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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024155717
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】ハニカムフィルタ
(51)【国際特許分類】
B01D 39/20 20060101AFI20241024BHJP
B28B 3/20 20060101ALI20241024BHJP
C04B 38/06 20060101ALI20241024BHJP
C04B 35/195 20060101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
B01D39/20 D
B28B3/20 E
C04B38/06 B
C04B35/195
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024006674
(22)【出願日】2024-01-19
(31)【優先権主張番号】202310433188.8
(32)【優先日】2023-04-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【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】110001254
【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100088616
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 一平
(74)【代理人】
【識別番号】100154829
【弁理士】
【氏名又は名称】小池 成
(72)【発明者】
【氏名】増田 沙智子
【テーマコード（参考）】
4D019
4G054
【Ｆターム（参考）】
4D019AA01
4D019BA05
4D019BB06
4D019BC07
4D019BD01
4D019CA01
4D019CB06
4G054AA06
4G054AB09
4G054BD19
(57)【要約】
【課題】排ガス浄化用の触媒を担持した際に、捕集効率を向上させ、且つ、圧力損失の上昇を抑制することが可能なハニカムフィルタを提供する。
【解決手段】複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１を有する柱状のハニカム構造体４と、セル２のいずれか一方の端部に配設された目封止部５と、を備え、隔壁１が、コージェライトを主成分として含む材料から構成され、隔壁１の気孔率が、６０～７０％であり、隔壁１の単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）が、５８～７０％であり、隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、隔壁１の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が、０．３～０．８である。
【選択図】図１
【解決手段】複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１を有する柱状のハニカム構造体４と、セル２のいずれか一方の端部に配設された目封止部５と、を備え、隔壁１が、コージェライトを主成分として含む材料から構成され、隔壁１の気孔率が、６０～７０％であり、隔壁１の単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）が、５８～７０％であり、隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、隔壁１の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が、０．３～０．８である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、
前記セルの前記流入端面側の端部又は前記流出端面側の端部のいずれか一方に配設された多孔質の目封止部と、を備え、
前記隔壁が、コージェライトを主成分として含む材料から構成され、
前記隔壁の気孔率が、６０～７０％であり、
前記隔壁の単位表面積Ｓ１に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）が、５８～７０％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、前記隔壁の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が、０．３～０．８である、ハニカムフィルタ。
前記セルの前記流入端面側の端部又は前記流出端面側の端部のいずれか一方に配設された多孔質の目封止部と、を備え、
前記隔壁が、コージェライトを主成分として含む材料から構成され、
前記隔壁の気孔率が、６０～７０％であり、
前記隔壁の単位表面積Ｓ１に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）が、５８～７０％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、前記隔壁の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が、０．３～０．８である、ハニカムフィルタ。
【請求項2】
前記単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径４０μｍ以上の細孔の開口面積の総和Ｓ３の割合（Ｓ３／Ｓ２×１００％）が、３～５％である、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項3】
レーザー顕微鏡によって求めた、前記隔壁の表面における細孔の孔深さが、１．０～３．０μｍである、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項4】
