいものである。
また、このようなガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、コストやレイアウトの観点において著しく優れている。つまり、チェッカードハニカムやウォールフローモノリスなどと呼ばれるいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタをガソリンエンジンの排ガス流路に配設する場合には、圧力損失が著しく高くなる虞があり、更に捕集したＰＭを燃焼させる必要があり、それらを制御するためにコストが増加してしまう。また、耐熱性を考慮する必要があり、レイアウトの自由度が低下してしまう。
【００５５】
また、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることが望ましい。
排ガス浄化用繊維フィルタは、低温域におけるガソリン排ガス中のＰＭの浄化率を向上させるものであるが、排ガス浄化用繊維フィルタを最も高温となる位置に配設することによって、そのＰＭ浄化性能をより効果的に発揮することができ、いわゆる連続再生とすることも可能である。
このような位置としては、ガソリンエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置（排気最上流）を挙げることができ、具体例には、いわゆるエキゾーストマニホールド出口に配置される触媒の上流側を挙げることができる。ここでの排ガス温度は２００〜５００℃（但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。）であり、通常は最も高温となる。
【００５６】
更に、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、ＰＭを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、１０００℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
【００５８】
更に、本実施形態においては、触媒成分が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ガリウム（Ｇａ）、マンガン（Ｍｎ）若しくはイットリウム（Ｙ）又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。その中でも、セリウムプラセオジム酸化物、セリウム酸化物、白金を好適例として挙げることができる。
このような触媒成分は、ＰＭの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したＰＭ浄化性能をより向上させることができる。
【００５９】
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が５〜５０μｍであることが望ましく、１０〜３５μｍであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３５μｍであると、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００６０】
上記実施形態に適用する排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前金属繊維）をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
【００６１】
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
【００６２】
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
【００６３】
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを７０〜９９質量％含有するものであることが好ましく、９０〜９９質量％含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が７０〜９９質量％の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が７０質量％未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
【００６４】
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、１‐プロパノール又は２‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。
【００６５】
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００６６】
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば３００〜５００℃程度とすればよく、焼成時間は例えば０．５〜１．０時間程度とすればよい。
また、８００℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維（処理前遷移金属）の融点温度×０．９℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、ＰＭの捕集性を向上させることも可能である。
【００６７】
以下、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６８】
図７は、第１の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システム１’’は、ガソリンエンジン８’の排ガス流路８ａのエキゾーストマニホール出口に配設される一体構造型三元触媒６と、一体構造型三元触媒６より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭの捕集率は４０％である。
ここで、排ガス浄化用繊維フィルタの捕集率は、例えば排ガス浄化用繊維フィルタの出入口におけるＰＭの分布を例えば粒子カウンター装置（東京ダイレック株式会社製 ＳＭＰＳモデル３９３６）などにより測定し、算出することができる。
なお、一体構造型三元触媒６及び排ガス浄化用繊維フィルタ４はケース８ｂに配設されている。
【００６９】
図８は、従来のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタを適用した構成を示す説明図である。
同図に示すように、ガソリンエンジン用排ガス浄化システム１０’は、ガソリンエンジン８’の排ガス流路８ａに配設されるいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタ２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２より上流側の排ガス流路８ａのエキゾーストマニホール出口に配設される一体構造型三元触媒６とを有する。
なお、ディーゼルパティキュレートフィルタ２及び一体構造型三元触媒６はそれぞれケース８ｂに配設されている。
また、このディーゼルパティキュレートフィルタのＰＭの捕集率はほぼ１００％である。
【００７０】
図９は、第２の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システム１’’’は、ガソリンエンジン８’の排ガス流路８ａに配設される２つの一体構造型三元触媒６、６’と、一体構造型三元触媒６より上流側の排ガス流路８ａに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ４とを有する。排ガス浄化用繊維フィルタ４と共に配設される一体構造型三元触媒６は、排ガス流路８ａのエキゾーストマニホール出口に位置している。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ４は、空隙率が７０〜９０％であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが０．５〜６ｍｍである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭの捕集率は４０％である。
なお、一体構造型三元触媒６及び排ガス浄化用繊維フィルタ４と一体構造型三元触媒６’とはそれぞれケース８ｂに配設されている。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７２】
（実施例１−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【００７３】
（実施例１−１−２〜１−１−１６）
表１に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例１−１−１と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
【００７４】
【表１】
【００７５】
［ＰＭ酸化性能］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を下記の要領で算出した。得られた結果を表１に併記する。
まず、実施例１−１−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをディーゼルエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路において繊維フィルタ入口温度が３５０℃となるように配設し、パティキュレートマターを堆積させた。堆積前後の質量差からパティキュレートマター堆積量（ＢＰＭ）を測定した。
次いで、パティキュレートマターを堆積させた排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路にパティキュレートマター回収用のディーゼルパティキュレートフィルタを配設し、排ガス浄化用繊維フィルタ入口温度が４８０℃となるようにし、堆積させたパティキュレートマターを酸化処理し、残りのパティキュレートマター堆積量（ＡＰＭ）を測定した。
ＰＭ酸化率は下記の式（１）より算出した。
【００７６】
ＰＭ酸化率（％）＝（ＢＰＭ−ＡＰＭ）／ＢＰＭ…（１）
【００７７】
実施例１−１−２〜１−１−１６についても同様の操作によりＰＭ酸化率を算出した。
【００７８】
