特許 5714568 ハニカムフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5714568

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】ハニカムフィルタ

(51)【国際特許分類】

   B01D 39/20 20060101AFI20150416BHJP

   B01D 46/00 20060101ALI20150416BHJP

   C04B 38/00 20060101ALI20150416BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20150416BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20150416BHJP

   B01J 23/656 20060101ALI20150416BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20150416BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20150416BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20150416BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20150416BHJP

【ＦＩ】

   B01D39/20 D

   B01D46/00 302

   C04B38/00 303Z

   B01J35/04 301E

   B01J35/04 301J

   B01D53/36 104B

   B01J23/656 A

   B01J35/04 301B

   F01N3/02 301C

   F01N3/02 321A

   F01N3/28 301P

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-509534(P2012-509534)

(86)(22)【出願日】2011年3月30日

(86)【国際出願番号】JP2011058082

(87)【国際公開番号】WO2011125772

(87)【国際公開日】20111013

【審査請求日】2013年11月19日

(31)【優先権主張番号】特願2010-81898(P2010-81898)

(32)【優先日】2010年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】進士 真理子

(72)【発明者】

【氏名】水谷 貴志

【審査官】 中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５４０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００２９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６９５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１０４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７５５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０１３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１０６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０４９３３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００８／１４３０２８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ３９／２０、４６／００、５３／９４

Ｂ０１Ｊ ２３／６５６、３５／０４

Ｃ０４Ｂ ３８／００

Ｆ０１Ｎ ３／０２２−２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する複数の多孔質の隔壁部と、該隔壁部上に形成され前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層と、を有する２以上のハニカムセグメントと、
前記２以上のハニカムセグメントの間に介在し、該２以上のハニカムセグメントの外周面同士を接合する接合層と、を備え、
前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムセグメントの最外周の隔壁に形成されている捕集層の厚さが、内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さの５９％以下であるハニカムセグメントを少なくとも１以上含み、
前記ハニカムセグメントは、前記隔壁部の厚さが２００μｍ〜４００μｍ、断面が３５ｍｍ×３５ｍｍ、長さが１５２．４ｍｍ、セルピッチが１．４７ｍｍ〜２．０１ｍｍ、前記隔壁部の気孔率が３５体積％〜６５体積％であり、
前記内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さが３０μｍ〜７０μｍであり、
前記接合層は、気孔率が３０体積％〜７０体積％である、
ハニカムフィルタ。

【請求項2】

前記内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さが１０μｍ以上８０μｍ以下である、請求項１に記載のハニカムフィルタ。

【請求項3】

前記隔壁部及び前記捕集層のうち少なくとも一方には、触媒が担持されている、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。

【請求項4】

前記隔壁部は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハニカムフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ハニカムフィルタとしては、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセルと、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口するセルとが交互に配設されるよう形成された多孔質の隔壁部と、この隔壁部上に形成された排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集・除去する層が形成されているものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このハニカムフィルタでは、捕集層によりＰＭを捕集することにより、圧力損失を低減させつつＰＭの捕集を行うことができる。

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２１６２２６号公報

【特許文献2】特開平６−３３７３４号公報

【特許文献3】特開平１−３０４０２２号公報

【発明の開示】

【0004】

ところで、このようなハニカムフィルタでは、捕集したＰＭを燃焼させることによりフィルタの機能を回復させる「再生処理」を行うことがある。特許文献１〜３では、隔壁部上に捕集層を設けることにより圧力損失を低減させることができるが、再生処理時に、ハニカムフィルタを構成する複数のハニカムセグメントと各ハニカムセグメントを接合する接合材との間に熱膨張差が生じることがあった。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、再生処理時におけるハニカムセグメントと接合材との間の熱膨張差をより軽減することができるハニカムフィルタを提供することを主目的とする。

【0006】

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

即ち、本発明のハニカムフィルタは、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する複数の多孔質の隔壁部と、該隔壁部上に形成され前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層と、を有する２以上のハニカムセグメントと、
前記２以上のハニカムセグメントの間に介在し、該２以上のハニカムセグメントの外周面同士を接合する接合層と、を備え、
前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムセグメントの最外周の隔壁に形成されている捕集層の厚さが、内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さの６０％以下であるハニカムセグメントを少なくとも１以上含むものである。

【0008】

このハニカムフィルタでは、２以上のハニカムセグメントが、接合層を介して接合されており、各ハニカムセグメントでは、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部の上に流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層が形成されている。そして、この捕集層は、流路に直交する直交面に含まれるハニカムセグメントの最外周の隔壁に形成されている捕集層の厚さが、内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さの６０％以下となるように形成されている。一般に、捕集した固体成分を燃焼させることによりフィルタの機能を回復させる処理（以下、再生処理とも称する）において、隔壁の温度は、捕集した固体成分の量に応じて高くなる傾向にある。ここで、最外周の隔壁に形成される捕集層の厚さを、内周領域の隔壁に形成される捕集層の厚さの６０％以下としたものでは、均一に捕集層が形成されているものに比して、最外周の隔壁における流路抵抗が低下し、固体成分の堆積量が増加する。このため、再生処理の際に、堆積した固体成分が燃焼して最外周の隔壁の温度が高くなる。一般に、再生処理においては、ハニカムセグメントの中央に近づくほど高温になる傾向にあるため、ハニカムセグメントとハニカムセグメントの外周に形成された接合層との間には、その温度差による熱膨張差が生じやすい。これに対して、本発明のハニカムフィルタでは、最外周の隔壁の温度が高いため、熱伝導によって接合層の温度を高めることが可能であり、ハニカムセグメントと接合層との温度差を低減し、熱膨張差をより軽減することができる。

