特許 5764120 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】5764120

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12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 20060101AFI20150723BHJP

   B01D 46/00 20060101ALI20150723BHJP

   B01J 23/656 20060101ALI20150723BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20150723BHJP

   B01D 53/86 20060101ALI20150723BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20150723BHJP

   F01N 3/02 20060101ALI20150723BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20150723BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   B01D39/20 DZAB

   B01D46/00 302

   B01J23/656 A

   B01J35/04 301C

   B01D53/86 100

   F01N3/02 301C

   F01N3/02 301E

   F01N3/02 321A

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-509530(P2012-509530)

(86)(22)【出願日】2011年3月30日

(86)【国際出願番号】JP2011058078

(87)【国際公開番号】WO2011125768

(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2010-81900(P2010-81900)

(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】水谷 貴志

(72)【発明者】

【氏名】永田 晃士

(72)【発明者】

【氏名】宮入 由紀夫

【審査官】 中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１５４２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１８８４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０７８７９９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ３９／２０、４６／００、５３／８６

Ｂ０１Ｊ ２３／６５６、３５／０４

Ｆ０１Ｎ ３／０２−０３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体に含まれる固体成分を捕集・除去するハニカムフィルタであって、
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、
前記隔壁部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前記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、を備え、
前記隔壁部の上流領域には、入口側の前記セルである入口セルの長さの割合で５％以上３０％以下の少なくとも前記捕集層が形成されていない領域である未製膜領域が存在する、ハニカムフィルタ。

【請求項2】

前記隔壁部の上流領域には、前記流体の流通方向に垂直な断面における前記セルの面積の割合で１０％以上の前記未製膜領域が存在する、請求項１に記載のハニカムフィルタ。

【請求項3】

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、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。

【請求項5】

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、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。

【請求項6】

前記ハニカムフィルタは、前記隔壁部及び前記捕集層を有する２以上のハニカムセグメントが接合層によって接合されて形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。

【請求項7】

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１〜６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（以下ＰＭとも称する）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】

また、隔壁部上に捕集層を形成したものにおいて、排ガスの流れ方向におけるハニカムフィルタの中央領域の膜厚が薄くなるように捕集層を形成したものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。このハニカムフィルタでは、通常排ガスが透過しにくい中央領域の隔壁の透過抵抗を下げることにより、中央領域の排ガスの透過性を高めてこの領域でのＰＭ堆積量を多くすることができ、例えばＰＭの燃焼除去時の下流側での温度上昇などをより低減することができる。

【0004】

【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

【特許文献4】ＷＯ２００８／１３６２３２号公報

【発明の開示】

【0005】

ところで、このようなハニカムフィルタにおいて、例えば、未燃焼ガスを燃焼可能な触媒を隔壁部などに備える場合がある。このような場合、ハニカムフィルタの温度を上昇させて未燃焼ガスの浄化を行うことがある。あるいは、ハニカムフィルタの温度を上昇させて捕集したＰＭを燃焼除去することがある。このような場合に、特許文献１〜３のハニカムフィルタでは、捕集層を隔壁上に形成することによってＰＭの捕集性能が向上されているが、隔壁の透過抵抗がより高まることから、より下流側に排ガスが流通しやすく、ハニカムフィルタの全体の温度を上昇させにくかった。また、特許文献４では、中央領域で排ガスが流れやすく、下流側での温度上昇をより抑制することはできるが、上流側の捕集層の膜厚が厚く、ベンチュリ効果などにより、例えば高流量条件化などにおいては排ガスがより下流側へ流れるようになり、まだ十分でなく、ハニカムフィルタの昇温性を高めることが望まれていた。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、昇温性をより高め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。

【0007】

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。

【0008】

即ち、本発明のハニカムフィルタは、
流体に含まれる固体成分を捕集・除去するハニカムフィルタであって、
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、
前記隔壁部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前記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、を備え、
前記隔壁部の上流領域には、入口側の前記セルである入口セルの長さの割合で５％以上３０％以下の少なくとも前記捕集層が形成されていない領域である未製膜領域が存在するものである。

