特許 6594149 排ガス浄化装置

(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】6594149

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】排ガス浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/28 20060101AFI20191010BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20191010BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20191010BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20191010BHJP

   B01J 23/63 20060101ALI20191010BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20191010BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20191010BHJP

   B01D 46/00 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/28 301Q

   F01N3/02 301C

   F01N3/02 321A

   B01J23/63 AZAB

   B01J35/04 301E

   B01D53/94 241

   B01D53/94 280

   B01D53/94 245

   B01D53/94 222

   B01D46/00 302

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-197928(P2015-197928)

(22)【出願日】2015年10月5日

(65)【公開番号】特開2017-72033(P2017-72033A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2018年7月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000104607

【氏名又は名称】株式会社キャタラー

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(72)【発明者】

【氏名】尾上 亮太

(72)【発明者】

【氏名】野村 泰隆

(72)【発明者】

【氏名】森下 雄太

(72)【発明者】

【氏名】栗山 純実

(72)【発明者】

【氏名】関根 洋

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１５２７６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０１３５０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／１０２５６１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００− ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００−１１／００

Ｂ０１Ｄ ４６／００

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｂ０１Ｊ ２３／６３

Ｂ０１Ｊ ３５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気通路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、
排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、該入側セルに隣接し排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質の隔壁とを有するウォールフロー構造の基材と、
前記隔壁の内部細孔の少なくとも一部に設けられ、該内部細孔の表面に保持された触媒層と
を備え、
前記隔壁の前記触媒層が保持された内部細孔のうち、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃとの関係が、次式：Ａ＜Ｂ＜Ｃを満足し、
前記隔壁の内部細孔のうち細孔径３０μｍ以上の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｄが、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃよりも小さい、排ガス浄化装置。

【請求項2】

前記細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃが、前記細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂよりも、５％以上大きい、請求項１に記載の排ガス浄化装置。

【請求項3】

前記細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂが、前記細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａよりも、５％以上大きい、請求項１または２に記載の排ガス浄化装置。

【請求項4】

前記平均充填率Ａが、Ａ≦７０％であり、
前記平均充填率Ｂが、４５％＜Ｂ≦９０％であり、
前記平均充填率Ｃが、９０％＜Ｃである、請求項１〜３の何れか一つに記載の排ガス浄化装置。

【請求項5】

前記基材の体積１Ｌ当たりについて、前記触媒層のコート量が１００ｇ／Ｌ未満である、請求項１〜４の何れか一つに記載の排ガス浄化装置。

【請求項6】

前記内燃機関は、ガソリンエンジンである、請求項１〜５の何れか一つに記載の排ガス浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガス浄化装置に関する。詳しくは、ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、内燃機関から排出される排ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）、不燃成分からなるアッシュなどが含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そのため、粒子状物質の排出量については、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの成分とともに年々規制が強化されている。そこで、これらの粒子状物質を排ガスから捕集して除去するための技術が提案されている。

【0003】

例えば、上記粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタが内燃機関の排気通路内に設けられている。例えばガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンよりは少ないものの一定量の粒子状物質を排ガスとともに排出するため、ガソリンパティキュレートフィルタ（Gasoline Particulate Filter：ＧＰＦ）が排気通路内に装着される場合がある。かかるパティキュレートフィルタとしては、基材が多孔質からなる多数のセルから構成され、多数のセルの入口と出口を交互に閉塞した、いわゆるウォールフロー型と呼ばれる構造のものが知られている（特許文献１、２）。ウォールフロー型パティキュレートフィルタでは、セル入口から流入した排ガスは、仕切られた多孔質のセル隔壁を通過し、セル出口へと排出される。そして、排ガスが多孔質のセル隔壁を通過する間に、粒子状物質が隔壁内部の細孔内に捕集される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−８２９１５号公報

【特許文献2】特開２００７−１８５５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年ではさらなる排ガス浄化性能向上のために、上記パティキュレートフィルタに貴金属触媒を担持させることが検討されている。例えば特許文献１には、貴金属触媒としてのパラジウム層を隔壁の内部に配置し、ロジウム層を隔壁の外部（表面）に積層したフィルタ触媒が記載されている。しかし、かかる技術では、ロジウム層が隔壁の外部に形成されているので、排ガスの流路抵抗が上昇して圧力損失が大きくなる。その結果、エンジン出力が低下する虞がある。また特許文献２には、貴金属触媒としての白金層とロジウム層とを隔壁の内部細孔に分離担持させたフィルタ触媒が記載されている。しかし、同公報のように白金およびロジウムの触媒層を隔壁の細孔内に工夫なく配置するだけでは、白金およびロジウムの使用効率が悪く、上述のような浄化性能の更なる向上を実現するには不十分である。

【0006】

本発明は、かかる事案に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ウォールフロー構造タイプのフィルタ触媒を備えた排ガス浄化装置において、浄化性能の更なる向上を実現することができる排ガス浄化装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、隔壁の内部細孔に触媒層が形成されたウォールフロー構造タイプのフィルタ触媒を備えた排ガス浄化装置において、隔壁の内部細孔のうち細孔径が相対的に大きい大細孔に触媒層を優先的に配置することにより、排ガスの浄化性能が効果的に向上し得ることを見出し、本発明を完成した。

【0008】

すなわち、本発明に係る排ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置である。この装置は、排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、該入側セルに隣接し排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質の隔壁とを有するウォールフロー構造の基材と、前記隔壁の内部細孔の少なくとも一部に設けられ、該内部細孔の表面に保持された触媒層とを備える。そして、前記隔壁の前記触媒層が保持された内部細孔のうち、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃとの関係が、次式：Ａ＜Ｂ＜Ｃを満足する。