【0009】

ここで、「最外周の隔壁」とは、ハニカムセグメントの最外周のセルにおける外周面の隔壁をいい、「内周領域の隔壁」とは、ハニカムセグメントの中央部であってその外周の幅がハニカムセグメントの外周の幅の１／２となるような領域にある隔壁をいうものとする。また、「最外周の隔壁に形成されている捕集層の厚さ」とは、ハニカムセグメントの最外周の隔壁の内周面（接合層が形成されていない側の面）に形成されている捕集層の厚さの平均値をいい、「内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さ」とは、内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さの平均値をいうものとする。なお、ハニカムセグメントの最外周の隔壁や内周領域の隔壁には、それぞれ、捕集層が均一に形成されていてもよいし、流路方向に傾斜やばらつきを持って形成されていてもよいし、流路に直交する方向にばらつきを持って形成されていてもよいし、一部捕集層が形成されていない部分があってもよい。

【0010】

本発明のハニカムフィルタにおいて、前記内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さが１０μｍ以上８０μｍ以下であるものとしてもよい。捕集層の厚さが１０μｍ以上ではＰＭを捕集しやすく、８０μｍ以下では流体が隔壁を通過する抵抗をより低減可能であり、圧力損失をより低減することができる。この内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さは、２０μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以上５０μｍ以下であることが更に好ましい。

【0011】

本発明のハニカムフィルタにおいて、前記捕集層は、気体を搬送媒体とし該捕集層の原料である無機材料を前記セルへ供給することにより形成されているものとしてもよい。こうすれば、気体による搬送を利用して、捕集層の厚さなど、捕集層の形成状態を比較的容易に制御することができる。

【0012】

本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセルと、他方の端部が開口され且つ一方の端部が目封止されたセルと、が交互に配置されるよう形成されており、前記捕集層は、前記流体が流入するセル側の前記隔壁部上に形成されている。こうすれば、より圧力損失を低減して流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。なお、この場合、上述した「最外周の隔壁に形成されている捕集層の厚さ」および「内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さ」は、流体が流入するセル側の隔壁部上に形成されている捕集層の厚さをいうものとする。

【0013】

本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部及び前記捕集層のうち少なくとも一方には、触媒が担持されていてもよい。この触媒は、捕集されたＰＭを燃焼する触媒及び排ガスに含まれるＨＣ，ＣＯ，ＮＯ_Xなどを分解する触媒のうち少なくとも一方としてもよい。こうすれば、ＰＭを効率よく燃焼することや、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ_Xを効率よく分解することができる。

【0014】

本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。また、前記捕集層は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。このとき、前記捕集層は、前記隔壁部と同種の材料により形成されていうものとすることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ハニカムフィルタ２０の構成の概略の一例を示す説明図である。

【図2】ハニカムセグメント２１の断面の概略の一例を示す説明図である。

【図3】ハニカムフィルタ２０の再生処理時の熱膨張の様子を示す説明図である。

【図4】ＳＥＭ観察による捕集層厚さの算出方法の説明図である。

【図5】捕集層の形成厚の測定位置の説明図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0016】

次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。本発明のハニカムフィルタは、例えば、自動車のエンジンの排気浄化用にエンジンの排気管に配設されるものであり、排気中に含まれる固体成分（粒子状物質、以下ＰＭとも称する）を捕集・除去するものである。このハニカムフィルタでは、ＰＭの捕集量が所定値に達すると、燃料濃度を高めて捕集したＰＭを燃焼する処理（再生処理）を実行する。本発明のハニカムフィルタは、出力変動し排気に含まれるＰＭの量に変動があるような用途や、再生処理が比較的不定期に、また再生処理中でのエンジン停止も前提となるような用途に用いることが好ましい。

【0017】

本発明のハニカムフィルタの一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるハニカムフィルタ２０の構成の概略の一例を示す説明図である。図２は、ハニカムセグメント２１の構成の概略の一例を示す説明図である。図３は、最外周隔壁部２２ａに捕集層が形成されていないハニカムフィルタ（図３（ａ））および、最外周隔壁部１２２ａに捕集層が形成されたハニカムフィルタ（図３（ｂ））の再生処理時の熱膨張の様子を示す説明図である。図４は、ＳＥＭ観察による捕集層厚さの算出方法の説明図であり、図５は、捕集層２４の形成厚の測定位置の説明図である。

【0018】

本実施形態のハニカムフィルタ２０は、図１に示すように、隔壁部２２を有する２以上のハニカムセグメント２１の外周面同士が接合層２７によって接合された形状を有し、その外周に外周保護部２８が形成されている。このハニカムフィルタ２０は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止部２６により目封止され、流体としての排ガスの流路となる複数のセル２３を形成する多孔質の隔壁部２２と、隔壁部２２上に形成され流体（排ガス）に含まれる固体成分（ＰＭ）を捕集・除去する層である捕集層２４と、を備えている。このハニカムフィルタ２０では、隔壁部２２は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセル２３と一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口したセル２３とが交互に配置されるよう形成されている。また、ハニカムフィルタ２０では、入口側が開口しているセル２３（入口側セルとも称する）へ入った排ガスが捕集層２４及び隔壁部２２を介して出口側が開口しているセル２３（出口側セルとも称する）を通過して排出され、このとき、排ガスに含まれるＰＭが捕集層２４上に捕集される。

【0019】

このハニカムフィルタ２０の外形は、特に限定されないが、円柱状、四角柱状、楕円柱状、六角柱状などの形状とすることができる。ハニカムセグメント２１の外形は、特に限定されないが、接合しやすい平面を有していることが好ましく、断面が多角形の角柱状（四角柱状、六角柱状など）の形状とすることができる。セル２３は、その断面の形状として３角形、４角形、６角形、８角形などの多角形の形状や円形、楕円形などの流線形状、及びそれらの組み合わせとすることができる。例えば、セル２３は排ガスの流通方向に垂直な断面が４角形に形成されているものとしてもよい。ここでは、ハニカムフィルタ２０の外形が円柱状に形成され、ハニカムセグメント２１の外形が矩形柱状に形成され、セル２３が矩形状に形成されている場合について主として説明する。