前記隔壁の厚さが、１９０．５～２５４μｍである、請求項１又は２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。更に詳しくは、排ガス浄化用の触媒を担持した際に、捕集効率を向上させ、且つ、圧力損失の上昇を抑制することが可能なハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車のエンジン等の内燃機関より排出される排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタや、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘなどの有毒なガス成分を浄化する装置として、ハニカム構造体を用いたハニカムフィルタが知られている（特許文献１参照）。ハニカム構造体は、コージェライトなどの多孔質セラミックスによって構成された隔壁を有し、この隔壁によって複数のセルが区画形成されたものである。ハニカムフィルタは、上述したハニカム構造体に対して、複数のセルの流入端面側の開口部と流出端面側の開口部とを交互に目封止するように目封止部を配設したものである。即ち、ハニカムフィルタは、流入端面側が開口し且つ流出端面側が目封止された流入セルと、流入端面側が目封止され且つ流出端面側が開口した流出セルとが、隔壁を挟んで交互に配置された構造となっている。そして、ハニカムフィルタにおいては、多孔質の隔壁が、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタの役目を果たしている。以下、排ガスに含まれる粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。「ＰＭ」は、「ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ」の略である。
【0003】
ハニカムフィルタによる排ガスの浄化は、以下のようにして行われる。まず、ハニカムフィルタは、その流入端面側が、排ガスが排出される排気系の上流側に位置するように配置される。排ガスは、ハニカムフィルタの流入端面側から、流入セルに流入する。そして、流入セルに流入した排ガスは、多孔質の隔壁を通過し、流出セルへと流れ、ハニカムフィルタの流出端面から排出される。多孔質の隔壁を通過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集され除去される。また、このようなハニカムフィルタには、ＰＭの酸化（燃焼）を促進するための酸化触媒や、ＮＯｘなどの有害成分を浄化する排ガス浄化触媒などが担持されることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００２－２１９３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、自動車の向けの排ガス規制は年々厳化しており、排ガスの浄化に使用されるハニカムフィルタの性能向上が必要となっている。例えば、ＰＭの捕集性能を改善するために、多孔質の隔壁の平均細孔径を小さくすること等が検討されている。一方で、上述したように、ハニカムフィルタには排ガス浄化触媒（以下、単に「触媒」ともいう）などが担持されて使用されることがある。ハニカムフィルタに触媒を担持して使用する場合には、触媒担持後の圧力損失の低減のため、また、隔壁の細孔内に触媒が担持され易くするため、隔壁表面における細孔の開口径は、なるべく大きい方が望ましかった。
【0006】
しかしながら、隔壁表面における細孔の開口径を大きくすると、触媒を担持した後、隔壁表面に大きな穴が残り、ハニカムフィルタの捕集性能が悪化してしまうことがある。また、ハニカムフィルタの捕集性能の改善策として、隔壁の表面上に触媒を層状に担持する手法も検討されているが、上述したように隔壁表面における細孔の開口径を大きくすると、隔壁の表面を触媒にて覆いきれず、触媒を担持したことによる捕集性能の改善効果が小さくなってしまう。一方で、捕集性能の改善に鑑み、隔壁全体の細孔径を小さくすると、隔壁中の排ガス流路の流路閉塞が起きやすく、触媒を担持した後に、圧力損失の上昇が大きくなってしまう。
【0007】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明によれば、排ガス浄化用の触媒を担持した際に、捕集効率を向上させ、且つ、圧力損失の上昇を抑制することが可能なハニカムフィルタが提供される。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明によれば、以下に示す、ハニカムフィルタが提供される。
【0009】
［１］ 流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、
前記セルの前記流入端面側の端部又は前記流出端面側の端部のいずれか一方に配設された多孔質の目封止部と、を備え、
前記隔壁が、コージェライトを主成分として含む材料から構成され、
前記隔壁の気孔率が、６０～７０％であり、
前記隔壁の単位表面積Ｓ１に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）が、５８～７０％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、前記隔壁の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が、０．３～０．８である、ハニカムフィルタ。
前記セルの前記流入端面側の端部又は前記流出端面側の端部のいずれか一方に配設された多孔質の目封止部と、を備え、
前記隔壁が、コージェライトを主成分として含む材料から構成され、
前記隔壁の気孔率が、６０～７０％であり、
前記隔壁の単位表面積Ｓ１に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）が、５８～７０％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、前記隔壁の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が、０．３～０．８である、ハニカムフィルタ。
【0010】
［２］ 前記単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径４０μｍ以上の細孔の開口面積の総和Ｓ３の割合（Ｓ３／Ｓ２×１００％）が、３～５％である、前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
【0011】
［３］ レーザー顕微鏡によって求めた、前記隔壁の表面における細孔の孔深さが、１．０～３．０μｍである、前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
【0012】
［４］ 前記隔壁の厚さが、１９０．５～２５４μｍである、前記［１］～［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の効果】
