排ガス浄化装置
【課題】再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関５の排ガス通路５４に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタ２と、その温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ２内に堆積した粒子状物質を燃焼除去することにより、排ガス浄化フィルタ２の捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段１５１とを備える排ガス浄化装置１である。排ガス浄化フィルタ２は、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有する。排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
【解決手段】内燃機関５の排ガス通路５４に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタ２と、その温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ２内に堆積した粒子状物質を燃焼除去することにより、排ガス浄化フィルタ２の捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段１５１とを備える排ガス浄化装置１である。排ガス浄化フィルタ２は、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有する。排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関の排ガス中には、パティキュレートマター（ＰＭ）、ＮＯx等の有害物質が含まれている。また、直噴ガソリンエンジンでは、理論空燃比よりも薄い混合気で運転（リーンバーン）するエンジンがあり、このようなガソリンエンジンから排出される排ガス中においても、ＰＭ及びＮＯx等の有害物質が含まれている。
このような有害物質は、排ガス経路に設けられた排ガス浄化フィルタにより燃焼除去又は吸着除去されていた。
【０００３】
一般に、排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなり、ＰＭ等の粒子状物質を捕集することができる。粒子状物質が堆積すると圧力損失が高まり、エンジンの運転に悪影響を与えるおそれがある。そのため、排ガス浄化フィルタに堆積した粒子状物質を間欠的に燃焼除去するという再生処理が行われていた。具体的には、内燃機関において燃料を燃焼させ、これにより生じる高温の排ガスを用いて再生処理を行っていた。
【０００４】
この再生処理を比較的低温でかつ確実に行うために、排ガス浄化フィルタに、ＰＭに対する燃焼促進作用を有する白金等の貴金属触媒を担持することが行われていた。
貴金属触媒が担持された排ガス浄化フィルタにおいては、再生処理は、ＰＭが燃焼する温度６００℃以上で行われていた。より確実な燃焼のためには、６３０℃以上で行う必要があった。
【０００５】
再生処理中に、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になると、上記排ガス浄化フィルタへ流入する排ガスの量が減少し、ＰＭの燃焼熱が上記排ガス浄化フィルタ内に滞留し、上記排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を引き起こすという問題を生じていた。この急速温度上昇は、１０００℃を越える高温にまで到達するおそれがあり、その結果、排ガス浄化フィルタの溶損を引き起こすおそれがあった。
【０００６】
急速温度上昇を抑制するために、アイドル運転時に、アイドル回転数を上昇させる技術が開発されている（特許文献１参照）。
また、フィルタが過昇温するかどうかを判定するＯＴ判定手段を設ける技術が開発されている（特許文献２参照）
また、排気管の構成部品の温度をモニタリングし、温度超過が会った場合、多段階手段の構成を使用する技術が開発されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０４７７４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１２１０号公報
【特許文献３】特開２００７−１７０３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術において、急速温度上昇を抑制するためには、ロバスト性の高いシステム制御が必要となり、システムが複雑化するという問題があった。また、例えば１５分程度の短時間でＰＭを燃焼させるためには、６００℃以上という高温での燃焼が必要となり、燃費が悪化するおそれがあった。
【０００９】
また、内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおける急速温度上昇は、ＰＭの堆積量が多くなると起こりやすくなる。即ち、ＰＭの燃焼は、一旦始まると燃焼伝播で急速に進行し、特に排ガス浄化フィルタ内に白金等の貴金属系触媒が存在する場合には、燃焼伝播はさらに加速する。その結果、急速温度上昇が加速的に進行し、排ガス浄化フィルタの溶損が起こる可能性が高くなる。これを回避するために、従来においては、ＰＭがあまり多く堆積していない状態で上記排ガス浄化フィルタの再生を行い、再生のタイミングをできるだけ早くして再生処理の頻度を多くする必要があった。しかし、上記排ガス浄化フィルタの再生は、燃料の消費を伴うため、再生のタイミングを早くするとますます燃費が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、内燃機関の排ガス通路に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタと、該排ガス浄化フィルタ内の温度を所定の再生温度まで上昇させて上記排ガス浄化フィルタ内に堆積した上記粒子状物質を燃焼除去することにより、上記排ガス浄化フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段とを備える排ガス浄化装置において、
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有し、
該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなることを特徴とする排ガス浄化装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の排ガス浄化装置において、上記排ガス浄化フィルタは、上記基材と上記排ガス浄化触媒とを有し、該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
上記排ガス浄化触媒は、パティキュレートマター（ＰＭ）等の上記粒子状物質に対する優れた燃焼促進作用を有する。そのため、上記排ガス浄化フィルタにおいては、上記排ガス浄化触媒の作用により、上記粒子状物質を例えば６００℃未満という低温で燃焼除去させることができる。それ故、上記排ガス浄化フィルタの再生温度を低くすることができる。
【００１３】
また、上記排ガス浄化触媒を備えた上記排ガス浄化フィルタにおいては、急速温度上昇が抑制される。
即ち、従来のＰｔ等の貴金属触媒を備えた排ガス浄化フィルタにおいては、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になった時などに、急速温度上昇が起こり上記排ガス浄化フィルタ内の温度が少なくとも部分的に例えば１０００℃を越える高温にまで到達するおそれがあった。その結果、排ガス浄化フィルタの基材が溶損するおそれがあった。
これに対し、上記混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成してなる上記排ガス浄化触媒を備えた上記排ガス浄化フィルタにおいては、Ｐｔ等の貴金属触媒が担持されたものに比べて温度上昇が緩やかになり、上記基材に溶損等のダメージを与える程の高温にはなり難くなる。上記再生処理中に上記内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおいても上記排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、従来のように複雑なシステム制御を行わなくとも急速温度上昇を抑制することができる。
【００１４】
また、急速温度上昇は、上記再生処理の開始温度、即ち、上記再生温度に依存する傾向がある。即ち、上記再生温度を高く設定すると、再生処理中の急速温度上昇がより高い温度にまで到達し易くなる。
例えば従来の貴金属触媒を用いた場合においては、ＰＭを確実に燃焼するために再生温度を６３０℃程度にする必要が生じるが、このような高い再生温度では、急速温度上昇が起こって排ガス浄化フィルタの温度が基材にダメージを与える高温（例えば９００℃以上）にまで上昇するおそれがあった。
これに対し、上記排ガス浄化触媒を用いると、再生温度を６３０℃程度にしても、再生処理中に基材にダメージを与える温度まで温度が急上昇することを防止することができる。さらに、上述のごとく上記排ガス浄化触媒を用いると６００℃未満という低温でもＰＭ等の上記粒子状物質を燃焼させることができる。そのため、上記再生温度を６００℃未満に設定することができ、より確実に急速温度上昇を抑制し、上述の溶損を防止することができる。
【００１５】
また、急速温度上昇は、ＰＭ等の粒子状物質の堆積量に依存する傾向がある。即ち、上記再生処理開始時に上記排ガス浄化フィルタ内に堆積していた上記粒子状物質の堆積量が多いほど、より低温の再生温度からでも急速温度上昇が起こり易く、基材にダメージを与える高温に到達し易くなる傾向にある。
従来のＰｔ等の貴金属触媒を用いた場合には、ＰＭの堆積量が６ｇ／Ｌ程度の状態で再生処理を行っても急速温度上昇が起こるおそれがある。そのため、再生処理を開始するＰＭの堆積量を５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは４ｇ／Ｌ以下にする必要があった。
これに対し、本発明の上記排ガス浄化装置においては、上記排ガス浄化触媒が用いられているため、例えばＰＭの堆積量１２ｇ／Ｌの状態で再生処理を行っても、再生温度を例えば６００℃未満に設定することにより、急速温度上昇を抑制することができる。
そのため、上記再生処理を行う頻度を減らすことができ、低燃費化を図ることができる。
【００１６】
また、上記排ガス浄化触媒は、アルカリ金属元素及び／又はアルカリ土類金属元素の保持力が高い。
そのため、上記排ガス浄化触媒の性能劣化を防止することができ、上記排ガス浄化フィルタは、長期間安定に排ガスの浄化を行うことができる。
また、上記排ガス浄化触媒は、ＮＯxを吸着することもできる。そのため、上記排ガス浄化フィルタは、排ガス中からＮＯxを吸着除去することもできる。
【００１７】
以上のように、本発明によれば、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１にかかる、排ガス浄化装置を組み込んだエンジンシステムを模式的に示した説明図。
【図２】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタを示す説明図。
【図３】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの断面を示す説明図。
【図４】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの隔壁の拡大断面を示し、隔壁に排ガス浄化触媒が担持された構成を示す説明図。
【図５】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの部分断面を示し、排ガス浄化フィルタ内を排ガスが通過する様子を示す説明図。
【図６】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの上流端側と下流端側における差圧と、排ガス浄化フィルタ内に堆積した粒子状物質（スート）の堆積量との関係を示す説明図。
【図７】実施例２にかかる、排ガス浄化装置を組み込んだエンジンシステムを模式的に示した説明図。
【図８】実施例２にかかる、排ガス浄化フィルタ内の熱電対の配設位置を示す説明図。
【図９】実施例２にかかる、。再生処理における燃料添加及び停止のタイミング、エンジン回転速度、吸入空気量、及び入口から１０ｍｍの位置における排ガス浄化フィルタの温度の制御パターンを示す説明図。
【図１０】実施例２にかかる、排ガス浄化装置（装置Ｅ）を用いて、ＰＭ堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行ったときにおける排ガス浄化フィルタ内に設けられた各熱電対Ａ〜Ｆによって検出された温度の経時変化を示す説明図。
【図１１】実施例２にかかる、排ガス浄化装置（装置Ｃ）を用いて、ＰＭ堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行ったときにおける排ガス浄化フィルタ内に設けられた各熱電対Ａ〜Ｆによって検出された温度の経時変化を示す説明図。
【図１２】実施例２にかかる、再生処置を開始するときのＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌ及び１０ｇ／Ｌに設定した排ガス浄化装置（装置Ｅ）を用いて再生処理を行ったときにおける再生温度と排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）内の最高温度との関係、及び再生処置を開始するときのＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌに設定した排ガス浄化装置（装置Ｃ）を用いて再生処理を行ったときにおける再生温度と排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）内の最高温度との関係を示す説明図。
【図１３】実験例１にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときのＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図１４】実験例１にかかる、触媒を用いずにカーボンブラックを単独で燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１５】実験例１にかかる、触媒種として貴金属系触媒を用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１６】実験例１にかかる、触媒種として炭酸カリウムを用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１７】実験例１にかかる、触媒種として排ガス浄化触媒（試料Ｅ１）を用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１８】実験例１にかかる、焼成温度と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図１９】実験例１にかかる、カリウム塩種と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２０】実験例１にかかる、アルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２１】実験例１にかかる、カリウム以外のアルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２２】実験例１にかかる、混合工程において混合するカリウム量と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２３】実験例１にかかる、混合工程において混合するバリウム量と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２４】実験例２にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときのＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図２５】実験例２にかかる、焼成温度と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２６】実験例２にかかる、ゼオライト種と触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２７】実験例３にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときの水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図２８】実験例４にかかる、種々のゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を焼成してなる排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図２９】実験例４にかかる、種々のゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を触媒として用いたときの水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図３０】実験例５にかかる、種々の異なる焼成温度で作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図３１】実験例６にかかる、種々の異なる量のカリウムをゼオライトに混合して作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図３２】実験例７にかかる、種々の異なるアルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種を用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明の排ガス浄化装置は、上記排ガス浄化触媒と上記フィルタ再生手段とを有する。
上記フィルタ再生手段は、例えばエンジン内での燃焼の噴射等を制御するエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）に組み込まれたコンピュータプログラムとして構成することができる。
【００２０】
上記フィルタ再生手段は、４００℃以上かつ６００℃未満の上記再生温度まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記再生温度を６００℃未満という比較的低い温度にすることにより、上記急速温度上昇をより抑制することができる。また、この場合には、再生処理の開始時におけるＰＭ等の粒子状物質の堆積量を増やすことができるため、上記再生処理の頻度をより少なくすることができる。また、上記排ガス浄化触媒は、その優れた燃焼促進作用により、上述のごとく６００℃未満という低い再生温度でも短時間で上記粒子状物質を燃焼させることができる。
上記再生温度が４００℃未満の場合には、上記粒子状物質の燃焼除去が困難になるおそれがある。
【００２１】
また、上記フィルタ再生手段は、上記内燃機関の運転状態が減速状態にあるときに、６００℃未満の上記再生温度で上記再生処理を開始し、上記運転状態が減速状態以外の状態にあるときには、温度６００℃以上の温度で上記排ガス浄化フィルタの上記再生処理を行うことができる。
この場合には、運転状態が減速状態以外の状態にあるときにおける上記再生処理をより短時間で行うことができる。
【００２２】
好ましくは、上記フィルタ再生手段は、上記内燃機関の運転状態によらず、常時６００℃未満の上記再生温度で上記再生処理を行うように構成されていることがよい。
この場合には、運転状態によらず、より確実に急激温度上昇を抑制することができる。
即ち、運転状態は、運転者の操作に依存するため、ある時点の運転状態がその後どのような状態になるかを予想することは非常に困難であり、運転状態に応じた制御には限界がある。上記のごとく、運転状態によらず常時６００℃未満の上記再生温度で上記再生処理を行うと、運転状態に応じた制御を行う必要がなくなる。そして、本発明においては、上記排ガス浄化触媒を採用しているため、温度６００℃未満という低い温度でも上記粒子状物質の燃焼除去が可能であり、急激温度上昇を抑制することができる。
よって、複雑なシステムを用いることなく、よりロバスト性の高い上記排ガス浄化装置の構成が可能になる。
【００２３】
上記排ガス浄化装置は、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタの上流側から１０〜２０ｍｍ内部にある所定位置の温度を上記再生温度として上記再生処理を行うように構成されていることが好ましい（請求項３）。
上記のごとく、上記排ガス浄化フィルタの上流側から１０〜２０ｍｍ内部、即ち、上記排ガス浄化フィルタにおいて、該排ガス浄化フィルタの軸方向における排ガスの入り側から１０〜２０ｍｍ内部にある所定位置の温度を上記再生温度とすることにより、正確に上記再生温度を決定し易くなる。
また、上記再生温度を決定する所定位置は、上記排ガス浄化フィルタの軸方向と垂直方向における略中心であることが好ましい。
上記排ガス浄化フィルタ内の上流側から１０〜２０ｍｍ内部の所定位置の温度は、サーミスタ、熱電対等の温度検出手段により測定することができる。
【００２４】
次に、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、簡単に上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させることができる。
具体的には、例えば上記フィルタ再生手段による制御に基づいて内燃機関において燃料を燃焼させることにより、発生する排ガスの温度を上昇させることができる。
また、例えば上記フィルタ再生手段により上記排ガス浄化フィルタの上流側に配置したヒータの作動を制御し、上記排ガス浄化フィルタ内に流入する上記排ガスの温度を上昇させることができる。
【００２５】
また、上記排ガス浄化フィルタの上流側には酸化触媒が配置されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、排ガス中に含まれる一酸化炭素等の有害成分を酸化し、無害化することができる。また、酸化により発生する熱により、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることができる。
【００２６】
上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌとなったときに上記再生処理を行うように構成されていることが好ましい（請求項６）。
即ち、上記排ガス浄化フィルタは、上記排ガス浄化触媒を有しており、その優れた触媒作用により、４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌという大量の上記粒子状物質が堆積した状態で上記再生処理を開始しても急速温度上昇を抑制することができる。したがって、従来よりも多くの粒子状物質が堆積した状態で上記再生処理を開始しても、上記排ガス浄化フィルタにダメージを与える程の高温（例えば約９００℃）まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度が上昇することを防止することができる。そのため、再生処理の頻度を減らすことができ、燃費を向上させることができる。
上記再生処理を行う際の上記堆積量が４ｇ／Ｌ未満の場合には、上記再生処理の頻度が多くなり、燃費が低下するおそれがある。一方、１２ｇ／Ｌを越える場合には、再生処理中に上記粒子状物質の燃焼が燃焼伝播で進み、温度上昇が急速に進行するおそれがある。より好ましくは、５ｇ／Ｌ〜１０ｇ／Ｌがよい。この場合には、より確実に急速温度上昇を抑制し、上記排ガス浄化フィルタの溶損を防止することができる。
上記粒子状物質の堆積量は、上記排ガス浄化フィルタの軸方向の両端、即ち上流端と下流端との差圧から算出することができる。しかし、その値はフィルタ形状により異なるため、堆積量と差圧との関係を事前に把握しておくことが好ましい。上記排ガス浄化フィルタの上流端と下流端との差圧は、差圧計により測定することができる。
【００２７】
次に、上記排ガス浄化フィルタについて説明する。
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有する。該ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
上記混合物又はソーダライトの焼成温度が６００℃未満の場合には、上記排ガス浄化触媒の耐久性が劣化するおそれがある。その結果、上記排ガス浄化フィルタを長期間安定して使用することができなくなるおそれがある。より好ましくは、焼成温度は７００℃以上がよく、さらに好ましくは８００℃以上がよい。
なお、焼成温度は、上記混合物又はソーダライト自体の温度のことであり、雰囲気温度ではない。したがって、焼成時には、上記混合物又はソーダライト自体の温度が６００℃以上になるように焼成を行う。また、焼成時においては、上記焼成温度の焼成を好ましくは１時間以上、より好ましくは５時間以上、さらに好ましくは１０時間以上行うことがよい。
【００２８】
上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記温度６００℃以上で焼成した後、上記基材に担持されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒に対して、粉砕等を行うことが可能になる。この粉末状の上記排ガス浄化触媒を上記基材に担持させることができるため、上記排ガス浄化フィルタにおいて触媒が担持された面の表面積を大きくすることができる。そのため、触媒活性を向上させることができる。
したがって、上記排ガス燃焼触媒は、上記混合物又は上記ソーダライトの焼成後かつ上記基材への担持前に粉砕されてあることが好ましい。
また、粉砕時には、上記排ガス浄化触媒のメジアン径を５０μｍ以下に調整することがよい。メジアン径が５０μｍを超える場合には、上記排ガス浄化触媒を上記基材にコートする際に、目詰まりが起こったり、担持量にばらつきが生じ易くなるおそれがある。より好ましくは、メジアン径は１０μｍ以下であることがよい。
上記排ガス浄化触媒のメジアン径は、例えばレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置あるいは走査電子顕微鏡等により測定することができる。
【００２９】
また、粉砕を行う場合には、上記混合物又はソーダライトの焼成時の温度は、１２００℃以下であることが好ましい。上記混合物又はソーダライトを１２００℃を越える温度で焼成した場合には、一旦溶融状態を経るため、上記排ガス浄化触媒が硬度の高い塊状になってしまうおそれがある。その結果この場合には、上述のごとく粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。
【００３０】
上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記基材に担持した後に温度６００℃以上で焼成されていることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる上記排ガス浄化触媒の生成と、上記基材への担持（焼付け）を一度の焼成で行うことが可能になる。また、この場合には、例えば１２００℃を越える高温での焼成も可能になる。上述のごとく、１２００℃を越える高温で焼成を行うと、一旦溶融状態を経て上記排ガス浄化触媒が硬度の高い塊状になるが、この塊状の上記排ガス浄化触媒も、低温でＰＭ等の粒子状物質に対する燃焼促進効果を示し、また、耐久性にも優れる。
【００３１】
上記排ガス浄化触媒は、上記基材に直接担持させることができる。直接担持させるための方法は例えば次のような方法がある。
即ち、まず、上記排ガス浄化触媒とシリカゾルとを含むスラリーに上記基材を浸漬し、上記基材の内部にまで上記排ガス浄化触媒を進入させる。上記基材としては、例えばハニカム状又はフォーム状の多孔質体を採用することができる。次いで、エアブローにより、余分なスラリーを吹き飛ばした後、例えば温度４００℃〜８００℃で加熱することにより焼付けを行う。これにより、上記基材に上記排ガス浄化触媒を直接接触させて担持させることができる。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタの気孔率を高くすることができ、特にＰＭに対する燃焼効率を向上させることができる。
【００３２】
また、上記排ガス浄化触媒は、上記基材の表面に形成された担持層に担持させることができる。
この場合には、上記担持層を介して上記排ガス浄化触媒が上記基材に担持され、上記排ガス浄化触媒の担持を容易に行うことができる。
具体的には、アルミナ等を含有するウォッシュコート成分と上記排ガス浄化触媒とを混合し、ゾル状又はスラリー状の複合材料を作製し、該複合材料を上記基材にコートして例えば温度４００℃〜６００℃で加熱する。これにより、ウォッシュコート成分により担持層が形成され、該担持層に上記排ガス浄化触媒を担持させることができる。
【００３３】
上記担持層は、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＣｅＯ2、ＳｉＯ2から選ばれる１種以上の酸化物からなることが好ましい。
この場合には、表面積の大きな上記担持層が形成されやすくなり、上記排ガス浄化フィルタの表面積を大きくすることができる。その結果、上記排ガス浄化触媒とＰＭ等の粒子状物質とが接触し易くなり、上記排ガス浄化フィルタはより効率よく粒子状物質の燃焼除去を行うことができる。
【００３４】
上記排ガス浄化触媒は、上述のごとく、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物、又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成して得られる。ここで、ゼオライトとしては、ソーダライトを用いることもできる。
即ち、上記排ガス浄化触媒は、ゼオライト（ソーダライトを含む）とアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物を温度６００℃焼成することにより得ることができ、
また、上記排ガス浄化触媒は、ソーダライトを単独で他成分と混合することなく温度６００℃以上で燃焼することによっても得ることができる。
【００３５】
ソーダライトを除くゼオライトは、一般に、一般式Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｙＳｉＯ2・ｚＨ2Ｏ（但し、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、及びＨから選ばれる少なくとも１種の元素、ｙ≧２、ｚ≧０である）で表され、本発明においても、上記一般式で表されるゼオライトを採用することができる。ゼオライトとしては、例えばＬＴＡ型、ＦＡＵ（フォージャサイト）型、ＭＯＲ型、ＬＴＬ型、ＦＥＲ型、ＭＦＩ型、及びＢＥＡ型等の構造のゼオライトを採用することができる。
また、ソーダライトは、一般式３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＸで表される。Ｘは、一価の陰イオンとなる原子又は原子団であり、例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等のハロゲン、又はＯＨ等である。
【００３６】
また、上記ゼオライトは、その組成中のＡｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量が２００モル未満であることが好ましい（請求項９）。
即ち、ゼオライト組成中のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3（モル比）が２００未満のゼオライト、さらに換言すれば、上記一般式Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｙＳｉＯ2・ｚＨ2Ｏにおけるｙの値がｙ＜２００であるゼオライトを採用することが好ましい。
ゼオライト組成中のＡｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量が２００モル以上のゼオライト、即ち、上記一般式におけるｙの値がｙ≧２００のゼオライトは、所謂ハイシリカゼオライトと呼ばれ、かかるゼオライトを用いた場合には、上記排ガス浄化触媒のＰＭに対する燃焼促進特性の向上効果が小さくなるおそれがある。
【００３７】
上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライトが採用されていることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、ソーダライト中のＮａと、上記アルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素とがＰＭ等の粒子状物質に対する優れた燃焼促進特性を発揮することができる。
【００３８】
また、上記ゼオライトとしてソーダライトを用いた場合には、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モル以下となっていることが好ましい（請求項１１）。
上記アルカリ金属元素と上記アルカリ土類金属元素との合計量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モルを超える場合には、上記混合物の焼成中に該混合物が溶融し易くなる。その結果、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒は、一旦溶融状態を経るおそれがあるため、その硬度が高くなってしまうおそれがある。そのためこの場合には、焼成後に粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。また、この場合には、上記排ガス浄化触媒自体の触媒活性は優れていても、水分による影響を受けやすくなるおそれがある。即ち、水分による触媒活性の低下幅が大きくなるおそれがある。そのため、所定の触媒活性を長期間維持させることが困難になり、上記排ガス浄化フィルタの寿命に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００３９】