【0009】

このハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタの昇温性をより高めることができる。この理由は、以下のように推察される。例えば、隔壁部の上流領域には、入口セルの長さの割合で５％以上３０％以下の少なくとも捕集層が形成されていない領域である未製膜領域が存在している。このように捕集層が形成されていない部分が上流領域にあることから、上流領域の隔壁部での透過抵抗がより低く、上流領域で流体が隔壁部を通過しやすい。このため、上流領域の隔壁部の熱が下流側へ伝達されるから、ハニカムフィルタの全体をより容易に昇温することができる。入口セル長さの割合が５％以上では、上流領域の隔壁部での流体の流通をより確保することができ、３０％以下では、捕集層が十分存在し、捕集層の効果である圧力損失の低減をより行うことができる。ここで、「入口セル長さの割合」とは、入口セルの一端側であるハニカムフィルタ入口側端面部から入口セルの他端側である入口セルの出口端部の目封止部までの入口セルを「線」としてみたときに、未成膜領域が存在する領域の長さの積算値を入口セル全体の長さの積算値で除算し、１００を乗算した値をいう。この「未製膜領域の長さ」は、入口セル内において捕集層の形成されていない領域を未成膜領域としてその長さを積算するものとする。

【0010】

本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部の上流領域には、前記流体の流通方向に垂直な断面における前記セルの面積の割合で１０％以上の前記未製膜領域が存在するものとしてもよい。未製膜領域がセルの面積の割合で１０％以上あると、透過抵抗の低さにより上流領域に流体が流通しやすく、隔壁部により多くの固体成分が捕集され、更に加熱された流体も通過しやすく、この固体成分が燃焼して下流に熱を伝えるため、ハニカムフィルタの昇温性を更に高めることができる。

【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、比較的容易に捕集層の厚さを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、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。

【0013】

本発明のハニカムフィルタは、前記隔壁部及び前記捕集層を有する２以上のハニカムセグメントが接合層によって接合されて形成されているものとしてもよい。

【0014】

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るものとしてもよい。こうすれば、捕集した固体成分の燃焼除去など、流体に含まれる成分の浄化をより効率よく行うことができる。このとき、前記触媒は、前記流体に含まれる、炭素を含有した未燃焼成分を燃焼するものとしてもよい。こうすれば、流体をより浄化することができる。

【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】ＳＥＭ観察による捕集層の厚さの算出方法の説明図である。

【図3】捕集層２４の形成厚の測定位置の説明図である。

【図4】ハニカムフィルタ２０のＰＭ堆積及び再生処理時の概念図である。

【図5】ハニカムフィルタ４０の構成の概略の一例を示す説明図である。

【図6】未製膜領域長さ割合に対する浄化効率の測定結果である。

【図7】未製膜領域長さ割合に対するＰＭ堆積時の圧力損失の測定結果である。

【図8】断面内未製膜領域面積割合に対する浄化効率の測定結果である。

【図9】断面内未製膜領域面積割合に対するＰＭ堆積時の圧力損失の測定結果である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0016】

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、ＳＥＭ観察による捕集層の厚さの算出方法の説明図であり、図３は、捕集層２４の形成厚の測定位置の説明図である。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。なお、図１には、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ものを一例として示す。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を形成する隔壁部２２と、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上に形成され排ガスに含まれる固体成分（ＰＭとも称する）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。このハニカムフィルタ２０では、流体としての排ガスの入口側のセル２３の内壁に捕集層２４が形成されている。ハニカムフィルタ２０では、入口側のセル２３へ入った排ガスが捕集層２４及び隔壁部２２を介して出口側のセル２３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。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。

【0017】

ハニカムフィルタ２０は、隔壁部２２の厚さである隔壁厚さｔ_pが１５０μｍ以上４６０μｍ以下で形成されているものとしてもよい。隔壁厚さｔ_pが１５０μｍ以上では、フィルタとしての熱容量が大きくなるため、ハニカムフィルタ２０の再生時に許容されるＰＭの堆積量である再生限界をより高めることができる。また、隔壁厚さｔ_pが４６０μｍ以下では、隔壁の透過抵抗をより抑えられ、圧力損失の上昇をより抑制することができる。なお、再生限界とは、堆積したＰＭの燃焼除去時（再生処理時）に、ハニカムフィルタ内部の最高温度が所定の許容温度（例えば１０００℃）に到達するＰＭ堆積量とすることができる。この隔壁厚さｔ_pは、２００μｍ以上４００μｍ以下であることがより好ましく、２８０μｍ以上３５０μｍ以下であることが更に好ましい。この隔壁部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。この隔壁部２２の気孔率や平均細孔径は、水銀圧入法により測定した結果をいうものとする。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。