【0013】
本発明のハニカムフィルタは、排ガス浄化用の触媒を担持した際に、捕集効率を向上させ、且つ、圧力損失の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【0016】
（１）ハニカムフィルタ：
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態は、図１～図３に示すようなハニカムフィルタ１００である。ここで、図１は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカムフィルタの流入端面側を示す平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態は、図１～図３に示すようなハニカムフィルタ１００である。ここで、図１は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカムフィルタの流入端面側を示す平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【0017】
図１～図３に示すように、ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造体４と、目封止部５と、を備えている。ハニカム構造体４は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１を有する柱状のものである。ハニカムフィルタ１００において、ハニカム構造体４は、柱状を呈し、その外周側面に、外周壁３を更に有している。即ち、外周壁３は、格子状に配設された隔壁１を囲繞するように配設されている。
【0018】
目封止部５は、それぞれのセル２の流入端面１１側又は流出端面１２側の開口部に配設されている。図１～図３に示すハニカムフィルタ１００においては、所定のセル２の流入端面１１側の端部の開口部、及び残余のセル２の流出端面１２側の端部の開口部に、目封止部５がそれぞれ配設されている。流出端面１２側の開口部に目封止部５が配設され、流入端面１１側が開口したセル２を、流入セル２ａとする。また、流入端面１１側の開口部に目封止部５が配設され、流出端面１２側が開口したセル２を、流出セル２ｂとする。流入セル２ａと流出セル２ｂとは、隔壁１を隔てて交互に配設されていることが好ましい。そして、それによって、ハニカムフィルタ１００の両端面に、目封止部５と「セル２の開口部」とにより、市松模様が形成されていることが好ましい。
【0019】
本実施形態のハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造体４を構成する多孔質の隔壁１の構成において、特に主要な特性を有している。以下、ハニカム構造体４を構成する多孔質の隔壁１の構成について説明する。
【0020】
まず、隔壁１は、コージェライトを主成分として含む材料から構成される。即ち、隔壁１は、コージェライトを主成分として含む材料から構成された多孔体である。ここで、「主成分」とは、その成分中に、９０質量％以上存在する成分のことを意味する。隔壁１を構成する材料は、コージェライトを９２質量％以上含むことが好ましく、９４質量％以上含むことが更に好ましい。そして、隔壁１は、不可避的に含有される成分を除いてコージェライトからなることが特に好ましい。
【0021】
また、ハニカムフィルタ１００は、隔壁１の気孔率が６０～７０％である。隔壁１の気孔率は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の気孔率の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。隔壁１の気孔率の測定は、ハニカム構造体４から隔壁１の一部を切り出して試料片とし、このようにして得られた試料片を用いて行うことができる。なお、隔壁１の気孔率は、ハニカム構造体４の全域において一定の値であることが好ましい。隔壁１の気孔率が６０％未満又は７０％を超えると、隔壁１に排ガス浄化用の触媒を担持した際に、圧力損失の上昇が大きくなる。隔壁１の気孔率は、６５～７０％であることが好ましく、６７～７０％であることが更に好ましい。
【0022】
また、ハニカムフィルタ１００は、隔壁１の単位表面積Ｓ１に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）が、５８～７０％である。このように構成することによって、排ガス浄化用の触媒を担持した際に、捕集効率を向上させ、且つ、圧力損失の上昇を抑制することができる。
【0023】
隔壁１の単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２は、以下の方法によって測定することができる。まず、ハニカム構造体４の隔壁１表面が観察できるように、ハニカム構造体４から測定用の試料を切り出す。そして、測定用の試料の隔壁１表面を、レーザー顕微鏡で撮影する。レーザー顕微鏡は、例えば、キーエンス社製の「ＶＫ Ｘ２５０／２６０（商品名）」の形状解析レーザー顕微鏡を用いることができる。隔壁１表面の撮影において、倍率は４８０倍とし、１０視野の任意の箇所を撮影する。撮影した画像の画像処理を行い、隔壁１表面の各細孔の開口面積Ｓｘ（μｍ２）及び円相当径（μｍ）を求める。なお、画像処理は、当該画像処理を行う領域中に、隔壁１表面以外の隔壁１部位を含まないよう領域を選択し、隔壁１表面の傾きを水平に修正する。その後、細孔と認識する高さの上限を基準面より－３．０μｍに変更する。円相当径が３μｍ以下の細孔を無視する条件にて、撮影画像の各細孔の開口面積Ａｘ（μｍ２）及び円相当径Ｒｘ（μｍ）を画像処理ソフトにて算出する。隔壁１表面の細孔の円相当径Ｒｘ（μｍ）は、各細孔の開口面積Ａｘ（μｍ２）をそれぞれ計測し、計測した開口面積Ａｘ（μｍ２）に対して、円相当径Ｒｘ（μｍ）＝√｛４×（開口面積Ａｘ（μｍ２））／π｝にて算出することができる。そして、隔壁１の単位表面積Ｓ１に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１×１００％）を算出する。以下、上記した割合を、「円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）」ということがある。「単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２」は、上記方法にて測定された「開口面積Ａｘ（μｍ２）」の単位表面積Ｓ１当たりの総和として求めることができる。また、「単位表面積Ｓ１」は任意の大きさとすることができ、例えば、「単位表面積Ｓ１」としては、１ｍｍ２とすることができる。円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）は、１０視野の測定結果（即ち、１０視野の各撮影画像の円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％））の平均値とする。画像処理ソフトとしては、例えば、キーエンス社製の「ＶＫ Ｘ２５０／２６０（商品名）」の形状解析レーザー顕微鏡に付属の「ＶＫ－Ｘ（商品名）」を用いることができる。各細孔の円相当径の測定、及びの所定の円相当径の細孔を無視した画像解析は、上記した画像処理ソフトにて行うことができる。
