CN113490786A - 废气净化过滤器 - Google Patents

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Abstract

废气净化过滤器(1)具有沿过滤器轴向(X)延伸的多个单元(11)、将多个单元(11)划分形成的多孔质的隔壁(12)、以及在过滤器两端部交替地密封多个单元(11)的密封部(13)。在隔壁(12)中，基于非接触式的面粗糙度测定的隔壁(12)表面的体积参数即突出谷部(123)的空间体积Vvv以及突出峰部(124)的实体体积Vmp的合计值，超过1.3μm3/μm2且为1.7μm3/μm2以下。此外，隔壁(12)的平均气孔径为12μm以上且20μm以下。此外，隔壁(12)的气孔率为50％以上且75％以下。

Description

废气净化过滤器
相关申请的相互参照
本申请基于2019年7月31日提出申请的日本申请2019-141520号，在此引用其记载内容。
技术领域
本申请涉及废气净化过滤器。
背景技术
从汽油发动机、柴油发动机等内燃机排出的废气中含有被称作颗粒物的颗粒状物质(以下，有时适当称作“PM”)。为了捕集该废气中的PM来净化废气，在内燃机的排气通路配置废气净化过滤器。通常来说，废气净化过滤器具有沿过滤器轴向延伸的多个单元、将多个单元划分形成的多孔质的隔壁、以及在过滤器两端部交替地密封多个单元的密封部。
从汽油发动机排出的PM量远远小于从柴油发动机排出的PM量。然而，由于规定了PM的数量限制，因此对于具有汽油发动机的车辆(以下，记作“汽油车辆”)，也需要搭载捕集从汽油发动机排出的PM的废气净化过滤器即汽油颗粒物过滤器(以下，有时适当称作“GPF”)。
在GPF中，存在除了捕集PM的功能之外，还需求通过向隔壁涂覆用于净化废气的催化剂，从而进行在以往的催化剂装置中实施的NOx净化的情况。
另外，在先的专利文献1中公开有通过由蜂窝构造体的隔壁承载的催化剂，来净化废气所含的NOx的技术。具体而言，在该文献中记载了几下几点，通过将基于JIS B 0601的隔壁的表面粗糙度Ra设为1μm以上，从而隔壁的表面积增大，能够使NOx的净化反应的产生区域增加，通过将隔壁的表面粗糙度Ra设为30μm以下，从而抑制废气向隔壁内部渗透的渗透性降低，能够提高NOx净化率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/141883号
发明内容
可以预见对于GPF中的NOx净化性能的要求逐年严格。为了实现NOx净化性能的提高，进行有在催化剂装置所使用的蜂窝构造体中，使由隔壁表面承载的催化剂量增加。然而，在废气穿过隔壁内的废气净化过滤器中，若应用这种方法，则隔壁内的气孔被催化剂堵塞。因此，在废气净化过滤器中，导致初期的PM捕集率降低以及压力损失(以下，有时适当称作“压损”)增大。
本申请目的在于提供即使不增加催化剂量，也能够实现确保初期的PM捕集率以及减少初期的压损，且能够提高初期的NOx净化率的废气净化过滤器。
本申请的一方式是具有沿过滤器轴向延伸的多个单元、将多个单元划分形成的多孔质的隔壁、以及在过滤器两端部交替地密封多个单元的密封部的废气净化过滤器，
在上述隔壁中，基于非接触式的面粗糙度测定的上述隔壁表面的体积参数即突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值，超过1.3μm3/μm2且为1.7μm3/μm2以下，
上述隔壁的平均气孔径为12μm以上且20μm以下，
上述隔壁的气孔率为50％以上且75％以下。
上述废气净化过滤器具有上述特定的构成。因此，根据上述废气净化过滤器，即使不增加催化剂量，也能够实现确保初期的PM捕集率以及减少初期的压损，且能够提高初期的NOx净化率。
另外，权利要求书所记载的括号内的附图标记表示与后述的实施方式所记载的具体的方式的对应关系，不限定本申请的技术范围。
附图说明
本申请的上述目的以及其他目的、特征、优点通过参照附图进行下述的详细的记述，而更加明确。其附图为：
图1是实施方式1的废气净化过滤器的立体图，
图2是沿着实施方式1的废气净化过滤器的过滤器轴向的截面图，
图3是表示实施方式1的废气净化过滤器中的废气的流动的图，
图4是示意地表示沿着实施方式1的废气净化过滤器中的隔壁的厚度方向的截面的图，
图5是表示基于非接触式的面粗糙度测定的负载曲线的一例的图，横轴表示负载面积率，纵轴表示高度，并且是用于说明作为隔壁表面的体积参数的突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的图，