【0009】

かかる構成の排ガス浄化装置では、隔壁の内部細孔のうち細孔径が相対的に大きい細孔に保持された触媒層の平均充填率が、細孔径が相対的に小さい細孔に保持された触媒層の平均充填率よりも大きい（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）。本発明者の知見によれば、細孔径が相対的に大きい大細孔は、細孔径が相対的に小さい小細孔よりも排ガスが流れやすく、排ガスの流量が多い。そのような排ガスの流量が多い大細孔に触媒層を優先的に配置することにより、排ガスの浄化性能を効果的に向上させることができる。したがって、本発明によれば、フィルタ全体で使用する触媒コート量が同じであるにも関わらず、従来に比して浄化性能に優れた、高性能な排ガス浄化装置を提供することができる。

【0010】

ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、前記細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃが、前記細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂよりも、５％以上大きい。このような細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の大細孔に触媒層をより多く配置することで、隔壁の細孔内を流れる排ガスを効率よく浄化することができる。そのため、上述した効果（排ガス浄化性能向上効果）がより良く発揮され得る。

【0011】

ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、前記細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂが、前記細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａよりも、５％以上大きい。このようにすれば、隔壁の内部細孔を流れる排ガスをさらに効率よく浄化することができる。

【0012】

ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、前記平均充填率Ａが、Ａ≦７０％であり、前記平均充填率Ｂが、４５％＜Ｂ≦９０％であり、前記平均充填率Ｃが、９０％＜Ｃである。このように各細孔径範囲に応じて上記範囲内の平均充填率の差を設けることにより、排ガス浄化性能がより良く向上した最適な排ガス浄化装置が得られうる。

【0013】

ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、前記隔壁の内部細孔のうち細孔径３０μｍ以上の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｄが、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃよりも小さい。好ましくは、平均充填率Ａと平均充填率Ｂと平均充填率Ｃと平均充填率Ｄとの関係が、次式：Ａ＜Ｂ＜Ｄ＜Ｃの関係を満足する。このように細孔径３０μｍ以上の大細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｄを、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃよりも小さくすることで、圧損を過度に上昇させることなく、上述した効果（排ガス浄化性能向上効果）が得られうる。

【0014】

ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、前記基材の体積１Ｌ当たりについて、前記触媒層のコート量が１００ｇ／Ｌ未満である。本発明の構成によると、細孔径が大きい大細孔に保持された触媒層の平均充填率を、細孔径が小さい小細孔に保持された触媒層の平均充填率よりも大きくすることで、フィルタ全体での触媒層のコート量を減らしつつ（ひいては圧損の低減や低コスト化を図りつつ）、排ガスの浄化性能を効果的に向上させることができる。したがって、例えば基材の体積１Ｌ当たりのコート量が１００ｇ／Ｌ未満であるような少量の触媒層であるにもかかわらず、浄化性能に優れた、高性能な排ガス浄化装置を実現することができる。

【0015】

ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、前記内燃機関は、ガソリンエンジンである。ガソリンエンジンでは、排ガスの温度が比較的高温であり、隔壁内にＰＭが堆積しにくい。そのため、内燃機関がガソリンエンジンである場合、上述した効果がより有効に発揮される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実施形態に係る排ガス浄化装置を模式的に示す図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る排ガス浄化装置のフィルタを模式的に示す斜視図である。

【図3】図３は、一実施形態に係る排ガス浄化装置のフィルタ断面を模式的に示す断面図である。

【図4】図４は、図３のＩＶ領域を拡大した断面模式図である。

【図5】図５は、実施例１の隔壁の断面ＳＥＭ像である。

【図6】図６は、比較例１の隔壁の断面ＳＥＭ像である。

【図7】図７は、触媒層のコート量と５０％浄化温度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えばパティキュレートフィルタの自動車における配置に関するような一般的事項）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

【0018】

先ず、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の構成について図１を参照しつつ説明する。ここで開示される排ガス浄化装置１は、該内燃機関の排気系に設けられている。図１は、内燃機関２と、該内燃機関２の排気系に設けられた排ガス浄化装置１を模式的に示す図である。

【0019】

本実施形態に係る内燃機関（エンジン）には、酸素と燃料ガスとを含む混合気が供給される。内燃機関は、この混合気を燃焼させ、燃焼エネルギーを力学的エネルギーに変換する。このときに燃焼された混合気は排ガスとなって排気系に排出される。図１に示す構成の内燃機関２は、自動車のガソリンエンジンを主体として構成されている。

【0020】

上記エンジン２の排気系について説明する。上記エンジン２を排気系に連通させる排気ポート（図示せず）には、エキゾーストマニホールド３が接続されている。エキゾーストマニホールド３は、排ガスが流通する排気管４に接続されている。エキゾーストマニホールド３と排気管４とにより本実施形態の排気通路が形成されている。図中の矢印は排ガス流通方向を示している。

【0021】

ここで開示される排ガス浄化装置１は、上記エンジン２の排気系に設けられている。この排ガス浄化装置１は、触媒部５とフィルタ部６とＥＣＵ７を備え、上記排出される排ガスに含まれる有害成分（例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ））を浄化するとともに、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。

【0022】

触媒部５は、排気ガス中に含まれる三元成分（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ）を浄化可能なものとして構成されており、上記エンジン２に連通する排気管４に設けられている。具体的には図１に示すように、排気管４の下流側に設けられている。触媒部５の種類は特に限定されない。触媒部５は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｄ）等の貴金属が担持された触媒であってもよい。なお、フィルタ部６の下流側の排気管４に下流側触媒部をさらに配置してもよい。かかる触媒部５の具体的な構成は本発明を特徴付けるものではないため、ここでは詳細な説明は省略する。

【0023】

フィルタ部６は、触媒部５の下流側に設けられている。フィルタ部６は、排ガス中に含まれる粒子状物質（以下、単に「ＰＭ」と称する）を捕集して除去可能なガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）を備えている。以下、本実施形態に係るパティキュレートフィルタを詳細に説明する。

【0024】

図２は、パティキュレートフィルタ１００の斜視図である。図３は、パティキュレートフィルタ１００を軸方向に切断した断面の一部を拡大した模式図である。図２および図３に示すように、パティキュレートフィルタ１００は、ウォールフロー構造の基材１０と、触媒層２０（図４）とを備えている。以下、基材１０、触媒層２０の順に説明する。