【0024】
隔壁１の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）は、５８～７０％であればよいが、例えば、６０～７０％であることが好ましく、６５～７０％であることが更に好ましい。
【0025】
また、ハニカムフィルタ１００は、水銀圧入法によって測定された隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、隔壁１の表面に存在する円相当径３μｍ超の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が、０．３～０．８である。このように構成することによって、排ガス浄化用の触媒を担持した際に、捕集効率を向上させ、且つ、圧力損失の上昇を抑制することができる。以下、隔壁１の表面に存在する上記細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）を、単に「隔壁１表面の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）」又は「隔壁１表面の細孔の平均開口径Ｒ（μｍ）」ということがある。
【0026】
隔壁１表面の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）は、上述した円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）を算出する際の画像解析の結果から求めることができる。即ち、画像解析にて計測した各細孔の開口面積Ａｘ（μｍ２）から、上述した計算式により、各細孔の円相当径Ｒｘ（μｍ）を算出することができる。隔壁１表面の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の値は、１０視野の測定結果（即ち、１０視野の各撮影画像の円相当径Ｒｘ（μｍ））の平均値とする。特に限定されることはないが、隔壁１表面の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）は、５～１２μｍであることが好ましい。
【0027】
一方で、隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。平均細孔径Ｄ（μｍ）の測定は、気孔率を測定するための上記した試験片を用いて行うことができる。特に限定されることはないが、隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）は、９～１５μｍであることが好ましい。隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）は、水銀圧入法により総細孔容積の半分の容積を与える細孔径と定義して算出した値である。
【0028】
隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する、隔壁１表面の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）は、０．３～０．８であればよいが、例えば、０．３～０．７であることが好ましく、０．３～０．５であることが更に好ましい。
【0029】
また、ハニカムフィルタ１００は、隔壁１の単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径３μｍ超の細孔の開口面積の総和Ｓ２に対する、当該単位表面積Ｓ１中に存在する円相当径４０μｍ以上の細孔の開口面積の総和Ｓ３の割合（Ｓ３／Ｓ２×１００％）が、３～５％であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタ１００の捕集効率をより優れたものとすることができる。円相当径４０μｍ以上の細孔の開口面積の総和Ｓ３は、上述した円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）を算出する際の画像解析の結果から求めることができる。即ち、隔壁１表面の各細孔の円相当径Ｒｘ（μｍ）を求めた後、円相当径Ｒｘ（μｍ）が４０μｍ以上の細孔のみの開口面積Ａｘ（μｍ２）の総和が、円相当径４０μｍ以上の細孔の開口面積の総和Ｓ３となる。以下、上記した円相当径４０μｍ以上の細孔の開口面積の総和Ｓ３の割合を、「円相当径４０μｍ以上の細孔の総開口面積の割合（％）」ということがある。
【0030】
ハニカムフィルタ１００は、レーザー顕微鏡によって求めた、隔壁１の表面における細孔の孔深さが、１．０～３．０μｍであることが好ましい。このように構成することによって、触媒が隔壁１上に塗布されやすく、ハニカムフィルタ１００の触媒コート後の捕集効率をより優れたものにすることができる。隔壁１の表面における細孔の孔深さは、多孔体からなる隔壁１の表面に開口した細孔の深さを表すものである。以下、「隔壁１の表面における細孔の孔深さ」を、「隔壁１表面の細孔深さ」ということがある。
【0031】
隔壁１の表面における細孔の孔深さは、以下の方法によって測定することができる。まず、ハニカムフィルタ１００から隔壁１の一部を切り出して測定試料とし、測定試料の隔壁１の表面の凹凸を、レーザー顕微鏡によって撮影する。レーザー顕微鏡としては、キーエンス社製の形状解析レーザー顕微鏡「ＶＫ－Ｘ２５０／２６０（商品名）」を用いることができる。測定時の倍率は２４０倍とする。撮影により得られた画像を、マルチファイル解析アプリケーションＶＫ－Ｈ１ＸＭを用いて画像処理し、光量が特異的な領域を排除する。更に、画像に対して面形状補正を行う。隔壁の表面から－３μｍとして基準面を設定し、その基準面からの細孔の直径が３．８μｍ以上の細孔の孔深さを測定する。測定した値の個数平均値を、隔壁１の表面の細孔深さ（μｍ）とする。
【0032】