【0018】

ハニカムフィルタ２０は、捕集層２４が形成されている捕集層形成領域において、捕集層２４の粒子群の厚さの平均値である平均厚さが５μｍ以上８０μｍ以下で形成されていることが好ましい。平均厚さが５μｍ以上では、捕集層２４にてＰＭを十分に捕集することができ、ＰＭの堆積していない初期状態で十分な捕集効率を得ることができる。また、平均厚さが８０μｍ以下では、堆積したＰＭ層が厚くなりすぎず、また捕集層自体の透過抵抗も大きくならず、圧力損失の増加を抑制でき好ましい。平均厚さは、２０μｍ以上６０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。捕集層２４は、無機材料の粒子群から形成されており、隔壁部２２の表面に均一な層として形成されていてもよいし、隔壁部２２の表面に部分的な層として形成されていてもよい。

【0019】

ハニカムフィルタ２０には、隔壁部２２の上流領域には、入口セル２３の長さの割合で５％以上３０％以下の少なくとも捕集層２４が形成されていない領域である未製膜領域３２が存在する。このように捕集層２４が形成されていない部分が上流領域にあることから、上流領域の隔壁部２２での透過抵抗がより低く、上流領域において熱を有する排ガスが隔壁部２２を通過しやすい。このため、上流領域の隔壁部２２の熱が下流側へ伝達されやすいから、より容易にハニカムフィルタ２０の全体を昇温することができる。入口セル長さの割合が５％以上では、上流領域での排ガスの隔壁部２２の流通をより確保することができ、３０％以下では、捕集層２４が十分存在し、捕集層２４の効果である圧力損失の低減をより行うことができる。ここで、「入口セル長さの割合」とは、入口セルの一端側であるハニカムフィルタ入口側端面部から入口セルの他端側である入口セルの出口端部の目封止部までの入口セルを「線」としてみたときに、未成膜領域３２が存在する領域の長さの積算値を入口セル全体の長さの積算値で除算し、１００を乗算した値をいう。この「未製膜領域の長さ」は、入口セル内において捕集層の形成されていない領域を未成膜領域としてその長さを積算するものとする。また、「捕集層の形成されていない領域」とは、捕集層が全く形成されていない領域であるものとしてもよい。

【0020】

ハニカムフィルタ２０において、隔壁部２２の上流領域には、排ガスの流通方向に垂直な断面におけるセル２３の面積の割合で１０％以上の未製膜領域３２が存在するものとしてもよい。未製膜領域３２がセル２３の面積の割合で１０％以上あると、透過抵抗の低さにより上流領域の隔壁部２２で排ガスが流通しやすく、隔壁部２２により多くのＰＭが捕集され、更に加熱された排ガスも通過しやすく、このＰＭが燃焼して下流に熱を伝えるため、ハニカムフィルタの昇温性を更に高めることができる。この未製膜領域３２におけるセル２３の面積の割合は、３０％以上であることがより好ましい。こうすれば、より顕著に昇温速度を向上させることができ、例えば未燃焼ガス成分（ＨＣ(Hydro Carbon)やＣＯなど）の浄化性能や捕集したＰＭの燃焼除去性能が向上する。未成膜領域３２は、断面内のどの部分であっても燃焼による高温が伝播していくが、重心点近傍にあるとその伝播がより効率的に行えるため好ましい。

【0021】

ここで、捕集層２４の厚さや、ハニカムフィルタ２０の上流、中流、下流領域などについて説明する。まず、捕集層２４の厚さの測定方法について図２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２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２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２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２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２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２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。