【0020】

ハニカムフィルタ２０において、セルピッチは、１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とするのが好ましい。ＰＭ堆積時の圧力損失は、濾過面積が大きいほど小さい値を示す。一方、初期の圧力損失は、セル直径が小さいほど大きい値を示す。したがって、初期圧力損失、ＰＭ堆積時の圧力損失、ＰＭの捕集効率のトレードオフを考慮して、セルピッチ、セル密度や隔壁部２２の厚さを設定するものとすればよい。

【0021】

隔壁部２２は、多孔質であり、例えば、コージェライト、Ｓｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。このうち、コージェライトやＳｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣなどが好ましい。隔壁部２２は、その気孔率が３０体積％以上８５体積％以下であることが好ましく、３５体積％以上６５体積％以下であることがより好ましい。この気孔率は、水銀圧入法により測定した結果をいう。この隔壁部２２は、その平均細孔径が１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲であることが好ましい。この平均細孔径は、水銀圧入法により測定した結果をいう。また、隔壁部２２は、その厚さが１５０μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上４００μｍ以下であることがより好ましい。厚さが１５０μｍ以上であれば、機械的強度を高めることができ、６００μｍ以下であれば、圧力損失をより低減することができる。このような気孔率、平均細孔径、厚さで隔壁部２２を形成すると、排ガスが通過しやすく、ＰＭを捕集・除去しやすい。

【0022】

捕集層２４は、排ガスに含まれるＰＭを捕集・除去する層であり、隔壁部２２の平均細孔径よりも小さい平均粒径で構成された粒子群により隔壁部２２上に形成されているものとしてもよい。捕集層２４は、平均細孔径が、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、気孔率が４０体積％以上９５体積％以下であることが好ましく、捕集層を構成する粒子の平均粒径が０．５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。平均細孔径が０．２μｍ以上であればＰＭが堆積していない初期の圧力損失が過大になるのを抑制することができ、１０μｍ以下であれば捕集効率が良好なものとなり、捕集層２４を通り抜け隔壁部２２の細孔内部にＰＭが到達するのを抑制可能であり、ＰＭ堆積時の圧力損失低減効果の低下を抑制することができる。また、気孔率が４０体積％以上であると、ＰＭが堆積していない初期の圧力損失が過大となるのを抑制することができ、９５体積％以下では耐久性のある捕集層２４としての表層を作製することができる。また、捕集層を構成する粒子の平均粒径が０．５μｍ以上であれば捕集層を構成する粒子の粒子間の空間のサイズを十分に確保可能であるため捕集層の透過性を維持でき急激な圧力損失の上昇を抑制することができ、１５μｍ以下であれば粒子同士の接触点が十分に存在するから粒子間の結合強度を十分に確保可能であり捕集層の剥離強度を確保することができる。このように、良好なＰＭ捕集効率の維持、ＰＭ捕集開始直後の急激な圧力損失上昇防止、ＰＭ堆積時の圧力損失低減、捕集層の耐久性を実現することができる。この捕集層２４は、排ガスの入口側セル及び出口側セルの隔壁部２２に形成されているものとしてもよいが、図１に示すように、入口側セルの隔壁部２２上に形成されており、出口側セルには形成されていないものとするのが好ましい。こうすれば、より圧力損失を低減して流体に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。また、ハニカムフィルタ２０の作製が容易となる。この捕集層２４は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。このとき、捕集層２４は、隔壁部２２と同種の材料により形成されているものとすることが好ましい。また、捕集層２４は、セラミック又は金属の無機繊維を７０重量％以上含有しているものとするのがより好ましい。こうすれば、繊維質によりＰＭを捕集しやすい。また、捕集層２４は、無機繊維がアルミノシリケート、アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリア及びムライトから選択される１以上の材料を含んで形成されているものとすることができ、このうちアルミノシリケートであることがより好ましい。なお、捕集層２４の粒子群の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で捕集層２４を観察し、撮影した画像に含まれる捕集層２４の各粒子を計測して求めた平均値をいうものとする。また、原料粒子における平均粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用い、水を分散媒として原料粒子を測定したメディアン径（Ｄ５０）をいうものとする。

【0023】

本発明のハニカムフィルタ２０では、ハニカムセグメント２１の最外周隔壁部２２ａ上の捕集層２４の厚さをＡ（μｍ）、内周領域隔壁部２２ｂ上の捕集層２４の厚さをＢ（μｍ）とすると、Ａ／Ｂが６０％以下となるように捕集層２４が形成されている（図１〜３参照）。このため、最外周隔壁部２２ａでは、内周領域隔壁部２２ｂよりも捕集層２４による流路抵抗が小さく、排ガスがより多く通過するから、ＰＭがより多く堆積する（図３（ａ）参照）。そして、捕集したＰＭを燃焼させることによりフィルタの機能を回復させる再生処理において、最外周隔壁部２２ａの温度が高くなる。一般的なハニカムフィルタ１２０では、再生処理において、ハニカムセグメントの中央部に近づくほど高温になる傾向にあるため、ハニカムセグメント１２１と接合層１２７との間には、その温度差による熱膨張差が生じやすい（図３（ｂ）参照）。しかし、最外周隔壁部２２ａに捕集層が形成されていないハニカムフィルタ２０では、再生処理において、最外周隔壁部２２ａから熱伝導によって図３（ｂ）における熱量Ｑ_b（Ｊ）より大きな熱量Ｑ_a（Ｊ）を受け取ることによって接合層２７の温度が高められ、ハニカムセグメント２１と接合層２７との温度差が低減し、熱膨張差をより軽減することができる（図３（ａ）参照）。このように、本発明のハニカムフィルタ２０では、熱膨張の差を軽減することが可能であり、例えば、再生処理時に異常発熱が生じるなどした場合であっても、ハニカムセグメント２１と接合層２７との熱膨張差が大きくなりすぎず、ハニカムセグメント２１と接合層２７との接合強度の低下や、剥離などを抑制することができる。このとき、内周領域隔壁部２２ｂ上の捕集層の厚さＢは１０μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以上５０μｍ以下であることが更に好ましい。捕集層の厚さが１０μｍ以上ではＰＭを捕集しやすく、８０μｍ以下では流体が隔壁を通過する抵抗をより低減可能であり、圧力損失をより低減することができる。ここで、最外周隔壁部２２ａとは、ハニカムセグメント２１の最外周セル２３ａにおける外周面を構成する隔壁をいい、内周領域隔壁部２２ｂとは、ハニカムセグメント２１の中央部であってその外径が最外周隔壁の外径の１／２以下となるような領域にある内周領域セル２３ｂにおける隔壁をいうものとする。ここでは、ハニカムセグメント２１の断面形状が正方形であるため、ハニカムセグメント２１の軸を中心とし、回転することなく一辺の長さを１／２とした正方形の内部にあるセルを内周領域セル２３ｂとする。また、最外周隔壁部２２ａ上の捕集層２４の厚さＡ（μｍ）は、最外周隔壁部２２ａの内周面（接合層２７が形成されていない側の面）に形成されている捕集層２４の厚さの平均値をいい、内周領域隔壁部２２ｂ上の捕集層２４の厚さＢ（μｍ）は、内周領域隔壁部２２ｂのうち排ガス（流体）の入口側の面に形成されている捕集層２４の厚さの平均値をいうものとする。なお、最外周隔壁部２２ａおよび内周領域隔壁部２２ｂには、それぞれ、捕集層２４が均一に形成されていてもよいし、流路方向や流路に直交する方向に傾斜やばらつきを持って形成されていてもよいし、一部に捕集層が形成されていない部分があってもよい。また、最外周隔壁部２２ａには、捕集層が形成されていなくてもよい。図１，２では、捕集層２４は、最外周隔壁部２２ａには形成されず、内周領域隔壁部２２ｂにのみ均一に形成されているものとした。