【0025】

＜基材１０＞
基材１０としては、従来のこの種の用途に用いられる種々の素材及び形態のものが使用可能である。例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックスまたは合金（ステンレス等）から形成された基材を好適に採用することができる。一例として外形が円筒形状（本実施形態）である基材が例示される。ただし、基材全体の外形については、円筒形に代えて、楕円筒形、多角筒形を採用してもよい。かかる基材１０は、排ガス流入側の端部のみが開口した入側セル１２と、該入側セル１２に隣接し排ガス流出側の端部のみが開口した出側セル１４と、入側セル１２と出側セル１４とを仕切る多孔質の隔壁１６とを有している。

【0026】

＜入側セル１２および出側セル１４＞
入側セル１２は、排ガス流入側の端部のみが開口しており、出側セル１４は、入側セル１２に隣接し排ガス流出側の端部のみが開口している。この実施形態では、入側セル１２は、排ガス流出側の端部が封止部１２ａで目封じされており、出側セル１４は、排ガス流入側の端部が封止部１４ａで目封じされている。入側セル１２および出側セル１４は、フィルタ１００に供給される排ガスの流量や成分を考慮して適当な形状および大きさに設定するとよい。例えば入側セル１２および出側セル１４の形状は、正方形、平行四辺形、長方形、台形などの矩形、三角形、その他の多角形（例えば、六角形、八角形）、円形など種々の幾何学形状であってよい。

【0027】

＜隔壁１６＞
隣接する入側セル１２と出側セル１４との間には、隔壁１６が形成されている。この隔壁１６によって入側セル１２と出側セル１４とが仕切られている。隔壁１６は、排ガスが通過可能な多孔質構造である。隔壁１６の気孔率としては特に限定されないが、概ね５０％〜７０％にすることが適当であり、好ましくは５５％〜６５％である。隔壁１６の気孔率が小さすぎると、圧力損失が増大してしまうことがあり、一方、隔壁１６の気孔率が大きすぎると、フィルタ１００の機械的強度が低下傾向になるため、好ましくない。かかる隔壁１６の気孔率は、後述する高粘度スラリーを隔壁１６の大細孔に優先的に配置する観点からも好適である。また、隔壁１６の平均細孔径としては特に限定されないが、ＰＭの捕集効率および圧損上昇抑制等の観点から、概ね５μｍ〜３０μｍ、好ましくは１０μｍ〜２５μｍである。かかる隔壁１６の平均細孔径は、後述する高粘度スラリーを隔壁１６の大細孔に優先的に配置する観点からも好適である。隔壁１６の厚みとしては特に限定されないが、概ね０．２ｍｍ〜１．６ｍｍ程度であるとよい。このような隔壁の厚みの範囲内であると、ＰＭの捕集効率を損なうことなく圧損の上昇を抑制する効果が得られる。かかる隔壁１６の厚みは、後述する高粘度スラリーを隔壁１６の大細孔に優先的に配置する観点からも好適である。

【0028】

＜触媒層２０＞
図４は、図３のＩＶ領域を拡大した拡大模式図である。図４に示すように、触媒層２０は、隔壁１６の内部に設けられている。より詳細には、触媒層２０は、隔壁１６の内部細孔の壁表面に保持されている。

【0029】

ここで開示されるパティキュレートフィルタ１００は、隔壁１６の内部細孔のうち細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層２０の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層２０の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層２０の平均充填率Ｃとの関係が、次式：Ａ＜Ｂ＜Ｃを満足する。このように細孔径が相対的大きい大細孔に保持された触媒層の平均充填率を、細孔径が相対的に小さい小細孔に保持された触媒層の平均充填率よりも大きくすることで、排ガスの浄化性能を効果的に向上させることができる。

【0030】

ここに開示される技術を実施するにあたり、かかる効果が得られる理由を明らかにする必要はないが、例えば以下のことが考えられる。すなわち、本発明者の知見によれば、細孔径が相対的に大きい大細孔は、細孔径が相対的に小さい小細孔よりも排ガスの流路が大きく、排ガスの流量が多い。そのような排ガス流量が多い大細孔に触媒層を優先的に配置することで、大細孔および小細孔の双方に触媒層が均等に配置されているような従来の場合に比べて触媒層と排ガスとの接触機会が増え、排ガス浄化性能が効果的に向上し得るものと推測される。したがって、本構成によれば、フィルタ全体で使用する触媒コート量が同じであるにも関わらず、従来に比して浄化性能に優れた、高性能な排ガス浄化装置を提供することができる。

【0031】

細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃは、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂよりも大きければよく、特に限定されない。例えば、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃは、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂよりも、５％以上大きいことが好ましく、１０％以上大きいことがより好ましい。ここで開示される排ガス浄化装置は、例えば、平均充填率Ｃが平均充填率Ｂよりも１２％以上大きい態様で好ましく実施され得る。このことによって、より良好な排ガス浄化性能が実現され得る。例えば、平均充填率Ｃが平均充填率Ｂよりも２０％以上（例えば３０％以上、典型的には４０％以上）大きくてもよい。また、平均充填率Ｃから平均充填率Ｂを減じた値（すなわち、Ｃ−Ｂ）は、好ましくは６０％以下、より好ましくは５５％以下、さらに好ましくは５０％以下である。例えば、Ｃ−Ｂが２５％以下であってもよく、２０％以下であってもよく、１５％以下であってもよい。平均充填率Ｃの具体例としては、平均充填率Ｃを平均充填率Ａ、Ｂよりも大きくしたことによる効果（排ガス浄化性能向上効果）をより良く発揮させる等の観点から、好ましくは８０％≦Ｃ、より好ましくは８５％≦Ｃ、さらに好ましくは９０％≦Ｃ（例えば９０％＜Ｃ）、特に好ましくは９５％≦Ｃである。平均充填率Ｃの上限は特に限定されないが、圧損上昇抑制等の観点から、概ねＣ≦９８％、好ましくはＣ≦９６．５％である。