より好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して１モル以下となっていることがよい（請求項１２）。
さらに好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．５モル以下となっていることがよい。
【００４０】
上記ゼオライトとして、ソーダライト以外のゼオライトを採用する場合には、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対して０．１モル以上かつ２．０モル以下となっていることが好ましい（請求項１３）。
ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する上記アルカリ金属元素と上記アルカリ土類金属元素との合計量が０．１モル未満の場合には、上記排ガス浄化触媒の耐水性が悪くなるおそれがある。
一方２．０モルを越える場合にも、水分存在下における上記排ガス浄化触媒の燃焼促進特性が低下し易くなり、その低下幅が非常に大きくなるおそれがある。またこの場合には、上記混合物の焼成中に該混合物が溶融し易くなる。したがって、上記焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒は、一旦溶融状態を経るおそれがあるため、その硬度が高くなってしまうおそれがある。その結果この場合には、焼成後に粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。
【００４１】
より好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記アルミノケイ酸塩中のＳｉ元素１モルに対して０．２モル以上かつ１．５モル以下となっていることがよい。
【００４２】
また、上述のアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量は、ゼオライトに混合するアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素との合計量であり、アルカリ金属元素源及びアルカリ土類金属元素源のうちいずれか一方だけを用いた場合には、もう一方の元素の量は０モルとして算出できる。また、複数のアルカリ金属元素源、複数のアルカリ土類金属元素源を用いた場合には、それらのすべての合計量として算出できる。
【００４３】
上記アルカリ金属元素源としては、例えばアルカリ金属の化合物等がある。また、上記アルカリ土類金属元素源としては、例えばアルカリ土類金属の化合物等がある。
上記混合物は、少なくとも上記アルカリ金属元素源を含有することが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記排ガス浄化触媒のＰＭ等の粒子状物質に対する燃焼促進特性をより向上させることができる。
【００４４】
上記アルカリ金属元素源は、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓから選ばれる１種以上を含有し、上記アルカリ土類金属元素源はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａから選ばれる１種以上を含有することが好ましい（請求項１５）。
この場合にも、上記排ガス浄化触媒のＰＭ等の粒子状物質に対する燃焼促進特性をより向上させることができる。
より好ましくは、上記ゼオライトとしてソーダライトを用いた場合には、上記アルカリ土類金属元素源としてはＣａ、Ｓｒ、Ｂａを含有する化合物を用いることがよく、ソーダライト以外のゼオライトを用いた場合には、上記アルカリ土類金属元素源としてはＢａを含有する化合物を用いることがよい。
【００４５】
また、上記アルカリ土類金属元素源は、少なくともＢａを含有することが好ましい。
この場合には、Ｂａ以外の他のアルカリ土類金属元素を含有する上記アルカリ土類金属元素源を用いた場合に比べて、上記排ガス浄化触媒の燃焼促進特性をより向上させることができる。
【００４６】
上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源との混合物は、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とを極性溶媒中で混合し、該極性溶媒を蒸発させて得られる固形分からなることが好ましい（請求項１７）。
この場合には、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源との混合を容易に行うことができ、これらが均一に混合した上記混合物を得ることができる。そのため、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒に触媒活性の偏りが発生することを抑制することができる。
上記極性溶媒としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール、及び水等を用いることができる。また、これらの混合溶媒を用いることができる。
また、上記極性溶媒としては、揮発し易い溶媒を用いることが好ましい。
この場合には、混合後の乾燥を容易に行うことができる。
【００４７】
上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源は、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、酸化物、又は水酸化物であることが好ましい（請求項１６）。
この場合には、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源を容易に水等の極性溶媒に混合させることができるため、上記混合物の作製時に、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とゼオライトとを上記極性溶媒中で混合させることにより、これらが均一に分散された上記混合物を容易に得ることができる。
【００４８】
より好ましくは、上記アルカリ金属元素源としてはアルカリ金属元素の塩を用い、上記アルカリ土類金属元素源としてはアルカリ土類金属元素の塩を用いることがよい。
この場合には、上記アルカリ金属元素源及び上記アルカリ土類金属元素源は、水等の極性溶媒に対して優れた溶解性で溶解できるため、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とゼオライトとの混合を水等の極性溶媒中で行う場合に、ゼオライトと、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とを簡単かつ均一に混合させることができる。
【００４９】
上記基材は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材からなり、上記セルは排ガス流路を形成していることが好ましい（請求項１８）。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを排ガスの浄化用により最適な構造にすることができる。
また、全てのセルが両端面に開口した構造体を用いることもできるが、一部のセルが基材（ハニカム構造体）両端面に開口し、残りのセルは両端面に形成された栓部によって閉塞された構造体を用いることもできる。
全てのセルが両端面に開口した構造体を用いた場合には、ガソリンエンジン用の排ガス浄化フィルタに好適なものになる。一方、一部のセルが両端面に開口し、残りのセルが栓部によって閉塞された構造体を用いた場合には、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化フィルタに好適なもになる。
【００５０】
上記基材は、コージェライト又はＳｉＣからなることが好ましい（請求項１９）。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを排ガスの浄化用により最適なものにすることができる。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
次に、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の排ガス浄化装置１は、排ガス浄化フィルタ２とフィルタ再生手段１５１とを有する。排ガス浄化フィルタ２は、内燃機関５の排ガス通路５４、１９に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。
排ガス浄化フィルタ１１は、図２〜図４に示すごとく、多孔質体からなる基材２０と、これに担持された排ガス浄化触媒４とを有する。排ガス浄化触媒４は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
また、図１に示すごとく、フィルタ再生手段１５１は、排ガス浄化フィルタ２内の温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ２内に堆積した粒子状物質を燃焼除去することにより、排ガス浄化フィルタ２の捕集能力の再生処理を行う。
【００５２】
以下本例の排ガス浄化装置についてより詳細に説明する。
図２及び図３に示すごとく、排ガス浄化フィルタ２においては、ハニカム状の基材２０に排ガス浄化触媒４が担持されている。本例において、基材２０は、外周壁２１と、この外周壁２１の内側においてハニカム状に設けられた隔壁２５と、この隔壁２５により仕切られた複数のセル３とを有する。セル３は、基材２０の両端面２３、２４に部分的に開口している。即ち、各セル３は、基材２０の一方の端面２３（２４）に開口し、もう一方の端面２４（２３）に形成された栓部３２によって閉塞している。
【００５３】
図２及び図３に示すように、本例においては、セル３の両端面２３（２４）における開口部３１と栓部３２とは交互に配置されており、所謂市松模様を形成している。
図５に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ２においては、排ガス１０の入口側となる上流側端面２３及び排ガス１０の出口となる下流側端面２４に位置するセルの端部は、栓部３２が配置された部分と配置されていない部分とをそれぞれ交互に有している。多孔質体の隔壁２５には多数の空孔が形成され、排ガス１０が通過できるようになっている。
そして、図２〜図５に示すごとく、基材２０の隔壁２５には、排ガス浄化触媒４が担持されている。本例において、排ガス浄化触媒４としては、ソーダライトとＫ源（炭酸カリウム）との混合物を温度８００℃で焼成してなる触媒を採用してある。
【００５４】
また、本例の排ガス浄化フィルタ２の全体サイズは、直径１２９ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、容積約２Ｌ、の円柱状であり、セルサイズは、セル厚さ３ｍｍ、セルピッチ１．４７ｍｍである。
また、基材２０はコーディエライトからなり、そのセル３は、断面が四角形状のものを採用した（図２参照）。セル３は、その他にも例えば、三角形、六角形等の様々な断面形状を採用することができる。
【００５５】
本例の排ガス浄化フィルタは、次のようにして作製することができる。
即ち、まず、ソーダライト（３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＯＨ）の粉末を準備した。このソーダライト１００重量部と炭酸カリウム５重量部とを水に投入し、水中で混合した。
次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させた。これにより、固形分（ソーダライトと炭酸カリウムとの混合物）を得た。
次に、この固形分を温度７００℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度７００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【００５６】
次に、以下のようにして、ハニカム構造の基材を作製した。
即ち、まず、タルク、溶融シリカ、及び水酸化アルミニウムを所望のコーディエライト組成となるように秤量し、造孔剤、バインダー、水等を加え、混合機にて混合撹拌した。そして、得られた粘土質のセラミック材料を成形機にて押出成形し、ハニカム状の成形体を得た。これを乾燥した後、所望の長さに切断し、外周壁と、その内側においてハニカム状に設けられた隔壁と、隔壁により仕切られていると共に両端面に貫通してなる複数のセルとを有する成形体を作製した。次いで、この成形体を温度１４００〜１４５０℃で２〜１０時間加熱することにより仮焼して仮焼体（ハニカム構造体）を得た。
【００５７】
次に、ハニカム構造体の両端面全体を覆うようにマスキングテープを貼り付けた。そして、セラミックハニカム構造体の両端面の栓詰めすべき位置に対応するマスキングテープにレーザ光を順次照射し、マスキングテープを溶融又は焼却除去して貫通穴を形成した。これにより、セルの端部における栓部により栓詰めすべき部分に貫通穴を形成した。セルの端部のその他の部分はマスキングテープで覆われている。本例においては、セルの両端面に貫通穴とマスキングテープで覆われた部分とが交互に配置するように、マスキングテープに貫通穴を形成した。本例では、マスキングテープとしては、厚さ０．１ｍｍの樹脂フィルムを用いた。
【００５８】
次に、栓部の材料である栓材の主原料となるタルク、溶融シリカ、アルミナ、及び水酸化アルミニウムを所望の組成となるように秤量し、バインダー、水等を加え、混合機にて混合撹拌し、スラリー状の栓材を作製した。このとき、必要に応じて造孔材を添加することもできる。そして、スラリー状の栓材を入れた容器を準備した後、貫通孔を部分的に形成したハニカム構造体の端面を浸漬した。これにより、マスキングテープの貫通穴からセルの端部に栓材を適量浸入させた。また、ハニカム構造体のもう一方の端面についても同様の工程を行った。このようにして、栓詰めすべきセルの開口部内に栓材が配置されたハニカム構造体を得た。
【００５９】
次に、ハニカム構造体とその栓詰めすべき部分に配置した栓材とを同時に約１４００〜１４５０℃で焼成した。これにより、マスキングテープは焼却除去され、図２及び図３に示すごとく、セル３の両端に、その端部を開口する複数の開口部３１と、セル３の端部を閉塞する複数の栓部３２とが形成されたセラミックハニカム構造体（基材）２０を作製した。
【００６０】
次に、排ガス浄化触媒をシリカゾルを５ｗｔ％配合したシリカスラリーに混合した。さらに固形分１００重量部に対する水分量が４００重量部となるように水を加え、スラリー状の排ガス浄化触媒を得た。
次に、スラリー状の排ガス浄化触媒中に基材２を浸漬し、基材２の多孔質の隔壁２５に排ガス浄化触媒を含浸させた。次いで、エアーブローにより余分な水分を吹き飛ばした後、温度５００℃で加熱することにより、焼き付けを行った。本例においては、排ガス浄化触媒を７０ｇ／Ｌ（そのうちＫ濃度はＫ2ＣＯ3換算で約７ｇ／Ｌ）コートした。
このようにして、図２〜図４に示すごとく、排ガス浄化触媒４を基材２０に担持した排ガス浄化フィルタ２を得た。
【００６１】
図１に、排ガス浄化装置１を含むエンジンシステムの模式図を示す。
同図に示すごとく、排ガス浄化フィルタ２は、内燃機関５（ディーゼルエンジン）から排出される排ガス中のパティキュレートを除去するために用いられる。
ディーゼルエンジン車において、エンジン５の吸気ポートには、吸気マニホールド５１を介して吸気管５２が接続されている。また、排気ポートには、排気マニホールド５３を介して排気管５４が接続され、これらによって排気通路が構成されている。
【００６２】
吸気管５２には、過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機５５のコンプレッサ５２１と、ターボ過給機５５により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ５２２とがそれぞれ設けられている。
また、排気管５４にはターボ過給機５５のタービン５４１が設けられている。
ターボ過給機５５において、コンプレッサ５２１の回転翼（図示略）とタービン５４１の回転翼（図示略）はシャフト（図示略）により連結されており、エンジンから排出される排ガスのエネルギーによりタービン５４１が回転し、さらにシャフトを介してコンプレッサ５２１が回転するように構成されている。そしてこのコンプレッサ５２１の回転により、吸気管５２内の吸入空気が圧縮される。
【００６３】
排気管５４の途中には、エンジン側（排ガスの上流側）から順に、酸化触媒フィルタ１１と、排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）２とが設けられる。酸化触媒フィルタ１１は、酸化触媒としてだけでなく、ＮＯx触媒としての機能も兼ね備える場合もある。酸化触媒フィルタ１１においては、白金−アルミナ触媒等からなる酸化触媒がコージェライトからなるハニカム状の基材に担持されている。
酸化触媒フィルタ１１及び排ガス浄化フィルタ２は、排気管５４の直径を拡大した筒状の捕集器１９内に収容される。
捕集器１９には、酸化触媒フィルタの上流側、酸化触媒フィルタと排ガス浄化フィルタとの間、及び排ガス浄化フィルタの下流側にそれぞれ温度検出手段としてのサーミスタ１５７、１５８、１５９が配置されている。各サーミスタ１５７、１５８、１５９は、それぞれ、酸化触媒フィルタへの入口側の排ガス温度、排ガス浄化フィルタの入口側の排ガス温度、及び排ガス浄化フィルタの出口側の排ガス温度をそれぞれ検出することができる。
サーミスタ１５７、１５８、１５９によって検出された温度データは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５に送られ、ＥＣＵ１５による各種制御に用いられる。
【００６４】
また、エンジン５には、排気を再び吸気に回して再循環させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御バルブ５６が取り付けられている。さらに、排気を再び吸気に回す際に排気を冷却させるＥＧＲクーラ５７が取り付けられる。
【００６５】
内燃機関５には、吸気管５２から吸気マニホールド５１を経て空気が供給される。また、内燃機関５には、コモンレール及び燃料噴射装置等から構成される燃料供給系（図示略）の燃料添加弁５０から燃料が供給される。内燃機関５においては、燃料と空気が所定の混合比で混合され、この混合燃料を圧縮着火により燃焼する。
燃焼後の排気ガスは、排気マニホールド５３を経て排気管５４に送られる。そして、排気ガスは、捕集器内の酸化触媒フィルタ１１に担持された酸化触媒により酸化され、さらに排ガス浄化フィルタ内でＰＭ等の粒子状物質が吸着除去されて外部に排出される。
ＥＣＵ１５は、過吸圧センサの出力、流入空気量センサの出力、エンジン回転数、車速等の各種の運転データを収集し、これらのデータに基づいて燃料添加弁５０やＥＧＲ制御バルブ５６等を制御するように構成されている。
【００６６】
排ガス浄化フィルタ２に粒子状物質が堆積すると、排気抵抗が増大する。これを回避するために、フィルタ再生手段１５１の制御によって、排ガス浄化フィルタ２内の温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ２内に堆積したＰＭ等の粒子状物質を燃焼除去して、排ガス浄化フィルタ２の再生処理を行う。
具体的には、フィルタ再生手段１５１は、所定のタイミングで、排ガス浄化フィルタ２内に流入する排ガスの温度を上昇させることにより、排ガス浄化フィルタ２を再生温度まで昇温させて再生処理を行う。本例においては、フィルタ再生手段１５１は、燃焼の噴射制御などを制御するＥＣＵ１５に組み込まれている。
【００６７】
本例においては、フィルタ再生手段１５１は、所定のタイミングで燃料添加弁５０等を制御する制御信号Ｐを送信し、内燃機関内での燃料の燃焼を開始させる。これにより、排ガス浄化フィルタ２内に流入する排ガスの温度を上昇させて、再生処理を開始させることができる。また、フィルタ再生手段１５１は、所定の再生温度に到達した後は、燃料の添加を停止する制御信号Ｑを燃料の燃焼を停止するように構成されている。一旦再生温度に到達すると、排ガス浄化フィルタ内では粒子状物質の燃焼が燃焼伝播で進むため、粒子状物質の燃焼反応は進行する。
【００６８】
排ガス浄化フィルタ２には、その上流端及び下流端の差圧を計測する差圧計１５５が設けられている。フィルタ制御手段１５１は、差圧計１５５によって計測される差圧を検出信号Ｒとして受信し、この検出信号Ｒに基づいて、排ガス浄化フィルタ２内に堆積したＰＭ等の粒子状物質（スート）の堆積量を算出し、堆積量が例えば５〜１２ｇ／Ｌとなったときに、再生処理を行うように構成されている。差圧と堆積量との関係を図６に示す。
【００６９】
そして、酸化触媒フィルタ１９と排ガス浄化フィルタとの間、即ち、排ガス浄化フィルタ２のすぐ上流側には、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を測定するサーミスタ１５８が設けられている。フィルタ再生手段１５１は、サーミスタ１５８によって計測される排ガスの温度を検出信号Ｓとして受信し、検出信号Ｓに基づいて、排ガス浄化フィルタ２の上流側から１０〜２０ｍｍ内部（軸方向と垂直な方向においては中央）にある所定位置の温度を算出する。フィルタ再生手段１５１は、この所定位置の温度を４００℃以上かつ６００℃未満まで上昇させて再生処理を行う。
【００７０】
以下、本例の作用効果につき、説明する。
本例において、図２〜図５に示すごとく、排ガス浄化フィルタ２は、基材２０と排ガス浄化触媒４とを有し、排ガス浄化触媒４は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成してなる。
排ガス浄化触媒４は、パティキュレートマター（ＰＭ）等の粒子状物質に対する優れた燃焼促進作用を有する（後述の実験例参照）。そのため、排ガス浄化フィルタ２においては、排ガス浄化触媒４の作用により、粒子状物質を例えば６００℃未満という低温で燃焼除去させることができる。それ故、排ガス浄化フィルタ２の再生温度を低く設定することができる。
【００７１】
また、排ガス浄化触媒４を備えた排ガス浄化フィルタ２においては、急速温度上昇が抑制される。
即ち、従来のＰｔ等の貴金属触媒を備えた排ガス浄化フィルタにおいては、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になった時などに、急速温度上昇が起こり排ガス浄化フィルタ内の温度が少なくとも部分的に例えば１０００℃を越える高温にまで到達するおそれがあった。その結果、排ガス浄化フィルタの基材が溶損するおそれがあった。
これに対し、上記混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成してなる上記排ガス浄化触媒４を備えた排ガス浄化フィルタ２においては、Ｐｔ等の貴金属触媒が担持されたものに比べて温度上昇が緩やかになり、基材２０に溶損等のダメージを与える程の高温にはなり難くなる。上記再生処理中に上記内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおいても排ガス浄化フィルタ２内の急速温度上昇を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、従来のように複雑なシステム制御を行わなくとも急速温度上昇を抑制することができる。
【００７２】
また、急速温度上昇は、上記再生処理の開始温度、即ち、上記再生温度に依存する傾向がある。即ち、上記再生温度を高く設定すると、再生処理中の急速温度上昇がより高い温度にまで到達し易くなる。
例えば従来の貴金属触媒を用いた場合においては、ＰＭを確実に燃焼するために再生温度を６３０℃程度にする必要が生じるが、このような高い再生温度では、急速温度上昇が起こって排ガス浄化フィルタの温度が基材にダメージを与える高温（例えば９００℃以上）にまで上昇するおそれがあった。
これに対し、上記排ガス浄化触媒４を用いると、再生温度を６３０℃程度にしても、再生処理中に基材２０にダメージを与える温度まで温度が急上昇することを防止することができる。さらに、上述のごとく上記排ガス浄化触媒４を用いると６００℃未満という低温でもＰＭ等の上記粒子状物質を燃焼させることができる。そのため、上記再生温度を６００℃未満に設定することができ、より確実に急速温度上昇を抑制し、上述の溶損を防止することができる。
【００７３】
また、急速温度上昇は、ＰＭ等の粒子状物質の堆積量に依存する傾向がある。即ち、上記再生処理開始時に上記排ガス浄化フィルタ２内に堆積していた上記粒子状物質の堆積量が多いほど、より低温の再生温度からでも急速温度上昇が起こり易く、基材２０にダメージを与える高温に到達し易くなる傾向にある。
従来のＰｔ等の貴金属触媒を用いた場合には、ＰＭの堆積量が６ｇ／Ｌ程度の状態で再生処理を行っても急速温度上昇が起こるおそれがある。そのため、再生処理を開始するＰＭの堆積量を５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは４ｇ／Ｌ以下にする必要があった。
これに対し、本例においては、上記排ガス浄化触媒４が用いられているため、例えばＰＭの堆積量１２ｇ／Ｌの状態で再生処理を行っても、再生温度を例えば６００℃未満に設定することにより、急速温度上昇を抑制することができる。
そのため、上記再生処理を行う頻度を減らすことができ、低燃費化を図ることができる。
【００７４】
また、排ガス浄化触媒４は、アルカリ金属元素及び／又はアルカリ土類金属元素の保持力が高い。
そのため、水分存在下においても上記アルカリ金属元素及び／又は上記アルカリ土類金属元素が溶出することを防止することができる。それ故、排ガス浄化触媒４の性能劣化を防止することができ、排ガス浄化フィルタ２は、長期間安定に排ガスの浄化を行うことができる。
また、排ガス浄化触媒４は、ＮＯxを吸着することもできる。そのため、排ガス浄化フィルタ２は、排ガス中からＮＯxを吸着除去することもできる。
【００７５】
また、本例においては、フィルタ再生手段１５１は、４００℃以上かつ６００℃未満の再生温度まで排ガス浄化フィルタ２内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されている。そのため、上記急速温度上昇をより抑制することができる。また、この場合には、再生処理の開始時におけるＰＭ等の粒子状物質の堆積量を増やすことができるため、上記再生処理の頻度をより少なくすることができる。また、上記排ガス浄化触媒４は、その優れた燃焼促進作用により、上述のごとく６００℃未満という低い再生温度でも短時間で上記粒子状物質を燃焼させることができる。
【００７６】
また、フィルタ再生手段１５１は、内燃機関５の運転状態によらず、常時６００℃未満の再生温度で上記再生処理を行うように構成することができる。
この場合には、運転状態によらず、より確実に急激温度上昇を抑制することができる。そして、複雑なシステムを用いることなく、よりロバスト性の高い上記排ガス浄化装置の構成が可能になる。
【００７７】
また、フィルタ再生手段１５１は、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されている。そのため、簡単に上記排ガス浄化フィルタ２内の温度を上昇させることができる。
【００７８】
また、排ガス浄化フィルタ２の上流側には酸化触媒が配置されている。
この場合には、排ガス中に含まれる一酸化炭素等の有害成分を酸化し、無害化することができる。また、酸化により発生する熱により、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることができる。
【００７９】
また、フィルタ再生手段１５１は、排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌとなったときに上記再生処理を行うように構成されている。
そのため、再生処理の頻度を少なくすることができる。そして、このように再生頻度を少なくしても、上記排ガス浄化触媒の作用により、急速温度上昇により排ガス浄化フィルタが例えば９００℃を越える高温にまで達し、溶損を引き起こすことを抑制することができる。
【００８０】
以上のように、本例によれば、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供することができる。
【００８１】
（実施例２）
本例は、実施例１と同様の構成の排ガス浄化装置について、再生処理中にエンジンの運転状態を減速状態（アイドル状態）にしたときの排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を検討する例である。
図７に示すごとく、本例の排ガス浄化装置（装置Ｅ）は、実施例１と同様の構成を有する。さらに、本例においては、排ガス浄化フィルタ２内の様々な位置における温度を検出するために、排ガス浄化フィルタ２内の６ヵ所の位置に、シース径φ０．５ｍｍの熱電対を配置した。
【００８２】
図８に熱電対の配置位置を示す。図８の左側は捕集器１９内に配置された酸化触媒フィルタ１１と排ガス浄化フィルタ２を排ガス浄化フィルタ２の側面、即ち排ガス浄化フィルタ２の軸方向と垂直な方向から見た図であり、排ガス浄化フィルタ２内に配置した熱電対の位置を黒丸印で示してある。また、図８の右側は、排ガス浄化フィルタ２を軸方向の下流端２４側から見た図であり、熱電対の位置を黒丸印で示してある。
図８に示すごとく、１つ目の熱電対Ａ１５３ａは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの入口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタ２の上流端２３側から１０ｍｍ；ａ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。２つ目の熱電対Ｂ１５３ｂは、排ガス浄化フィルタ２における軸方向の中心位置、かつ軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。３つ目の熱電対Ｃ１５３ｃは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタ２の下流端２４側から１０ｍｍ；ｂ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。４つ目の熱電対Ｄ１５３ｄは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタの下流端２４側から１０ｍｍ；ｂ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から１６．２５ｍｍ（ｃ＝１６．２５ｍｍ）外方に配置した。５つ目の熱電対Ｅ１５３ｅは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタの下流端２４側から１０ｍｍ；ｂ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から３２．５ｍｍ（ｄ＝１６．２５、ｃ＋ｄ＝３２．５ｍｍ）外方に配置した。６つ目の熱電対Ｆ１５３ｆは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタ２の下流端２４側から１０ｍｍ（ｂ＝１０ｍｍ））の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から４８．７５ｍｍ（ｅ＝１６．２５、ｃ＋ｄ＋ｅ＝４８．７５ｍｍ）外方に配置した。
各熱電対Ａ〜Ｆは、導線１５０を介して温度記録手段（データロガー）１５２に接続されている（図７参照）。そして、温度記録手段１５２により、経時的に排ガス浄化フィルタ２内の上述の各位置における温度を記録することができる。
【００８３】
図７に示すごとく、実施例１と同様のエンジン（四気筒のディーゼルエンジン）システムにおいて、排ガス浄化フィルタ２内に８ｇ／ＬまでＰＭを堆積させて、再生処理を行った。再生処理は、フィルタ再生手段１５１によって制御されている。再生処理における燃料添加及び停止のタイミング、エンジン回転速度、吸入空気量、及び入口から１０ｍｍの位置における排ガス浄化フィルタの温度（熱電対Ａ１５３ａ（図８参照）によって検出される温度）の制御パターンを図９に示す。
【００８４】
同図に示すごとく、エンジン回転数：２０００ｒｐｍ、ｑｆｉｎ：１９、排ガス温度：３００℃という条件で排ガス浄化フィルタ内にＰＭを堆積させた（ＰＭ堆積モード）。ＰＭ堆積量が８ｇ／Ｌに到達した時点（時間ｔ0）で、図７に示すごとく、フィルタ再生手段１５１の制御に基づいて、内燃機関５内で燃料を燃焼させて排ガス浄化フィルタ２内に流入する排ガスの温度を上昇させることにより、排ガス浄化フィルタ２内に蓄積したＰＭを燃焼させる再生処理を開始し、排ガス浄化フィルタ２の入口から１０ｍｍの位置における温度が所定の温度（６２９℃）に到達した時点（時間ｔ1）で燃料の燃焼を停止した（強制再生モード）。強制再生モードは、エンジン回転数：２０００ｒｐｍ、ｑｆｉｎ：２３、排ガス温度（上限）：６２９℃という条件で行った。強制再生モードにおける時間ｔ0からｔ1までは約４０〜５０秒である（図９参照）。
また、本例においては、時間ｔ1以降エンジンをアイドリング状態にし、アイドリング状態を１０分間継続させた（減速運転モード）。
このときの、排ガス浄化フィルタ２内の上述の所定位置に設けた熱電対Ａ〜熱電対Ｆによって検出される経時的な温度変化を計測し、温度記録手段１５２により記録した（図７及び図８参照）。その結果を図１０に示す。
【００８５】
また、本例においては、比較用として、Ｐｔ触媒を担持した排ガス浄化フィルタを備えた排ガス浄化装置を用いて急速温度上昇の検討を行った。