【0022】

また、ハニカムフィルタ２０の上流、中流、下流領域とは、図３に示すように、ハニカムフィルタ２０の流路方向に対して上流側、中央側及び下流側に３分割した領域をいうものとする。このとき、例えば、矩形のハニカムセグメント２１において、捕集層の厚さは、ハニカムフィルタ２０の入口側の端面から排ガスの流通方向に１ｍｍピッチごとの断面を観察して捕集層があるか否かを判定し、捕集層が形成されているとされた位置から、排ガスの流通方向に１０ｍｍピッチごとの断面において捕集層の厚さを測定し、測定された値の平均値を捕集層の厚さとする。このとき、ハニカムセグメント２１の入口側の端面から排ガスの流通方向に複数の断面を観察して捕集層があるか否かを判定し、捕集層が形成されていないと判定した範囲をそのセルの未製膜領域の長さとする。観察した断面において複数の未製膜領域の長さを測定し、平均した値をこのハニカムセグメント２１の未製膜領域の長さとし、ハニカムセグメント２１の未製膜領域の長さの平均をハニカムフィルタ２０の未製膜領域の長さとする。そして、セルの長さに対する未製膜領域の平均長さを算出し、未製膜領域のセルの長さ割合とする。具体的には、例えば、１０ｃｍの長さのセルが３本有り、各セルの未製膜領域の長さがそれぞれ、２ｃｍ，３ｃｍ，４ｃｍであるときには、未製膜領域の平均長さは（２＋３＋４）／３＝３ｃｍであり、未製膜領域の長さ割合は（２＋３＋４）／（１０×３）×１００＝３０％のように計算する。また、観察した断面方向に対して、ハニカムセグメント２１の重心から最外周セルまでの全領域のセルについて捕集層の有無を測定し、全領域のセル面積に対する捕集層があるセル面積の割合を算出するものとする。

【0023】

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。この捕集層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る。

【0024】

ここで、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２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。

【0025】

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。あるいは、無機繊維は上述したものを用いることができ、例えば平均粒径が０．５μｍ以上８μｍ以下、平均長さが１００μｍ以上５００μｍ以下であるものが好ましい。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、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も供給してもよい。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の材料とがシリカにより結合されていることが好ましい。例えば、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には、無機粒子同士、及び無機粒子と隔壁部の材料とが焼結により結合されているのが好ましい。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。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。

【0026】

また、捕集層２４の形成では、気体の流通を阻害する成分を上流領域の隔壁部２２に含ませて、気体により捕集層２４の原料粒子をセル２３へ供給するものとしてもよい。こうすると、阻害成分により上流領域での捕集層２４の原料粒子の堆積が阻害されるから、上流領域で捕集層２４が形成されにくくなる。このように、阻害成分を用いて上流領域に捕集層２４が形成されないハニカムフィルタ２０をより容易に形成することができる。なお、この阻害成分は、のちの熱処理工程で焼失するような有機成分とするのが好ましい。阻害成分としては、例えば、樹脂などが挙げられる。このようにして上流領域に未製膜領域３２が存在する捕集層２４を形成することができる。

【0027】

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、例えば平均粒径が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。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。

【0028】

ハニカムフィルタ２０において、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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【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、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、捕集されたＰＭの燃焼を促進する触媒及び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、未燃焼ガスを効率よく酸化することやＰＭを効率よく除去することや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２０によれば、捕集層２４が形成されていない未製膜領域３２が隔壁部２２の上流領域にあり、上流領域の隔壁部での透過抵抗がより低く、上流領域で排ガスが隔壁部２２を通過しやすい。このため、上流領域の隔壁部の熱が下流側へ伝達されやすいため、ハニカムフィルタ２０の全体での昇温性をより高めることができる。このため、捕集したＰＭの再生処理をより効率よく行うことができる。あるいは、酸化触媒を備えたものにおいては、排ガスに含まれる未燃焼ガスをより浄化しやすい。