隔壁１の厚さについては特に制限はないが、例えば、隔壁１の厚さが１９０．５～２５４μｍであることが好ましく、２１５．９～２４１．３μｍであることが更に好ましい。隔壁１の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。隔壁１の厚さが１９０．５μｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。一方、隔壁１の厚さが２５４μｍを超えると、ハニカムフィルタ１００の圧力損失が増大することがある。
【0033】
隔壁１によって区画されるセル２の形状については特に制限はない。例えば、セル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状としては、多角形、円形、楕円形等を挙げることができる。多角形としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等を挙げることができる。なお、セル２の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形であることが好ましい。また、セル２の形状については、全てのセル２の形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図示は省略するが、四角形のセルと、八角形のセルとが混在したものであってもよい。また、セル２の大きさについては、全てのセル２の大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図示は省略するが、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。なお、本発明において、セルとは、隔壁によって取り囲まれた空間のことを意味する。
【0034】
ハニカム構造体４のセル密度については特に制限はないが、例えば、ハニカム構造体４のセル密度が４３．４～４９．６個／ｃｍ２であることが好ましく、４５．０～４８．１個／ｃｍ２であることが更に好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタ１００の捕集性を維持しつつ、圧力損失の増大を抑制することができる。
【0035】
ハニカム構造体４の形状については特に制限はない。ハニカム構造体４の形状としては、流入端面１１及び流出端面１２の形状が、円形、楕円形、多角形等の柱状を挙げることができる。
【0036】
ハニカム構造体４の大きさ、例えば、流入端面１１から流出端面１２までの長さや、ハニカム構造体４のセル２の延びる方向に直交する断面の大きさについては、特に制限はない。ハニカムフィルタ１００を、排ガス浄化用のフィルタとして用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。
【0037】
目封止部５の材料については特に制限はない。例えば、上述した隔壁１の材料と同様の材料であってもよいし、隔壁１の材料とは異なる材料であってもよい。
【0038】
ハニカムフィルタ１００は、複数のセル２を区画形成する隔壁１に排ガス浄化用の触媒が担持されていることが好ましい。隔壁１に触媒を担持するとは、隔壁１の表面及び隔壁１に形成された細孔の内壁に、触媒がコーティングされることをいう。このように構成することによって、排ガス中のＣＯやＮＯｘやＨＣなどを触媒反応によって無害な物質にすることができる。また、捕集した煤等のＰＭの酸化を促進させることができる。
【0039】
隔壁１に担持する触媒については特に制限はない。例えば、このような触媒として、白金族元素を含有する触媒であって、アルミニウム、ジルコニウム、及びセリウムのうちの少なくとも一種の元素の酸化物を含む触媒を挙げることができる。触媒の担持量は、５０～１００ｇ／Ｌであることが好ましい。なお、本明細書における、触媒の担持量（ｇ／Ｌ）は、ハニカムフィルタ１００の単位容積（Ｌ）当たりに担持される触媒の量（ｇ）を示す。
【0040】
（２）ハニカムフィルタの製造方法：
本発明のハニカムフィルタを製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造体を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造体を作製するための坏土は、原料粉末として、前述の隔壁の好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダー等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。なお、本発明のハニカムフィルタを製造する際に、坏土を調製するための原料粉末として、カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ等を用い、これらの原料粉末を、シリカが４２～５６質量％、アルミナが３０～４５質量％、マグネシアが１２～１６質量％の範囲に入る化学組成となるようにして調製することができる。なお、造孔材は平均粒径１０～２５μｍの球体のものを使用し、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムは平均粒径が７μｍ以下のものを使用することができる。
本発明のハニカムフィルタを製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造体を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造体を作製するための坏土は、原料粉末として、前述の隔壁の好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダー等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。なお、本発明のハニカムフィルタを製造する際に、坏土を調製するための原料粉末として、カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ等を用い、これらの原料粉末を、シリカが４２～５６質量％、アルミナが３０～４５質量％、マグネシアが１２～１６質量％の範囲に入る化学組成となるようにして調製することができる。なお、造孔材は平均粒径１０～２５μｍの球体のものを使用し、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムは平均粒径が７μｍ以下のものを使用することができる。
【0041】