【0032】

細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂは、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａよりも大きければよく、特に限定されない。例えば、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂは、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａよりも、５％以上大きいことが好ましく、８％以上大きいことがより好ましい。
このことによって、より良好な排ガス浄化性能が実現され得る。例えば、平均充填率Ｂは、平均充填率Ａよりも１０％以上大きくてもよく、典型的には１５％以上大きくてもよい。ここで開示される排ガス浄化装置は、例えば、平均充填率Ｂが平均充填率Ａよりも１８％以上大きい態様で実施され得る。また、平均充填率Ｂから平均充填率Ａを減じた値（すなわち、Ｂ−Ａ）は、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下、さらに好ましくは２５％以下である。例えば、Ｂ−Ａが２０％以下、典型的には１０％以下であってもよい。平均充填率Ｂの具体例としては、平均充填率Ｂを平均充填率Ａよりも大きくしたことによる効果（例えば排ガス浄化性能向上効果）をより良く発揮させる等の観点から、好ましくは４５％≦Ｂ、より好ましくは５０％≦Ｂ、例えば６５％≦Ｂ、典型的には７０％≦Ｂ（例えば７０％＜Ｂ）である。ここで開示される排ガス浄化装置は、例えば平均充填率Ｂが７５％≦Ｂ、典型的には８０％≦Ｂである態様で実施され得る。平均充填率Ｂの上限は特に限定されないが、圧損上昇抑制等の観点から、概ねＢ≦９０％、好ましくはＢ≦８５％である。

【0033】

細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａは、平均充填率Ｂ、Ｃとの間でＡ＜Ｂ＜Ｃの関係を満たす限りにおいて特に制限はないが、排ガス浄化性能向上の観点から、好ましくは３０％≦Ａ、より好ましくは４０％≦Ａ、例えば４５％≦Ａ、典型的には５０％≦Ａである。ここで開示される排ガス浄化装置は、例えば平均充填率Ａが５５％≦Ａ、典型的には６０％≦Ａである態様で実施され得る。平均充填率Ａの上限は特に限定されないが、圧損上昇抑制等の観点から、概ねＡ≦８０％、好ましくはＡ≦７０％（例えばＡ＜７０％）である。

【0034】

ここに開示される技術の好ましい一態様では、隔壁１６の触媒層２０が保持された内部細孔のうち、細孔径３０μｍ以上の細孔に保持された触媒層２０の平均充填率Ｄが、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃよりも小さい。好ましい一態様では、平均充填率Ａと平均充填率Ｂと平均充填率Ｃと平均充填率Ｄとの関係が、次式：Ａ＜Ｂ＜Ｄ＜Ｃの関係を満足する。このように細孔径３０μｍ以上の大細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｄを、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃよりも小さくすることで、圧損を過度に上昇させることなく、上述した効果（例えば排ガス浄化性能向上効果）が得られうる。例えば、孔径３０μｍ以上の細孔に保持された触媒層２０の平均充填率Ｄは、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃよりも、５％以上小さいことが好ましく、７％以上小さいことが好ましい。このことによって、圧損の低減と浄化性能の向上とをより高度なレベルで両立させることができる。例えば、平均充填率Ｄは、平均充填率Ｃよりも２０％以上小さくてもよく、３０％以上小さくてもよい。また、平均充填率Ｃから平均充填率Ｄを減じた値（すなわち、Ｃ−Ｄ）は、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下である。Ｃ−Ｄは、２０％以下であってもよく、１０％以下であってもよい。平均充填率Ｄの具体例としては、排ガス浄化性能向上の観点から、好ましくは５５％≦Ｄ、より好ましくは６０％≦Ｄである。ここで開示される排ガス浄化装置は、例えば平均充填率Ｄが７８％≦Ｄ、典型的には８５％≦Ｄ態様で実施され得る。平均充填率Ｄの上限は特に限定されないが、圧損上昇抑制等の観点から、概ねＤ≦９３％、好ましくはＤ≦９０％である。例えばＤ≦８０％、典型的にはＤ≦７０％であってもよい。

【0035】

なお、この明細書において、隔壁内部に設けられた細孔の細孔径および該細孔に保持された触媒層の充填率は、次のようにして算出するものとする。すなわち、
（１）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、隔壁の断面ＳＥＭ画像または断面ＴＥＭ画像に含まれる細孔であって触媒層が保持された内部細孔を観察し、画像内で最も大きい細孔径を取れる部位から細孔の分離を始める。
（２）細孔が繋がっている場合は、最大孔径の５０％まで径が狭くなったところで細孔を仕切り、一つの細孔として分離する（その際、触媒層は細孔として処理する）。
（３）そして、分離した細孔画像から算出された細孔の面積Ｘと同一の面積を有する理想円（真円）の直径を細孔の細孔径として算出する。
（４）また、分離した細孔画像から該細孔内に保持された触媒層の面積Ｙを算出し、該触媒層の面積Ｙを細孔の面積Ｘで除した値の百分率（すなわち１００×Ｙ／Ｘ）を触媒層の充填率（％）として算出する。
（５）上記（１）で分離した細孔に次いで大きな細孔径の細孔を分離する。
その後、分離した細孔の細孔径が５μｍ以下になるまで（２）〜（５）の処理を繰り返すことで、隔壁内部に設けられた細孔の細孔径および該細孔に保持された触媒層の充填率を求めることができる。そして、各細孔径範囲ごとの触媒層の充填率を算術平均することにより、各細孔径範囲ごとの触媒層の平均充填率を導出することができる。なお、各細孔の細孔径および触媒層の充填率は、所定のプログラムに沿って所定の処理を行うコンピュータによる画像解析ソフトウェアを用いて求めることができる。