【0033】

ここで、ハニカムフィルタ２０の利用方法などについて考察する。図４は、ハニカムフィルタ２０のＰＭ堆積及び再生処理時の概念図であり、上段がＰＭ堆積前のセル２３の説明図、中段がＰＭ堆積後のセル２３の説明図、下段がＰＭ再生処理時の各位置（Ａ，Ｂ，Ｃ）における時間に対する温度変化を表す図である。なお、図４下段は未製膜領域がない場合の温度変化を点線で表し、未製膜領域３２がある場合の温度変化を実線で表している。例えば、エンジン直下にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）を配置し、その直下にハニカムフィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）を搭載することがある。この場合、搭載スペースの制約からＤＰＦの上流に搭載するＤＯＣの容量が小さくなり、未燃焼ガス（ＨＣ／ＣＯ）の酸化処理を考慮して、ＤＰＦへも未燃焼ガスの酸化機能が求められることが考えられる。ＤＰＦに捕集させたＰＭを燃焼除去する再生処理を行う際には、エンジンでの燃焼制御により燃焼室内での燃料燃焼により温度を上げる方法と、未燃焼ガスを意図的に発生させてＤＯＣもしくはＤＰＦにコートした酸化触媒にて酸化させることで熱を発生させる方法との組み合わせにて行うことができる。その際、捕集層が全体に均一に設けられた従来のＤＰＦではＤＰＦの熱容量がＤＯＣに比べ非常に大きく、ＤＰＦ自体の昇温性が十分でないため、コートされた触媒が早期に活性化せず、十分な未燃焼ガス浄化性能が得られないことがあった。これに対して、本実施形態のハニカムフィルタ２０では、図４に示すように、上流領域に未製膜領域を形成することにより、上流領域での隔壁部の透過抵抗を下げ、ＰＭをより多く上流領域へ堆積させ（図４中段参照）、且つ、排ガス透過流量が大きくなるようにした。これより、再生処理時に上流域でのＰＭ堆積量が多いこと、排ガス透過流量が多いことの２つが相乗効果となって、ハニカムフィルタ２０が早期に温度上昇し（図４下段参照）、ハニカムフィルタ２０にコートされた触媒が早く活性化する。このため、ハニカムフィルタ２０の未燃焼ガスの浄化性能が向上する。また、一般的に床下にＤＰＦが搭載されている場合に流入してくるＰＭの平均粒径は２００〜２５０ｎｍ程度といわれている。ＰＭの捕集メカニズムによると、拡散によるＰＭ捕集が低くなり、さえぎりによる捕集がまだ十分でない領域である２００〜３００ｎｍ程度の粒径を持ったＰＭが、最も捕集されにくいＰＭサイズである事が知られている。一方、エンジン直下に搭載されている場合、エンジンから排出されて排気管内を流れる最中に起きるＰＭの凝集が十分に発達しておらず、ＤＰＦ隔壁を透過するＰＭの平均粒径は１５０〜２００ｎｍ程度と床下搭載の場合に比べ粒径が小さい。このため、拡散による捕集が十分に機能する事から、捕集層の形成されていない上流領域の排ガス透過流速が高くなってもＰＭの捕集自体は隔壁部の細孔によって行われるため、ＤＰＦの捕集効率としては十分に高い性能を得ることができる。また、ＤＰＦをエンジン直下に配置する場合のみならず、床下へ配置する場合においても、エンジンの性能が向上し、ＰＭ凝集が起きにくくＰＭの平均粒径が大きくならない環境となる場合などにおいても、上流領域に未製膜領域を形成したハニカムフィルタ２０は有用であると推察される。

【0034】

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。

【0035】

例えば、上述した実施形態では、ハニカムセグメント２１を接合層２７により接合したハニカムフィルタ２０としたが、図５に示すように、一体成形されたハニカムフィルタ４０としてもよい。ハニカムフィルタ４０において、隔壁部４２、セル４３、捕集層４４、目封止部４６、外周保護部４８及び未製膜領域５２などは、ハニカムフィルタ２０の隔壁部２２、セル２３、捕集層２４、目封止部２６、外周保護部２８及び未製膜領域３２と同様の構成とすることができる。こうしても、再生処理でのＰＭの残留をより抑制すると共に、ＰＭの再生処理の時間をより低減することができる。