（実施例１−２−１〜１−２−８、比較例１−２−１〜１−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例１−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例１−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例１−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例１−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例１−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例１−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例１−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例１−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例１−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例１−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例１−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例１−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例１−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果（実施例１−１−３を含む。）を図１０に示す。
【００７９】
［圧力損失］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失を下記の要領で算出した。得られた結果（実施例１−１−３を含む。）を図１１に示す。
まず、実施例１−２−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをディーゼルエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路に配設し、排ガス浄化用繊維フィルタの出入口の圧力を測定して、圧力損失の値を求めた。なお、圧力損失の値は、１２０分経過時におけるものとした。
実施例１−２−２〜１−２−８、比較例１−２−１〜１−２−３及び実施例１−１−３についても同様の操作により圧力損失を算出した。
【００８０】
（実施例１−３−１〜１−３−６、比較例１−３−１〜１−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例１−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例１−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例１−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例１−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例１−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例１−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例１−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例１−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例１−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例１−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例１−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果を図１２に示す。
【００８１】
図１０及び図１１から、本発明の範囲に属する排ガス浄化用繊維フィルタは、本発明外の排ガス浄化用繊維フィルタに比べて再生インターバルを長くし得ることが分かる。
【００８２】
（実施例２−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例に用いた排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【００８３】
＜三元触媒の作製＞
本例に用いた三元触媒は、Ｐｄ及びＲｈ担持触媒であり、触媒ハニカム容量は、０．９４Ｌ、Ｐｔ及びＲｈの担持量は３．５ｇ、ＰｔとＲｈの担持重量比率はＰｔ：Ｒｈ＝１１：１であった。
【００８４】
＜ディーゼルパティキュレートフィルタの作製＞
本例に用いたパティキュレートフィルターは、Ｐｔを担持したものであり、触媒ハニカム容量は、２．５Ｌ、Ｐｔの担持量は２．５ｇであった。
【００８５】
＜排気ガス浄化システムの構築＞
上記作製した排ガス浄化用繊維フィルタ、三元触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタを図３に示すように、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設して、本例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８６】
（実施例２−１−２〜２−１−１６）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、表１に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例２−１−１と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８７】
（実施例２−２−１〜２−２−８、比較例２−２−１〜２−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例２−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例２−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例２−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例２−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例２−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例２−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例２−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例２−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例２−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例２−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例２−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例２−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８８】
（実施例２−３−１〜２−３−６、比較例２−３−１〜２−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例２−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例２−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例２−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例２−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例２−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例２−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例２−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例２−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例２−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例２−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【００８９】
図１０及び図１１から、本発明の範囲に属するディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、本発明外のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムに比べて再生インターバルを長くし得ることが分かる。
また、図３に示すように、ディーゼルエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置に排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更に、少なくとも表面に所定の触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタを適用することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更にまた、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維としては、優れた耐熱性を金属繊維や無機繊維を好適に適用できることが分かる。
【００９０】
（実施例３−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【００９１】
（実施例３−１−２〜３−１−１６）
表２に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例３−１−１と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
【００９２】
【表２】
【００９３】
［ＰＭ酸化性能］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を下記の要領で算出した。得られた結果を表２に併記する。
まず、実施例３−１−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをガソリンエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路において排ガス浄化用繊維フィルタ入口温度が３５０℃となるように配設し、パティキュレートマターを堆積させた。堆積前後の質量差からパティキュレートマター堆積量（ＢＰＭ）を測定した。