次に、このようにして得られた坏土を押出成形することにより、複数のセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を作製する。押出成形においては、押出成形用の口金として、坏土の押出面に、成形するハニカム成形体の反転形状となるスリットが設けられた口金を用いることができる。
【0042】
得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥し、ハニカム成形体の作製に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を作製する。目封止部を作製した後に、ハニカム成形体を更に乾燥してもよい。
【0043】
次に、目封止部を作製したハニカム成形体を焼成することにより、ハニカムフィルタを製造する。焼成温度及び焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料に最適な焼成温度及び焼成雰囲気を選択することができる。
【実施例0044】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【0045】
（実施例１）
コージェライト原料粉末として、カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカを用い、それらを混合してコージェライト化原料を調製した。そして、調製したコージェライト化原料に、造孔材、分散媒、及びバインダーを、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。なお、造孔材は平均粒径２０μｍの球体のものを使用し、タルクは平均粒径が７μｍのものを、カオリンは平均粒径が４μｍのものを、アルミナは平均粒径が５μｍのものを、水酸化アルミニウムは平均粒径が４μｍのものを使用した。
コージェライト原料粉末として、カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカを用い、それらを混合してコージェライト化原料を調製した。そして、調製したコージェライト化原料に、造孔材、分散媒、及びバインダーを、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。なお、造孔材は平均粒径２０μｍの球体のものを使用し、タルクは平均粒径が７μｍのものを、カオリンは平均粒径が４μｍのものを、アルミナは平均粒径が５μｍのものを、水酸化アルミニウムは平均粒径が４μｍのものを使用した。
【0046】
次に、得られた坏土を、押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を作製した。次に、得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて更に乾燥した。ハニカム成形体におけるセルの形状は、四角形とした。
【0047】
次に、乾燥後のハニカム成形体に、目封止部を形成した。まず、ハニカム成形体の流入端面にマスクを施した。次に、マスクの施された端部（流入端面側の端部）を目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていないセル（流出セル）の開口部に目封止スラリーを充填した。このようにして、ハニカム成形体の流入端面側に、目封止部を形成した。そして、乾燥後のハニカム成形体の流出端面についても同様にして、流入セルにも目封止部を形成した。
【0048】
次に、目封止部を形成したハニカム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させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、乾燥したハニカム成形体を、脱脂し、焼成して、実施例１のハニカムフィルタを製造した。
【0049】
実施例１のハニカムフィルタは、端面の直径が１３２ｍｍであり、セルの延びる方向の長さが１１０ｍｍであった。また、隔壁の厚さが２１５．９μｍであり、セル密度が４６個／ｃｍ２であった。隔壁の厚さの値を表１に示す。
【0050】
実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、隔壁の「気孔率（％）」及び「平均細孔径Ｄ（μｍ）」の測定を行った。また、これまでに説明した方法で、「円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）」、「隔壁表面の細孔の平均開口円相当径Ｒ（μｍ）」、「平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）」、及び「円相当径４０μｍ以上の細孔の総開口面積の割合（％）」を求めた。また、これまでに説明した方法で、隔壁の表面における「細孔の孔深さ（μｍ）」を求めた。各結果を、表１に示す。
【0051】
［気孔率（％）及び平均細孔径Ｄ（μｍ）］
隔壁の気孔率（％）及び平均細孔径Ｄ（μｍ）は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定した。気孔率（％）及び平均細孔径Ｄ（μｍ）の測定においては、ハニカムフィルタから隔壁の一部を切り出して試験片とし、得られた試験片を用いて測定を行った。試験片は、縦、横、高さのそれぞれの長さが、約１０ｍｍ、約１０ｍｍ、約２０ｍｍの直方体のものとした。試験片の採取箇所については、ハニカム構造体の軸方向の中心付近とした。
隔壁の気孔率（％）及び平均細孔径Ｄ（μｍ）は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定した。気孔率（％）及び平均細孔径Ｄ（μｍ）の測定においては、ハニカムフィルタから隔壁の一部を切り出して試験片とし、得られた試験片を用いて測定を行った。試験片は、縦、横、高さのそれぞれの長さが、約１０ｍｍ、約１０ｍｍ、約２０ｍｍの直方体のものとした。試験片の採取箇所については、ハニカム構造体の軸方向の中心付近とした。
【0052】
【表1】
【0053】
実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、捕集効率、及び圧力損失の評価を行った。なお、捕集効率、圧力損失の各評価においては、評価を行う各ハニカムフィルタに対して、以下の方法によって白金族元素含有触媒を担持し、触媒担持後においてそれぞれ測定を行った。各結果を、表２に示す。
【0054】
（触媒の担持方法）