【0036】

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】

【0037】

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。

【0038】

［ハニカムフィルタ（ＤＰＦ）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、ハニカムセグメントは、排ガス流通方向に垂直な断面のセル形状が４角形であり、隔壁部の厚さが３００μｍ、セルピッチが１．４７ｍｍ、断面が３５ｍｍ×３５ｍｍ、長さが１５２ｍｍ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後、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。このとき、後述する捕集層の形成厚分布処理を行い、未製膜領域が隔壁部の上流領域に存在するよう適宜制御して捕集層を隔壁部に形成した。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あと、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。後述する実施例１〜１４及び比較例１〜５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。なお、隔壁部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。

【0039】

［捕集層の形成厚分布処理］
作製したハニカムセグメントの入口側の端面から所定範囲に亘って樹脂をコートし、上流領域の隔壁部の細孔を埋めた。次に、捕集層の原料である微粒子を混入した気体をハニカムセグメントの入口から流通させ、隔壁部上に捕集層の原料微粒子を堆積させ、捕集層を形成した。次に、ハニカムセグメントを熱処理し、隔壁部上に堆積した原料微粒子を結合させた。このとき、上流領域にコートされている樹脂が焼失した。このように、隔壁部の上流領域に未製膜領域が存在する捕集層を隔壁部上に形成した。

【0040】

［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、ハニカム構造体の出口端面（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は、３０ｇ／Ｌとなるようにした。

【0041】

［ＳＥＭ観察による捕集層の厚さ、未製膜領域の検出及び測定］
実施例１〜１４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、辺部捕集層厚さＸ及び角部捕集層厚さＹを測定した。まず、ハニカムフィルタ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した。ここでは、ハニカムフィルタ２０の入口側の端面から排ガスの流通方向に１ｍｍピッチごとの断面を観察して捕集層があるか否かを判定し、捕集層が形成されているとされた位置から、排ガスの流通方向に１０ｍｍピッチごとの断面において捕集層の厚さを測定し、測定された値の平均値を捕集層の厚さとした。また、ハニカムセグメント２１の入口側の端面から排ガスの流通方向に複数の断面を観察して捕集層があるか否かを判定し、捕集層が形成されていないと判定した範囲をそのセルの未製膜領域の長さとした。観察した断面において複数の未製膜領域の長さを測定し、平均した値をこのハニカムセグメント２１の未製膜領域の長さとし、ハニカムセグメント２１の未製膜領域の長さの平均をハニカムフィルタ２０の未製膜領域の長さとした。そして、入口セルの長さに対する未製膜領域の平均長さを算出し、これを未製膜領域の入口セルの長さ割合とした。更に、観察した断面方向に対して、ハニカムセグメント２１の重心から最外周入口セルまでの全領域の入口セルについて捕集層の有無を測定し、全領域の入口セル面積に対する捕集層がある入口セル面積の割合を算出した。捕集層の厚さは、以下の手順で算出した。まず、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。

【0042】

［ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）の作製］
コージェライト原料として、アルミナ（平均粒径２．５μｍ）、カオリン（平均粒径２．６μｍ）、タルク（平均粒径３μｍ）及びシリカ（平均粒径３．６μｍ）を使用した。このコージェライト原料を１００重量部、造孔材を１３重量部、分散媒を３５重量部、有機バインダーを６重量部、分散剤を０．５重量部、それぞれ添加し、坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては、平均粒径１０μｍのコークスを使用し、有機バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてエチレングリコールを使用した。次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形した。ここでは、セル形状が４角形であり、隔壁部の厚さが１０２μｍ、セルピッチが１．２７ｍｍ、断面が直径１４４ｍｍ、長さが６０ｍｍの形状に成形した。この成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥し、更に１４１０℃〜１４４０℃で５時間焼成することによりコージェライトを主成分とするハニカム構造体を得た。このハニカム構造体に、上述したアルミナ：白金：セリア系材料の触媒を、単位体積当たりの触媒量が８０ｇ／Ｌとなるようにコートした。

【0043】

（実施例１〜６）
上記ハニカムフィルタの作製条件において、隔壁部の厚さが３０４．８μｍ、セル幅が１．１６μｍ角であるセル形状にハニカムセグメントを成形した。また、未製膜領域の長さ割合が５％、断面内未製膜領域面積割合が１００％、捕集層の平均膜厚が４０μｍとなるように捕集層の形成厚分布処理を行い得られたハニカムフィルタを実施例１とした。また、未製膜領域の長さ割合を１０％、１５％、２０％、２５％、３０％とした以外は実施例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタをそれぞれ実施例２〜６とした。