【0036】

＜触媒層のコート量＞
触媒層のコート量は、各細孔径範囲ごとの細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａ、Ｂ、Ｃが前記Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係を満たす限りにおいて特に制限はないが、基材の体積１Ｌ当たりについて、概ね１４０ｇ／Ｌ以下、好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１００ｇ／Ｌ未満、さらに好ましくは８０ｇ／Ｌ以下、特に好ましくは６５ｇ／Ｌ以下である。本構成によると、細孔径が大きい大細孔に保持された触媒層の平均充填率を、細孔径が小さい小細孔に保持された触媒層の平均充填率よりも大きくすることで、フィルタ全体での触媒層のコート量を減らしつつ（ひいては圧損の低減や低コスト化を図りつつ）、排ガスの浄化性能を効果的に向上させることができる。したがって、例えば基材の体積１Ｌ当たりのコート量が１４０ｇ／Ｌ以下（好ましくは１００ｇ／Ｌ未満、より好ましくは６５ｇ／Ｌ以下）であるような少量の触媒層であるにもかかわらず、浄化性能に優れた、高性能な（例えば基材を排ガスが通過する際の圧力損失の上昇を招くことがない）排ガス浄化装置を実現することができる。触媒層のコート量の下限は特に限定されないが、浄化性能向上等の観点から、好ましくは３０ｇ／Ｌ以上、より好ましくは４０ｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは５０ｇ／Ｌ以上である。ここに開示される技術は、基材の体積１Ｌ当たりについて、触媒層のコート量が６０ｇ／Ｌ以上７０ｇ／Ｌ以下であるような態様で好ましく実施され得る。

【0037】

なお、本明細書において、「隔壁の内部細孔に触媒層が保持されている」とは、触媒層が隔壁の表面（すなわち外部）ではなく、隔壁の内部（内部細孔の壁表面）に主として存在することをいう。より具体的には、例えば基材の断面を電子顕微鏡で観察し、触媒層のコート量全体を１００％とする。このとき、隔壁の内部細孔の壁表面に存在するコート量分が、典型的には９０％以上、例えば９５％以上、好ましくは９８％以上、さらには９９％以上、特には実質的に１００％である（すなわち隔壁の表面には触媒層が実質的に存在しない）ことをいう。したがって、例えば隔壁の表面に触媒層を配置しようとした際に触媒層の一部が意図せずに隔壁の内部細孔へ浸透するような場合とは明確に区別されるものである。

【0038】

＜貴金属＞
触媒層２０には、貴金属と、該貴金属を担持する担体が含まれている。上記触媒層２０に含まれる貴金属は、排ガスに含まれる有害成分に対する触媒機能を有していればよい。貴金属として、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）等を用いることができる

【0039】

＜担体＞
上記触媒層２０は、貴金属を担体（典型系には粉体状）に担持させることによって形成されている。上記貴金属を担持する担体は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、セリア（ＣｅＯ_２）、シリカ（ＳｉＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア：ＴｉＯ_２）等の金属酸化物、若しくはこれらの固溶体（例えばセリア−ジルコニア（ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２）複合酸化物）が挙げられる。中でもアルミナおよび／またはセリア−ジルコニア複合酸化物の使用が好ましい。これらの二種以上を併用してもよい。なお、上記担体には、副成分として他の材料（典型的には無機酸化物）が添加されていてもよい。担体に添加し得る物質としては、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）等の希土類元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、その他遷移金属元素などが用いられ得る。上記の中でも、ランタン、イットリウム等の希土類元素は、触媒機能を阻害せずに高温における比表面積を向上できるため、安定化剤として好適に用いられる。

【0040】

上記担体における貴金属の担持量は特に制限されないが、触媒層２０の貴金属を担持する担体の全質量に対して０．０１質量％〜２質量％の範囲（例えば０．０５質量％〜１質量％）とすることが適当である。触媒層２０の上記担体に貴金属を担持させる方法としては特に制限されない。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３および／またはＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物を含む担体粉末を、貴金属塩（例えば硝酸塩）や貴金属錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に含浸させた後、乾燥させ、焼成することにより調製することができる。

【0041】

触媒層２０は、上述した貴金属および担体のほか、ＮＯｘ吸蔵能を有するＮＯｘ吸収材を含んでいてもよい。ＮＯｘ吸収材は、排ガスの空燃比が酸素過剰のリーン状態にある状態では排ガス中のＮＯｘを吸収し、空燃比がリッチ側に切り替えられると、吸収されていたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵能を有するものであればよい。かかるＮＯｘ吸収材としては、ＮＯｘに電子を供与し得る金属の一種または二種以上を含む塩基性材料を好ましく用いることができる。例えば、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、イリジウム（Ｉｒ）等の金属が挙げられる。中でもバリウム化合物（例えば硫酸バリウム）は高いＮＯｘ吸蔵能を有しており、ここで開示される排ガス浄化装置に用いられるＮＯｘ吸収材として好適である。

【0042】

触媒層２０は、基材１０の排ガス流入側の端部を含む排ガス流通方向における上流側部分に配置された上流側触媒層と、基材１０の排ガス流出側の端部を含む排ガス流通方向における下流側部分に配置された下流側触媒層とから構成されていてもよい。この場合、上流側触媒層は、基材１０の排ガス流入側の端部から下流側に向かって基材１０の長さの２０％〜１００％（例えば５０％〜８０％すなわち基材全体の１／２〜４／５）までに当たる部分に形成されていてもよい。また、下流側触媒層は、基材１０の排ガス流出側の端部から上流側に向かって基材１０の長さの２０％〜１００％（例えば５０％〜８０％すなわち基材全体の１／２〜４／５）までに当たる部分に形成されていてもよい。このように、上流側触媒層と下流側触媒層とから触媒層２０が構成されている場合には、基材１０（隔壁１６）のうちの上流側触媒層および下流側触媒層が形成されている領域（触媒層２０が保持されている内部細孔）において、隔壁１６の内部細孔に保持された触媒層２０が前述した平均充填率Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係を満足すればよい。