【0024】

捕集層２４の形成方法は、気体（空気）を捕集層の原料の搬送媒体とし、捕集層の原料を含む気体を入口セルへ供給するものとしてもよい。こうすれば、捕集層を構成する粒子群がより粗に形成されるため、極めて高い気孔率の捕集層を作製することができ、好ましい。捕集層の原料は、例えば、無機繊維や無機粒子を用いてもよい。無機繊維は上述したものを用いることができ、例えば平均径が０．５μｍ以上８μｍ以下、平均長さが１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。無機粒子としては、上述した無機材料の粒子を用いることができる。例えば、平均粒径が０．５μｍ以上１５μｍ以下のＳｉＣ粒子やコージェライト粒子を用いることができる。この捕集層の原料は、隔壁部２２の平均細孔径よりも小さい平均粒径を有することが好ましい。このとき、隔壁部２２と捕集層２４との無機材料を同じ材質とすることが好ましい。また、無機粒子を含む気体を流入させる際に、気体の出口側を吸引することが好ましい。また、捕集層２４の形成において、無機繊維や無機粒子と共に結合材を供給してもよい。結合材としてはゾル材料、コロイド材料から選択でき特にコロイダルシリカを用いることが好ましい。無機粒子はシリカにより被覆されており、且つ、無機粒子同士、及び、無機粒子と隔壁部を構成する粒子とがシリカにより結合されていることが好ましい。コージェライトやチタン酸アルミニウムなどの酸化物材料の場合では焼結により粒子同士、及び粒子と隔壁部とが結合されているのが好ましい。なお、捕集層２４の形成方法は、例えば、捕集層２４の原料になる無機粒子を含むスラリーを用いてセル２３の表面に形成するものとしてもよい。捕集層２４は、隔壁部２２上に原料の層を形成したあと、熱処理を行い結合することが好ましい。熱処理での温度としては、例えば６５０℃以上１３５０℃以下の温度とするのが好ましい。熱処理温度が６５０℃以上では十分な結合力を確保することができ、１３５０℃以下であると過度な粒子の酸化による細孔の閉塞を抑制することができる。

【0025】

最外周隔壁２２ａに形成されている捕集層の厚さを、内周領域隔壁部２２ｂに形成されている捕集層の厚さより小さくする方法としては、以下のような方法が挙げられる。例えば、ハニカムセグメントに捕集層を形成する際のチャッキング治具を利用して最外周セル２３ａの入り口を塞ぐことにより、内周領域隔壁部２２ｂにのみ捕集層が形成され、最外周隔壁部２２ａに捕集層が形成されないようにしてもよい。あるいは、予め最外周セル２３ａの入り口をシール材（シールテープなど）により封じることにより、内周領域隔壁部２２ｂにのみ捕集層が形成され、最外周隔壁部２２ａに捕集層が形成されないようにしてもよい。このように、予め最外周セル２３ａの入り口から捕集層の原料を流入しにくいようにすれば、最外周隔壁部２２ａに捕集層が形成することなく内周領域隔壁部２２ｂに捕集層を形成することが容易である。また、気体を捕集層の原料の搬送媒体として用いて捕集層２４を形成する場合には、ハニカムセグメント２１の外周側面に透過抵抗を大きくするような処理を施してもよい。具体的には、ハニカムセグメント２１の外周側面にシール材（シールテープなど）などを貼り付けてもよいし、樹脂成分などを塗布してもよい。シール材を貼り付ける方法では、焼成前に剥離することができるため、ハニカムフィルタへのシール材成分の残留などを抑制できる点で好ましい。一方、樹脂成分などを塗布する方法では、塗布量の調整などにより透過抵抗の調整が容易である点で好ましい。樹脂成分などを塗布する場合、樹脂成分は、塗布形成が容易であるものが好ましく、例えばエポキシ系樹脂などが好ましい。また、樹脂成分は、その後の加熱（例えば、捕集層としてのＳｉＣ粒子をＳｉＣ粒子同士や隔壁と結合させるための１２００℃以上１５００℃以下での熱処理など）によって滅失するものが好ましい。樹脂などを塗布する方法としては、例えば、ローラーなどを用いた塗布のほか、スプレー、ディッピングなどが挙げられる。エポキシ系樹脂を塗布する場合には、エポキシ系樹脂と硬化剤とをローラで塗布することが好ましい。この際、エタノールなどの有機溶剤をエポキシ系樹脂に添加することで、ハニカムセグメント２１の外周側面への含浸量を調整して透過抵抗を制御することができる。