即ち、まず、Ｐｔ触媒を担持した排ガス浄化フィルタを作製した。この排ガス浄化フィルタは、実施例１の排ガス浄化触媒の代わりにＰｔを基材に担持した点を除いて実施例１の排ガス浄化フィルタと同様にして作製することができる。そして、この比較用の排ガス浄化フィルタを用いて、上述の装置Ｅと同様の排ガス浄化装置（装置Ｃ）を構成した。
【００８６】
この比較用の排ガス浄化装置（装置Ｃ）についても、装置Ｅと同様に、排ガス浄化フィルタ内に６ヵ所に熱電対Ａ〜Ｆを配置してある。そして装置ＣについてもＰＭ堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行い、排ガス浄化フィルタ内の上述の所定位置に設けた熱電対Ａ〜Ｆによって検出される経時的な温度変化を計測した。装置Ｃにおいては、ＰＭ堆積モードのＰＭ堆積量は６ｇ／Ｌとし、強制再生モードの開始温度を６２３℃とした。その結果を図１１に示す。
【００８７】
図１１より知られるごとく、装置Ｃにおいては、ＰＭ堆積量６ｇ／Ｌにて再生処理を開始したが、アイドリング状態にしたときに、急速温度上昇が起こり、排ガス浄化フィルタの出口側付近の温度（熱電対Ｄ〜Ｆを設けた位置における温度）が１０００℃を越える高温状態になっていた。排ガス浄化フィルタは、９００℃以上の高温領域で溶損するおそれがあるため、装置Ｃにおいては、ＰＭ堆積量の限界値（ＳＯＯＴ ＭＡＳＳ ＬＩＭＩＴ；ＳＭＬ）は、６ｇ／Ｌを下回り、高頻度の再生処理が必要になる。
【００８８】
装置Ｃの排ガス浄化フィルタにおいて、ＰＭ（カーボン）の燃焼は、下記の二段階の反応で進行し、Ｐｔ触媒は、これら二段階の反応を促進させる。
（１）２Ｃ＋Ｏ2→２ＣＯ ２×２６．４ｋｃａｌ（固気反応）
（２）２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 ２×６７．７ｋｃａｌ（気相反応）
即ち、装置Ｃにおいては、気相反応におけるＣＯの酸化発熱分が上乗せされるため、１０００℃を越える高温にまで達すると考えられる。
【００８９】
一方、図１０より知られるごとく、装置Ｅにおいては、ＰＭ堆積量８ｇ／Ｌにて再生処理を開始したが、アイドリング状態にしても、急速温度上昇が抑制され、排ガス浄化フィルタ内の温度は、最大でも７５０℃を下回っていた。よって、ＳＭＬは８ｇ／Ｌを上回り、再生処理の頻度を減らすことができる。
装置Ｅにおいて、排ガス浄化フィルタに担持された排ガス浄化触媒は、上述の２段階の反応のうち気相反応、即ちＣＯの酸化は促進しない。そのため、１０００℃を越えるという異常高温に達することを防止し、溶損を防止することができる。
【００９０】
また、装置Ｅについて、強制再生モードを行う条件をＰＭ堆積量が６ｇ／Ｌ又は１０ｇ／Ｌに到達した時点とし、このときの、再生温度と排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）内の最高温度との関係を調べた。その結果を図１２に示す。
また、図１２には、装置Ｃ（ＰＭ堆積量６ｇ／Ｌのときに強制再生モードを実施）についても、その再生温度とＤＰＦ内の最高温度との関係を示す。
【００９１】
図１２より知られるごとく、装置Ｅにおいては、ＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌにしたときには、再生温度を６３５℃程度にしても排ガス浄化フィルタ内の最高温度は９００℃に到達しない。また、装置Ｅにおいて、ＰＭ堆積量を１０ｇ／Ｌにしたときには、再生温度が６１６℃になったところで、排ガス浄化フィルタ内の最高温度が９００℃に到達している。よって、再生温度を６１６℃未満にすることにより、再生時のＰＭ堆積量を１０ｇ／Ｌにしても、排ガス浄化フィルタの溶損を防止できることがわかる。装置Ｅの排ガス浄化フィルタに担持された排ガス浄化触媒は、温度６００℃以下でもＰＭを燃焼させることができるため、再生時のＰＭ堆積量を１２ｇ／Ｌにしても排ガス浄化フィルタの溶損を防止できると考えられる。そのため、再生処理の頻度を少なくすることができる。
【００９２】
これに対し、装置Ｃにおいて、ＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌにしたときには、再生温度を５９７℃にしても排ガス浄化フィルタ内の最高温度は９００℃に達し、溶損のおそれがある。また、Ｐｔ触媒は、温度６００℃未満では、充分にＰＭに対する燃焼促進作用を発揮できない。よって、装置Ｃにおいては、溶損を起こすことなく、ＰＭの燃焼を確実に行うために、再生処理を実施するときのＰＭ堆積量を５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは４ｇ／Ｌ以下にする必要がある。その結果、再生処理の頻度が多くなり、燃費低下等の不具合を生じうる。
【００９３】
以上のように、本発明の実施例にかかる排ガス浄化装置（装置Ｅ）は、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる。
【００９４】
（実験例１）
本例は、実施例１及び２の排ガス浄化装置において用いた排ガス浄化触媒の触媒作用を検討する例である。
排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成して得られる。
本例においては、実施例１及び２と同様にゼオライトとしてソーダライトを用い、このソーダライトをアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源と混合した混合物を用いた例について説明する。
【００９５】
具体的には、まず、原料となるゼオライトとして、ソーダライト（３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＯＨ）の粉末を準備した。このソーダライト１００重量部と炭酸カリウム５重量部とを水に投入し、水中で混合した。
次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させた。これにより、固形分（ソーダライトと炭酸カリウムとの混合物）を得た。
次に、この固形分を温度８００℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度８００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。これを試料Ｅ１とする。
【００９６】
次に、本例において作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ１）について、ＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒（Ｐｔ粉末）、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。
【００９７】
具体的には、まず、触媒種（試料Ｅ１、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末）２００ｍｇとカーボンブラック（ＣＢ；ＰＭの代替として使用）２０ｍｇとをそれぞれ電子天秤にて正確に秤量した。これらをメノウ乳鉢を用いて触媒種（重量）：ＣＢ（重量）＝１０：１となるように一定時間混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する３種類の評価サンプルを得た。さらに、触媒種を用いずに、ＣＢのみからなる評価サンプルを比較用として作製した。ＣＢ単独の評価サンプルについても、他のサンプルと同様にメノウ乳鉢を用いて一定時間混合したものを用いた。即ち、評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ１とＣＢとの混合物、炭酸カリウムとＣＢとの混合物という４種類のサンプルを作製した。
【００９８】
次いで、熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置（理学電機社製のＴＧ８１２０）用いて、各評価サンプル６ｍｇを昇温速度１０℃／ｍｉｎにて最高温度９００℃まで加熱してＣＢを燃焼させると共に、このときのＤＴＡ発熱ピーク温度、及び温度とＴＧとの関係を測定した。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについては、０．５ｍｇを用いてＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。また、加熱は、流束５０ｍＬ／／ｍｉｎで空気を評価サンプルに流通させながら行った。各触媒種を用いたときのＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図１３に示す。また、温度とＴＧとの測定結果については、ＣＢ単独を用いた結果を図１４に示し、触媒種として貴金属系触媒を用いた結果を図１５に示し、Ｋ2ＣＯ3を用いた結果を図１６に示し、試料Ｅ１を用いた結果を図１７に示す。図１４〜図１７の縦軸は、カーボンブラックの最大燃焼速度を示すＤＴＡ発熱ピークを用いている。
【００９９】
また、触媒種（試料Ｅ１、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末）１ｇを水５００ｃｃ中に投入し、一昼夜撹拌することにより洗浄した。次に、水洗浄処理後の触媒種をろ過し、ろ過後の触媒種にさらに１５００ｃｃの水を流通させて充分に洗浄した後、温度１２０℃にて乾燥させた。これらの水洗浄処理後の触媒種（試料Ｅ１及び貴金属系触媒）２００ｍｇとカーボンブラック（ＣＢ）２０ｍｇとを電子天秤にて正確に秤量した。これらをメノウ乳鉢を用いて触媒種（重量）：ＣＢ（重量）＝１０：１となるように一定時間混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する２種類の評価サンプルを得た。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについては、他のサンプルと同様に洗浄及び乾燥を行い、その後メノウ乳鉢で混合したものを用いた。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗洗浄処理により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ１とＣＢとの混合物という３種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置によって、ＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図１に併記する。
【０１００】
図１〜図５より知られるごとく、水洗浄前において、試料Ｅ１を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、ＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でＰＭ（ＣＢ）を燃焼できることがわかる。なお、図１及び図５から知られるごとく、試料Ｅ１は、約４００℃付近に発熱ピークを有しているが、実際にはこれよりも低い温度（例えば３５０℃程度）でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。
【０１０１】
図１より知られるごとく、ＣＢ単独、貴金属系触媒、及び試料Ｅ１については、水洗前後でＣＢに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これに対して、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
【０１０２】
したがって、試料Ｅ１は、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去することができる。また、試料Ｅ１は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、長期間安定してＰＭの燃焼を行うことができる。したがって、試料Ｅ１は、水蒸気を多く含む排ガス中においても、ＰＭを長期間安定して燃焼させることができる。
【０１０３】
上記試料Ｅ１は、上述のごとくソーダライト１００重量部と炭酸カリウム５重量部との混合物を温度８００℃で１０時間焼成することにより作製した触媒である。次に、本例においては、焼成温度による触媒活性への影響を調べるために、異なる温度でソーダライトと炭酸カリウムとの混合物（上記固形分）を焼成して複数の触媒を作製した。
具体的には、まず、ソーダライト１００重量部と炭酸カリウム１０重量部とを水中で混合し混合液を得た。次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させ、固形分（混合物）を得た。次に、この混合物を温度５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃で焼成して９種類の触媒を作製した。これらの触媒は、焼成温度を変更した点を除いては互いに同様にして作製した触媒であり、ソーダライトに対する炭酸カリウムの混合割合及び焼成温度を変更した点を除いては、上記試料Ｅ１と同様にして作製した触媒である。さらに、温度６００℃での焼成については焼成時間の影響を調べるため、上記試料Ｅ１と同様に１０時間の焼成を行って作製した触媒の他に、焼成時間を５時間にして作製した触媒も準備した。その他の焼成温度で作製した触媒については、上記試料Ｅ１と同様に、いずれも１０時間焼成を行って作製した。
【０１０４】
そしてこれらの触媒についても、上記試料Ｅ１と同様にＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用としてソーダライトと炭酸カリウムとの混合物についてもＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このソーダライトと炭酸カリウムとの混合物としては、焼成を行う代わりに室温（約２５℃）で約１０時間放置したものを採用した。
燃焼促進特性の測定は、上記試料Ｅ１と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図１８に示す。
【０１０５】
図１８より知られるごとく、温度６００℃以上で焼成を行って作製した排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピークトップ温度は、水洗前及び水洗後においても約４６０℃以下という非常に低い値を示した。ＰＭに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度は５２０℃程度（図１参照）であることから、これらの排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して充分に優れた触媒活性を有していることがわかる。
【０１０６】
これに対し、温度６００℃未満で焼成した触媒は、水洗前においては、貴金属（Ｐｔ）触媒に比べて充分に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示し、優れた触媒活性を示していたが、水洗後においては、ＤＴＡ発熱ピーク温度は著しく上昇し、貴金属触媒よりも触媒活性が低下していた。また、焼成を行っていないソーダライトと炭酸カリウムとの混合物についても、水洗前には優れた触媒活性を示していたが、水洗後には触媒活性が著しく低下していた。
温度６００℃未満で焼成して得られる触媒、及び焼成を行なわずに作製した触媒において、上記のごとく水洗後において触媒活性が著しく低下していた原因は、水洗後にカリウムが溶出したためであると考えられる。
【０１０７】
したがって、水分を多く含む排ガスの浄化触媒として用いるためには、焼成温度は６００℃以上で行う必要があることがわかる。また、図１８より知られるごとく、特に温度７００℃〜１２００℃で焼成を行うことにより、よりＤＴＡ発熱ピーク温度の低い排ガス浄化触媒、即ち触媒活性に優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。さらに、同図より知られるごとく、５時間で焼成を行った場合に比べて１０時間焼成を行った場合の方が、水洗後の触媒活性の低下が抑制されていた。
【０１０８】
上述の例においては、ソーダライトにＫ源として炭酸カリウムを混合して排ガス浄化触媒を作製した。本例においては、次に、ソーダライトに混合するカリウム塩の種類を変えて複数の排ガス浄化触媒を作製し、そのＤＴＡ発熱ピークトップ温度を調べた。
【０１０９】
具体的には、ソーダライトに、各カリウム塩（炭酸カリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウム、酢酸カリウム、リン酸カリウム、又は水酸化カリウム）を混合して混合物を得た。各カリウム塩は、カリウム塩中のカリウム元素量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．２２５モル又は０．００２２５モルとなるように混合を行った。また、混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより混合物を得た。
【０１１０】
次に、混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。その結果を図１９に示す。
【０１１１】
図７より知られるごとく、いずれのカリウム塩を用いて作製しても、排ガス浄化触媒は、水洗前後において優れた触媒活性を示した。また、カリウム塩の量を減らすと触媒活性は低下するものの、この場合においても水洗前後において４５０℃以下という非常にＤＴＡピーク発熱トップ温度を維持しており、優れた触媒活性を示していた。
【０１１２】
上述の例においては、混合時にソーダライトにアルカリ金属元素源（アルカリ金属塩）としてカリウム塩を混合し、排ガス浄化触媒を作製した。次に、本例においては、ソーダライトにカリウム塩の以外の各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を混合して複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらのＤＴＡ発熱ピークトップ温度を調べた。
【０１１３】
具体的には、まず、ソーダライトに、各種アルカリ金属塩（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム）、又はアルカリ土類金属塩（水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム）を混合して混合物を得た。各アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩は、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対する各アルカリ金属塩中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属塩中のアルカリ土類金属元素量が０．２２５モル又は０．００２２５モルとなるように混合した。また、混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより固形分（混合物）を得た。
【０１１４】
次に、混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。その結果を図２０に示す。図２０において、横軸は、混合時に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ元素種、及びアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属種を示し、縦軸は、ＤＴＡ発熱ピーク温度を示す。
【０１１５】
図２０より知られるごとく、ソーダライトに各種アルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）を混合して作製した排ガス浄化触媒は、いずれのアルカリ金属元素を用いた場合でも、水洗前後において優れた触媒活性を示した。
これに対し、ソーダライトに各種アルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を混合して作製した排ガス浄化触媒においては、アルカリ土類金属元素としてＭｇを選択した場合に、若干触媒活性が不十分である場合が認められるものの、いずれの場合においても、実用上問題ないレベルの触媒活性を示した。
このように、Ｋ以外にも、その他のアルカリ金属、又はアルカリ土類金属をソーダライトに混合して焼成しても、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
【０１１６】
また、アルカリ土類金属元素源としてＭｇ源を用いた場合について、さらに詳細に説明すると、図２０より知られるごとく、Ｍｇをソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．００２２５モル加えて得られた触媒は優れた触媒活性を示した。しかし、Ｍｇを０．２２５モル加えて作製した触媒は、実用に供することは可能であるものの、触媒活性が低下していた。一方、その他のアルカリ土類金属元素（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を用いて得られた触媒は、いずれの場合においても優れた触媒活性を示した。
したがって、ソーダライトを用いる場合において、アルカリ土類金属元素源を選択する場合には、Ｍｇ以外のアルカリ土類金属元素源を採用することが好ましい。また、Ｍｇ源を採用する場合には、Ｍｇ源中のＭｇ量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．２２５モル未満となるように、Ｍｇ源とソーダライトとの混合を行うことが好ましい。より好ましくは、０．００２２５モル以下がよい。
【０１１７】
上記の例においては、ソーダライトに１種類のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を混合して排ガス浄化触媒を作製した。次に、本例においては、混合時にソーダライトに複数のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属を混合して排ガス浄化触媒を作製し、そのＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。
【０１１８】
具体的には、まず、ソーダライトに、炭酸カリウムを加え、さらにアルカリ金属元素源（炭酸ナトリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム）又はアルカリ土類金属元素源（水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、又は炭酸バリウム）を加えて混合し混合物を得た。このようにして得られた各混合物は、ソーダライトと、炭酸カリウムと、炭酸カリウム以外のアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源とを含有する。
各混合物は、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して炭酸カリウム中のカリウム量が０．１１２５モルとなるようにソーダライトに炭酸カリウム（カリウム源）を加え、さらにソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して各アルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素量が０．１１２５モルとなるようにソーダライトに各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を加えて作製した。
したがって、各混合物においては、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のカリウム量と、その他のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素量との合計量は、いずれも０．２２５モルとなっている。
また、混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより混合物を得た。
【０１１９】
次に、混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持した。これにより混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【０１２０】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。その結果を図２１に示す。同図において、縦軸はＤＴＡ発熱ピーク温度を示し、横軸は、炭酸カリウム以外に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素種又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素種を示す。また、同図には、ソーダライトに炭酸カリウムだけを混合し焼成して作製した排ガス浄化触媒（図２１において横軸がＫで示されたサンプル）についての水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を併記する。
【０１２１】
図２１より知られるごとく、ソーダライトにＫ（カリウム）の他に、さらに各種アルカリ金属元素（Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ）又はアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を混合した場合においても、Ｋを単独で混合した場合と同様に、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られた。
このように、混合時に複数のアルカリ金属元素源及びアルカリ土類金属源を用いても、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
【０１２２】
次に、本例においては、アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源の添加量が排ガス浄化触媒の触媒活性に与える影響を調べるために、ソーダライトに混合するアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源の添加割合を変えて排ガス浄化触媒を作製し、そのＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。
【０１２３】
まず、ソーダライト１００重量部に、炭酸カリウム又は炭酸バリウムを０〜１００重量部の添加量で混合し、混合物を得た。
具体的には、後述の表１及び図２２に示すごとく、ソーダライト（ＳＯＤ）１００重量部に対して、炭酸カリウムをそれぞれ０重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部、３重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部、４０重量部、及び１００重量部混合して混合物を作製した。
また、後述の表２及び図２３に示すごとく、ソーダライト（ＳＯＤ）１００重量部に対して、炭酸バリウムをそれぞれ０重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部、４０重量部、７０重量部、１００重量部、１５０重量部、２００重量部、及び３００重量部混合して混合物を作製した。
これらの混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより複数の混合物を得た。
【０１２４】
次に、これらの混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃に達したところで１０時間保持した。これにより、混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【０１２５】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。
炭酸カリウムを用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を表１及び図２２に示し、炭酸バリウムを用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を表２及び図２３に示す。
なお、表１には、ソーダライト１００重量部に対するＫの混合量（重量部）をソーダライト中のＳｉ量（ｍｏｌ）に対するＫの混合量（ｍｏｌ）に換算した値を示してある（表１参照）。同様に、表２には、ソーダライト１００重量部に対するＢａの混合量（重量部）をソーダライト中のＳｉ量（ｍｏｌ）に対するＢａの混合量（ｍｏｌ）に換算した値を示してある（表２参照）。
【０１２６】
【表１】
【０１２７】
【表２】
【０１２８】
表１、表２、図２２、及び図２３より知られるごとく、混合時におけるアルカリ金属元素量及びアルカリ土類金属元素量を変えても、得られる排ガス浄化触媒は優れた触媒活性を示していた。
その一方で、アルカリ金属量又はアルカリ土類金属量を増やすと、水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度の差が大きくなっていた。表１及び表２より知られるごとく、混合時に、アルカリ金属元素源（Ｋ2ＣＯ3）中に含まれるアルカリ金属元素（Ｋ）量、アルカリ土類金属元素源（ＢａＣＯ3）中に含まれるアルカリ土類金属元素（Ｂａ）量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モル以下となるように、ソーダライトとアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源とを混合すれば、水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度の差が比較的小さな排ガス浄化触媒、即ち水分に対する耐久性に優れた排ガス浄化触媒を作製できることがわかる。また、上述のアルカリ金属元素量とアルカリ土類金属元素量が２．２５モルを超える場合には、混合物が焼成時に一旦溶融し易くなり、焼成後に得られる排ガス浄化触媒の粉砕が困難になる。
同様の観点から、より好ましくは、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対してアルカリ金属元素量（モル）、アルカリ土類金属元素量（モル）は１モル以下がよく、さらにより好ましくは０．５モル以下がよい。
【０１２９】
以上のように、本例によれば、ソーダライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物を温度６００℃以上で焼成することにより、低温でかつ長期間安定にＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１３０】
（実験例２）
本例は、ソーダライトを単独で焼成することにより排ガス浄化触媒を作製し、その特性を評価する例である。
具体的には、まず、ソーダライト（３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＯＨ）の粉末を準備した。
次いで、このソーダライトを温度１０００℃で焼成した。具体的には、ソーダライトを昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、粉末状の排ガス浄化触媒を得た。これを試料Ｅ２とする。
【０１３１】
次に、本例において作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ２）について、ＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒（Ｐｔ粉末）、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。
【０１３２】
具体的には、まず、実験例１と同様にして、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ２とＣＢとの混合物、炭酸カリウムとＣＢとの混合物という４種類の評価サンプルを作製した。
次いで、実験例１と同様に、ＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。各触媒種を用いたときのＤＴＡ発熱ピーク温度の測定結果を図２４に示す。
【０１３３】
また、実験例１と同様に、触媒種（試料Ｅ２、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末）を水で洗浄し、乾燥後の触媒種（試料Ｅ２及び貴金属系触媒）とＣＢとを混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する２種類の評価サンプルを得た。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについても、実験例１と同様にして調整した。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗洗浄処理により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ２とＣＢとの混合物という３種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置によって、ＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図２４に併記する。
【０１３４】
図２４より知られるごとく、水洗浄前において、試料Ｅ２を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、ＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でＰＭ（ＣＢ）を燃焼できることがわかる。なお、図２４から知られるごとく、試料Ｅ２は、約４５０℃付近に発熱ピークを有しているが、実際にはこれよりも低い温度（例えば４００℃程度）でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。