【0043】

また、上流側触媒層は、隔壁１６の厚み方向において、入側セル１２に接し、かつ、出側セル１４に接しないように、隔壁１６の内部で偏在していてもよい。例えば、上流側触媒層は、隔壁１６の厚み方向において、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さＤの３０％〜１００％（例えば３０％〜７０％、好ましくは４０％〜８０％すなわち隔壁の厚みの２／５〜４／５）までに当たる部分に形成されていてもよい。また、下流側触媒層は、隔壁１６の厚み方向において、出側セル１４に接し、かつ、入側セル１２に接しないように、隔壁１６の内部で偏在していてもよい。例えば、下流側触媒層は、隔壁１６の厚み方向において、出側セル１４に接する隔壁１６の表面から入側セル１２側に向かって隔壁１６の厚さＤの３０％〜１００％（例えば３０％〜７０％、好ましくは４０％〜８０％すなわち隔壁の厚みの２／５〜４／５）までに当たる部分に形成されていてもよい。このように、触媒層２０（上流側触媒層および下流側触媒層）が隔壁１６の内部で厚み方向に偏在している場合には、当該隔壁１６のうちの触媒層２０（上流側触媒層および下流側触媒層）が形成されている領域（触媒層２０が保持されている内部細孔）において、隔壁１６の内部細孔に保持された触媒層２０が前述した平均充填率Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係を満足すればよい。

【0044】

＜触媒層２０の形成方法＞
触媒層２０を形成するに際しては、担体に貴金属を担持してなる粉末と、適当な溶媒（例えばイオン交換水）とを含む触媒層形成用スラリーを用意するとよい。

【0045】

ここで、上記スラリーの粘度は、上述した触媒層の平均充填率の大小関係（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を実現するという観点から一つの重要なファクターである。すなわち、上記スラリーは、隔壁１６の内部細孔のうち大細孔（例えば細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔）に流入しやすく、かつ、小細孔（例えば細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔）には流入しにくいように、粘度が適宜調整されているとよい。好ましくは、上記スラリーは、せん断速度：４ｓ^−１のときの粘度が５００ｍＰａ・ｓ以上（例えば５００ｍＰａ・ｓ〜８０００ｍＰａ・ｓ）、好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１５００ｍＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは２０００ｍＰａ・ｓ以上、特に好ましくは２５００ｍＰａ・ｓ以上（例えば２５００ｍＰａ・ｓ〜５０００ｍＰａ・ｓ）であり得る。このような高粘度のスラリーを用いることにより、隔壁１６の内部細孔のうち大細孔に優先的にスラリーが配置され、上述した平均充填率の大小関係（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を満たす触媒層を形成することができる。かかるスラリー粘度を実現するため、スラリーには増粘剤や分散剤を含有させてもよい。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシエチルメチルセルロース（ＨＥＭＣ）等のセルロース系のポリマーが例示される。スラリー中の全固形分に占める増粘剤の含有量としては、スラリーの粘度が上記範囲を満たす限りにおいて特に限定されないが、概ね０．５質量％〜１０質量％、好ましくは１質量％〜５質量％、より好ましくは１．１質量％〜３質量％である。なお、上記スラリー粘度は、常温において市販のせん断粘度計により測定され得る粘度である。例えば、当該分野で標準的な動的粘弾性測定装置（レオメータ）を使用することにより、上記のようなせん断速度域の条件で容易に粘度を測定することができる。ここで「常温」とは１５〜３５℃の温度範囲をいい、典型的には２０〜３０℃の温度範囲（例えば２５℃）をいう。

【0046】

ここで開示される触媒層の平均充填率の大小関係（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を実現する他の好適な条件の一つとして、スラリー中の粒子（典型的には貴金属を担持した担体粉末）の平均粒子径を隔壁１６の平均細孔径（メジアン値：Ｄ５０径）の１／５０〜１／３程度にすることが挙げられる。スラリー中の粒子の平均粒子径は、隔壁１６の平均細孔径の１／４０〜１／５程度がより好ましく、１／３０〜１／１０程度がさらに好ましい。例えば、隔壁１６の平均細孔径が１５μｍ〜２０μｍの場合、スラリー中の粒子の平均粒子径は０．３μｍ〜３μｍ（好ましくは０．４μｍ〜１μｍ、より好ましくは０．５μｍ〜０．７μｍ）とすることができる。このようなスラリー中の粒子の平均粒子径の範囲内であると、隔壁１６の内部細孔のうち大細孔に優先的にスラリーが配置されやすい。そのため、前記平均充填率の大小関係（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を満たす触媒層をより安定して形成することができる。なお、スラリー中の粒子の平均粒子径（メジアン値：Ｄ５０径）はレーザ回折・散乱法に基づいて把握することができる。

【0047】

触媒層２０を形成するに際しては、上記スラリーを基材１０（図２）の排ガス流入側の端部となる部分に塗工し、他方の端部（すなわち基材１０の排ガス流出側の端部となる部分）から吸引する。かかる吸引により、入側セル１２（図３）に接する隔壁１６の表面から出側セル１４（図３）側に向かって上記スラリーを隔壁１６の細孔内に流入させる。また、上記スラリーを基材１０の排ガス流出側の端部となる部分に塗工し、他方の端部（すなわち基材１０の排ガス流入側の端部となる部分）から吸引する。かかる吸引により、出側セル１４（図３）に接する隔壁１６の表面から入側セル１２（図３）側に向かって上記スラリーを隔壁１６の細孔内に流入させる。このようにして上記スラリーを隔壁１６の細孔内に流入させたら、次いで乾燥・焼成するとよい。これにより、隔壁１６の細孔の壁表面に触媒層２０が保持される。