【0026】

ここで、捕集層２４の厚さの測定方法について図４を用いて説明する。捕集層２４の厚さ、換言すると捕集層を構成する粒子群の厚さは、以下のようにして求めるものとする。ここでは、ハニカムフィルタ２０の隔壁基材を樹脂埋めした後に研磨した観察用試料を用意し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察を行い得られた画像を解析することによって捕集層の厚さを求める。まず、流体の流通方向に垂直な断面を観察面とするように切断・研磨した観察用試料を用意する。次に、ＳＥＭの倍率を１００倍〜５００倍に設定し、後述する測定位置において、視野をおよそ５００μｍ×５００μｍの範囲として用意した観察用試料の観察面を撮影する。次に、撮影した画像において、隔壁の最外輪郭線を仮想的に描画する。この隔壁の最外輪郭線とは、隔壁の輪郭を示す線であって、隔壁表面（照射面、図４上段参照）に対して垂直の方向からこの隔壁表面に仮想平行光を照射したものとしたときに得られる投影線をいうものとする（図４中段参照）。即ち、隔壁の最外輪郭線は、光が当たっているものとする高さの異なる複数の隔壁上面の線分と、隣り合う高さの異なる隔壁上面の線分の各々をつなぐ垂線とにより形成される。この隔壁上面の線分は、例えば、１００μｍの長さの線分に対して５μｍの長さ以下の凹凸については無視する「５％解像度」により描画するものとし、水平方向の線分が細かくなりすぎないようにするものとする。また、隔壁の最外輪郭線を描画する際には、捕集層の存在については無視するものとする。続いて、隔壁の最外輪郭線と同様に、捕集層を形成する粒子群の最外輪郭線を仮想的に描画する。この粒子群の最外輪郭線とは、捕集層の輪郭を示す線であって、捕集層表面（照射面、図４上段参照）に対して垂直の方向からこの捕集層表面に仮想平行光を照射したものとしたときに得られる投影線をいうものとする（図４中段参照）。即ち、粒子群の最外輪郭線は、光が当たっているものとする高さの異なる複数の粒子群上面の線分と、隣り合う高さの異なる粒子群上面の線分の各々をつなぐ垂線とにより形成される。この粒子群上面の線分は、例えば、上記隔壁と同じ「解像度」により描画するものとする。多孔性の高い捕集層では、樹脂埋めして研磨して観察用試料を作製すると、空中に浮いているように観察される粒子群もあることから、このように仮想平行光の照射による投影線を用いて最外輪郭線を描画するのである。続いて、描画した隔壁の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて隔壁の最外輪郭線の平均線である隔壁の標準基準線を求める（図４下段参照）。また、隔壁の標準基準線と同様に、描画した粒子群の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて粒子群の最外輪郭線の平均線である粒子群の平均高さを求める（図４下段参照）。そして、得られた粒子群の平均高さと隔壁の標準基準線との差をとり、この差（長さ）を、この撮影画像における捕集層の厚さ（粒子群の厚さ）とする。このようにして、捕集層の厚さを求めることができる。

【0027】

また、捕集層の厚さの測定点を図５を用いて説明する。ハニカムフィルタ２０のハニカムセグメント２１において、最外周隔壁部２２ａの捕集層の厚さＡ（μｍ）は、ハニカムセグメント２１の流路方向に対して上流側、中央側及び下流側で分割する。上流側では、上流側端面から流路方向のハニカムセグメント２１の全長の１０％の部位で輪切りにし、中央側では、上流側端面から流路方向のハニカムセグメント２１の全長の５０％の部位で輪切りにし、下流側では、下流側端面から流路方向のハニカムセグメント２１の全長の１０％の部位で輪切りにする。それぞれの断面について、最外周隔壁部２２ａによって形成される正方形の各辺の中央部４点について測定し、これら１２点の厚さの平均値とする。また、内周領域隔壁部２２ｂの捕集層の厚さＢ（μｍ）は、ハニカムセグメント２１の流路方向に対して、上流側、中央側および下流側で分割した領域のそれぞれの断面について、ハニカムセグメント２１の中心およびハニカムセグメント２１の中心と最外周隔壁部２２ａの捕集層厚さ測定点とを結ぶ各線分の中央部４点との計５点について測定し、これら１５点の厚さの平均値とする。このようにして、ハニカムセグメント２１の最外周隔壁部２２ａの捕集層の厚さＡ（μｍ）および、内周領域隔壁部２２ｂの捕集層の厚さＢ（μｍ）を求めることができる。

【0028】

また、捕集層２４の平均細孔径及び気孔率は、ＳＥＭ観察による画像解析によって求めるものとする。上述した捕集層の厚さと同様に、図４に示すように、ハニカムフィルタ２０の断面をＳＥＭ撮影して画像を得る。次に、隔壁の最外輪郭線と粒子群の最外輪郭線との間に形成される領域を捕集層の占める領域（捕集層領域）とし、この捕集層領域のうち、粒子群の存在する領域を「粒子群領域」とすると共に、粒子群の存在しない領域を「捕集層の気孔領域」とする。そして、この捕集層領域の面積（捕集層面積）と、粒子群領域の面積（粒子群面積）とを求める。そして、粒子群面積を捕集層面積で除算し１００を乗算することにより、得られた値を捕集層の気孔率とする。また、「捕集層の気孔領域」において、粒子群及び隔壁の最外輪郭線と粒子群の外周とに内接する内接円を直径が最大になるように描く処理を行う。このとき、例えばアスペクト比の大きい長方形の気孔領域など、１つの「捕集層の気孔領域」に複数の内接円を描くことができるときには、気孔領域が十分に埋められるように、できるだけ大きい内接円を複数描くものとする。そして、観察した画像範囲において、描いた内接円の直径の平均値を捕集層の平均細孔径とするものとする。このようにして、捕集層２４の平均細孔径及び気孔率を求めることができる。