また、図２４より知られるごとく、ＣＢ単独、貴金属系触媒、及び試料Ｅ２については、水洗前後でＣＢに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これに対して、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
【０１３５】
したがって、試料Ｅ２は、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去することができる。また、試料Ｅ２は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、水分を多く含む排ガスの浄化触媒として用いても長期間安定してＰＭの燃焼を行うことができる。
【０１３６】
また、本例においては、上記試料Ｅ２とは異なる焼成温度でソーダライトを焼成し、さらに３種類の触媒を作製した。
即ち、上記試料Ｅ２においては、焼成温度１０００℃（保持時間１０時間）でソーダライトの焼成を行ったが、これら３種類の触媒は、それぞれ焼成温度７００℃（保持時間１０時間）、焼成温度６００℃（保持時間１０時間）又は焼成温度５００℃（保持時間１０時間）で焼成して作製した。そしてこれら３種類の排ガス浄化触媒についても、上記試料Ｅ２と同様にＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用として排ガス浄化触媒の作製に用いたソーダライト粉末についてもＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このソーダライトの粉末としては、焼成を行う代わりに室温（約２５℃）で約１０時間放置したものを採用した。燃焼促進特性の測定は、上記試料Ｅ２と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図２５に示す。なお、同図には、試料Ｅ２、即ち焼成温度１０００℃で焼成してなる排ガス浄化触媒の結果を併記する。
【０１３７】
図２５より知られるごとく、ソーダライトを温度６００℃以上で焼成して得られた排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピークトップ温度は、５００℃以下という非常に低い値を示した。ＰＭに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度は５２０℃程度（図２４参照）であることから、これらの排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して充分に優れた触媒活性を有していることがわかる。
また、温度６００℃以上で焼成してなる排ガス浄化触媒は、水洗後においても、貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度と同程度又はそれより低い温度を示しており、水洗後においても優れた触媒活性を維持できることがわかる。
【０１３８】
これに対し、温度５００℃で焼成して得られた触媒は、水洗前においては、貴金属（Ｐｔ）触媒と同程度のＤＴＡ発熱ピーク温度（約５２０℃）を示したが、水洗後においては、ＤＴＡ発熱ピーク温度は約５４０℃まで上昇し、貴金属触媒よりも触媒活性が低下していた。また、焼成を行っていないソーダライトにおいては、水洗前後にかかわらずＰＭの燃焼に対する触媒活性が不十分であった。
【０１３９】
また、本例においては、上記試料Ｅ２の比較用として、ソーダライト（ＳＯＤ）以外の各種ゼオライトを単独で焼成し、これを触媒として用いて燃焼促進特性を調べた。
具体的には、まず、ソーダライト以外のゼオライトとして、ゼオライト構造（ＢＥＡ型、ＦＡＵ（フォージャサイト）型、ＦＥＲ型、ＬＴＡ型、ＬＴＬ型、ＭＦＩ型、及びＭＯＲ型）及び／又はゼオライト組成中のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比が異なる１２種類のゼオライトを準備した（表３参照）。これらは、いずれも東ソー（株）製のゼオライトである。これらのゼオライトの製品名、ゼオライト構造の型の種類、及びＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を表３に示す。なお、表３及び後述の図２６におけるゼオライト種の名称は、東ソー（株）製のゼオライトの製品名である。また、表３には試料Ｅ２の作製に用いたソーダライト（ＳＯＤ）についても併記してある。
【０１４０】
【表３】
【０１４１】
次に、表３に示す各種ゼオライトを上記試料Ｅ２と同様に焼成した。具体的には、各種ゼオライトをそれぞれ昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、粉末状の触媒を得た。そしてこれらの触媒についても、上記試料Ｅ２と同様にＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。なお、これらの触媒については、水洗後の燃焼促進特性の測定は行っていない。その結果を図２６に示す。また、図２６には、ソーダライトを焼成して得られた上記試料Ｅ２の結果「ＳＯＤ」として併記してある。
【０１４２】
図２６より知られるごとく、ソーダライト以外のゼオライトを焼成してなる物質を触媒として用いた場合には、ＤＴＡ発熱ピーク温度が非常に高く、ＰＭの燃焼促進特性が不十分であった。これに対し、ＳＯＤを焼成してなる触媒（試料Ｅ２）は、約４５０℃という非常に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示しており、ＰＭを低温で燃焼できる。よって、単独で焼成を行う場合には、ゼオライトの中でもソーダライトを採用することが必要であることがわかる。
【０１４３】
以上のように、本例によれば、ソーダライトを単独で温度６００℃以上で焼成することにより、低温でかつ長期間安定にＰＭを燃焼除去することができる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１４４】
（実験例３）
本例は、ソーダライト以外のゼオライトを用いて排ガス浄化触媒を作製し、その特性を評価する例である。
具体的には、まず、ゼオライトとして、ＬＴＡ型で、Ａｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量（ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3）が２．０モルであるゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）を準備した。また、アルカリ金属元素源として、炭酸カリウムを準備した。
次に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量が０．２２５モルとなる割合でゼオライトと炭酸カリウムとを水に投入し、水中で両者を混合した。
次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させ、固形分（混合物）を得た。
【０１４５】
次に、固形分を温度１０００℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。これを試料Ｅ３とする。
【０１４６】
次に、本例において作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ３）について、ＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒（Ｐｔ粉末）、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。
【０１４７】
具体的には、まず、実験例１と同様にして、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ３とＣＢとの混合物、炭酸カリウムとＣＢとの混合物という４種類の評価サンプルを作製した。
次いで、実験例１と同様に、ＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。各触媒種を用いたときのＤＴＡ発熱ピーク温度の測定結果を図２７に示す。
【０１４８】
また、実験例１と同様に、触媒種（試料Ｅ３、貴金属系触媒、及び炭酸カリウム粉末）を水で洗浄し、乾燥後の触媒種（試料Ｅ３及び貴金属系触媒）とＣＢとを混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する２種類の評価サンプルを得た。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについても、実験例１と同様にして調整した。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ３とＣＢとの混合物という３種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置によって、ＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図２７に併記する。
【０１４９】
図２７より知られるごとく、水洗浄前において、試料Ｅ３を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、ＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でＰＭ（ＣＢ）を燃焼できることがわかる。なお、図２７から知られるごとく、試料Ｅ３は、約４１０℃付近（水洗前）にＤＴＡ発熱ピーク温度を有しているが、実際にはこれよりも低い温度（例えば３６０℃程度）でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。
【０１５０】
また、図２７より知られるごとく、ＣＢ単独、貴金属系触媒、及び試料Ｅ３については、水洗前後でＣＢに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これらの中でも試料Ｅ３は、水洗後における燃焼促進特性の低下幅が最も大きくなっているが、それでも水洗後のＤＴＡ発熱ピーク温度は４５０℃程度であり、ＣＢ単独及び貴金属系触媒に比べて充分低い値を示している。したがって、試料Ｅ３は、水洗後においてもＰＭに対する優れた燃焼促進特性を示すことがわかる。
一方、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
【０１５１】
このように、ソーダライト以外のゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ３）も、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去することができる。また、試料Ｅ３は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、長期間安定してＰＭの燃焼を行うことができる。また、上記試料Ｅ３は、その作製時に高価な貴金属等を必要としないため、低コストで作製することができる。
かかる排ガス浄化触媒（試料Ｅ３）は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１５２】
（実験例４）
本例は、組成の異なる複数のゼオライトを用いて排ガス浄化触媒を作製し、水洗前後におけるＰＭに対する燃焼促進特性を調べる例である。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライト種を変更する点を除いては、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にして製造することができる。
【０１５３】
具体的には、まず、上記試料Ｅ３の作製に用いたゼオライト（東ソー株式会社製の「Ａ−３」）を含む、構造及び／又は組成中のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が異なる９種類のゼオライトを準備した。これらのゼオライトは、ＬＴＡ型、ＢＥＡ型、ＦＡＵ（フォーじゃライト）型、ＦＥＲ型、ＬＴＬ型、ＭＦＩ型、又はＭＯＲ型の構造を有し（上述の表３参照）、いずれも東ソー（株）製のゼオライトである。具体的には、東ソー（株）製の「Ａ−３」、「Ａ−４」、「Ｆ−９」、「６４２ＮＡＡ」、「３２０ＮＡＡ」、「５００ＫＯＡ」、「７２０ＫＯＡ」、「８２０ＮＡＡ」、及び「９４０ＨＯＡ」を用いた（表３参照）。
【０１５４】
次に、各種ゼオライトと炭酸カリウムとをそれぞれ混合した。混合は、実験例３と同様に、水中で行い、混合液の水分を蒸発させることにより、固形分を得た。各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合は、実験例３と同様に、各種ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量が０．２２５モルとなる割合とした。
【０１５５】
次に、各固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【０１５６】
このようにして、上述の各種ゼオライトを用いて９種類の排ガス浄化触媒を作製した。そして、これらの排ガス浄化触媒についても、実験例１の上記試料Ｅ１と同様に水洗前後におけるＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。その結果を図２８に示す。
【０１５７】
また、本例においては、焼成の意義を調べるために、焼成前の上記固形分、即ち各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を触媒として用い、実験例３の上記試料Ｅ３と同様に水洗前後におけるＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。その結果を図２９に示す。
【０１５８】
図２８より知られるごとく、いずれのゼオライトを用いて場合においても、排ガス浄化触媒は、水洗浄前において約４８０℃以下という低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。これは一般にＰＭの燃焼触媒として用いられている貴金属（Ｐｔ）触媒（ＤＴＡ発熱ピーク温度：約５２０℃（図２７参照））に比べて充分に小さな値である。したがって、各種ゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去させることができることがわかる。
【０１５９】
また、図２８より知られるごとく、各種ゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒は、水洗後においても貴金属（Ｐｔ）触媒（ＤＴＡ発熱ピーク温度：約５２０℃（図２７参照））と同等又はそれよりも小さなＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。したがって、これらの排ガス浄化触媒は、水分存在下においてもＰＭに対して優れた燃焼促進特性を維持できることがわかる。
【０１６０】
また、図２９より知られるごとく、焼成を行っていない各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合物は、水洗前においては非常に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。しかし、水洗後においては、いずれの混合物においてもＤＴＡ発熱ピーク温度は顕著に上昇していた。
一方、焼成後においては、上述のごとく水洗後においてもＤＴＡ発熱ピーク温度の上昇が小さくなっていた（図２８参照）ことから、混合物（上記固形分）を焼成することにより、水分に対する耐久性を向上させることができることがわかる。
【０１６１】
以上のように、本例によれば、様々なゼオライトを用いても、低温でかつ水分存在下でも長期間安定にＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１６２】
（実験例５）
本例は、ソーダライト以外のゼオライトを用いた場合における焼成温度が触媒活性に与える影響を調べる例である。
即ち、本例においては、異なる複数の焼成温度でゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を焼成して複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらの触媒のＰＭに対する燃焼促進特性を調べる。
本例の排ガス浄化触媒は、焼成温度を変更する点を除いては、実験例３と同様にして作製する。
【０１６３】
具体的には、まず、実験例３と同様にして、ＬＴＡ型で、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が２．０のゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）と炭酸カリウムとの混合物（上記固形分）を得た。本例においても、実験例３と同様に、混合は水中で行い、ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合についても、実験例３と同様に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量が０．２２５モルとなる割合とした。
【０１６４】
次に、混合物を異なる温度で焼成して複数の触媒を作製した。
具体的には、混合物を焼成温度５００℃、６００℃、８００℃、７００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃で焼成した。焼成速度は１００℃／ｈとし、各焼成温度で１０時間保持することにより焼成を行った。その後、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、異なる温度で焼成された９種類の触媒を得た。
【０１６５】
そしてこれら９種類の触媒についても、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にＰＭに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用として、焼成を行っていないゼオライト（Ａ−３）と炭酸カリウムとの混合物についてもＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このゼオライトと炭酸カリウムとの混合物としては、焼成を行う代わりに室温（約２５℃）で約１０時間放置したものを採用した。
燃焼促進特性の測定は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図３０に示す。
【０１６６】
図３０より知られるごとく、温度６００℃以上で焼成を行って作製した排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピークトップ温度は、水洗前及び水洗後においても５００℃を下回っていた。ＰＭに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度は５２０℃程度（図２７参照）であることから、これらの排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して充分に優れた燃焼促進特性を有していることがわかる。
【０１６７】
これに対し、図３０より知られるごとく、温度６００℃未満で焼成した触媒は、水洗前においては、貴金属（Ｐｔ）触媒に比べて充分に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示していたが、水洗後においては、ＤＴＡ発熱ピーク温度は著しく上昇し、貴金属触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度（５２０℃程度（図２７参照））よりも大きくなっていた。即ち、水洗後には、ＰＭに対する燃焼促進特性が不十分であった。
また、焼成を行っていないゼオライトと炭酸カリウムとの混合物も、水洗前にはＰＭに対して優れた燃焼促進特性を示していたが、水洗後には燃焼促進特性が著しく低下していた。
温度６００℃未満で焼成して得られる触媒、及び焼成を行なわずに作製した触媒において、上記のごとく水洗後においてＰＭに対する燃焼促進特性が著しく低下していた原因は、水洗後にカリウムが溶出したためであると考えられる。
【０１６８】
したがって、本例によれば、焼成時における焼成温度は６００℃以上で行う必要があることがわかる。また、図３０より知られるごとく、好ましくは温度７００℃〜１２００℃、より好ましくは、８００℃〜１１００℃で焼成を行うことにより、燃焼促進特性がより優れると共に耐水性にもより優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１６９】
（実験例６）
本例は、混合時にゼオライトに添加するアルカリ金属元素量が触媒活性に与える影響を調べる例である。
即ち、本例においては、ゼオライトに対して異なる複数の混合割合で炭酸カリウムを混合し、複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらのＰＭに対する燃焼促進特性を調べる。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合を変更する点を除いては、上記実験例３と同様にして作製する。
【０１７０】
具体的には、まず、実験例３と同様にして、ＬＴＡ型で、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が２．０のゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）を準備した。
次いで、このゼオライト１００重量部に炭酸カリウムを０〜１００重量部混合し、混合物を得た。
具体的には、後述の表４及び図３１に示すごとく、ゼオライト１００重量部に対して、炭酸カリウムをそれぞれ０重量部、１重量部、２．５重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部、４０重量部、６０重量部、８０重量部、及び１００重量部混合して混合物を作製した。
これらの混合は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を蒸発させることにより、Ｋの配合割合の異なる複数の混合物（上記固形分）を得た。
【０１７１】
次に、これらの混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃に達したところで１０時間保持した。これにより、各混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、Ｋの配合割合が異なる１０種類の排ガス浄化触媒を得た。
【０１７２】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にＰＭに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。燃焼促進特性の測定は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を表４及び図３１に示す。
なお、表４には、ゼオライト１００重量部に対するＫの混合量（重量部）をゼオライト中のＳｉ量（ｍｏｌ）に対するＫの混合量「Ｋ／Ｓｉ」（ｍｏｌ）に換算した値を示してある（表４参照）。
【０１７３】
【表４】
【０１７４】
表４及び図３１より知られるごとく、混合時に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対して炭酸カリウム中のＫ量が０．１モル〜２．０モルとなるように、ゼオライトと炭酸カリウムとを混合した場合、即ち本例における混合時にゼオライト１００重量部に対して炭酸カリウムを５重量部〜８０重量部混合した場合には、水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、燃焼促進特性が優れた排ガス浄化触媒が得られた。
これに対し、上述の０．１モル〜２．０モルという範囲から外れた場合には、特に水洗後の発熱ピーク温度が高くなっており、得られた触媒は、耐水性の低いものであった。
また、好ましくは、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量を０．２モル以上かつ１．５モル以下にすることにより、より耐水性の優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる（表４、図３１参照）。
【０１７５】
以上のように、本例によれば、混合時に、ゼオライトと炭酸カリウム（アルカリ金属元素源）とを、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ元素（アルカリ金属元素）量が０．１モル〜２．０モルとなるように混合することにより、より耐水性に優れ長期間安定してＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１７６】
（実験例７）
本例は、混合時に、ゼオライトに対して種々のアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を添加して排ガス浄化触媒を作製し、そのＰＭに対する燃焼促進特性を調べる例である。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライトに混合するアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を変更する点を除いては、実験例３と同様にして作製する。
【０１７７】
具体的には、まず、実験例３と同様にして、ＬＴＡ型で、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が２．０のゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）を準備した。
次いで、このゼオライトに各種アルカリ金属元素源（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム）、又は各種アルカリ土類金属元素源（水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、又は炭酸バリウム）を混合した。ゼオライトと各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源との混合割合は、実験例３と同様に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対するアルカリ土類金属元素源中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素量が０．２２５モルとなる割合とした。
また、本例においても、実験例３と同様に、混合は水中で行い、混合液の水分を蒸発させることにより、ゼオライトと、各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源との混合物（上記固形分）を作製した。
【０１７８】
次に、これらの混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃に達したところで１０時間保持した。これにより、各混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、異なるアルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、又はＣｓ）又はアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、又はＢａ）を含有する８種類の排ガス浄化触媒を得た。
【０１７９】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にＰＭに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。燃焼促進特性の測定は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図３２に示す。なお、図３２において、横軸は、混合時に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素種、及びアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素種を示し、縦軸は、ＤＴＡ発熱ピーク温度を示す。
【０１８０】
図３２より知られるごとく、各種アルカリ金属元素源、アルカリ土類金属元素源を用いて作製した排ガス浄化触媒は、いずれの場合においても、水洗前後において従来の貴金属触媒とほぼ同等又はそれよりも低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。
特に、アルカリ金属元素源を用いた場合及びアルカリ土類金属元素源としてＢａ源（炭酸バリウム）を用いた場合には、水洗後においても、ＤＴＡ発熱ピーク温度が５００℃を下回っており、より優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
【０１８１】
このように、本例によれば、混合時に、様々なアルカリ金属元素源、アルカリ土類金属元素源を用いても、低温でかつ水分存在下でも長期間安定にＰＭを燃焼除去することができる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 排ガス浄化装置
２ 排ガス浄化フィルタ
１５１ フィルタ再生手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関の排ガス中には、パティキュレートマター（ＰＭ）、ＮＯx等の有害物質が含まれている。また、直噴ガソリンエンジンでは、理論空燃比よりも薄い混合気で運転（リーンバーン）するエンジンがあり、このようなガソリンエンジンから排出される排ガス中においても、ＰＭ及びＮＯx等の有害物質が含まれている。
このような有害物質は、排ガス経路に設けられた排ガス浄化フィルタにより燃焼除去又は吸着除去されていた。
【０００３】
一般に、排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなり、ＰＭ等の粒子状物質を捕集することができる。粒子状物質が堆積すると圧力損失が高まり、エンジンの運転に悪影響を与えるおそれがある。そのため、排ガス浄化フィルタに堆積した粒子状物質を間欠的に燃焼除去するという再生処理が行われていた。具体的には、内燃機関において燃料を燃焼させ、これにより生じる高温の排ガスを用いて再生処理を行っていた。
【０００４】
この再生処理を比較的低温でかつ確実に行うために、排ガス浄化フィルタに、ＰＭに対する燃焼促進作用を有する白金等の貴金属触媒を担持することが行われていた。
貴金属触媒が担持された排ガス浄化フィルタにおいては、再生処理は、ＰＭが燃焼する温度６００℃以上で行われていた。より確実な燃焼のためには、６３０℃以上で行う必要があった。
【０００５】
再生処理中に、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になると、上記排ガス浄化フィルタへ流入する排ガスの量が減少し、ＰＭの燃焼熱が上記排ガス浄化フィルタ内に滞留し、上記排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を引き起こすという問題を生じていた。この急速温度上昇は、１０００℃を越える高温にまで到達するおそれがあり、その結果、排ガス浄化フィルタの溶損を引き起こすおそれがあった。
【０００６】
急速温度上昇を抑制するために、アイドル運転時に、アイドル回転数を上昇させる技術が開発されている（特許文献１参照）。
また、フィルタが過昇温するかどうかを判定するＯＴ判定手段を設ける技術が開発されている（特許文献２参照）
また、排気管の構成部品の温度をモニタリングし、温度超過が会った場合、多段階手段の構成を使用する技術が開発されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０４７７４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１２１０号公報
【特許文献３】特開２００７−１７０３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術において、急速温度上昇を抑制するためには、ロバスト性の高いシステム制御が必要となり、システムが複雑化するという問題があった。また、例えば１５分程度の短時間でＰＭを燃焼させるためには、６００℃以上という高温での燃焼が必要となり、燃費が悪化するおそれがあった。
【０００９】
また、内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおける急速温度上昇は、ＰＭの堆積量が多くなると起こりやすくなる。即ち、ＰＭの燃焼は、一旦始まると燃焼伝播で急速に進行し、特に排ガス浄化フィルタ内に白金等の貴金属系触媒が存在する場合には、燃焼伝播はさらに加速する。その結果、急速温度上昇が加速的に進行し、排ガス浄化フィルタの溶損が起こる可能性が高くなる。これを回避するために、従来においては、ＰＭがあまり多く堆積していない状態で上記排ガス浄化フィルタの再生を行い、再生のタイミングをできるだけ早くして再生処理の頻度を多くする必要があった。しかし、上記排ガス浄化フィルタの再生は、燃料の消費を伴うため、再生のタイミングを早くするとますます燃費が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、内燃機関の排ガス通路に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタと、該排ガス浄化フィルタ内の温度を所定の再生温度まで上昇させて上記排ガス浄化フィルタ内に堆積した上記粒子状物質を燃焼除去することにより、上記排ガス浄化フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段とを備える排ガス浄化装置において、