图6是示意地表示在测定Vvv以及Vmp时从废气净化过滤器采集的隔壁体的形状的图，
图7是从观察方向观察废气流入侧的隔壁表面的图的一部分，是用于说明隔壁表面的面粗糙度测定时的观察区域的图，
图8的(a)是示意地表示实施方式1的废气净化过滤器的外形形状的一例的图，图8的(b)是示意地表示在测定隔壁表面的面粗糙度时，废气净化过滤器的径向上的隔壁体的采集位置的图(具体而言是图8的(c)的VIIIb-VIIIb线向视截面图)，图8的(c)是示意地表示废气净化过滤器的过滤器轴向以及径向上的隔壁体的采集位置的图(具体而言是图8的(b)的VIIIc-VIIIc线向视截面图)，
图9的(a)是示意地表示在隔壁中的气孔的孔壁面以不堵塞气孔的方式涂覆有催化剂层的状态的图，图9的(b)是在对图9的(a)的隔壁单纯地增加催化剂量的情况下，气孔被催化剂堵塞的图，
图10的(a)是Vvv以及Vmp的合计值处于本申请的范围内的情况下的废气流入侧的隔壁表面的三维凹凸图像的一例，图10的(b)是Vvv以及Vmp的合计值处于本申请的范围外的情况下的废气流入侧的隔壁表面的三维凹凸图像的一例，
图11的(a)是表示在隔壁表面的凹凸较小的情况下，PM难以非均匀堆积的情形的图，图11的(b)是表示在隔壁表面的凹凸较大的情况下，极端凸部成为立体壁障，PM容易非均匀堆积的情形的图，
图12示出了在实施方式2的废气净化过滤器中，在测定隔壁表面的气孔的表面开口径时取得的、由扫描式电子显微镜得到的隔壁表面的反射电子像的一例的图，
图13是示出了对图4的反射电子像进行二值化处理而成的二值化图像的一例的图，
图14是示出了在实施方式3的废气净化过滤器中，在测定隔壁中的连通孔的数量时使用的灰度值(gray value)图的一例的图，
图15示出了测定隔壁中的连通孔的数量时取得的、隔壁构造模型中的连通孔的一例的图，
图16是用于说明实验例中的初期PM捕集率的测定方法的图，
图17是用于说明实验例中的压损的测定方法的图，
图18是用于说明实验例中的NOx净化率的测定方法的图，
图19是表示在测定实验例中的面粗糙度时，对于试验体1的废气净化过滤器获得的废气流入侧的隔壁表面的三维凹凸图像的图，
图20是表示在测定实验例中的面粗糙度时，对于试验体1C的废气净化过滤器获得的废气流入侧的隔壁表面的三维凹凸图像的图，
图21是表示在实验例中获得的、基于非接触式的面粗糙度测定的隔壁表面的突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值(横轴)-初期NOx净化率(纵轴)的关系的图，
图22是表示在实验例中获得的、基于非接触式的面粗糙度测定的隔壁表面的突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值(横轴)-耐久后NOx净化率(纵轴)的关系的图。
具体实施方式
(实施方式1)
使用图1～图11对实施方式1的废气净化过滤器1进行说明。另外，将图1～图3所示的两端箭头的方向设为废气净化过滤器1的过滤器轴向X。
如图1～图3例示那样，废气净化过滤器1具有多个单元11、隔壁12、以及密封部13。
如图1～图3例示那样，多个单元11沿过滤器轴向X延伸。具体而言，多个单元11从废气G流入的流入端面15延伸至废气G流出的流出端面16。在垂直于过滤器轴向X的剖视下，例如如图1例示那样，单元形状能够设为四边形。单元形状不限于此，例如也可以是三角形、六边形等多边形、或圆形等。此外，单元形状也可以由两种以上的不同的形状的组合来构成。
隔壁12划分形成多个单元11。具体而言，隔壁12在形成为圆筒状等筒状的表层部14的内侧，以在垂直于过滤器轴向X的剖视下呈格子状等形状的方式设置。在废气净化过滤器1中，隔壁12、表层部14例如能够由堇青石等陶瓷形成。另外，隔壁12的厚度例如能够设为120μm～360μm。
多个单元11具有废气G流入的流入单元111、以及废气G流出的流出单元112。流入单元111与流出单元112在与过滤器轴向X正交的横向上，以及在与过滤器轴向X以及横向双方正交的纵向上，例如都能够彼此相邻地交替地排列形成。在该情况下，从过滤器轴向X观察流入端面15或者流出端面16时，流入单元111与流出单元112例如配置为格纹图案状。流入单元111以及流出单元112彼此邻接，在中间夹着隔壁12而隔开。
密封部13在过滤器两端部中交替地密封多个单元11。具体而言，如图2例示那样，密封部13将流出单元112中的流入端面15侧的开口部和流入单元111中的流出端面16侧的开口部密封。因此，流入单元111在流入端面15侧开口，在流出端面16侧，开口部被流出口侧的密封部13堵塞。此外，流出单元112在流出端面16侧开口，在流入端面15侧，开口部被流入侧的密封部13堵塞。密封部13例如能够由堇青石等陶瓷形成，但也可以由其他材质形成。