【0048】

スラリーの吸引速度（風速）は、基材の断面径などによって異なり得るが、一例を挙げると、基材の断面径（直径）が８０ｍｍ〜２５０ｍｍ（典型的には１００ｍｍ〜１６０ｍｍ）の場合、概ね１０ｍ／ｓ〜８０ｍ／ｓにすることが適当である。また、スラリーの吸引時間は特に限定されないが、概ね１秒〜１２０秒にすることが適当である。ここで開示される技術の好適例として、スラリーの吸引速度が１０ｍ／ｓ以上３０ｍ／ｓ未満であり、かつ、スラリーの吸引時間が１２０秒以上であるもの；スラリーの吸引速度が３０ｍ／ｓ以上５０ｍ／ｓ未満であり、かつ、スラリーの吸引時間が３０秒以上であるもの；スラリーの吸引速度が５０ｍ／ｓ以上８０ｍ／ｓ以下であり、かつ、スラリーの吸引時間が１秒以上であるもの；が挙げられる。このようなスラリーの吸引速度および吸引時間の範囲内であると、隔壁１６の内部細孔のうち大細孔に優先的にスラリーが配置され、前記平均充填率の大小関係（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を満たす触媒層をより安定して形成することができる。かかるスラリーの吸引条件は、基材の断面径やスラリーの水分量に応じて適宜変更することができる。

【0049】

なお、スラリーを基材１０の排ガス流入側の端部となる部分に塗工し、他方の端部（すなわち基材１０の排ガス流出側の端部となる部分）から吸引する場合、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さの少なくとも３０％（例えば３０％〜１００％、好ましくは６０％〜８０％）までに当たる部分（当該部分における細孔内）にスラリーがコートされるようにスラリーを吸引することが好ましい。また、上記スラリーを基材１０の排ガス流出側の端部となる部分に塗工し、他方の端部（すなわち基材１０の排ガス流入側の端部となる部分）から吸引する場合、出側セル１４に接する隔壁１６の表面から入側セル１２側に向かって隔壁１６の厚さの少なくとも３０％（例えば３０％〜１００％、好ましくは６０％〜８０％）までに当たる部分（当該部分における細孔内）にスラリーがコートされるようにスラリーを吸引することが好ましい。このように、基材１０の排ガス流入側の端部となる部分に塗工したスラリーのコート領域と、基材１０の排ガス流出側の端部となる部分に塗工したスラリーのコート領域とを隔壁１６の厚み方向に重ならせることで、上述した平均充填率の大小関係（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を満たす触媒層をより安定して形成することができる。

【0050】

また、ここに開示される技術によると、上記平均充填率の大小関係（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を満たす触媒層を備えるパティキュレートフィルタを製造する方法が提供され得る。
その製造方法は、排ガス流入側の端部のみが開口した入側セルと、該入側セルに隣接し排ガス流出側の端部のみが開口した出側セルと、前記入側セルと前記出側セルとを仕切る多孔質の隔壁とを有するウォールフロー構造の基材を用意（購入、製造等）すること；
前記基材の排ガス流入側の端部となる部分に触媒層形成用スラリーを塗工し、他方の端部（すなわち基材の排ガス流出側の端部となる部分）から吸引すること、および、前記基材の排ガス流出側の端部となる部分に触媒層形成用スラリーを塗工し、他方の端部（すなわち基材の排ガス流入側の端部となる部分）から吸引すること；および、
前記スラリーを吸引した前記基材を乾燥・焼成すること；
を包含する。
ここで、上記触媒層形成用スラリーは、せん断速度：４ｓ^−１のときの粘度が５００ｍＰａ・ｓ〜８０００ｍＰａ・ｓとなるように設定されている。かかる方法により製造されたフィルタは、排ガス浄化装置のパティキュレートフィルタとして好適に使用され得る。

【0051】

このパティキュレートフィルタ１００は、図３に示すように、基材１０の入側セル１２から排ガスが流入する。入側セル１２から流入した排ガスは、多孔質の隔壁１６を通過して出側セル１４に到達する。図３においては、入側セル１２から流入した排ガスが隔壁１６を通過して出側セル１４に到達するルートを矢印で示している。このとき、隔壁１６は多孔質構造を有しているので、排ガスがこの隔壁１６を通過する間に、粒子状物質（ＰＭ）が隔壁１６の表面や隔壁１６の内部の細孔内に捕集される。また、図４に示すように、隔壁１６の細孔内には、触媒層２０が設けられているので、排ガスが隔壁１６の細孔内を通過する間に、排ガス中の有害成分が浄化される。その際、排ガス流量の多い大細孔に優先的に保持された触媒層２０において排ガスが効率よく浄化される。隔壁１６を通過して出側セル１４に到達した排ガスは、排ガス流出側の開口からフィルタ１００の外部へと排出される。

【0052】

以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。

【0053】

＜実施例１＞
担体としてのアルミナを用意し、貴金属触媒溶液として硝酸Ｒｈ溶液に含浸させた後、蒸発乾固してＲｈを担持したＲｈ／アルミナ担体粉末を調製した。また、担体としてのセリア−ジルコニア複合酸化物を用意し、貴金属触媒溶液として硝酸Ｐｔ溶液に含浸させた後、蒸発乾固してＰｔを担持したＰｔ／セリア−ジルコニア複合酸化物担体粉末を調製した。このＲｈ／アルミナ担体粉末３５質量部と、Ｐｔ／セリア−ジルコニア複合酸化物担体粉末３０質量部と増粘剤としてのＣＭＣ１質量部とイオン交換水１００質量部とを混合して触媒層形成用スラリーを調製した。かかるスラリーのせん断速度：４ｓ^−１のときの粘度は２５００ｍＰａ・ｓ、スラリー中の粒子の平均粒子径は０．７μｍであった。次いで、このスラリーをコージェライト基材１０（図２および図３に示すウォールフロー型基材：直径１０３ｍｍ、全長１００ｍｍ、平均細孔径１７μｍ）の排ガス流入側の端部となる部分に塗工し、他方の端部（すなわち基材１０の排ガス流出側の端部となる部分）から吸引することにより、隔壁１６の細孔内にスラリーを流入させた。その際、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さの７０％までに当たる部分（当該部分における細孔内）にスラリーがコートされるよう吸引条件を設定した。また、同様に、上記スラリーを基材１０の排ガス流出側の端部となる部分に塗工し、他方の端部（すなわち基材１０の排ガス流入側の端部となる部分）から吸引することにより、隔壁１６の細孔内にスラリーを流入させた。その際、出側セル１４に接する隔壁１６の表面から入側セル１２側に向かって隔壁１６の厚さの７０％までに当たる部分（当該部分における細孔内）にスラリーがコートされるよう吸引条件を設定した。次いで乾燥・焼成することにより、隔壁１６の細孔内に触媒層２０を形成した。吸引速度は６０ｍ／ｓ、吸引時間は１０秒とした。また、基材の体積１Ｌ当たりの触媒層のコート量は１００ｇ／Ｌとした。以上のようにして、触媒層２０を備えたパティキュレートフィルタを得た。