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有し、
該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなることを特徴とする排ガス浄化装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の排ガス浄化装置において、上記排ガス浄化フィルタは、上記基材と上記排ガス浄化触媒とを有し、該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
上記排ガス浄化触媒は、パティキュレートマター（ＰＭ）等の上記粒子状物質に対する優れた燃焼促進作用を有する。そのため、上記排ガス浄化フィルタにおいては、上記排ガス浄化触媒の作用により、上記粒子状物質を例えば６００℃未満という低温で燃焼除去させることができる。それ故、上記排ガス浄化フィルタの再生温度を低くすることができる。
【００１３】
また、上記排ガス浄化触媒を備えた上記排ガス浄化フィルタにおいては、急速温度上昇が抑制される。
即ち、従来のＰｔ等の貴金属触媒を備えた排ガス浄化フィルタにおいては、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になった時などに、急速温度上昇が起こり上記排ガス浄化フィルタ内の温度が少なくとも部分的に例えば１０００℃を越える高温にまで到達するおそれがあった。その結果、排ガス浄化フィルタの基材が溶損するおそれがあった。
これに対し、上記混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成してなる上記排ガス浄化触媒を備えた上記排ガス浄化フィルタにおいては、Ｐｔ等の貴金属触媒が担持されたものに比べて温度上昇が緩やかになり、上記基材に溶損等のダメージを与える程の高温にはなり難くなる。上記再生処理中に上記内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおいても上記排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、従来のように複雑なシステム制御を行わなくとも急速温度上昇を抑制することができる。
【００１４】
また、急速温度上昇は、上記再生処理の開始温度、即ち、上記再生温度に依存する傾向がある。即ち、上記再生温度を高く設定すると、再生処理中の急速温度上昇がより高い温度にまで到達し易くなる。
例えば従来の貴金属触媒を用いた場合においては、ＰＭを確実に燃焼するために再生温度を６３０℃程度にする必要が生じるが、このような高い再生温度では、急速温度上昇が起こって排ガス浄化フィルタの温度が基材にダメージを与える高温（例えば９００℃以上）にまで上昇するおそれがあった。
これに対し、上記排ガス浄化触媒を用いると、再生温度を６３０℃程度にしても、再生処理中に基材にダメージを与える温度まで温度が急上昇することを防止することができる。さらに、上述のごとく上記排ガス浄化触媒を用いると６００℃未満という低温でもＰＭ等の上記粒子状物質を燃焼させることができる。そのため、上記再生温度を６００℃未満に設定することができ、より確実に急速温度上昇を抑制し、上述の溶損を防止することができる。
【００１５】
また、急速温度上昇は、ＰＭ等の粒子状物質の堆積量に依存する傾向がある。即ち、上記再生処理開始時に上記排ガス浄化フィルタ内に堆積していた上記粒子状物質の堆積量が多いほど、より低温の再生温度からでも急速温度上昇が起こり易く、基材にダメージを与える高温に到達し易くなる傾向にある。
従来のＰｔ等の貴金属触媒を用いた場合には、ＰＭの堆積量が６ｇ／Ｌ程度の状態で再生処理を行っても急速温度上昇が起こるおそれがある。そのため、再生処理を開始するＰＭの堆積量を５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは４ｇ／Ｌ以下にする必要があった。
これに対し、本発明の上記排ガス浄化装置においては、上記排ガス浄化触媒が用いられているため、例えばＰＭの堆積量１２ｇ／Ｌの状態で再生処理を行っても、再生温度を例えば６００℃未満に設定することにより、急速温度上昇を抑制することができる。
そのため、上記再生処理を行う頻度を減らすことができ、低燃費化を図ることができる。
【００１６】
また、上記排ガス浄化触媒は、アルカリ金属元素及び／又はアルカリ土類金属元素の保持力が高い。
そのため、上記排ガス浄化触媒の性能劣化を防止することができ、上記排ガス浄化フィルタは、長期間安定に排ガスの浄化を行うことができる。
また、上記排ガス浄化触媒は、ＮＯxを吸着することもできる。そのため、上記排ガス浄化フィルタは、排ガス中からＮＯxを吸着除去することもできる。
【００１７】
以上のように、本発明によれば、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１にかかる、排ガス浄化装置を組み込んだエンジンシステムを模式的に示した説明図。
【図２】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタを示す説明図。
【図３】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの断面を示す説明図。
【図４】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの隔壁の拡大断面を示し、隔壁に排ガス浄化触媒が担持された構成を示す説明図。
【図５】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの部分断面を示し、排ガス浄化フィルタ内を排ガスが通過する様子を示す説明図。
【図６】実施例１にかかる、排ガス浄化フィルタの上流端側と下流端側における差圧と、排ガス浄化フィルタ内に堆積した粒子状物質（スート）の堆積量との関係を示す説明図。
【図７】実施例２にかかる、排ガス浄化装置を組み込んだエンジンシステムを模式的に示した説明図。
【図８】実施例２にかかる、排ガス浄化フィルタ内の熱電対の配設位置を示す説明図。
【図９】実施例２にかかる、。再生処理における燃料添加及び停止のタイミング、エンジン回転速度、吸入空気量、及び入口から１０ｍｍの位置における排ガス浄化フィルタの温度の制御パターンを示す説明図。
【図１０】実施例２にかかる、排ガス浄化装置（装置Ｅ）を用いて、ＰＭ堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行ったときにおける排ガス浄化フィルタ内に設けられた各熱電対Ａ〜Ｆによって検出された温度の経時変化を示す説明図。
【図１１】実施例２にかかる、排ガス浄化装置（装置Ｃ）を用いて、ＰＭ堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行ったときにおける排ガス浄化フィルタ内に設けられた各熱電対Ａ〜Ｆによって検出された温度の経時変化を示す説明図。
【図１２】実施例２にかかる、再生処置を開始するときのＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌ及び１０ｇ／Ｌに設定した排ガス浄化装置（装置Ｅ）を用いて再生処理を行ったときにおける再生温度と排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）内の最高温度との関係、及び再生処置を開始するときのＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌに設定した排ガス浄化装置（装置Ｃ）を用いて再生処理を行ったときにおける再生温度と排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）内の最高温度との関係を示す説明図。
【図１３】実験例１にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときのＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図１４】実験例１にかかる、触媒を用いずにカーボンブラックを単独で燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１５】実験例１にかかる、触媒種として貴金属系触媒を用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１６】実験例１にかかる、触媒種として炭酸カリウムを用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１７】実験例１にかかる、触媒種として排ガス浄化触媒（試料Ｅ１）を用いてカーボンブラックを燃焼させた場合における温度とＴＧ及びＤＴＡとの関係を示す線図。
【図１８】実験例１にかかる、焼成温度と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図１９】実験例１にかかる、カリウム塩種と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２０】実験例１にかかる、アルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２１】実験例１にかかる、カリウム以外のアルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２２】実験例１にかかる、混合工程において混合するカリウム量と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２３】実験例１にかかる、混合工程において混合するバリウム量と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２４】実験例２にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときのＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図２５】実験例２にかかる、焼成温度と水洗前後における排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２６】実験例２にかかる、ゼオライト種と触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度との関係を示す説明図。
【図２７】実験例３にかかる、各触媒種を用いて、又は触媒を用いずに、カーボンブラックを燃焼させたときの水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図２８】実験例４にかかる、種々のゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を焼成してなる排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図２９】実験例４にかかる、種々のゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を触媒として用いたときの水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図３０】実験例５にかかる、種々の異なる焼成温度で作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図３１】実験例６にかかる、種々の異なる量のカリウムをゼオライトに混合して作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【図３２】実験例７にかかる、種々の異なるアルカリ金属元素種・アルカリ土類金属元素種を用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明の排ガス浄化装置は、上記排ガス浄化触媒と上記フィルタ再生手段とを有する。
上記フィルタ再生手段は、例えばエンジン内での燃焼の噴射等を制御するエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）に組み込まれたコンピュータプログラムとして構成することができる。
【００２０】
上記フィルタ再生手段は、４００℃以上かつ６００℃未満の上記再生温度まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記再生温度を６００℃未満という比較的低い温度にすることにより、上記急速温度上昇をより抑制することができる。また、この場合には、再生処理の開始時におけるＰＭ等の粒子状物質の堆積量を増やすことができるため、上記再生処理の頻度をより少なくすることができる。また、上記排ガス浄化触媒は、その優れた燃焼促進作用により、上述のごとく６００℃未満という低い再生温度でも短時間で上記粒子状物質を燃焼させることができる。
上記再生温度が４００℃未満の場合には、上記粒子状物質の燃焼除去が困難になるおそれがある。
【００２１】
また、上記フィルタ再生手段は、上記内燃機関の運転状態が減速状態にあるときに、６００℃未満の上記再生温度で上記再生処理を開始し、上記運転状態が減速状態以外の状態にあるときには、温度６００℃以上の温度で上記排ガス浄化フィルタの上記再生処理を行うことができる。
この場合には、運転状態が減速状態以外の状態にあるときにおける上記再生処理をより短時間で行うことができる。
【００２２】
好ましくは、上記フィルタ再生手段は、上記内燃機関の運転状態によらず、常時６００℃未満の上記再生温度で上記再生処理を行うように構成されていることがよい。
この場合には、運転状態によらず、より確実に急激温度上昇を抑制することができる。
即ち、運転状態は、運転者の操作に依存するため、ある時点の運転状態がその後どのような状態になるかを予想することは非常に困難であり、運転状態に応じた制御には限界がある。上記のごとく、運転状態によらず常時６００℃未満の上記再生温度で上記再生処理を行うと、運転状態に応じた制御を行う必要がなくなる。そして、本発明においては、上記排ガス浄化触媒を採用しているため、温度６００℃未満という低い温度でも上記粒子状物質の燃焼除去が可能であり、急激温度上昇を抑制することができる。
よって、複雑なシステムを用いることなく、よりロバスト性の高い上記排ガス浄化装置の構成が可能になる。
【００２３】
上記排ガス浄化装置は、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタの上流側から１０〜２０ｍｍ内部にある所定位置の温度を上記再生温度として上記再生処理を行うように構成されていることが好ましい（請求項３）。
上記のごとく、上記排ガス浄化フィルタの上流側から１０〜２０ｍｍ内部、即ち、上記排ガス浄化フィルタにおいて、該排ガス浄化フィルタの軸方向における排ガスの入り側から１０〜２０ｍｍ内部にある所定位置の温度を上記再生温度とすることにより、正確に上記再生温度を決定し易くなる。
また、上記再生温度を決定する所定位置は、上記排ガス浄化フィルタの軸方向と垂直方向における略中心であることが好ましい。
上記排ガス浄化フィルタ内の上流側から１０〜２０ｍｍ内部の所定位置の温度は、サーミスタ、熱電対等の温度検出手段により測定することができる。
【００２４】
次に、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、簡単に上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させることができる。
具体的には、例えば上記フィルタ再生手段による制御に基づいて内燃機関において燃料を燃焼させることにより、発生する排ガスの温度を上昇させることができる。
また、例えば上記フィルタ再生手段により上記排ガス浄化フィルタの上流側に配置したヒータの作動を制御し、上記排ガス浄化フィルタ内に流入する上記排ガスの温度を上昇させることができる。
【００２５】
また、上記排ガス浄化フィルタの上流側には酸化触媒が配置されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、排ガス中に含まれる一酸化炭素等の有害成分を酸化し、無害化することができる。また、酸化により発生する熱により、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることができる。
【００２６】
上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌとなったときに上記再生処理を行うように構成されていることが好ましい（請求項６）。
即ち、上記排ガス浄化フィルタは、上記排ガス浄化触媒を有しており、その優れた触媒作用により、４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌという大量の上記粒子状物質が堆積した状態で上記再生処理を開始しても急速温度上昇を抑制することができる。したがって、従来よりも多くの粒子状物質が堆積した状態で上記再生処理を開始しても、上記排ガス浄化フィルタにダメージを与える程の高温（例えば約９００℃）まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度が上昇することを防止することができる。そのため、再生処理の頻度を減らすことができ、燃費を向上させることができる。
上記再生処理を行う際の上記堆積量が４ｇ／Ｌ未満の場合には、上記再生処理の頻度が多くなり、燃費が低下するおそれがある。一方、１２ｇ／Ｌを越える場合には、再生処理中に上記粒子状物質の燃焼が燃焼伝播で進み、温度上昇が急速に進行するおそれがある。より好ましくは、５ｇ／Ｌ〜１０ｇ／Ｌがよい。この場合には、より確実に急速温度上昇を抑制し、上記排ガス浄化フィルタの溶損を防止することができる。
上記粒子状物質の堆積量は、上記排ガス浄化フィルタの軸方向の両端、即ち上流端と下流端との差圧から算出することができる。しかし、その値はフィルタ形状により異なるため、堆積量と差圧との関係を事前に把握しておくことが好ましい。上記排ガス浄化フィルタの上流端と下流端との差圧は、差圧計により測定することができる。
【００２７】
次に、上記排ガス浄化フィルタについて説明する。
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有する。該ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
上記混合物又はソーダライトの焼成温度が６００℃未満の場合には、上記排ガス浄化触媒の耐久性が劣化するおそれがある。その結果、上記排ガス浄化フィルタを長期間安定して使用することができなくなるおそれがある。より好ましくは、焼成温度は７００℃以上がよく、さらに好ましくは８００℃以上がよい。
なお、焼成温度は、上記混合物又はソーダライト自体の温度のことであり、雰囲気温度ではない。したがって、焼成時には、上記混合物又はソーダライト自体の温度が６００℃以上になるように焼成を行う。また、焼成時においては、上記焼成温度の焼成を好ましくは１時間以上、より好ましくは５時間以上、さらに好ましくは１０時間以上行うことがよい。
【００２８】
上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記温度６００℃以上で焼成した後、上記基材に担持されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒に対して、粉砕等を行うことが可能になる。この粉末状の上記排ガス浄化触媒を上記基材に担持させることができるため、上記排ガス浄化フィルタにおいて触媒が担持された面の表面積を大きくすることができる。そのため、触媒活性を向上させることができる。
したがって、上記排ガス燃焼触媒は、上記混合物又は上記ソーダライトの焼成後かつ上記基材への担持前に粉砕されてあることが好ましい。
また、粉砕時には、上記排ガス浄化触媒のメジアン径を５０μｍ以下に調整することがよい。メジアン径が５０μｍを超える場合には、上記排ガス浄化触媒を上記基材にコートする際に、目詰まりが起こったり、担持量にばらつきが生じ易くなるおそれがある。より好ましくは、メジアン径は１０μｍ以下であることがよい。
上記排ガス浄化触媒のメジアン径は、例えばレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置あるいは走査電子顕微鏡等により測定することができる。
【００２９】
また、粉砕を行う場合には、上記混合物又はソーダライトの焼成時の温度は、１２００℃以下であることが好ましい。上記混合物又はソーダライトを１２００℃を越える温度で焼成した場合には、一旦溶融状態を経るため、上記排ガス浄化触媒が硬度の高い塊状になってしまうおそれがある。その結果この場合には、上述のごとく粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。
【００３０】
上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記基材に担持した後に温度６００℃以上で焼成されていることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる上記排ガス浄化触媒の生成と、上記基材への担持（焼付け）を一度の焼成で行うことが可能になる。また、この場合には、例えば１２００℃を越える高温での焼成も可能になる。上述のごとく、１２００℃を越える高温で焼成を行うと、一旦溶融状態を経て上記排ガス浄化触媒が硬度の高い塊状になるが、この塊状の上記排ガス浄化触媒も、低温でＰＭ等の粒子状物質に対する燃焼促進効果を示し、また、耐久性にも優れる。
【００３１】
上記排ガス浄化触媒は、上記基材に直接担持させることができる。直接担持させるための方法は例えば次のような方法がある。
即ち、まず、上記排ガス浄化触媒とシリカゾルとを含むスラリーに上記基材を浸漬し、上記基材の内部にまで上記排ガス浄化触媒を進入させる。上記基材としては、例えばハニカム状又はフォーム状の多孔質体を採用することができる。次いで、エアブローにより、余分なスラリーを吹き飛ばした後、例えば温度４００℃〜８００℃で加熱することにより焼付けを行う。これにより、上記基材に上記排ガス浄化触媒を直接接触させて担持させることができる。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタの気孔率を高くすることができ、特にＰＭに対する燃焼効率を向上させることができる。
【００３２】
また、上記排ガス浄化触媒は、上記基材の表面に形成された担持層に担持させることができる。
この場合には、上記担持層を介して上記排ガス浄化触媒が上記基材に担持され、上記排ガス浄化触媒の担持を容易に行うことができる。
具体的には、アルミナ等を含有するウォッシュコート成分と上記排ガス浄化触媒とを混合し、ゾル状又はスラリー状の複合材料を作製し、該複合材料を上記基材にコートして例えば温度４００℃〜６００℃で加熱する。これにより、ウォッシュコート成分により担持層が形成され、該担持層に上記排ガス浄化触媒を担持させることができる。
【００３３】
上記担持層は、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＣｅＯ2、ＳｉＯ2から選ばれる１種以上の酸化物からなることが好ましい。
この場合には、表面積の大きな上記担持層が形成されやすくなり、上記排ガス浄化フィルタの表面積を大きくすることができる。その結果、上記排ガス浄化触媒とＰＭ等の粒子状物質とが接触し易くなり、上記排ガス浄化フィルタはより効率よく粒子状物質の燃焼除去を行うことができる。
【００３４】
上記排ガス浄化触媒は、上述のごとく、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物、又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成して得られる。ここで、ゼオライトとしては、ソーダライトを用いることもできる。
即ち、上記排ガス浄化触媒は、ゼオライト（ソーダライトを含む）とアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物を温度６００℃焼成することにより得ることができ、
また、上記排ガス浄化触媒は、ソーダライトを単独で他成分と混合することなく温度６００℃以上で燃焼することによっても得ることができる。
【００３５】
ソーダライトを除くゼオライトは、一般に、一般式Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｙＳｉＯ2・ｚＨ2Ｏ（但し、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、及びＨから選ばれる少なくとも１種の元素、ｙ≧２、ｚ≧０である）で表され、本発明においても、上記一般式で表されるゼオライトを採用することができる。ゼオライトとしては、例えばＬＴＡ型、ＦＡＵ（フォージャサイト）型、ＭＯＲ型、ＬＴＬ型、ＦＥＲ型、ＭＦＩ型、及びＢＥＡ型等の構造のゼオライトを採用することができる。
また、ソーダライトは、一般式３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＸで表される。Ｘは、一価の陰イオンとなる原子又は原子団であり、例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等のハロゲン、又はＯＨ等である。
【００３６】
また、上記ゼオライトは、その組成中のＡｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量が２００モル未満であることが好ましい（請求項９）。
即ち、ゼオライト組成中のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3（モル比）が２００未満のゼオライト、さらに換言すれば、上記一般式Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｙＳｉＯ2・ｚＨ2Ｏにおけるｙの値がｙ＜２００であるゼオライトを採用することが好ましい。
ゼオライト組成中のＡｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量が２００モル以上のゼオライト、即ち、上記一般式におけるｙの値がｙ≧２００のゼオライトは、所謂ハイシリカゼオライトと呼ばれ、かかるゼオライトを用いた場合には、上記排ガス浄化触媒のＰＭに対する燃焼促進特性の向上効果が小さくなるおそれがある。
【００３７】
上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライトが採用されていることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、ソーダライト中のＮａと、上記アルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素とがＰＭ等の粒子状物質に対する優れた燃焼促進特性を発揮することができる。
【００３８】
また、上記ゼオライトとしてソーダライトを用いた場合には、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モル以下となっていることが好ましい（請求項１１）。
上記アルカリ金属元素と上記アルカリ土類金属元素との合計量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モルを超える場合には、上記混合物の焼成中に該混合物が溶融し易くなる。その結果、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒は、一旦溶融状態を経るおそれがあるため、その硬度が高くなってしまうおそれがある。そのためこの場合には、焼成後に粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。また、この場合には、上記排ガス浄化触媒自体の触媒活性は優れていても、水分による影響を受けやすくなるおそれがある。即ち、水分による触媒活性の低下幅が大きくなるおそれがある。そのため、所定の触媒活性を長期間維持させることが困難になり、上記排ガス浄化フィルタの寿命に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００３９】
より好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して１モル以下となっていることがよい（請求項１２）。
さらに好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．５モル以下となっていることがよい。
【００４０】
上記ゼオライトとして、ソーダライト以外のゼオライトを採用する場合には、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対して０．１モル以上かつ２．０モル以下となっていることが好ましい（請求項１３）。
ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する上記アルカリ金属元素と上記アルカリ土類金属元素との合計量が０．１モル未満の場合には、上記排ガス浄化触媒の耐水性が悪くなるおそれがある。
一方２．０モルを越える場合にも、水分存在下における上記排ガス浄化触媒の燃焼促進特性が低下し易くなり、その低下幅が非常に大きくなるおそれがある。またこの場合には、上記混合物の焼成中に該混合物が溶融し易くなる。したがって、上記焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒は、一旦溶融状態を経るおそれがあるため、その硬度が高くなってしまうおそれがある。その結果この場合には、焼成後に粉砕を行って上記排ガス浄化触媒を所望の粒径に調整することが困難になるおそれがある。
【００４１】
より好ましくは、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記アルミノケイ酸塩中のＳｉ元素１モルに対して０．２モル以上かつ１．５モル以下となっていることがよい。
【００４２】
また、上述のアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量は、ゼオライトに混合するアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素との合計量であり、アルカリ金属元素源及びアルカリ土類金属元素源のうちいずれか一方だけを用いた場合には、もう一方の元素の量は０モルとして算出できる。また、複数のアルカリ金属元素源、複数のアルカリ土類金属元素源を用いた場合には、それらのすべての合計量として算出できる。
【００４３】
上記アルカリ金属元素源としては、例えばアルカリ金属の化合物等がある。また、上記アルカリ土類金属元素源としては、例えばアルカリ土類金属の化合物等がある。
上記混合物は、少なくとも上記アルカリ金属元素源を含有することが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記排ガス浄化触媒のＰＭ等の粒子状物質に対する燃焼促進特性をより向上させることができる。
【００４４】
上記アルカリ金属元素源は、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓから選ばれる１種以上を含有し、上記アルカリ土類金属元素源はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａから選ばれる１種以上を含有することが好ましい（請求項１５）。
この場合にも、上記排ガス浄化触媒のＰＭ等の粒子状物質に対する燃焼促進特性をより向上させることができる。
より好ましくは、上記ゼオライトとしてソーダライトを用いた場合には、上記アルカリ土類金属元素源としてはＣａ、Ｓｒ、Ｂａを含有する化合物を用いることがよく、ソーダライト以外のゼオライトを用いた場合には、上記アルカリ土類金属元素源としてはＢａを含有する化合物を用いることがよい。
【００４５】
また、上記アルカリ土類金属元素源は、少なくともＢａを含有することが好ましい。
この場合には、Ｂａ以外の他のアルカリ土類金属元素を含有する上記アルカリ土類金属元素源を用いた場合に比べて、上記排ガス浄化触媒の燃焼促進特性をより向上させることができる。
【００４６】
上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源との混合物は、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とを極性溶媒中で混合し、該極性溶媒を蒸発させて得られる固形分からなることが好ましい（請求項１７）。
この場合には、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源との混合を容易に行うことができ、これらが均一に混合した上記混合物を得ることができる。そのため、焼成後に得られる上記排ガス浄化触媒に触媒活性の偏りが発生することを抑制することができる。
上記極性溶媒としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール、及び水等を用いることができる。また、これらの混合溶媒を用いることができる。
また、上記極性溶媒としては、揮発し易い溶媒を用いることが好ましい。
この場合には、混合後の乾燥を容易に行うことができる。
【００４７】
上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源は、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、酸化物、又は水酸化物であることが好ましい（請求項１６）。