【0029】

接合層２７は、ハニカムセグメント２１を接合する層であり、無機粒子、無機繊維及び結合材などを含むものとしてもよい。無機粒子は、上述した無機材料の粒子とすることができ、その平均粒径は０．１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。無機繊維は、上述したものとしてもよく、例えば平均径が０．５μｍ以上８μｍ以下、平均長さが１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。結合材としてはコロイダルシリカや粘土などとすることができる。接合層２７は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲で形成されていることが好ましい。なお、平均粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用い、水を分散媒として測定したメディアン径（Ｄ５０）をいうものとする。接合層２７は、気孔率が１０体積％以上８５体積％以下であることが好ましく、２０体積％以上６５体積％以下であることがより好ましい。この気孔率は、水銀圧入法、アルキメデス法、画像解析法のうちいずれか一種により測定した結果をいう。この接合層２７は、その平均細孔径が１０μｍ以上６００μｍ以下の範囲であることが好ましい。この平均細孔径は水銀圧入法、画像解析法により測定した結果をいう。外周保護部２８は、ハニカムフィルタ２０の外周を保護する層であり、上述した無機粒子、無機繊維及び結合材などを含むものとしてもよい。

【0030】

ハニカムフィルタ２０において、ハニカムセグメント２１および接合層２７の４０℃〜８００℃におけるセル２３の通過孔方向の熱膨張係数は、６．０×１０^-6／℃以下であることが好ましく、１．０×１０^-6／℃以下であることがより好ましく、０．８×１０^-6／℃以下であることが更に好ましい。この熱膨張係数が６．０×１０^-6／℃以下であると、高温の排気に晒された際に発生する熱応力を許容範囲内に抑えることができる。このとき、ハニカムセグメント２１の熱膨張係数に対する接合層２７の熱膨張係数の差は、０．０１×１０^-6／℃以上３×１０^-6／℃以下であることが好ましく、０．０５×１０^-6／℃以上２×１０^-6／℃以下であることがより好ましい。熱膨張係数の差が０．０１×１０^-6／℃以上であれば、ハニカムセグメント２１と接合層２７との間で、異常発熱時に熱膨張差などによって亀裂や剥離が生じることが考えられ、本発明の適用の意義が高いからである。また、３×１０^-6／℃以下であれば、ハニカムセグメント２１と接合層２７との熱膨張差が大きくなりすぎないと考えられるからである。

【0031】

ハニカムフィルタ２０において、隔壁部２２や捕集層２４は、触媒を含むものとしてもよい。この触媒は、捕集されたＰＭの燃焼を促進する触媒、排ガスに含まれる未燃焼ガス（ＨＣやＣＯなど）を酸化する触媒及びＮＯ_Xを吸蔵／吸着／分解する触媒のうち少なくとも１種以上としてもよい。こうすれば、ＰＭを効率よく燃焼することや未燃焼ガスを効率よく酸化することやＮＯ_Xを効率よく分解することなどができる。この触媒としては、例えば、貴金属元素、遷移金属元素を１種以上含むものとするのがより好ましい。また、ハニカムフィルタ２０では、他の触媒や浄化材が担持されていてもよい。例えば、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）やアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）などを含むＮＯ_x吸蔵触媒、少なくとも１種の希土類金属、遷移金属、三元触媒、セリウム（Ｃｅ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）吸着材等が挙げられる。具体的には、貴金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）や、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）などが挙げられる。触媒に含まれる遷移金属としては、例えば、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ等が挙げられる。また、希土類金属としては、例えば、Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等が挙げられる。このうち、白金及びパラジウムがより好ましい。また、貴金属及び遷移金属、助触媒などは、比表面積の大きな担体に担持してもよい。担体としては、例えば、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライトなどを用いることができる。ＰＭの燃焼を促進する触媒を有するものとすれば、捕集層２４上に捕集されたＰＭをより容易に除去することができるし、未燃焼ガスを酸化する触媒やＮＯ_Xを分解する触媒を有するものとすれば、排ガスをより浄化することができる。

【0032】

以上説明した実施形態のハニカムフィルタによれば、最外周の隔壁に形成されている捕集層の厚さが、内周領域の隔壁に形成されている捕集層の厚さの６０％以下であり、最外周隔壁により多く堆積したＰＭが再生処理時に接合層の温度を高める役割を果たし、ハニカムセグメントと接合層との熱膨張差をより軽減することができる。

【0033】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0034】

上述した実施形態では、ハニカムフィルタ２０には触媒が含まれるものとしたが、流通する流体に含まれる除去対象物質を浄化処理可能なものであれば特にこれに限定されない。あるいは、ハニカムフィルタ２０は、触媒を含まないものとしてもよい。また、排ガスに含まれるＰＭを捕集するハニカムフィルタ２０として説明したが、流体に含まれる固体成分を捕集・除去するものであれば特にこれに限定されず、建設機器の動力エンジン用のハニカムフィルタとしてもよいし、工場や発電所用のハニカムフィルタとしてもよい。