次いで、パティキュレートマターを堆積させた排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路にパティキュレートマター回収用のディーゼルパティキュレートフィルタを配設し、繊維フィルタ入口温度が４８０℃となるようにし、堆積させたパティキュレートマターを酸化処理し、残りのパティキュレートマター堆積量（ＡＰＭ）を測定した。
ＰＭ酸化率は下記の式（２）より算出した。
【００９４】
ＰＭ酸化率（％）＝（ＢＰＭ−ＡＰＭ）／ＢＰＭ…（２）
【００９５】
実施例３−１−２〜３−１−１６についても同様の操作によりＰＭ酸化率を算出した。
【００９６】
（実施例３−２−１〜３−２−８、比較例３−２−１〜３−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例３−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例３−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例３−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例３−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例３−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例３−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例３−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例３−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例３−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例３−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例３−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例３−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例３−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果（実施例３−１−３を含む。）を図１３に示す。
【００９７】
［圧力損失］
各例の排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失を下記の要領で算出した。得られた結果（実施例３−１−３を含む。）を図１４に示す。
まず、実施例３−２−１で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをガソリンエンジン（排気量：２５００ｃｃ、日産自動車株式会社製）の排ガス流路に配設し、排ガス浄化用繊維フィルタの出入口の圧力を測定して、圧力損失の値を求めた。なお、圧力損失の値は、１２０分経過時におけるものとした。
実施例３−２−２〜３−２−８、比較例３−２−１〜３−２−３及び実施例３−１−３についても同様の操作により圧力損失を算出した。
【００９８】
（実施例３−３−１〜３−３−６、比較例３−３−１〜３−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例３−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例３−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例３−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例３−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例３−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例３−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例３−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例３−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例３−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例３−１−３と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのＰＭ酸化率を実施例３−１−１と同様の要領で算出した。得られた結果を図１５に示す。
【００９９】
図１３及び図１４から、本発明の範囲に属する排ガス浄化用繊維フィルタは、コールドＰＭ浄化性能を向上させ得ることが分かる。
【０１００】
（実施例４−１−１）
＜排ガス浄化用繊維フィルタの作製＞
金属繊維（材質：フェライト系ステンレス鋼）を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール（濃度：９９質量％）に浸漬させながら、超音波処理を１５分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に１３０℃で１時間乾燥し、しかる後、大気中、４００℃で３０分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム（Ｃｅ）を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例に用いた排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が７０％、厚みが３ｍｍであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が３５μｍであった。
【０１０１】
＜三元触媒の作製＞
本例に用いた三元触媒は、Ｐｄ及びＲｈ担持触媒であり、触媒ハニカム容量は、０．９４Ｌ、Ｐｔ及びＲｈの担持量は３．５ｇ、ＰｔとＲｈの担持重量比率はＰｔ：Ｒｈ＝１１：１であった。
【０１０２】
＜排気ガス浄化システムの構築＞
上記作製した排ガス浄化用繊維フィルタ及び三元触媒を図７に示すように、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設して、本例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０３】
（実施例４−１−２〜４−１−１６）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、表１に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例４−１−１と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０４】
（比較例４−１−１）
＜パティキュレートフィルタの作製＞
本例に用いたパティキュレートフィルターは、Ｐｔを担持したものであり、触媒ハニカム容量は、２．５Ｌ、Ｐｔの担持量は２．５ｇであった。
【０１０５】
＜排気ガス浄化システムの構築＞
上記作製したパティキュレートフィルタ及び三元触媒を図８に示すように、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設して、本例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０６】
（実施例４−２−１〜４−２−８、比較例４−２−１〜４−２−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例４−２−１：７０％、１．５ｍｍ、実施例４−２−２：７０％、０．５ｍｍ、実施例４−２−３：８５％、３ｍｍ、実施例４−２−４：８５％、１．５ｍｍ、実施例４−２−５：８５％、０．５ｍｍ、実施例４−２−６：９０％、６ｍｍ、実施例４−２−７：９０％、３ｍｍ、実施例４−２−８：９０％、１．５ｍｍ、比較例４−２−１：５０％、３ｍｍ、比較例４−２−２：５０％、１．５ｍｍ、比較例４−２−３：５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例４−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０７】
（実施例４−３−１〜４−３−６、比較例４−３−１〜４−３−３）
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ（実施例４−３−１：５０μｍ、７０％、３ｍｍ、実施例４−３−２：５０μｍ、７０％、１．５ｍｍ、実施例４−３−３：５０μｍ、７０％、０．５ｍｍ、実施例４−３−４：５０μｍ、９０％、６ｍｍ、実施例４−３−５：５０μｍ、９０％、３ｍｍ、実施例４−３−６：５０μｍ、９０％、１．５ｍｍ、比較例４−３−１：５０μｍ、５０％、３ｍｍ、比較例４−３−２：５０μｍ、５０％、１．５ｍｍ、比較例４−３−３：５０μｍ、５０％、０．５ｍｍ）に変えたこと以外は、実施例４−１−３と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
【０１０８】
［低温域におけるＰＭ浄化性能］
各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにおいて、下記の測定方法により、低温域におけるＰＭ浄化性能を測定した。得られた結果を表３に示す。各システムの仕様の一部及び用いた排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失の値も表３に併記する。なお、圧力損失の値は、１２０分経過時におけるものとした。
【０１０９】
（測定方法）
ＬＡ４評価における０〜３００秒までのＰＭ浄化率を求めて、低温域におけるＰＭ浄化性能として評価した。なお、触媒入口の温度は平均で３００℃であった。
【０１１０】
【表３】
【０１１１】
表３より、本発明の範囲に属する各実施例は、本発明外の各比較例に対して、コールドＰＭ浄化性能が優れていることが分かる。また、比較例４−２−１は、実施例４−２−１と比較して、圧力損失が著しく高くなった。