この場合には、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源を容易に水等の極性溶媒に混合させることができるため、上記混合物の作製時に、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とゼオライトとを上記極性溶媒中で混合させることにより、これらが均一に分散された上記混合物を容易に得ることができる。
【００４８】
より好ましくは、上記アルカリ金属元素源としてはアルカリ金属元素の塩を用い、上記アルカリ土類金属元素源としてはアルカリ土類金属元素の塩を用いることがよい。
この場合には、上記アルカリ金属元素源及び上記アルカリ土類金属元素源は、水等の極性溶媒に対して優れた溶解性で溶解できるため、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とゼオライトとの混合を水等の極性溶媒中で行う場合に、ゼオライトと、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とを簡単かつ均一に混合させることができる。
【００４９】
上記基材は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材からなり、上記セルは排ガス流路を形成していることが好ましい（請求項１８）。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを排ガスの浄化用により最適な構造にすることができる。
また、全てのセルが両端面に開口した構造体を用いることもできるが、一部のセルが基材（ハニカム構造体）両端面に開口し、残りのセルは両端面に形成された栓部によって閉塞された構造体を用いることもできる。
全てのセルが両端面に開口した構造体を用いた場合には、ガソリンエンジン用の排ガス浄化フィルタに好適なものになる。一方、一部のセルが両端面に開口し、残りのセルが栓部によって閉塞された構造体を用いた場合には、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化フィルタに好適なもになる。
【００５０】
上記基材は、コージェライト又はＳｉＣからなることが好ましい（請求項１９）。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを排ガスの浄化用により最適なものにすることができる。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
次に、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の排ガス浄化装置１は、排ガス浄化フィルタ２とフィルタ再生手段１５１とを有する。排ガス浄化フィルタ２は、内燃機関５の排ガス通路５４、１９に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。
排ガス浄化フィルタ１１は、図２〜図４に示すごとく、多孔質体からなる基材２０と、これに担持された排ガス浄化触媒４とを有する。排ガス浄化触媒４は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなる。
また、図１に示すごとく、フィルタ再生手段１５１は、排ガス浄化フィルタ２内の温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ２内に堆積した粒子状物質を燃焼除去することにより、排ガス浄化フィルタ２の捕集能力の再生処理を行う。
【００５２】
以下本例の排ガス浄化装置についてより詳細に説明する。
図２及び図３に示すごとく、排ガス浄化フィルタ２においては、ハニカム状の基材２０に排ガス浄化触媒４が担持されている。本例において、基材２０は、外周壁２１と、この外周壁２１の内側においてハニカム状に設けられた隔壁２５と、この隔壁２５により仕切られた複数のセル３とを有する。セル３は、基材２０の両端面２３、２４に部分的に開口している。即ち、各セル３は、基材２０の一方の端面２３（２４）に開口し、もう一方の端面２４（２３）に形成された栓部３２によって閉塞している。
【００５３】
図２及び図３に示すように、本例においては、セル３の両端面２３（２４）における開口部３１と栓部３２とは交互に配置されており、所謂市松模様を形成している。
図５に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ２においては、排ガス１０の入口側となる上流側端面２３及び排ガス１０の出口となる下流側端面２４に位置するセルの端部は、栓部３２が配置された部分と配置されていない部分とをそれぞれ交互に有している。多孔質体の隔壁２５には多数の空孔が形成され、排ガス１０が通過できるようになっている。
そして、図２〜図５に示すごとく、基材２０の隔壁２５には、排ガス浄化触媒４が担持されている。本例において、排ガス浄化触媒４としては、ソーダライトとＫ源（炭酸カリウム）との混合物を温度８００℃で焼成してなる触媒を採用してある。
【００５４】
また、本例の排ガス浄化フィルタ２の全体サイズは、直径１２９ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、容積約２Ｌ、の円柱状であり、セルサイズは、セル厚さ３ｍｍ、セルピッチ１．４７ｍｍである。
また、基材２０はコーディエライトからなり、そのセル３は、断面が四角形状のものを採用した（図２参照）。セル３は、その他にも例えば、三角形、六角形等の様々な断面形状を採用することができる。
【００５５】
本例の排ガス浄化フィルタは、次のようにして作製することができる。
即ち、まず、ソーダライト（３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＯＨ）の粉末を準備した。このソーダライト１００重量部と炭酸カリウム５重量部とを水に投入し、水中で混合した。
次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させた。これにより、固形分（ソーダライトと炭酸カリウムとの混合物）を得た。
次に、この固形分を温度７００℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度７００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【００５６】
次に、以下のようにして、ハニカム構造の基材を作製した。
即ち、まず、タルク、溶融シリカ、及び水酸化アルミニウムを所望のコーディエライト組成となるように秤量し、造孔剤、バインダー、水等を加え、混合機にて混合撹拌した。そして、得られた粘土質のセラミック材料を成形機にて押出成形し、ハニカム状の成形体を得た。これを乾燥した後、所望の長さに切断し、外周壁と、その内側においてハニカム状に設けられた隔壁と、隔壁により仕切られていると共に両端面に貫通してなる複数のセルとを有する成形体を作製した。次いで、この成形体を温度１４００〜１４５０℃で２〜１０時間加熱することにより仮焼して仮焼体（ハニカム構造体）を得た。
【００５７】
次に、ハニカム構造体の両端面全体を覆うようにマスキングテープを貼り付けた。そして、セラミックハニカム構造体の両端面の栓詰めすべき位置に対応するマスキングテープにレーザ光を順次照射し、マスキングテープを溶融又は焼却除去して貫通穴を形成した。これにより、セルの端部における栓部により栓詰めすべき部分に貫通穴を形成した。セルの端部のその他の部分はマスキングテープで覆われている。本例においては、セルの両端面に貫通穴とマスキングテープで覆われた部分とが交互に配置するように、マスキングテープに貫通穴を形成した。本例では、マスキングテープとしては、厚さ０．１ｍｍの樹脂フィルムを用いた。
【００５８】
次に、栓部の材料である栓材の主原料となるタルク、溶融シリカ、アルミナ、及び水酸化アルミニウムを所望の組成となるように秤量し、バインダー、水等を加え、混合機にて混合撹拌し、スラリー状の栓材を作製した。このとき、必要に応じて造孔材を添加することもできる。そして、スラリー状の栓材を入れた容器を準備した後、貫通孔を部分的に形成したハニカム構造体の端面を浸漬した。これにより、マスキングテープの貫通穴からセルの端部に栓材を適量浸入させた。また、ハニカム構造体のもう一方の端面についても同様の工程を行った。このようにして、栓詰めすべきセルの開口部内に栓材が配置されたハニカム構造体を得た。
【００５９】
次に、ハニカム構造体とその栓詰めすべき部分に配置した栓材とを同時に約１４００〜１４５０℃で焼成した。これにより、マスキングテープは焼却除去され、図２及び図３に示すごとく、セル３の両端に、その端部を開口する複数の開口部３１と、セル３の端部を閉塞する複数の栓部３２とが形成されたセラミックハニカム構造体（基材）２０を作製した。
【００６０】
次に、排ガス浄化触媒をシリカゾルを５ｗｔ％配合したシリカスラリーに混合した。さらに固形分１００重量部に対する水分量が４００重量部となるように水を加え、スラリー状の排ガス浄化触媒を得た。
次に、スラリー状の排ガス浄化触媒中に基材２を浸漬し、基材２の多孔質の隔壁２５に排ガス浄化触媒を含浸させた。次いで、エアーブローにより余分な水分を吹き飛ばした後、温度５００℃で加熱することにより、焼き付けを行った。本例においては、排ガス浄化触媒を７０ｇ／Ｌ（そのうちＫ濃度はＫ2ＣＯ3換算で約７ｇ／Ｌ）コートした。
このようにして、図２〜図４に示すごとく、排ガス浄化触媒４を基材２０に担持した排ガス浄化フィルタ２を得た。
【００６１】
図１に、排ガス浄化装置１を含むエンジンシステムの模式図を示す。
同図に示すごとく、排ガス浄化フィルタ２は、内燃機関５（ディーゼルエンジン）から排出される排ガス中のパティキュレートを除去するために用いられる。
ディーゼルエンジン車において、エンジン５の吸気ポートには、吸気マニホールド５１を介して吸気管５２が接続されている。また、排気ポートには、排気マニホールド５３を介して排気管５４が接続され、これらによって排気通路が構成されている。
【００６２】
吸気管５２には、過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機５５のコンプレッサ５２１と、ターボ過給機５５により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ５２２とがそれぞれ設けられている。
また、排気管５４にはターボ過給機５５のタービン５４１が設けられている。
ターボ過給機５５において、コンプレッサ５２１の回転翼（図示略）とタービン５４１の回転翼（図示略）はシャフト（図示略）により連結されており、エンジンから排出される排ガスのエネルギーによりタービン５４１が回転し、さらにシャフトを介してコンプレッサ５２１が回転するように構成されている。そしてこのコンプレッサ５２１の回転により、吸気管５２内の吸入空気が圧縮される。
【００６３】
排気管５４の途中には、エンジン側（排ガスの上流側）から順に、酸化触媒フィルタ１１と、排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）２とが設けられる。酸化触媒フィルタ１１は、酸化触媒としてだけでなく、ＮＯx触媒としての機能も兼ね備える場合もある。酸化触媒フィルタ１１においては、白金−アルミナ触媒等からなる酸化触媒がコージェライトからなるハニカム状の基材に担持されている。
酸化触媒フィルタ１１及び排ガス浄化フィルタ２は、排気管５４の直径を拡大した筒状の捕集器１９内に収容される。
捕集器１９には、酸化触媒フィルタの上流側、酸化触媒フィルタと排ガス浄化フィルタとの間、及び排ガス浄化フィルタの下流側にそれぞれ温度検出手段としてのサーミスタ１５７、１５８、１５９が配置されている。各サーミスタ１５７、１５８、１５９は、それぞれ、酸化触媒フィルタへの入口側の排ガス温度、排ガス浄化フィルタの入口側の排ガス温度、及び排ガス浄化フィルタの出口側の排ガス温度をそれぞれ検出することができる。
サーミスタ１５７、１５８、１５９によって検出された温度データは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５に送られ、ＥＣＵ１５による各種制御に用いられる。
【００６４】
また、エンジン５には、排気を再び吸気に回して再循環させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御バルブ５６が取り付けられている。さらに、排気を再び吸気に回す際に排気を冷却させるＥＧＲクーラ５７が取り付けられる。
【００６５】
内燃機関５には、吸気管５２から吸気マニホールド５１を経て空気が供給される。また、内燃機関５には、コモンレール及び燃料噴射装置等から構成される燃料供給系（図示略）の燃料添加弁５０から燃料が供給される。内燃機関５においては、燃料と空気が所定の混合比で混合され、この混合燃料を圧縮着火により燃焼する。
燃焼後の排気ガスは、排気マニホールド５３を経て排気管５４に送られる。そして、排気ガスは、捕集器内の酸化触媒フィルタ１１に担持された酸化触媒により酸化され、さらに排ガス浄化フィルタ内でＰＭ等の粒子状物質が吸着除去されて外部に排出される。
ＥＣＵ１５は、過吸圧センサの出力、流入空気量センサの出力、エンジン回転数、車速等の各種の運転データを収集し、これらのデータに基づいて燃料添加弁５０やＥＧＲ制御バルブ５６等を制御するように構成されている。
【００６６】
排ガス浄化フィルタ２に粒子状物質が堆積すると、排気抵抗が増大する。これを回避するために、フィルタ再生手段１５１の制御によって、排ガス浄化フィルタ２内の温度を所定の再生温度まで上昇させて排ガス浄化フィルタ２内に堆積したＰＭ等の粒子状物質を燃焼除去して、排ガス浄化フィルタ２の再生処理を行う。
具体的には、フィルタ再生手段１５１は、所定のタイミングで、排ガス浄化フィルタ２内に流入する排ガスの温度を上昇させることにより、排ガス浄化フィルタ２を再生温度まで昇温させて再生処理を行う。本例においては、フィルタ再生手段１５１は、燃焼の噴射制御などを制御するＥＣＵ１５に組み込まれている。
【００６７】
本例においては、フィルタ再生手段１５１は、所定のタイミングで燃料添加弁５０等を制御する制御信号Ｐを送信し、内燃機関内での燃料の燃焼を開始させる。これにより、排ガス浄化フィルタ２内に流入する排ガスの温度を上昇させて、再生処理を開始させることができる。また、フィルタ再生手段１５１は、所定の再生温度に到達した後は、燃料の添加を停止する制御信号Ｑを燃料の燃焼を停止するように構成されている。一旦再生温度に到達すると、排ガス浄化フィルタ内では粒子状物質の燃焼が燃焼伝播で進むため、粒子状物質の燃焼反応は進行する。
【００６８】
排ガス浄化フィルタ２には、その上流端及び下流端の差圧を計測する差圧計１５５が設けられている。フィルタ制御手段１５１は、差圧計１５５によって計測される差圧を検出信号Ｒとして受信し、この検出信号Ｒに基づいて、排ガス浄化フィルタ２内に堆積したＰＭ等の粒子状物質（スート）の堆積量を算出し、堆積量が例えば５〜１２ｇ／Ｌとなったときに、再生処理を行うように構成されている。差圧と堆積量との関係を図６に示す。
【００６９】
そして、酸化触媒フィルタ１９と排ガス浄化フィルタとの間、即ち、排ガス浄化フィルタ２のすぐ上流側には、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を測定するサーミスタ１５８が設けられている。フィルタ再生手段１５１は、サーミスタ１５８によって計測される排ガスの温度を検出信号Ｓとして受信し、検出信号Ｓに基づいて、排ガス浄化フィルタ２の上流側から１０〜２０ｍｍ内部（軸方向と垂直な方向においては中央）にある所定位置の温度を算出する。フィルタ再生手段１５１は、この所定位置の温度を４００℃以上かつ６００℃未満まで上昇させて再生処理を行う。
【００７０】
以下、本例の作用効果につき、説明する。
本例において、図２〜図５に示すごとく、排ガス浄化フィルタ２は、基材２０と排ガス浄化触媒４とを有し、排ガス浄化触媒４は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成してなる。
排ガス浄化触媒４は、パティキュレートマター（ＰＭ）等の粒子状物質に対する優れた燃焼促進作用を有する（後述の実験例参照）。そのため、排ガス浄化フィルタ２においては、排ガス浄化触媒４の作用により、粒子状物質を例えば６００℃未満という低温で燃焼除去させることができる。それ故、排ガス浄化フィルタ２の再生温度を低く設定することができる。
【００７１】
また、排ガス浄化触媒４を備えた排ガス浄化フィルタ２においては、急速温度上昇が抑制される。
即ち、従来のＰｔ等の貴金属触媒を備えた排ガス浄化フィルタにおいては、例えば内燃機関の運転状態が減速状態になった時などに、急速温度上昇が起こり排ガス浄化フィルタ内の温度が少なくとも部分的に例えば１０００℃を越える高温にまで到達するおそれがあった。その結果、排ガス浄化フィルタの基材が溶損するおそれがあった。
これに対し、上記混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成してなる上記排ガス浄化触媒４を備えた排ガス浄化フィルタ２においては、Ｐｔ等の貴金属触媒が担持されたものに比べて温度上昇が緩やかになり、基材２０に溶損等のダメージを与える程の高温にはなり難くなる。上記再生処理中に上記内燃機関の運転状態が減速状態になったときにおいても排ガス浄化フィルタ２内の急速温度上昇を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、従来のように複雑なシステム制御を行わなくとも急速温度上昇を抑制することができる。
【００７２】
また、急速温度上昇は、上記再生処理の開始温度、即ち、上記再生温度に依存する傾向がある。即ち、上記再生温度を高く設定すると、再生処理中の急速温度上昇がより高い温度にまで到達し易くなる。
例えば従来の貴金属触媒を用いた場合においては、ＰＭを確実に燃焼するために再生温度を６３０℃程度にする必要が生じるが、このような高い再生温度では、急速温度上昇が起こって排ガス浄化フィルタの温度が基材にダメージを与える高温（例えば９００℃以上）にまで上昇するおそれがあった。
これに対し、上記排ガス浄化触媒４を用いると、再生温度を６３０℃程度にしても、再生処理中に基材２０にダメージを与える温度まで温度が急上昇することを防止することができる。さらに、上述のごとく上記排ガス浄化触媒４を用いると６００℃未満という低温でもＰＭ等の上記粒子状物質を燃焼させることができる。そのため、上記再生温度を６００℃未満に設定することができ、より確実に急速温度上昇を抑制し、上述の溶損を防止することができる。
【００７３】
また、急速温度上昇は、ＰＭ等の粒子状物質の堆積量に依存する傾向がある。即ち、上記再生処理開始時に上記排ガス浄化フィルタ２内に堆積していた上記粒子状物質の堆積量が多いほど、より低温の再生温度からでも急速温度上昇が起こり易く、基材２０にダメージを与える高温に到達し易くなる傾向にある。
従来のＰｔ等の貴金属触媒を用いた場合には、ＰＭの堆積量が６ｇ／Ｌ程度の状態で再生処理を行っても急速温度上昇が起こるおそれがある。そのため、再生処理を開始するＰＭの堆積量を５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは４ｇ／Ｌ以下にする必要があった。
これに対し、本例においては、上記排ガス浄化触媒４が用いられているため、例えばＰＭの堆積量１２ｇ／Ｌの状態で再生処理を行っても、再生温度を例えば６００℃未満に設定することにより、急速温度上昇を抑制することができる。
そのため、上記再生処理を行う頻度を減らすことができ、低燃費化を図ることができる。
【００７４】
また、排ガス浄化触媒４は、アルカリ金属元素及び／又はアルカリ土類金属元素の保持力が高い。
そのため、水分存在下においても上記アルカリ金属元素及び／又は上記アルカリ土類金属元素が溶出することを防止することができる。それ故、排ガス浄化触媒４の性能劣化を防止することができ、排ガス浄化フィルタ２は、長期間安定に排ガスの浄化を行うことができる。
また、排ガス浄化触媒４は、ＮＯxを吸着することもできる。そのため、排ガス浄化フィルタ２は、排ガス中からＮＯxを吸着除去することもできる。
【００７５】
また、本例においては、フィルタ再生手段１５１は、４００℃以上かつ６００℃未満の再生温度まで排ガス浄化フィルタ２内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されている。そのため、上記急速温度上昇をより抑制することができる。また、この場合には、再生処理の開始時におけるＰＭ等の粒子状物質の堆積量を増やすことができるため、上記再生処理の頻度をより少なくすることができる。また、上記排ガス浄化触媒４は、その優れた燃焼促進作用により、上述のごとく６００℃未満という低い再生温度でも短時間で上記粒子状物質を燃焼させることができる。
【００７６】
また、フィルタ再生手段１５１は、内燃機関５の運転状態によらず、常時６００℃未満の再生温度で上記再生処理を行うように構成することができる。
この場合には、運転状態によらず、より確実に急激温度上昇を抑制することができる。そして、複雑なシステムを用いることなく、よりロバスト性の高い上記排ガス浄化装置の構成が可能になる。
【００７７】
また、フィルタ再生手段１５１は、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されている。そのため、簡単に上記排ガス浄化フィルタ２内の温度を上昇させることができる。
【００７８】
また、排ガス浄化フィルタ２の上流側には酸化触媒が配置されている。
この場合には、排ガス中に含まれる一酸化炭素等の有害成分を酸化し、無害化することができる。また、酸化により発生する熱により、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることができる。
【００７９】
また、フィルタ再生手段１５１は、排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌとなったときに上記再生処理を行うように構成されている。
そのため、再生処理の頻度を少なくすることができる。そして、このように再生頻度を少なくしても、上記排ガス浄化触媒の作用により、急速温度上昇により排ガス浄化フィルタが例えば９００℃を越える高温にまで達し、溶損を引き起こすことを抑制することができる。
【００８０】
以上のように、本例によれば、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる排ガス浄化装置を提供することができる。
【００８１】
（実施例２）
本例は、実施例１と同様の構成の排ガス浄化装置について、再生処理中にエンジンの運転状態を減速状態（アイドル状態）にしたときの排ガス浄化フィルタ内の急速温度上昇を検討する例である。
図７に示すごとく、本例の排ガス浄化装置（装置Ｅ）は、実施例１と同様の構成を有する。さらに、本例においては、排ガス浄化フィルタ２内の様々な位置における温度を検出するために、排ガス浄化フィルタ２内の６ヵ所の位置に、シース径φ０．５ｍｍの熱電対を配置した。
【００８２】
図８に熱電対の配置位置を示す。図８の左側は捕集器１９内に配置された酸化触媒フィルタ１１と排ガス浄化フィルタ２を排ガス浄化フィルタ２の側面、即ち排ガス浄化フィルタ２の軸方向と垂直な方向から見た図であり、排ガス浄化フィルタ２内に配置した熱電対の位置を黒丸印で示してある。また、図８の右側は、排ガス浄化フィルタ２を軸方向の下流端２４側から見た図であり、熱電対の位置を黒丸印で示してある。
図８に示すごとく、１つ目の熱電対Ａ１５３ａは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの入口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタ２の上流端２３側から１０ｍｍ；ａ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。２つ目の熱電対Ｂ１５３ｂは、排ガス浄化フィルタ２における軸方向の中心位置、かつ軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。３つ目の熱電対Ｃ１５３ｃは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタ２の下流端２４側から１０ｍｍ；ｂ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置に配置した。４つ目の熱電対Ｄ１５３ｄは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタの下流端２４側から１０ｍｍ；ｂ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から１６．２５ｍｍ（ｃ＝１６．２５ｍｍ）外方に配置した。５つ目の熱電対Ｅ１５３ｅは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタの下流端２４側から１０ｍｍ；ｂ＝１０ｍｍ）の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から３２．５ｍｍ（ｄ＝１６．２５、ｃ＋ｄ＝３２．５ｍｍ）外方に配置した。６つ目の熱電対Ｆ１５３ｆは、排ガス浄化フィルタ２における排ガスの出口側から１０ｍｍ（排ガス浄化フィルタ２の下流端２４側から１０ｍｍ（ｂ＝１０ｍｍ））の位置であって、軸方向と垂直な方向における中心位置から４８．７５ｍｍ（ｅ＝１６．２５、ｃ＋ｄ＋ｅ＝４８．７５ｍｍ）外方に配置した。
各熱電対Ａ〜Ｆは、導線１５０を介して温度記録手段（データロガー）１５２に接続されている（図７参照）。そして、温度記録手段１５２により、経時的に排ガス浄化フィルタ２内の上述の各位置における温度を記録することができる。
【００８３】
図７に示すごとく、実施例１と同様のエンジン（四気筒のディーゼルエンジン）システムにおいて、排ガス浄化フィルタ２内に８ｇ／ＬまでＰＭを堆積させて、再生処理を行った。再生処理は、フィルタ再生手段１５１によって制御されている。再生処理における燃料添加及び停止のタイミング、エンジン回転速度、吸入空気量、及び入口から１０ｍｍの位置における排ガス浄化フィルタの温度（熱電対Ａ１５３ａ（図８参照）によって検出される温度）の制御パターンを図９に示す。
【００８４】
同図に示すごとく、エンジン回転数：２０００ｒｐｍ、ｑｆｉｎ：１９、排ガス温度：３００℃という条件で排ガス浄化フィルタ内にＰＭを堆積させた（ＰＭ堆積モード）。ＰＭ堆積量が８ｇ／Ｌに到達した時点（時間ｔ0）で、図７に示すごとく、フィルタ再生手段１５１の制御に基づいて、内燃機関５内で燃料を燃焼させて排ガス浄化フィルタ２内に流入する排ガスの温度を上昇させることにより、排ガス浄化フィルタ２内に蓄積したＰＭを燃焼させる再生処理を開始し、排ガス浄化フィルタ２の入口から１０ｍｍの位置における温度が所定の温度（６２９℃）に到達した時点（時間ｔ1）で燃料の燃焼を停止した（強制再生モード）。強制再生モードは、エンジン回転数：２０００ｒｐｍ、ｑｆｉｎ：２３、排ガス温度（上限）：６２９℃という条件で行った。強制再生モードにおける時間ｔ0からｔ1までは約４０〜５０秒である（図９参照）。
また、本例においては、時間ｔ1以降エンジンをアイドリング状態にし、アイドリング状態を１０分間継続させた（減速運転モード）。
このときの、排ガス浄化フィルタ２内の上述の所定位置に設けた熱電対Ａ〜熱電対Ｆによって検出される経時的な温度変化を計測し、温度記録手段１５２により記録した（図７及び図８参照）。その結果を図１０に示す。
【００８５】
また、本例においては、比較用として、Ｐｔ触媒を担持した排ガス浄化フィルタを備えた排ガス浄化装置を用いて急速温度上昇の検討を行った。
即ち、まず、Ｐｔ触媒を担持した排ガス浄化フィルタを作製した。この排ガス浄化フィルタは、実施例１の排ガス浄化触媒の代わりにＰｔを基材に担持した点を除いて実施例１の排ガス浄化フィルタと同様にして作製することができる。そして、この比較用の排ガス浄化フィルタを用いて、上述の装置Ｅと同様の排ガス浄化装置（装置Ｃ）を構成した。
【００８６】
この比較用の排ガス浄化装置（装置Ｃ）についても、装置Ｅと同様に、排ガス浄化フィルタ内に６ヵ所に熱電対Ａ〜Ｆを配置してある。そして装置ＣについてもＰＭ堆積モード、強制再生モード、減速運転モードを行い、排ガス浄化フィルタ内の上述の所定位置に設けた熱電対Ａ〜Ｆによって検出される経時的な温度変化を計測した。装置Ｃにおいては、ＰＭ堆積モードのＰＭ堆積量は６ｇ／Ｌとし、強制再生モードの開始温度を６２３℃とした。その結果を図１１に示す。
【００８７】
図１１より知られるごとく、装置Ｃにおいては、ＰＭ堆積量６ｇ／Ｌにて再生処理を開始したが、アイドリング状態にしたときに、急速温度上昇が起こり、排ガス浄化フィルタの出口側付近の温度（熱電対Ｄ〜Ｆを設けた位置における温度）が１０００℃を越える高温状態になっていた。排ガス浄化フィルタは、９００℃以上の高温領域で溶損するおそれがあるため、装置Ｃにおいては、ＰＭ堆積量の限界値（ＳＯＯＴ ＭＡＳＳ ＬＩＭＩＴ；ＳＭＬ）は、６ｇ／Ｌを下回り、高頻度の再生処理が必要になる。
【００８８】
装置Ｃの排ガス浄化フィルタにおいて、ＰＭ（カーボン）の燃焼は、下記の二段階の反応で進行し、Ｐｔ触媒は、これら二段階の反応を促進させる。
（１）２Ｃ＋Ｏ2→２ＣＯ ２×２６．４ｋｃａｌ（固気反応）
（２）２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 ２×６７．７ｋｃａｌ（気相反応）
即ち、装置Ｃにおいては、気相反応におけるＣＯの酸化発熱分が上乗せされるため、１０００℃を越える高温にまで達すると考えられる。
【００８９】
一方、図１０より知られるごとく、装置Ｅにおいては、ＰＭ堆積量８ｇ／Ｌにて再生処理を開始したが、アイドリング状態にしても、急速温度上昇が抑制され、排ガス浄化フィルタ内の温度は、最大でも７５０℃を下回っていた。よって、ＳＭＬは８ｇ／Ｌを上回り、再生処理の頻度を減らすことができる。
装置Ｅにおいて、排ガス浄化フィルタに担持された排ガス浄化触媒は、上述の２段階の反応のうち気相反応、即ちＣＯの酸化は促進しない。そのため、１０００℃を越えるという異常高温に達することを防止し、溶損を防止することができる。
【００９０】
また、装置Ｅについて、強制再生モードを行う条件をＰＭ堆積量が６ｇ／Ｌ又は１０ｇ／Ｌに到達した時点とし、このときの、再生温度と排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）内の最高温度との関係を調べた。その結果を図１２に示す。
また、図１２には、装置Ｃ（ＰＭ堆積量６ｇ／Ｌのときに強制再生モードを実施）についても、その再生温度とＤＰＦ内の最高温度との関係を示す。
【００９１】
図１２より知られるごとく、装置Ｅにおいては、ＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌにしたときには、再生温度を６３５℃程度にしても排ガス浄化フィルタ内の最高温度は９００℃に到達しない。また、装置Ｅにおいて、ＰＭ堆積量を１０ｇ／Ｌにしたときには、再生温度が６１６℃になったところで、排ガス浄化フィルタ内の最高温度が９００℃に到達している。よって、再生温度を６１６℃未満にすることにより、再生時のＰＭ堆積量を１０ｇ／Ｌにしても、排ガス浄化フィルタの溶損を防止できることがわかる。装置Ｅの排ガス浄化フィルタに担持された排ガス浄化触媒は、温度６００℃以下でもＰＭを燃焼させることができるため、再生時のＰＭ堆積量を１２ｇ／Ｌにしても排ガス浄化フィルタの溶損を防止できると考えられる。そのため、再生処理の頻度を少なくすることができる。
【００９２】
これに対し、装置Ｃにおいて、ＰＭ堆積量を６ｇ／Ｌにしたときには、再生温度を５９７℃にしても排ガス浄化フィルタ内の最高温度は９００℃に達し、溶損のおそれがある。また、Ｐｔ触媒は、温度６００℃未満では、充分にＰＭに対する燃焼促進作用を発揮できない。よって、装置Ｃにおいては、溶損を起こすことなく、ＰＭの燃焼を確実に行うために、再生処理を実施するときのＰＭ堆積量を５ｇ／Ｌ以下、より好ましくは４ｇ／Ｌ以下にする必要がある。その結果、再生処理の頻度が多くなり、燃費低下等の不具合を生じうる。
【００９３】
以上のように、本発明の実施例にかかる排ガス浄化装置（装置Ｅ）は、再生処理の頻度を少なくすることができ、複雑なシステム制御を用いることなく排ガス浄化フィルタ内の急激温度上昇を抑制することができる。
【００９４】
（実験例１）
本例は、実施例１及び２の排ガス浄化装置において用いた排ガス浄化触媒の触媒作用を検討する例である。
排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトを温度６００℃以上で焼成して得られる。
本例においては、実施例１及び２と同様にゼオライトとしてソーダライトを用い、このソーダライトをアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源と混合した混合物を用いた例について説明する。
【００９５】
具体的には、まず、原料となるゼオライトとして、ソーダライト（３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＯＨ）の粉末を準備した。このソーダライト１００重量部と炭酸カリウム５重量部とを水に投入し、水中で混合した。
次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させた。これにより、固形分（ソーダライトと炭酸カリウムとの混合物）を得た。
次に、この固形分を温度８００℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度８００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。これを試料Ｅ１とする。
【００９６】
次に、本例において作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ１）について、ＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒（Ｐｔ粉末）、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。
【００９７】