【0054】

＜実施例２＞
本例では、基材の体積１Ｌ当たりの触媒層のコート量を６５ｇ／Ｌとしたこと以外は、実施例１と同じ手順でパティキュレートフィルタを作製した。

【0055】

＜比較例１＞
本例では、増粘剤およびイオン交換水の使用量を変えることにより触媒層形成用スラリーのせん断速度：４ｓ^−１のときの粘度を１０ｍＰａ・ｓに変更した。また、当該スラリー中にコージェライト基材を浸漬し、隔壁内にスラリーを流入させ、乾燥・焼成することにより隔壁１６全域の内部細孔に触媒層２０を形成した。それ以外は実施例１と同じ手順でパティキュレートフィルタを作製した。

【0056】

＜比較例２＞
本例では、基材の体積１Ｌ当たりの触媒層のコート量を６５ｇ／Ｌとしたこと以外は、比較例１と同じ手順でパティキュレートフィルタを作製した。

【0057】

＜平均充填率＞
各例のパティキュレートフィルタの隔壁の断面ＳＥＭ像を撮像し、隔壁の触媒層が保持された内部細孔の細孔径および該細孔に保持された触媒層の充填率を測定した。そして、各細孔径範囲ごとの触媒層の充填率を算術平均することにより、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃと、細孔径３０μｍ以上の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｄとを導出した。実施例１、２では、入側セル１２に接する隔壁１６の表面から出側セル１４側に向かって隔壁１６の厚さの５０％までに当たる部分において、触媒層が保持された細孔の細孔径および触媒層の平均充填率を算出した。結果を表１に示す。また、実施例１の隔壁の断面ＳＥＭ像を図５、比較例１の隔壁の断面ＳＥＭ像を図６に示す。

【0058】

【表1】

表１および図５に示されるように、実施例１、２のパティキュレートフィルタでは、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃとの関係がＡ＜Ｂ＜Ｃとなり、隔壁の内部細孔のうち細孔径の大きい細孔に触媒層が優先的に形成されていることが確認された。一方、表１および図６に示されるように、比較例１、２のパティキュレートフィルタでは、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃとの関係がＡ＞Ｂ＞Ｃとなり、隔壁の内部細孔の細孔径にかかわらず触媒層が均等に分布されていることが確認された。

【0059】

＜５０％浄化温度＞
上記各例のパティキュレートフィルタについて、１５０℃からの昇温時（昇温速度５０℃／分）におけるＨＣガスの浄化率を連続的に測定し、５０％浄化温度を測定した。ここで５０％浄化温度とは、ＨＣガスの浄化率が５０％に達したときの触媒入口のガス温度である。結果を表２および図７に示す。図７は、各例について、触媒層のコート量と５０％浄化温度との関係を示すグラフである。

【0060】

【表2】

【0061】

表１、表２および図７に示されるように、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃとの関係をＡ＞Ｂ＞Ｃとした比較例１、２のパティキュレートフィルタは、ＨＣ浄化温度がいずれも３４０℃を超えていた。これに対し、細孔径５μｍ以上１０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ａと、細孔径１０μｍ以上２０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｂと、細孔径２０μｍ以上３０μｍ未満の細孔に保持された触媒層の平均充填率Ｃとの関係をＡ＜Ｂ＜Ｃとした実施例１、２のパティキュレートフィルタは、ＨＣ浄化温度がいずれも３００℃を下まわり、ＨＣ浄化性能に優れるものとなった。また、触媒層のコート量を減らした比較例２は、比較例１に比べて５０％浄化温度が増大していたのに対し、同じく触媒層のコート量を減らした実施例２は、実施例１に比べて５０％浄化温度が低下傾向であった。比較例では、触媒層のコート量を減らすことで、排ガスが流れにくい小細孔内に触媒層が優先的に収まるため、浄化性能が悪化したものと考えられる。一方、実施例では、排ガスの流れやすい位置に触媒層が配置されているので、コート量の変化（増減）による性能影響が少ないものと考えられる。換言すれば、本態様の構成は、フィルタ全体での触媒層のコート量を減らしつつ（ひいては圧損の低減や低コスト化を図りつつ）、排ガスの浄化性能を効果的に向上し得る点で、技術的価値が高いといえる。

【0062】

以上、パティキュレートフィルタ１００ならびに該パティキュレートフィルタ１００を備えた排ガス浄化装置１について種々の改変例を例示したが、パティキュレートフィルタ１００ならびに排ガス浄化装置１の構造は、上述した何れの実施形態にも限定されない。

【0063】

例えば、排ガス浄化装置１の各部材、部位の形状や構造は変更してもよい。図１に示した例では、フィルタ部の上流側に触媒部を設けているが、触媒部は省略しても構わない。この排ガス浄化装置１は、例えば、ガソリンエンジンなど、排気温度が比較的高い排ガス中の有害成分を浄化する装置として特に好適である。ただし、本発明に係る排ガス浄化装置１は、ガソリンエンジンの排ガス中の有害成分を浄化する用途に限らず、他のエンジン（例えばディーゼルエンジン）から排出された排ガス中の有害成分を浄化する種々の用途にて用いることができる。

【符号の説明】

【0064】

１０ 基材
１２ 入側セル
１４ 出側セル
１６ 隔壁
２０ 触媒層
１００ パティキュレートフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】