【実施例】

【0035】

以下には、ハニカムフィルタを具体的に製造した例を実施例として説明する。

【0036】

［ハニカムフィルタの作製］
ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加して混練し、可塑性の坏土を得て、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、所望形状のハニカムセグメント成形体を成形した。ここでは、隔壁部の厚さが３０５μｍ、断面が３５ｍｍ×３５ｍｍ、長さが１５２．４ｍｍの形状に成形した。次に、得られたハニカムセグメント成形体をマイクロ波により乾燥させ、更に熱風にて乾燥させたあと、目封止をして、酸化雰囲気において５５０℃、３時間で仮焼きした後に、不活性雰囲気下にて１４００℃、２時間の条件で本焼成を行った。目封止部の形成は、セグメント成形体の一方の端面のセル開口部に交互にマスクを施し、マスクした端面をＳｉＣ原料を含有する目封止スラリーに浸漬し、開口部と目封止部とが交互に配設されるように行った。また、他方の端面にも同様にマスクを施し、一方が開口し他方が目封止されたセルと一方が目封止され他方が開口したセルとが交互に配設されるように目封止部を形成した。得られたハニカムセグメント焼成体の排ガス流入側の開口端部より、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒径を有するＳｉＣ粒子を含む空気を流入させ、且つハニカムセグメントの流出側より吸引しながら、排ガス流入側の隔壁の表層に堆積させた。この際に、セグメントの側面にエポキシ系樹脂（商品名「スペシフィックスエポキシ系樹脂」（ストルアス社製））、硬化剤（商品名「スペシフィックス−２０ 硬化剤」（ストルアス社製））をローラーによりコートすることで、セグメント最外周の隔壁の透過抵抗を大きくし、捕集層形成時に捕集層形成粒子が最外周の隔壁に堆積しにくいように調整した。具体的には、上記エポキシ系樹脂へ有機溶剤（エタノール）を添加することで隔壁への含浸量を調整して透過抵抗を制御し、上述のようにして求めたセグメント最外周の隔壁に形成された捕集層の厚さＡ（μｍ）と、それ内周領域の隔壁に形成された捕集層の厚さＢ（μｍ）とを、Ａ／Ｂが所定の値となるように調整した。次に、大気雰囲気下にて１３００℃、２時間の条件の熱処理により、隔壁の表層に堆積させたＳｉＣ粒子同士、及び堆積させたＳｉＣ粒子と隔壁を構成するＳｉＣ及びＳｉ粒子と結合させた。このように、隔壁部上に捕集層を形成したハニカムセグメントを作製した。このようにして得られたハニカムセグメントの側面に、アルミナシリケートファイバ、コロイダルシリカ、ポリビニルアルコール、炭化珪素、および水を混練してなる接合用スラリーを塗布し、互いに組み付けて圧着した後、加熱乾燥して、全体形状が四角形状のハニカムセグメント接合体を得た。さらに、そのハニカムセグメント接合体を、円柱形状に研削加工した後、その周囲を、接合用スラリーと同等の材料からなる外周コート用スラリーで被覆し、乾燥により硬化させることにより所望の形状、セグメント形状、セル構造を有する円柱形状のハニカムフィルタを得た。ここでは、ハニカムフィルタは、断面の直径が１４４ｍｍ、長さが１５２ｍｍの形状とした。また、後述する実施例１〜７及び比較例１〜６の隔壁部の気孔率は４０体積％であり、平均細孔径は１５μｍであり、捕集層を形成する粒子の平均粒径は２．０μｍであった。この際、表１に示すように、セルピッチ１．４７ｍｍ，接合剤の気孔率３０％のもの（サンプル１）、セルピッチ１．８０ｍｍ，接合剤の気孔率５０％のもの（サンプル２）、セルピッチ２．０１ｍｍ、接合剤の気孔率７０％のもの（サンプル３）の３水準を作成した。なお、隔壁部，接合材の気孔率及び平均細孔径は水銀ポロシメータ（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製Ａｕｔｏ ＰｏｒｅIII型式９４０５）を用いて測定した。また、捕集層の原料粒子の平均粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所社製ＬＡ−９１０）を用い、水を分散媒として測定したメディアン径（Ｄ５０）である。

【0037】

【表1】

【0038】

［触媒担持］
まず、重量比でアルミナ：白金：セリア系材料＝７：０．５：２．５とし、セリア系材料を重量比でＣｅ：Ｚｒ：Ｐｒ：Ｙ：Ｍｎ＝６０：２０：１０：５：５とした原料を混合し、溶媒を水とした触媒のスラリーを調製した。次に、上述のように作成したハニカムフィルタの出口端面（排ガスが流出する側）を所定の高さまで浸漬させ、入口端面（排ガスが流入する側）より、所定の吸引圧力と吸引流量に調整しながら所定時間にわたって吸引し、隔壁に触媒を担持し、１２０℃２時間で乾燥させた後、５５０℃１時間で焼付けを行った。ハニカムフィルタの単位体積当たりの触媒量が３０ｇ／Ｌとなるようにした。

【0039】

（実施例１〜３）
上述したハニカムフィルタの作製工程において、Ｂ＝５０μｍ，Ａ／Ｂ＝０％を目標値として捕集層を形成したものを実施例１とした。また、Ｂ＝５０μｍ，Ａ／Ｂ＝３０％を目標値として捕集層を形成したものを実施例２とした。また、Ｂ＝５０μｍ，Ａ／Ｂ＝６０％を目標値として捕集層を形成したものを実施例３とした。

【0040】

（比較例１，２）
上述したハニカムフィルタの作成工程において、Ｂ＝５０μｍ，Ａ／Ｂ＝７０％を目標値として捕集層を形成したものを比較例１とした。また、Ｂ＝５０μｍ，Ａ／Ｂ＝１００％を目標値として捕集層を形成したものを比較例２とした。

【0041】

（実施例４，５）
上述したハニカムフィルタの作成工程において、Ｂ＝７０μｍ，Ａ／Ｂ＝０％を目標値として捕集層を形成したものを実施例４とした。また、Ｂ＝７０μｍ，Ａ／Ｂ＝６０％を目標値として捕集層を形成したものを実施例５とした。

【0042】

（比較例３，４）
上述したハニカムフィルタの作成工程において、Ｂ＝７０μｍ，Ａ／Ｂ＝７０％を目標値として捕集層を形成したものを比較例３とした。また、Ｂ＝７０μｍ，Ａ／Ｂ＝１００％を目標値として捕集層を形成したものを比較例４とした。

【0043】

（実施例６，７）
上述したハニカムフィルタの作成工程において、Ｂ＝３０μｍ，Ａ／Ｂ＝０％を目標値として捕集層を形成したものを実施例６とした。また、Ｂ＝３０μｍ，Ａ／Ｂ＝６０％を目標値として捕集層を形成したものを実施例７とした。