また、図７に示すように、ガソリンエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置に排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更に、少なくとも表面に所定の触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタを適用することによって、より優れたＰＭの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更にまた、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維としては、優れた耐熱性を金属繊維や無機繊維を好適に適用できることが分かる。
【０１１２】
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【０１１３】
例えば、上記のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにおける実施形態では、２個の触媒を備える場合の例として、２個の一体構造型三元触媒を備える場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、酸化触媒、三元触媒、ＮＯｘ浄化触媒など各種の触媒を適宜組み合わせることができる。更には、３個以上の触媒を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１、１’、１０ ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム
１’’、１’’’、１０’ ガソリンエンジン用排ガス浄化システム
２ ディーゼルパティキュレートフィルタ
４ 排ガス浄化用繊維フィルタ
４ａ 繊維
４ｂ 触媒成分
６、６’ 一体構造型三元触媒
８ ディーゼルエンジン
８’ ガソリンエンジン
８ａ 排ガス流路
８ｂ ケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることを特徴とする排ガス浄化用繊維フィルタ。
【請求項２】
ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、
上記ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の上記排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタと、を有する、ことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項３】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、上記排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項４】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることを特徴とする請求項２又は３に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項５】
上記繊維が、金属繊維及び／又は無機繊維であることを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項６】
上記触媒成分が、白金、パラジウム、ロジウム、セリウム、プラセオジム、ガリウム、マンガン及びイットリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有する触媒成分であることを特徴とする請求項４又は５に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項７】
上記排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の上記排ガス流路、及び上記排ガス浄化用繊維フィルタより下流側であって上記ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の上記排ガス流路の少なくとも一方に配設される触媒を更に有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つの項に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項８】
ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、
上記触媒より上流側の上記排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタと、を有する、ことを特徴とするガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項９】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、上記排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることを特徴とする請求項８に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項１０】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる繊維フィルタであることを特徴とする請求項８又は９に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項１１】
上記繊維が、金属繊維及び／又は無機繊維であることを特徴とする請求項１０に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項１２】
上記触媒成分が、白金、パラジウム、ロジウム、セリウム、プラセオジム、ガリウム、マンガン及びイットリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有する触媒成分であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項１】
空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍであることを特徴とする排ガス浄化用繊維フィルタ。
【請求項２】
ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、
上記ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の上記排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタと、を有する、ことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項３】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、上記排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項４】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることを特徴とする請求項２又は３に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項５】
上記繊維が、金属繊維及び／又は無機繊維であることを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項６】
上記触媒成分が、白金、パラジウム、ロジウム、セリウム、プラセオジム、ガリウム、マンガン及びイットリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有する触媒成分であることを特徴とする請求項４又は５に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項７】
上記排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の上記排ガス流路、及び上記排ガス浄化用繊維フィルタより下流側であって上記ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の上記排ガス流路の少なくとも一方に配設される触媒を更に有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つの項に記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項８】
ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、
上記触媒より上流側の上記排ガス流路に配設され、空隙率が７０〜９０％であり、且つ厚みが０．５〜６ｍｍである排ガス浄化用繊維フィルタと、を有する、ことを特徴とするガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項９】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、上記排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることを特徴とする請求項８に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項１０】
上記排ガス浄化用繊維フィルタが、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる繊維フィルタであることを特徴とする請求項８又は９に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項１１】
上記繊維が、金属繊維及び／又は無機繊維であることを特徴とする請求項１０に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【請求項１２】
上記触媒成分が、白金、パラジウム、ロジウム、セリウム、プラセオジム、ガリウム、マンガン及びイットリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有する触媒成分であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガソリンエンジン用排ガス浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２５５６１５（Ｐ２０１０−２５５６１５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１６３３１（Ｐ２００９−２１６３３１）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
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