まず、平均粒子径３０μｍの酸化アルミニウムを含む触媒スラリーを調製した。そして、調製した触媒スラリーを用いて、ハニカムフィルタに触媒を担持した。具体的には、触媒の担持は、ハニカムフィルタをディッピング（Ｄｉｐｐｉｎｇ）することによって行い、その後、余分な触媒スラリーを空気にて吹き飛ばすことによって、ハニカムフィルタの隔壁に所定量の触媒を担持した。その後、触媒を担持したハニカムフィルタを１００℃の温度で乾燥し、更に５００℃、２時間の熱処理を行うことにより、触媒付きハニカムフィルタを得た。実施例１のハニカムフィルタに担持した触媒の担持量は、７５ｇ／Ｌであった。
まず、平均粒子径３０μｍの酸化アルミニウムを含む触媒スラリーを調製した。そして、調製した触媒スラリーを用いて、ハニカムフィルタに触媒を担持した。具体的には、触媒の担持は、ハニカムフィルタをディッピング（Ｄｉｐｐｉｎｇ）することによって行い、その後、余分な触媒スラリーを空気にて吹き飛ばすことによって、ハニカムフィルタの隔壁に所定量の触媒を担持した。その後、触媒を担持したハニカムフィルタを１００℃の温度で乾燥し、更に５００℃、２時間の熱処理を行うことにより、触媒付きハニカムフィルタを得た。実施例１のハニカムフィルタに担持した触媒の担持量は、７５ｇ／Ｌであった。
【0055】
（捕集効率）
まず、各実施例及び比較例の触媒付きハニカムフィルタを排ガス浄化用フィルタとした排ガス浄化装置を作製した。次に、作製した排ガス浄化装置を、１．２Ｌ直噴ガソリンエンジン車両のエンジン排気マニホルドの出口側に接続して、排ガス浄化装置の流出口から排出されるガスに含まれる煤の個数を、ＰＮ測定方法によって測定した。走行モードに関しては、ＲＤＥ走行のワーストを模擬した走行モード（ＲＴＳ９５）を実施した。モード走行後に排出された煤の個数の累計を、判定対象となる排ガス浄化装置の煤の個数とし、その煤の個数から捕集効率（％）を算出した。そして、比較例１の触媒付きハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値を１００％とした場合における、各実施例及び比較例の触媒付きハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値（％）を求めた。捕集効率評価においては、下記評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの評価を行った。
評価「優」：捕集効率比（％）の値が、１２０％を超える場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：捕集効率比（％）の値が、１１０％を超え、１２０％以下である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：捕集効率比（％）の値が、１００％を超え、１１０％以下である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：捕集効率比（％）の値が、１００％以下の場合、その評価を「不可」とする。
まず、各実施例及び比較例の触媒付きハニカムフィルタを排ガス浄化用フィルタとした排ガス浄化装置を作製した。次に、作製した排ガス浄化装置を、１．２Ｌ直噴ガソリンエンジン車両のエンジン排気マニホルドの出口側に接続して、排ガス浄化装置の流出口から排出されるガスに含まれる煤の個数を、ＰＮ測定方法によって測定した。走行モードに関しては、ＲＤＥ走行のワーストを模擬した走行モード（ＲＴＳ９５）を実施した。モード走行後に排出された煤の個数の累計を、判定対象となる排ガス浄化装置の煤の個数とし、その煤の個数から捕集効率（％）を算出した。そして、比較例１の触媒付きハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値を１００％とした場合における、各実施例及び比較例の触媒付きハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値（％）を求めた。捕集効率評価においては、下記評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの評価を行った。
評価「優」：捕集効率比（％）の値が、１２０％を超える場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：捕集効率比（％）の値が、１１０％を超え、１２０％以下である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：捕集効率比（％）の値が、１００％を超え、１１０％以下である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：捕集効率比（％）の値が、１００％以下の場合、その評価を「不可」とする。
【0056】
（圧力損失）
１．２Ｌ直噴ガソリンエンジンから排出される排ガスを７００℃、６００ｍ３／ｈの流量で流入させて、触媒付きハニカムフィルタの流入端面側と流出端面側との圧力を測定した。そして、流入端面側と流出端面側との圧力差を算出することにより、ハニカムフィルタの圧力損失（ｋＰａ）を求めた。そして、比較例１の触媒付きハニカムフィルタの圧力損失の値を１００％とした場合における、各実施例及び比較例の触媒付きハニカムフィルタを圧力損失の値（％）を求めた。圧力損失評価においては、下記評価基準に基づき、各実施例のハニカムフィルタの評価を行った。
評価「優」：圧力損失比（％）の値が、９０％以下である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：圧力損失比（％）の値が、９０％を超え、９５％以下である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：圧力損失比（％）の値が、９５％を超え、１００％以下である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：圧力損失比（％）の値が、１００％を超える場合、その評価を「不可」とする。
１．２Ｌ直噴ガソリンエンジンから排出される排ガスを７００℃、６００ｍ３／ｈの流量で流入させて、触媒付きハニカムフィルタの流入端面側と流出端面側との圧力を測定した。そして、流入端面側と流出端面側との圧力差を算出することにより、ハニカムフィルタの圧力損失（ｋＰａ）を求めた。そして、比較例１の触媒付きハニカムフィルタの圧力損失の値を１００％とした場合における、各実施例及び比較例の触媒付きハニカムフィルタを圧力損失の値（％）を求めた。圧力損失評価においては、下記評価基準に基づき、各実施例のハニカムフィルタの評価を行った。