【0044】

（比較例５，６）
上述したハニカムフィルタの作成工程において、Ｂ＝３０μｍ，Ａ／Ｂ＝７０％を目標値として捕集層を形成したものを比較例５とした。また、Ｂ＝３０μｍ，Ａ／Ｂ＝１００％を目標値として捕集層を形成したものを比較例６とした。

【0045】

［捕集層厚さの測定］
実施例１〜７及び比較例１〜６の断面のＳＥＭ撮影を走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ製Ｓ−３２００Ｎ）を用いて行い、最外周隔壁部上の捕集層の厚さＡ及び内周領域隔壁部上の捕集層の厚さＢを測定した。まず、ハニカムセグメントの隔壁基材を樹脂埋めした後に流体の流通方向に垂直な断面を観察面とするように切断・研磨した観察用試料を用意し、ＳＥＭ観察を行い、得られた画像を解析することによって捕集層を形成する粒子群の厚さを求めた。最外周隔壁部の捕集層の厚さＡの測定位置は、ハニカムセグメントの上流側端面から１５ｍｍ、中央部、下流側端面から１５ｍｍの断面において、最外周隔壁部によって形成される正方形の各辺の中央部４箇所、合計１２箇所とした（図５参照）。内周領域隔壁部の捕集層の厚さＢの測定位置は、ハニカムセグメントの上流側端面から１５ｍｍ、中央部、下流側端面から１５ｍｍの断面において、ハニカムフィルタの中心１箇所及びハニカムセグメントの中心と最外周隔壁部の捕集層厚さの測定箇所とを結ぶ各線分の中央部４箇所、合計１５箇所とした（図５参照）。撮影した画像において、隔壁表面に対して垂直の方向からこの隔壁表面に仮想平行光を照射したものとしたときに得られる投影線を隔壁の最外輪郭線として仮想的に描画した。また、同様に、捕集層表面に対して垂直の方向からこの捕集層を形成する粒子群の表面に仮想平行光を照射したものとしたときに得られる投影線を粒子群の最外輪郭線として仮想的に描画した。続いて、描画した隔壁の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて隔壁の最外輪郭線の平均線である隔壁の標準基準線を求めた。また、隔壁の標準基準線と同様に、描画した粒子群の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて粒子群の最外輪郭線の平均線である粒子群の平均高さを求めた。そして、得られた粒子群の平均高さと隔壁の標準基準線との差をとり、この差（長さ）を、この撮影画像における捕集層の厚さ（粒子群の厚さ）とした。求めた捕集層の厚さを平均してそれぞれ最外周隔壁部の捕集層厚さＡ及び内周領域隔壁部の捕集層厚さＢを求めた。

【0046】

［ＰＭ堆積処理］
上記作製したハニカムフィルタを２．０Ｌディーゼルエンジンに搭載し、エンジン回転数２５００ｒｐｍ、トルク６０Ｎｍの定常状態にてＰＭを堆積させた。このとき、内周領域隔壁部へのＰＭ堆積量が２０ｇ／Ｌ，３０ｇ／Ｌ，４０ｇ／Ｌとなるように堆積処理時間を調整した。堆積ＰＭ量の算出は、エンジン試験前後にハニカムフィルタの重量を測定し、試験後の重量から試験前の重量を引くことで行った。なお、上述したＰＭ堆積量は、通常使用される際の再生限界値に比べて大きい、いわゆる過堆積の状態を再現するものである。

【0047】

［強制再生評価］
上述のようにＰＭを堆積させたあと、ポストインジェクションによりハニカムフィルタの入口ガス温度を６８０℃まで上昇させ、ハニカムフィルタに堆積しているＰＭが燃焼しはじめ、ハニカムフィルタの圧力損失が下がり始めたところでポストインジェクションを停止すると同時にエンジン状態をアイドル状態に切り替えた。その際、高い酸素濃度と低流量によりハニカムフィルタ内部で残存ＰＭの異常燃焼が起こり、ハニカムフィルタ内部温度は急上昇する。この場合、ハニカムセグメントにおいても中央部分が最も早く燃焼するため、セグメント中央部分と接合部近傍との温度差により熱膨張差が生じるなどして、セグメントと接合層との界面にて熱膨張差による応力が発生し、セグメントの剥離が発生することがある。本実施例では、ＰＭの過堆積と強制再生時の異常燃焼とが同時に発生するような異常状態においてセグメントの剥離の有無を目視によって観察して強制再生評価を行った。

【0048】

［実験結果］
実施例１〜７及び比較例１〜６についての測定結果等を表２に示した。なお、各結果は、上述した表１に示す３水準のサンプルについての平均値である。ＰＭ堆積量を２０ｇ／Ｌ，３０ｇ／Ｌとしたものでは、実施例１〜７及び比較例１〜６のいずれにおいてもセグメントの剥離は生じなかった。このことから、特にＰＭ堆積量が大過剰でなければ、セグメントの剥離は生じないことが分かった。また、ＰＭ堆積量を４０ｇ／Ｌとしたものでは、Ａ／Ｂが６０％以下の実施例１〜７ではセグメントの剥離は生じなかった。以上のことから、Ａ／Ｂが６０％以下となるように捕集層を形成することでセグメントと接合層との間の熱膨張差をより軽減することができ、特にＰＭ堆積量が過剰である場合であってもセグメントの剥離を抑制可能であることが分かった。この傾向は上述した表１に示す３水準のサンプルいずれにおいても同じ傾向を示した。なお、実施例及び比較例では、全てのセグメントについてＡ／Ｂが所定の値となるように作成したが、一部にこの要件を満たさないものがあっても、全体としては剥離等が生じにくく、同様の効果が得られるものと推察された。

【0049】

【表2】

【0050】

本出願は、２０１０年３月３１日に出願された日本国特許出願第２０１０−８１８９８号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、自動車用エンジン、建設機械用及び産業用の定置エンジン並びに燃焼機器等から排出される排ガスを浄化するためのフィルターとして好適に使用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】