具体的には、まず、触媒種（試料Ｅ１、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末）２００ｍｇとカーボンブラック（ＣＢ；ＰＭの代替として使用）２０ｍｇとをそれぞれ電子天秤にて正確に秤量した。これらをメノウ乳鉢を用いて触媒種（重量）：ＣＢ（重量）＝１０：１となるように一定時間混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する３種類の評価サンプルを得た。さらに、触媒種を用いずに、ＣＢのみからなる評価サンプルを比較用として作製した。ＣＢ単独の評価サンプルについても、他のサンプルと同様にメノウ乳鉢を用いて一定時間混合したものを用いた。即ち、評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ１とＣＢとの混合物、炭酸カリウムとＣＢとの混合物という４種類のサンプルを作製した。
【００９８】
次いで、熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置（理学電機社製のＴＧ８１２０）用いて、各評価サンプル６ｍｇを昇温速度１０℃／ｍｉｎにて最高温度９００℃まで加熱してＣＢを燃焼させると共に、このときのＤＴＡ発熱ピーク温度、及び温度とＴＧとの関係を測定した。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについては、０．５ｍｇを用いてＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。また、加熱は、流束５０ｍＬ／／ｍｉｎで空気を評価サンプルに流通させながら行った。各触媒種を用いたときのＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図１３に示す。また、温度とＴＧとの測定結果については、ＣＢ単独を用いた結果を図１４に示し、触媒種として貴金属系触媒を用いた結果を図１５に示し、Ｋ2ＣＯ3を用いた結果を図１６に示し、試料Ｅ１を用いた結果を図１７に示す。図１４〜図１７の縦軸は、カーボンブラックの最大燃焼速度を示すＤＴＡ発熱ピークを用いている。
【００９９】
また、触媒種（試料Ｅ１、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末）１ｇを水５００ｃｃ中に投入し、一昼夜撹拌することにより洗浄した。次に、水洗浄処理後の触媒種をろ過し、ろ過後の触媒種にさらに１５００ｃｃの水を流通させて充分に洗浄した後、温度１２０℃にて乾燥させた。これらの水洗浄処理後の触媒種（試料Ｅ１及び貴金属系触媒）２００ｍｇとカーボンブラック（ＣＢ）２０ｍｇとを電子天秤にて正確に秤量した。これらをメノウ乳鉢を用いて触媒種（重量）：ＣＢ（重量）＝１０：１となるように一定時間混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する２種類の評価サンプルを得た。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについては、他のサンプルと同様に洗浄及び乾燥を行い、その後メノウ乳鉢で混合したものを用いた。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗洗浄処理により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ１とＣＢとの混合物という３種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置によって、ＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図１に併記する。
【０１００】
図１〜図５より知られるごとく、水洗浄前において、試料Ｅ１を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、ＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でＰＭ（ＣＢ）を燃焼できることがわかる。なお、図１及び図５から知られるごとく、試料Ｅ１は、約４００℃付近に発熱ピークを有しているが、実際にはこれよりも低い温度（例えば３５０℃程度）でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。
【０１０１】
図１より知られるごとく、ＣＢ単独、貴金属系触媒、及び試料Ｅ１については、水洗前後でＣＢに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これに対して、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
【０１０２】
したがって、試料Ｅ１は、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去することができる。また、試料Ｅ１は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、長期間安定してＰＭの燃焼を行うことができる。したがって、試料Ｅ１は、水蒸気を多く含む排ガス中においても、ＰＭを長期間安定して燃焼させることができる。
【０１０３】
上記試料Ｅ１は、上述のごとくソーダライト１００重量部と炭酸カリウム５重量部との混合物を温度８００℃で１０時間焼成することにより作製した触媒である。次に、本例においては、焼成温度による触媒活性への影響を調べるために、異なる温度でソーダライトと炭酸カリウムとの混合物（上記固形分）を焼成して複数の触媒を作製した。
具体的には、まず、ソーダライト１００重量部と炭酸カリウム１０重量部とを水中で混合し混合液を得た。次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させ、固形分（混合物）を得た。次に、この混合物を温度５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃で焼成して９種類の触媒を作製した。これらの触媒は、焼成温度を変更した点を除いては互いに同様にして作製した触媒であり、ソーダライトに対する炭酸カリウムの混合割合及び焼成温度を変更した点を除いては、上記試料Ｅ１と同様にして作製した触媒である。さらに、温度６００℃での焼成については焼成時間の影響を調べるため、上記試料Ｅ１と同様に１０時間の焼成を行って作製した触媒の他に、焼成時間を５時間にして作製した触媒も準備した。その他の焼成温度で作製した触媒については、上記試料Ｅ１と同様に、いずれも１０時間焼成を行って作製した。
【０１０４】
そしてこれらの触媒についても、上記試料Ｅ１と同様にＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用としてソーダライトと炭酸カリウムとの混合物についてもＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このソーダライトと炭酸カリウムとの混合物としては、焼成を行う代わりに室温（約２５℃）で約１０時間放置したものを採用した。
燃焼促進特性の測定は、上記試料Ｅ１と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図１８に示す。
【０１０５】
図１８より知られるごとく、温度６００℃以上で焼成を行って作製した排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピークトップ温度は、水洗前及び水洗後においても約４６０℃以下という非常に低い値を示した。ＰＭに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度は５２０℃程度（図１参照）であることから、これらの排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して充分に優れた触媒活性を有していることがわかる。
【０１０６】
これに対し、温度６００℃未満で焼成した触媒は、水洗前においては、貴金属（Ｐｔ）触媒に比べて充分に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示し、優れた触媒活性を示していたが、水洗後においては、ＤＴＡ発熱ピーク温度は著しく上昇し、貴金属触媒よりも触媒活性が低下していた。また、焼成を行っていないソーダライトと炭酸カリウムとの混合物についても、水洗前には優れた触媒活性を示していたが、水洗後には触媒活性が著しく低下していた。
温度６００℃未満で焼成して得られる触媒、及び焼成を行なわずに作製した触媒において、上記のごとく水洗後において触媒活性が著しく低下していた原因は、水洗後にカリウムが溶出したためであると考えられる。
【０１０７】
したがって、水分を多く含む排ガスの浄化触媒として用いるためには、焼成温度は６００℃以上で行う必要があることがわかる。また、図１８より知られるごとく、特に温度７００℃〜１２００℃で焼成を行うことにより、よりＤＴＡ発熱ピーク温度の低い排ガス浄化触媒、即ち触媒活性に優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。さらに、同図より知られるごとく、５時間で焼成を行った場合に比べて１０時間焼成を行った場合の方が、水洗後の触媒活性の低下が抑制されていた。
【０１０８】
上述の例においては、ソーダライトにＫ源として炭酸カリウムを混合して排ガス浄化触媒を作製した。本例においては、次に、ソーダライトに混合するカリウム塩の種類を変えて複数の排ガス浄化触媒を作製し、そのＤＴＡ発熱ピークトップ温度を調べた。
【０１０９】
具体的には、ソーダライトに、各カリウム塩（炭酸カリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウム、酢酸カリウム、リン酸カリウム、又は水酸化カリウム）を混合して混合物を得た。各カリウム塩は、カリウム塩中のカリウム元素量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．２２５モル又は０．００２２５モルとなるように混合を行った。また、混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより混合物を得た。
【０１１０】
次に、混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。その結果を図１９に示す。
【０１１１】
図７より知られるごとく、いずれのカリウム塩を用いて作製しても、排ガス浄化触媒は、水洗前後において優れた触媒活性を示した。また、カリウム塩の量を減らすと触媒活性は低下するものの、この場合においても水洗前後において４５０℃以下という非常にＤＴＡピーク発熱トップ温度を維持しており、優れた触媒活性を示していた。
【０１１２】
上述の例においては、混合時にソーダライトにアルカリ金属元素源（アルカリ金属塩）としてカリウム塩を混合し、排ガス浄化触媒を作製した。次に、本例においては、ソーダライトにカリウム塩の以外の各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を混合して複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらのＤＴＡ発熱ピークトップ温度を調べた。
【０１１３】
具体的には、まず、ソーダライトに、各種アルカリ金属塩（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム）、又はアルカリ土類金属塩（水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム）を混合して混合物を得た。各アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩は、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対する各アルカリ金属塩中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属塩中のアルカリ土類金属元素量が０．２２５モル又は０．００２２５モルとなるように混合した。また、混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより固形分（混合物）を得た。
【０１１４】
次に、混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。その結果を図２０に示す。図２０において、横軸は、混合時に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ元素種、及びアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属種を示し、縦軸は、ＤＴＡ発熱ピーク温度を示す。
【０１１５】
図２０より知られるごとく、ソーダライトに各種アルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）を混合して作製した排ガス浄化触媒は、いずれのアルカリ金属元素を用いた場合でも、水洗前後において優れた触媒活性を示した。
これに対し、ソーダライトに各種アルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を混合して作製した排ガス浄化触媒においては、アルカリ土類金属元素としてＭｇを選択した場合に、若干触媒活性が不十分である場合が認められるものの、いずれの場合においても、実用上問題ないレベルの触媒活性を示した。
このように、Ｋ以外にも、その他のアルカリ金属、又はアルカリ土類金属をソーダライトに混合して焼成しても、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
【０１１６】
また、アルカリ土類金属元素源としてＭｇ源を用いた場合について、さらに詳細に説明すると、図２０より知られるごとく、Ｍｇをソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．００２２５モル加えて得られた触媒は優れた触媒活性を示した。しかし、Ｍｇを０．２２５モル加えて作製した触媒は、実用に供することは可能であるものの、触媒活性が低下していた。一方、その他のアルカリ土類金属元素（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を用いて得られた触媒は、いずれの場合においても優れた触媒活性を示した。
したがって、ソーダライトを用いる場合において、アルカリ土類金属元素源を選択する場合には、Ｍｇ以外のアルカリ土類金属元素源を採用することが好ましい。また、Ｍｇ源を採用する場合には、Ｍｇ源中のＭｇ量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して０．２２５モル未満となるように、Ｍｇ源とソーダライトとの混合を行うことが好ましい。より好ましくは、０．００２２５モル以下がよい。
【０１１７】
上記の例においては、ソーダライトに１種類のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を混合して排ガス浄化触媒を作製した。次に、本例においては、混合時にソーダライトに複数のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属を混合して排ガス浄化触媒を作製し、そのＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。
【０１１８】
具体的には、まず、ソーダライトに、炭酸カリウムを加え、さらにアルカリ金属元素源（炭酸ナトリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム）又はアルカリ土類金属元素源（水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、又は炭酸バリウム）を加えて混合し混合物を得た。このようにして得られた各混合物は、ソーダライトと、炭酸カリウムと、炭酸カリウム以外のアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源とを含有する。
各混合物は、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して炭酸カリウム中のカリウム量が０．１１２５モルとなるようにソーダライトに炭酸カリウム（カリウム源）を加え、さらにソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して各アルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素量が０．１１２５モルとなるようにソーダライトに各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を加えて作製した。
したがって、各混合物においては、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のカリウム量と、その他のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素量との合計量は、いずれも０．２２５モルとなっている。
また、混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより混合物を得た。
【０１１９】
次に、混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持した。これにより混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【０１２０】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。その結果を図２１に示す。同図において、縦軸はＤＴＡ発熱ピーク温度を示し、横軸は、炭酸カリウム以外に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素種又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素種を示す。また、同図には、ソーダライトに炭酸カリウムだけを混合し焼成して作製した排ガス浄化触媒（図２１において横軸がＫで示されたサンプル）についての水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を併記する。
【０１２１】
図２１より知られるごとく、ソーダライトにＫ（カリウム）の他に、さらに各種アルカリ金属元素（Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ）又はアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を混合した場合においても、Ｋを単独で混合した場合と同様に、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られた。
このように、混合時に複数のアルカリ金属元素源及びアルカリ土類金属源を用いても、優れた触媒活性を有する排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
【０１２２】
次に、本例においては、アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源の添加量が排ガス浄化触媒の触媒活性に与える影響を調べるために、ソーダライトに混合するアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源の添加割合を変えて排ガス浄化触媒を作製し、そのＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。
【０１２３】
まず、ソーダライト１００重量部に、炭酸カリウム又は炭酸バリウムを０〜１００重量部の添加量で混合し、混合物を得た。
具体的には、後述の表１及び図２２に示すごとく、ソーダライト（ＳＯＤ）１００重量部に対して、炭酸カリウムをそれぞれ０重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部、３重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部、４０重量部、及び１００重量部混合して混合物を作製した。
また、後述の表２及び図２３に示すごとく、ソーダライト（ＳＯＤ）１００重量部に対して、炭酸バリウムをそれぞれ０重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部、４０重量部、７０重量部、１００重量部、１５０重量部、２００重量部、及び３００重量部混合して混合物を作製した。
これらの混合は、上記試料Ｅ１と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を乾燥させることにより複数の混合物を得た。
【０１２４】
次に、これらの混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃に達したところで１０時間保持した。これにより、混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【０１２５】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、上記試料Ｅ１と同様に水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。
炭酸カリウムを用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を表１及び図２２に示し、炭酸バリウムを用いて作製した排ガス浄化触媒の水洗前後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を表２及び図２３に示す。
なお、表１には、ソーダライト１００重量部に対するＫの混合量（重量部）をソーダライト中のＳｉ量（ｍｏｌ）に対するＫの混合量（ｍｏｌ）に換算した値を示してある（表１参照）。同様に、表２には、ソーダライト１００重量部に対するＢａの混合量（重量部）をソーダライト中のＳｉ量（ｍｏｌ）に対するＢａの混合量（ｍｏｌ）に換算した値を示してある（表２参照）。
【０１２６】
【表１】
【０１２７】
【表２】
【０１２８】
表１、表２、図２２、及び図２３より知られるごとく、混合時におけるアルカリ金属元素量及びアルカリ土類金属元素量を変えても、得られる排ガス浄化触媒は優れた触媒活性を示していた。
その一方で、アルカリ金属量又はアルカリ土類金属量を増やすと、水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度の差が大きくなっていた。表１及び表２より知られるごとく、混合時に、アルカリ金属元素源（Ｋ2ＣＯ3）中に含まれるアルカリ金属元素（Ｋ）量、アルカリ土類金属元素源（ＢａＣＯ3）中に含まれるアルカリ土類金属元素（Ｂａ）量がソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モル以下となるように、ソーダライトとアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源とを混合すれば、水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度の差が比較的小さな排ガス浄化触媒、即ち水分に対する耐久性に優れた排ガス浄化触媒を作製できることがわかる。また、上述のアルカリ金属元素量とアルカリ土類金属元素量が２．２５モルを超える場合には、混合物が焼成時に一旦溶融し易くなり、焼成後に得られる排ガス浄化触媒の粉砕が困難になる。
同様の観点から、より好ましくは、ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対してアルカリ金属元素量（モル）、アルカリ土類金属元素量（モル）は１モル以下がよく、さらにより好ましくは０．５モル以下がよい。
【０１２９】
以上のように、本例によれば、ソーダライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物を温度６００℃以上で焼成することにより、低温でかつ長期間安定にＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１３０】
（実験例２）
本例は、ソーダライトを単独で焼成することにより排ガス浄化触媒を作製し、その特性を評価する例である。
具体的には、まず、ソーダライト（３(Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)・２ＮａＯＨ）の粉末を準備した。
次いで、このソーダライトを温度１０００℃で焼成した。具体的には、ソーダライトを昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、粉末状の排ガス浄化触媒を得た。これを試料Ｅ２とする。
【０１３１】
次に、本例において作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ２）について、ＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒（Ｐｔ粉末）、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。
【０１３２】
具体的には、まず、実験例１と同様にして、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ２とＣＢとの混合物、炭酸カリウムとＣＢとの混合物という４種類の評価サンプルを作製した。
次いで、実験例１と同様に、ＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。各触媒種を用いたときのＤＴＡ発熱ピーク温度の測定結果を図２４に示す。
【０１３３】
また、実験例１と同様に、触媒種（試料Ｅ２、貴金属系触媒、又は炭酸カリウム粉末）を水で洗浄し、乾燥後の触媒種（試料Ｅ２及び貴金属系触媒）とＣＢとを混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する２種類の評価サンプルを得た。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについても、実験例１と同様にして調整した。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗洗浄処理により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ２とＣＢとの混合物という３種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置によって、ＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図２４に併記する。
【０１３４】
図２４より知られるごとく、水洗浄前において、試料Ｅ２を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、ＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でＰＭ（ＣＢ）を燃焼できることがわかる。なお、図２４から知られるごとく、試料Ｅ２は、約４５０℃付近に発熱ピークを有しているが、実際にはこれよりも低い温度（例えば４００℃程度）でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。
また、図２４より知られるごとく、ＣＢ単独、貴金属系触媒、及び試料Ｅ２については、水洗前後でＣＢに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これに対して、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
【０１３５】
したがって、試料Ｅ２は、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去することができる。また、試料Ｅ２は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、水分を多く含む排ガスの浄化触媒として用いても長期間安定してＰＭの燃焼を行うことができる。
【０１３６】
また、本例においては、上記試料Ｅ２とは異なる焼成温度でソーダライトを焼成し、さらに３種類の触媒を作製した。
即ち、上記試料Ｅ２においては、焼成温度１０００℃（保持時間１０時間）でソーダライトの焼成を行ったが、これら３種類の触媒は、それぞれ焼成温度７００℃（保持時間１０時間）、焼成温度６００℃（保持時間１０時間）又は焼成温度５００℃（保持時間１０時間）で焼成して作製した。そしてこれら３種類の排ガス浄化触媒についても、上記試料Ｅ２と同様にＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用として排ガス浄化触媒の作製に用いたソーダライト粉末についてもＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このソーダライトの粉末としては、焼成を行う代わりに室温（約２５℃）で約１０時間放置したものを採用した。燃焼促進特性の測定は、上記試料Ｅ２と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図２５に示す。なお、同図には、試料Ｅ２、即ち焼成温度１０００℃で焼成してなる排ガス浄化触媒の結果を併記する。
【０１３７】
図２５より知られるごとく、ソーダライトを温度６００℃以上で焼成して得られた排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピークトップ温度は、５００℃以下という非常に低い値を示した。ＰＭに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度は５２０℃程度（図２４参照）であることから、これらの排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して充分に優れた触媒活性を有していることがわかる。
また、温度６００℃以上で焼成してなる排ガス浄化触媒は、水洗後においても、貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度と同程度又はそれより低い温度を示しており、水洗後においても優れた触媒活性を維持できることがわかる。
【０１３８】
これに対し、温度５００℃で焼成して得られた触媒は、水洗前においては、貴金属（Ｐｔ）触媒と同程度のＤＴＡ発熱ピーク温度（約５２０℃）を示したが、水洗後においては、ＤＴＡ発熱ピーク温度は約５４０℃まで上昇し、貴金属触媒よりも触媒活性が低下していた。また、焼成を行っていないソーダライトにおいては、水洗前後にかかわらずＰＭの燃焼に対する触媒活性が不十分であった。
【０１３９】
また、本例においては、上記試料Ｅ２の比較用として、ソーダライト（ＳＯＤ）以外の各種ゼオライトを単独で焼成し、これを触媒として用いて燃焼促進特性を調べた。
具体的には、まず、ソーダライト以外のゼオライトとして、ゼオライト構造（ＢＥＡ型、ＦＡＵ（フォージャサイト）型、ＦＥＲ型、ＬＴＡ型、ＬＴＬ型、ＭＦＩ型、及びＭＯＲ型）及び／又はゼオライト組成中のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比が異なる１２種類のゼオライトを準備した（表３参照）。これらは、いずれも東ソー（株）製のゼオライトである。これらのゼオライトの製品名、ゼオライト構造の型の種類、及びＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を表３に示す。なお、表３及び後述の図２６におけるゼオライト種の名称は、東ソー（株）製のゼオライトの製品名である。また、表３には試料Ｅ２の作製に用いたソーダライト（ＳＯＤ）についても併記してある。
【０１４０】
【表３】
【０１４１】
次に、表３に示す各種ゼオライトを上記試料Ｅ２と同様に焼成した。具体的には、各種ゼオライトをそれぞれ昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。次いで、焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、粉末状の触媒を得た。そしてこれらの触媒についても、上記試料Ｅ２と同様にＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。なお、これらの触媒については、水洗後の燃焼促進特性の測定は行っていない。その結果を図２６に示す。また、図２６には、ソーダライトを焼成して得られた上記試料Ｅ２の結果「ＳＯＤ」として併記してある。
【０１４２】
図２６より知られるごとく、ソーダライト以外のゼオライトを焼成してなる物質を触媒として用いた場合には、ＤＴＡ発熱ピーク温度が非常に高く、ＰＭの燃焼促進特性が不十分であった。これに対し、ＳＯＤを焼成してなる触媒（試料Ｅ２）は、約４５０℃という非常に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示しており、ＰＭを低温で燃焼できる。よって、単独で焼成を行う場合には、ゼオライトの中でもソーダライトを採用することが必要であることがわかる。
【０１４３】
以上のように、本例によれば、ソーダライトを単独で温度６００℃以上で焼成することにより、低温でかつ長期間安定にＰＭを燃焼除去することができる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１４４】
（実験例３）
本例は、ソーダライト以外のゼオライトを用いて排ガス浄化触媒を作製し、その特性を評価する例である。