【0044】

（比較例１〜５）
未製膜領域の長さ割合をそれぞれ０％、３％、４％、３２％、３５％とした以外は実施例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを比較例１〜５とした。

【0045】

（実施例７〜１４）
上記ハニカムフィルタの作製条件において、未製膜領域の長さ割合を１５％、捕集層の平均膜厚を４０μｍとすると共に、断面内未製膜領域面積割合がそれぞれ６％，８％，１０％，１５％，２０％，３０％，５０％，８０％となるように捕集層の形成厚分布処理を行い得られたハニカムフィルタをそれぞれ実施例７〜１４とした。

【0046】

［浄化効率測定］
上記作製したＤＯＣ及びＤＰＦをエージング処理した。ここでは、２０万ｋｍ程度の走行後の状態を模擬することとし、ＤＯＣ及びＤＰＦを大気雰囲気下で８５０℃１０時間、エージング処理を行った。このエージング処理を行ったものに対して以下の浄化効率、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率などの測定を行った。浄化効率は、２．２Ｌのディーゼルエンジンの直下にＤＯＣ及びＤＰＦを配置し、２５００ｒｐｍ、６０Ｎｍの一定条件でＰＭを８ｇ／Ｌ堆積させたあと、堆積させたＰＭを燃焼除去するため、ポストインジェクションによる再生処理を行った。ポストインジェクションのキープ時間は、１０分間で、再生処理中にＤＰＦ前後でのＨＣ／ＣＯ濃度を堀場製作所製ＭＥＸＡ−７０００を用いて計測し、浄化効率を算出した。ここでは、再生処理開始１分後では、どの試料においても十分昇温し高い浄化性能を示したことから、再生処理開始１分以内の値を性能比較指標として用いた。

【0047】

［ＰＭ付圧力損失測定］
上述の浄化効率測定において、２５００ｒｐｍ、６０Ｎｍの一定条件でＰＭを８ｇ／Ｌ堆積させたあと、再生処理直前の圧力損失をＰＭ付圧力損失の値として、各サンプルの評価を行った。

【0048】

（実験結果）
実施例１〜１４及び比較例１〜５の未製膜領域長さ割合（％）、断面内未製膜領域面積割合（％）、平均膜厚（μｍ）、ＨＣ／ＣＯの浄化効率（％）、ＰＭ堆積時の圧力損失（ｋＰａ）などをまとめて表１に示す。図６は、実施例１〜６及び比較例１〜５における、未製膜領域長さ割合に対する浄化効率の測定結果である。図７は、実施例１〜６及び比較例１〜５における、未製膜領域長さ割合に対するＰＭ堆積時の圧力損失の測定結果である。図８は、実施例７〜１４における、断面内未製膜領域面積割合に対する浄化効率の測定結果である。図９は、実施例７〜１４における、断面内未製膜領域面積割合に対するＰＭ堆積時の圧力損失の測定結果である。表１及び図６に示すように、浄化効率は、未製膜領域長さ割合が５％以上で向上することがわかった。これは、上流領域に未製膜領域が所定領域以上あるとハニカムフィルタ２０の昇温特性が向上し、浄化効率が向上したものと推察された。また、表１及び図７に示すように、ＰＭ堆積時の圧力損失は、未製膜領域長さ割合が３０％以下で低下することがわかった。これは、所定領域以上あると圧力損失の上昇をより抑えることができる捕集層の効果が顕著に表れていると推察された。したがって、未製膜領域長さ割合は５％以上３０％以下が好ましいことが明らかとなった。また、表１及び図８に示すように、浄化効率は、断面内未製膜領域面積割合が１０％以上で向上することがわかった。これは、上流領域に未製膜領域が所定領域以上あるとハニカムフィルタ２０の昇温特性が向上し、浄化効率が向上したものと推察された。また、表１及び図９に示すように、ＰＭ堆積時の圧力損失は、断面内未製膜領域面積割合に依存しないことが明らかとなった。

【0049】

【表1】

【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２０１０−８１９００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、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】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】