評価「優」：圧力損失比（％）の値が、９０％以下である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：圧力損失比（％）の値が、９０％を超え、９５％以下である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：圧力損失比（％）の値が、９５％を超え、１００％以下である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：圧力損失比（％）の値が、１００％を超える場合、その評価を「不可」とする。
【0057】
（実施例２～７）
実施例２～７においては、ハニカム構造体の構成を表１に示すように変更した。なお、実施例２～７においては、実施例２～７の特徴になるように、造孔材の平均粒径と，カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムの平均粒径を調整し、ハニカム構造体を作製した。
実施例２～７においては、ハニカム構造体の構成を表１に示すように変更した。なお、実施例２～７においては、実施例２～７の特徴になるように、造孔材の平均粒径と，カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムの平均粒径を調整し、ハニカム構造体を作製した。
【0058】
（比較例１～６）
比較例１～６においては、ハニカム構造体の構成を表１に示すように変更した。なお、比較例１～６においては、破砕状の造孔材と、平均粒径７μｍ超のカオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムを使用した。
比較例１～６においては、ハニカム構造体の構成を表１に示すように変更した。なお、比較例１～６においては、破砕状の造孔材と、平均粒径７μｍ超のカオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムを使用した。
【0059】
実施例２～７及び比較例１～６のハニカムフィルタについても、実施例１と同様の方法で、捕集効率、及び圧力損失の評価を行った。結果を表２に示す。なお、比較例１のハニカムフィルタは、各評価において評価基準となっている。
【0060】
【表2】
【0061】
（結果）
実施例１～７のハニカムフィルタは、捕集効率、及び圧力損失の評価において、評価基準となる比較例１のハニカムフィルタよりも優れた結果を示すものであった。特に、実施例２のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率（％）が６９％であり、且つ細孔の孔深さが３μｍであり、圧力損失の評価結果が特に優れたものであった。また、実施例３のハニカムフィルタは、平均開口円相当径が５μｍであり、且つ円相当径４０μｍ以上の細孔の割合が５％であり、捕集効率の評価結果が特に優れたものであった。
実施例１～７のハニカムフィルタは、捕集効率、及び圧力損失の評価において、評価基準となる比較例１のハニカムフィルタよりも優れた結果を示すものであった。特に、実施例２のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率（％）が６９％であり、且つ細孔の孔深さが３μｍであり、圧力損失の評価結果が特に優れたものであった。また、実施例３のハニカムフィルタは、平均開口円相当径が５μｍであり、且つ円相当径４０μｍ以上の細孔の割合が５％であり、捕集効率の評価結果が特に優れたものであった。
【0062】
一方、比較例２のハニカムフィルタは、円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）が７１％であり、且つ平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が０．９であり、捕集効率の評価結果（判定）が不可となった。
比較例３のハニカムフィルタは、円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）が５７％であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
比較例４のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率（％）が７１％であり、且つ平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が０．９であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
比較例５のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率（％）が５９％であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
比較例６のハニカムフィルタは、平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が１．９であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
比較例３のハニカムフィルタは、円相当径３μｍ超の細孔の総開口面積の割合（％）が５７％であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
比較例４のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率（％）が７１％であり、且つ平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が０．９であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
比較例５のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率（％）が５９％であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
比較例６のハニカムフィルタは、平均細孔径Ｄ（μｍ）に対する平均開口円相当径Ｒ（μｍ）の比率（Ｒ／Ｄ）が１．９であり、圧力損失の評価結果（判定）が不可となった。
【産業上の利用可能性】
【0063】
本発明のハニカムフィルタは、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとして利用することができる。
【符号の説明】
【0064】
１：隔壁、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、３：外周壁、４：ハニカム構造体、５：目封止部、１１：流入端面、１２：流出端面、１００：ハニカムフィルタ。
【図1】
【図2】
【図3】