具体的には、まず、ゼオライトとして、ＬＴＡ型で、Ａｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量（ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3）が２．０モルであるゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）を準備した。また、アルカリ金属元素源として、炭酸カリウムを準備した。
次に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量が０．２２５モルとなる割合でゼオライトと炭酸カリウムとを水に投入し、水中で両者を混合した。
次いで、混合液を温度１２０℃で加熱し、水分を蒸発させ、固形分（混合物）を得た。
【０１４５】
次に、固形分を温度１０００℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。これを試料Ｅ３とする。
【０１４６】
次に、本例において作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ３）について、ＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。また、比較用として、貴金属系触媒（Ｐｔ粉末）、炭酸カリウム粉末についても燃焼促進特性を調べた。
【０１４７】
具体的には、まず、実験例１と同様にして、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ３とＣＢとの混合物、炭酸カリウムとＣＢとの混合物という４種類の評価サンプルを作製した。
次いで、実験例１と同様に、ＤＴＡ発熱ピーク温度を測定した。各触媒種を用いたときのＤＴＡ発熱ピーク温度の測定結果を図２７に示す。
【０１４８】
また、実験例１と同様に、触媒種（試料Ｅ３、貴金属系触媒、及び炭酸カリウム粉末）を水で洗浄し、乾燥後の触媒種（試料Ｅ３及び貴金属系触媒）とＣＢとを混合し、各触媒種とカーボンブラックとを含有する２種類の評価サンプルを得た。なお、ＣＢ単独からなる評価サンプルについても、実験例１と同様にして調整した。また、触媒種として炭酸カリウムを用いた評価サンプルは、水洗により水に溶解してしまったため、その後の操作を行うことができなかった。即ち、水洗後の評価サンプルとしては、ＣＢ単独、貴金属系触媒とＣＢとの混合物、試料Ｅ３とＣＢとの混合物という３種類のサンプルを作製した。これらのサンプルについて、再度熱分析−示差熱重量（ＴＧ−ＤＴＡ）同時測定装置によって、ＤＴＡ発熱ピーク温度の測定を行った。水洗浄処理後のＤＴＡ発熱ピーク温度の結果を図２７に併記する。
【０１４９】
図２７より知られるごとく、水洗浄前において、試料Ｅ３を用いたサンプル及び炭酸カリウム用いたサンプルは、ＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、比較的低い温度でＰＭ（ＣＢ）を燃焼できることがわかる。なお、図２７から知られるごとく、試料Ｅ３は、約４１０℃付近（水洗前）にＤＴＡ発熱ピーク温度を有しているが、実際にはこれよりも低い温度（例えば３６０℃程度）でもカーボンブラックの燃焼は開始されている。
【０１５０】
また、図２７より知られるごとく、ＣＢ単独、貴金属系触媒、及び試料Ｅ３については、水洗前後でＣＢに対する燃焼促進特性はほとんど変化しなかった。これらの中でも試料Ｅ３は、水洗後における燃焼促進特性の低下幅が最も大きくなっているが、それでも水洗後のＤＴＡ発熱ピーク温度は４５０℃程度であり、ＣＢ単独及び貴金属系触媒に比べて充分低い値を示している。したがって、試料Ｅ３は、水洗後においてもＰＭに対する優れた燃焼促進特性を示すことがわかる。
一方、炭酸カリウムを用いたサンプルは、水洗後に炭酸カリウムが水に溶解し、測定が不可能であった。
【０１５１】
このように、ソーダライト以外のゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒（試料Ｅ３）も、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去することができる。また、試料Ｅ３は、水分存在下においてもその優れた特性を維持できるため、長期間安定してＰＭの燃焼を行うことができる。また、上記試料Ｅ３は、その作製時に高価な貴金属等を必要としないため、低コストで作製することができる。
かかる排ガス浄化触媒（試料Ｅ３）は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１５２】
（実験例４）
本例は、組成の異なる複数のゼオライトを用いて排ガス浄化触媒を作製し、水洗前後におけるＰＭに対する燃焼促進特性を調べる例である。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライト種を変更する点を除いては、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にして製造することができる。
【０１５３】
具体的には、まず、上記試料Ｅ３の作製に用いたゼオライト（東ソー株式会社製の「Ａ−３」）を含む、構造及び／又は組成中のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が異なる９種類のゼオライトを準備した。これらのゼオライトは、ＬＴＡ型、ＢＥＡ型、ＦＡＵ（フォーじゃライト）型、ＦＥＲ型、ＬＴＬ型、ＭＦＩ型、又はＭＯＲ型の構造を有し（上述の表３参照）、いずれも東ソー（株）製のゼオライトである。具体的には、東ソー（株）製の「Ａ−３」、「Ａ−４」、「Ｆ−９」、「６４２ＮＡＡ」、「３２０ＮＡＡ」、「５００ＫＯＡ」、「７２０ＫＯＡ」、「８２０ＮＡＡ」、及び「９４０ＨＯＡ」を用いた（表３参照）。
【０１５４】
次に、各種ゼオライトと炭酸カリウムとをそれぞれ混合した。混合は、実験例３と同様に、水中で行い、混合液の水分を蒸発させることにより、固形分を得た。各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合は、実験例３と同様に、各種ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量が０．２２５モルとなる割合とした。
【０１５５】
次に、各固形分を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃（焼成温度）に達したところで１０時間保持することにより焼成を行った。
次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、排ガス浄化触媒を得た。
【０１５６】
このようにして、上述の各種ゼオライトを用いて９種類の排ガス浄化触媒を作製した。そして、これらの排ガス浄化触媒についても、実験例１の上記試料Ｅ１と同様に水洗前後におけるＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。その結果を図２８に示す。
【０１５７】
また、本例においては、焼成の意義を調べるために、焼成前の上記固形分、即ち各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を触媒として用い、実験例３の上記試料Ｅ３と同様に水洗前後におけるＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。その結果を図２９に示す。
【０１５８】
図２８より知られるごとく、いずれのゼオライトを用いて場合においても、排ガス浄化触媒は、水洗浄前において約４８０℃以下という低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。これは一般にＰＭの燃焼触媒として用いられている貴金属（Ｐｔ）触媒（ＤＴＡ発熱ピーク温度：約５２０℃（図２７参照））に比べて充分に小さな値である。したがって、各種ゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して優れた燃焼促進特性を有し、低温でＰＭを燃焼除去させることができることがわかる。
【０１５９】
また、図２８より知られるごとく、各種ゼオライトを用いて作製した排ガス浄化触媒は、水洗後においても貴金属（Ｐｔ）触媒（ＤＴＡ発熱ピーク温度：約５２０℃（図２７参照））と同等又はそれよりも小さなＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。したがって、これらの排ガス浄化触媒は、水分存在下においてもＰＭに対して優れた燃焼促進特性を維持できることがわかる。
【０１６０】
また、図２９より知られるごとく、焼成を行っていない各種ゼオライトと炭酸カリウムとの混合物は、水洗前においては非常に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。しかし、水洗後においては、いずれの混合物においてもＤＴＡ発熱ピーク温度は顕著に上昇していた。
一方、焼成後においては、上述のごとく水洗後においてもＤＴＡ発熱ピーク温度の上昇が小さくなっていた（図２８参照）ことから、混合物（上記固形分）を焼成することにより、水分に対する耐久性を向上させることができることがわかる。
【０１６１】
以上のように、本例によれば、様々なゼオライトを用いても、低温でかつ水分存在下でも長期間安定にＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１６２】
（実験例５）
本例は、ソーダライト以外のゼオライトを用いた場合における焼成温度が触媒活性に与える影響を調べる例である。
即ち、本例においては、異なる複数の焼成温度でゼオライトと炭酸カリウムとの混合物を焼成して複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらの触媒のＰＭに対する燃焼促進特性を調べる。
本例の排ガス浄化触媒は、焼成温度を変更する点を除いては、実験例３と同様にして作製する。
【０１６３】
具体的には、まず、実験例３と同様にして、ＬＴＡ型で、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が２．０のゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）と炭酸カリウムとの混合物（上記固形分）を得た。本例においても、実験例３と同様に、混合は水中で行い、ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合についても、実験例３と同様に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量が０．２２５モルとなる割合とした。
【０１６４】
次に、混合物を異なる温度で焼成して複数の触媒を作製した。
具体的には、混合物を焼成温度５００℃、６００℃、８００℃、７００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃で焼成した。焼成速度は１００℃／ｈとし、各焼成温度で１０時間保持することにより焼成を行った。その後、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、異なる温度で焼成された９種類の触媒を得た。
【０１６５】
そしてこれら９種類の触媒についても、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にＰＭに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。このとき、比較用として、焼成を行っていないゼオライト（Ａ−３）と炭酸カリウムとの混合物についてもＰＭに対する燃焼促進特性を調べた。このゼオライトと炭酸カリウムとの混合物としては、焼成を行う代わりに室温（約２５℃）で約１０時間放置したものを採用した。
燃焼促進特性の測定は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図３０に示す。
【０１６６】
図３０より知られるごとく、温度６００℃以上で焼成を行って作製した排ガス浄化触媒のＤＴＡ発熱ピークトップ温度は、水洗前及び水洗後においても５００℃を下回っていた。ＰＭに対する燃焼触媒として一般に用いられる貴金属（Ｐｔ）触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度は５２０℃程度（図２７参照）であることから、これらの排ガス浄化触媒は、ＰＭに対して充分に優れた燃焼促進特性を有していることがわかる。
【０１６７】
これに対し、図３０より知られるごとく、温度６００℃未満で焼成した触媒は、水洗前においては、貴金属（Ｐｔ）触媒に比べて充分に低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示していたが、水洗後においては、ＤＴＡ発熱ピーク温度は著しく上昇し、貴金属触媒のＤＴＡ発熱ピーク温度（５２０℃程度（図２７参照））よりも大きくなっていた。即ち、水洗後には、ＰＭに対する燃焼促進特性が不十分であった。
また、焼成を行っていないゼオライトと炭酸カリウムとの混合物も、水洗前にはＰＭに対して優れた燃焼促進特性を示していたが、水洗後には燃焼促進特性が著しく低下していた。
温度６００℃未満で焼成して得られる触媒、及び焼成を行なわずに作製した触媒において、上記のごとく水洗後においてＰＭに対する燃焼促進特性が著しく低下していた原因は、水洗後にカリウムが溶出したためであると考えられる。
【０１６８】
したがって、本例によれば、焼成時における焼成温度は６００℃以上で行う必要があることがわかる。また、図３０より知られるごとく、好ましくは温度７００℃〜１２００℃、より好ましくは、８００℃〜１１００℃で焼成を行うことにより、燃焼促進特性がより優れると共に耐水性にもより優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１６９】
（実験例６）
本例は、混合時にゼオライトに添加するアルカリ金属元素量が触媒活性に与える影響を調べる例である。
即ち、本例においては、ゼオライトに対して異なる複数の混合割合で炭酸カリウムを混合し、複数の排ガス浄化触媒を作製し、これらのＰＭに対する燃焼促進特性を調べる。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライトと炭酸カリウムとの混合割合を変更する点を除いては、上記実験例３と同様にして作製する。
【０１７０】
具体的には、まず、実験例３と同様にして、ＬＴＡ型で、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が２．０のゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）を準備した。
次いで、このゼオライト１００重量部に炭酸カリウムを０〜１００重量部混合し、混合物を得た。
具体的には、後述の表４及び図３１に示すごとく、ゼオライト１００重量部に対して、炭酸カリウムをそれぞれ０重量部、１重量部、２．５重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部、４０重量部、６０重量部、８０重量部、及び１００重量部混合して混合物を作製した。
これらの混合は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様に水中で行い、上述のごとく混合液の水分を蒸発させることにより、Ｋの配合割合の異なる複数の混合物（上記固形分）を得た。
【０１７１】
次に、これらの混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃に達したところで１０時間保持した。これにより、各混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、Ｋの配合割合が異なる１０種類の排ガス浄化触媒を得た。
【０１７２】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にＰＭに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。燃焼促進特性の測定は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を表４及び図３１に示す。
なお、表４には、ゼオライト１００重量部に対するＫの混合量（重量部）をゼオライト中のＳｉ量（ｍｏｌ）に対するＫの混合量「Ｋ／Ｓｉ」（ｍｏｌ）に換算した値を示してある（表４参照）。
【０１７３】
【表４】
【０１７４】
表４及び図３１より知られるごとく、混合時に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対して炭酸カリウム中のＫ量が０．１モル〜２．０モルとなるように、ゼオライトと炭酸カリウムとを混合した場合、即ち本例における混合時にゼオライト１００重量部に対して炭酸カリウムを５重量部〜８０重量部混合した場合には、水洗前後におけるＤＴＡ発熱ピーク温度が低く、燃焼促進特性が優れた排ガス浄化触媒が得られた。
これに対し、上述の０．１モル〜２．０モルという範囲から外れた場合には、特に水洗後の発熱ピーク温度が高くなっており、得られた触媒は、耐水性の低いものであった。
また、好ましくは、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ量を０．２モル以上かつ１．５モル以下にすることにより、より耐水性の優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる（表４、図３１参照）。
【０１７５】
以上のように、本例によれば、混合時に、ゼオライトと炭酸カリウム（アルカリ金属元素源）とを、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対する炭酸カリウム中のＫ元素（アルカリ金属元素）量が０．１モル〜２．０モルとなるように混合することにより、より耐水性に優れ長期間安定してＰＭを燃焼除去できる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等の基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【０１７６】
（実験例７）
本例は、混合時に、ゼオライトに対して種々のアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を添加して排ガス浄化触媒を作製し、そのＰＭに対する燃焼促進特性を調べる例である。
本例の排ガス浄化触媒は、ゼオライトに混合するアルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源を変更する点を除いては、実験例３と同様にして作製する。
【０１７７】
具体的には、まず、実験例３と同様にして、ＬＴＡ型で、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（モル比）が２．０のゼオライト（東ソー（株）製の「Ａ−３」）を準備した。
次いで、このゼオライトに各種アルカリ金属元素源（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、又は炭酸セシウム）、又は各種アルカリ土類金属元素源（水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、又は炭酸バリウム）を混合した。ゼオライトと各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源との混合割合は、実験例３と同様に、ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対するアルカリ土類金属元素源中のアルカリ金属元素量又はアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素量が０．２２５モルとなる割合とした。
また、本例においても、実験例３と同様に、混合は水中で行い、混合液の水分を蒸発させることにより、ゼオライトと、各種アルカリ金属元素源又はアルカリ土類金属元素源との混合物（上記固形分）を作製した。
【０１７８】
次に、これらの混合物を昇温速度１００℃／時間で加熱し、温度１０００℃に達したところで１０時間保持した。これにより、各混合物の焼成を行った。次いで、得られた焼成物をメジアン径１０μｍ以下、かつ最大粒径１００μｍ以下にまで粉砕し、異なるアルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、又はＣｓ）又はアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、又はＢａ）を含有する８種類の排ガス浄化触媒を得た。
【０１７９】
このようにして得られた各排ガス浄化触媒について、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にＰＭに対する水洗前後の燃焼促進特性を調べた。燃焼促進特性の測定は、実験例３の上記試料Ｅ３と同様にしてＤＴＡ発熱ピーク温度を測定することにより行った。その結果を図３２に示す。なお、図３２において、横軸は、混合時に添加したアルカリ金属元素源中のアルカリ金属元素種、及びアルカリ土類金属元素源中のアルカリ土類金属元素種を示し、縦軸は、ＤＴＡ発熱ピーク温度を示す。
【０１８０】
図３２より知られるごとく、各種アルカリ金属元素源、アルカリ土類金属元素源を用いて作製した排ガス浄化触媒は、いずれの場合においても、水洗前後において従来の貴金属触媒とほぼ同等又はそれよりも低いＤＴＡ発熱ピーク温度を示した。
特に、アルカリ金属元素源を用いた場合及びアルカリ土類金属元素源としてＢａ源（炭酸バリウム）を用いた場合には、水洗後においても、ＤＴＡ発熱ピーク温度が５００℃を下回っており、より優れた排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
【０１８１】
このように、本例によれば、混合時に、様々なアルカリ金属元素源、アルカリ土類金属元素源を用いても、低温でかつ水分存在下でも長期間安定にＰＭを燃焼除去することができる排ガス浄化触媒が得られることがわかる。
かかる排ガス浄化触媒は、実施例１及び実施例２に示すごとく、ハニカム構造体等のフィルタ基材に担持させることにより、排ガス浄化フィルタとして好適に用いることができる。そして、これを用いて実施例１及び実施例２と同様に排ガス浄化装置を構成することができる。
【符号の説明】
【０１８２】
１ 排ガス浄化装置
２ 排ガス浄化フィルタ
１５１ フィルタ再生手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガス通路に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタと、該排ガス浄化フィルタ内の温度を所定の再生温度まで上昇させて上記排ガス浄化フィルタ内に堆積した上記粒子状物質を燃焼除去することにより、上記排ガス浄化フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段とを備える排ガス浄化装置において、
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有し、
該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、上記フィルタ再生手段は、４００℃以上かつ６００℃未満の上記再生温度まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタの上流側から１０〜２０ｍｍ内部にある所定位置の温度を上記再生温度として上記再生処理を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタの上流側には酸化触媒が配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌとなったときに上記再生処理を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記温度６００℃以上で焼成した後、上記基材に担持されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記基材に担持した後に温度６００℃以上で焼成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、上記ゼオライトは、その組成中のＡｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量が２００モル未満であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項において、上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライトが採用されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１１】
請求項１０において、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１２】
請求項１０において、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して１モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれか一項において、上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライト以外のゼオライトが採用されており、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対して０．１モル以上かつ２．０モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項において、上記混合物は、少なくとも上記アルカリ金属元素源を含有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項において、上記アルカリ金属元素源は、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓから選ばれる１種以上を含有し、上記アルカリ土類金属元素源はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項において、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源は、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、酸化物、又は水酸化物であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項において、上記混合物は、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とを極性溶媒中で混合し、該極性溶媒を蒸発させて得られる固形分からなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項において、上記基材は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材からなり、上記セルは排ガス流路を形成していることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項において、上記基材は、コージェライト又はＳｉＣからなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排ガス通路に設けられ、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタと、該排ガス浄化フィルタ内の温度を所定の再生温度まで上昇させて上記排ガス浄化フィルタ内に堆積した上記粒子状物質を燃焼除去することにより、上記排ガス浄化フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ再生手段とを備える排ガス浄化装置において、
上記排ガス浄化フィルタは、多孔質体からなる基材と、該基材に担持された排ガス浄化触媒とを有し、
該排ガス浄化触媒は、ゼオライトとアルカリ金属元素源及び／又はアルカリ土類金属元素源との混合物又はソーダライトが温度６００℃以上で焼成されてなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、上記フィルタ再生手段は、４００℃以上かつ６００℃未満の上記再生温度まで上記排ガス浄化フィルタ内の温度を上昇させて上記再生処理を開始するように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタの上流側から１０〜２０ｍｍ内部にある所定位置の温度を上記再生温度として上記再生処理を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより上記粒子状物質の燃焼除去を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタの上流側には酸化触媒が配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記フィルタ再生手段は、上記排ガス浄化フィルタ内における上記粒子状物質の堆積量が４ｇ／Ｌ〜１２ｇ／Ｌとなったときに上記再生処理を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記温度６００℃以上で焼成した後、上記基材に担持されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記排ガス浄化フィルタにおける上記排ガス浄化触媒は、上記混合物又はソーダライトを上記基材に担持した後に温度６００℃以上で焼成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、上記ゼオライトは、その組成中のＡｌ2Ｏ3１モルに対するＳｉＯ2量が２００モル未満であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項において、上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライトが採用されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１１】
請求項１０において、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して２．２５モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１２】
請求項１０において、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ソーダライト中のＳｉ元素１モルに対して１モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれか一項において、上記混合物におけるゼオライトとしては、ソーダライト以外のゼオライトが採用されており、上記混合物においては、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源中に含まれるアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素との合計量が上記ゼオライト中のＳｉ元素１モルに対して０．１モル以上かつ２．０モル以下となっていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項において、上記混合物は、少なくとも上記アルカリ金属元素源を含有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項において、上記アルカリ金属元素源は、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓから選ばれる１種以上を含有し、上記アルカリ土類金属元素源はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項において、上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源は、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、酸化物、又は水酸化物であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項において、上記混合物は、上記ゼオライトと上記アルカリ金属元素源及び／又は上記アルカリ土類金属元素源とを極性溶媒中で混合し、該極性溶媒を蒸発させて得られる固形分からなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項において、上記基材は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材からなり、上記セルは排ガス流路を形成していることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項において、上記基材は、コージェライト又はＳｉＣからなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１０−１８４１８３（Ｐ２０１０−１８４１８３Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９１９４（Ｐ２００９−２９１９４）
【出願日】平成２１年２月１１日（２００９．２．１１）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１１日（２００９．２．１１）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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