在本实施方式中，如图3例示那样，废气G从成为废气流入侧的流入端面15向流入单元111内流入。向流入单元111内流入的废气G在流入单元111内流动，并且在多孔质的隔壁12内流动并到达流出单元112。到达流出单元112的废气G在流出单元112内流动。在流出单元112内流动的废气G从成为废气流出口侧的流出端面16排出。
如图4例示那样，隔壁12以多孔质形成。即，在隔壁12内部具有气孔120。具体而言，隔壁12能够具有使隔着隔壁12相邻的单元11之间连通的连通孔121。具体而言，连通孔121在气体流入侧的隔壁12表面以及气体流出口侧的隔壁12表面开口。即，连通孔121通过贯通隔壁12，从而使彼此相邻的流入单元111与流出单元112之间连通。在隔壁12中，连通孔121被设为废气G的气体流路。另外，除了连通孔121以外，隔壁12还可以包含不使隔着隔壁12相邻的单元11之间连通的非连通孔122。
这里，如图5例示那样，关于隔壁12，基于非接触式的面粗糙度测定的隔壁12表面的体积参数即突出谷部123的空间体积Vvv以及突出峰部124的实体体积Vmp的合计值(以下，有时仅称作“Vvv以及Vmp的合计值”)，为超过1.3μm3/μm2且1.7μm3/μm2以下。隔壁12表面的Vvv以及Vmp，能够通过非接触式表面粗糙度测定仪对废气流入侧的隔壁12表面实施面粗糙度测定来测出，该非接触式表面粗糙度测定仪能够测定以ISO25178为基准的三维的粗糙度参数即体积参数。后述详细内容。
使用图5，对由ISO25178定义的体积参数即突出谷部123的空间体积Vvv、突出峰部124的实体体积Vmp进行说明。若通过非接触式表面粗糙度测定仪对测定对象的表面实施面粗糙度测定，则能够得到图5例示那样的负载面积率(横轴)-高度(纵轴)的关系即负载曲线。在测定隔壁12表面的Vvv以及Vmp时，如图5所示，负载面积率为10％时的高度被设为中心部125与突出峰部124的边界。此外，负载面积率为80％时的高度被设为中心部125与突出谷部123的边界。即，图5所示的负载曲线将负载面积率为10％及80％的位置作为边界，来分为突出峰部124、中心部125、以及突出谷部123。突出峰部124的实体体积为Vmp，突出谷部123的空间体积为Vvv。另外，中心部125的实体体积为Vmc，中心部125的空间体积为Vvc。
Vvv以及Vmp如以下那样测定。具体而言，如图6所示，从废气净化过滤器1中切取隔壁体101。但是，去除密封部13存在的部分。隔壁体101在垂直于过滤器轴向X的截面视下由纵3单元×横3单元的合计9单元构成，并被设为过滤器轴向X的长度为10mm的块状体。另外，在图6所示的隔壁体101的端面标示的点状区域102表示被标示了点状区域102的单元11为流出单元112，并非表示隔壁体101具有密封部13。因此，在隔壁体101的端面未示出点状区域102的单元11是指使废气G流入的流入单元111。此外，在隔壁体101中的中心部配置有流出单元112。
接着，如图6所示，以能够观察配置于隔壁体101的中心部的流出单元112中的废气流入侧的隔壁12表面的方式，将隔壁体101切削至图6的虚线位置P。图7示出从观察方向观察废气流入侧的隔壁12表面的图的一部分。另外，图6所示的箭头Y1为观察方向，图7所示的附图标记Y2表示图6所示的箭头Y1与纸面垂直并且朝向深度方向。接着，以能够观察废气流入侧的隔壁12表面的方式进行了上述切削而得的隔壁体101被置于非接触式表面粗糙度测定仪。作为非接触式表面粗糙度测定仪，能够使用奥林巴斯公司制的激光深度显微镜“OLS4100”。另外，在由于停产等原因而无法获得激光深度显微镜“OLS4100”的情况下，能够使用通过相同的分析原理实施面粗糙度测定的后续机型，例如奥林巴斯公司制的“OLS5000”等。
接着，通过非接触式表面粗糙度测定仪对废气流入侧的隔壁12表面进行面粗糙度测定。面粗糙度测定条件为倍率：50倍，激光波长：405nm，扫描速度：使用测定仪的“高精度模式”，观察视场：将与过滤器轴向X相同方向的横向700μm、与过滤器轴向X垂直的方向的纵向500μm设为一个视场，采用连续的四个视场。如图7所示，隔壁12表面的面粗糙度测定时的观察区域O由连续的四个视场O1、O2、O3、以及O4构成。
接着，通过非接触式表面粗糙度测定仪的分析软件，读入并结合四个视场O1～O4的各图像。接着，通过分析结合后的图像，来去除高度以及深度信息的噪声。接着，获取由色标表示高度信息的废气流入侧的隔壁表面的三维凹凸图像。接着，对如上述那样预处理而得到的三维凹凸图像，通过分析软件实施“面粗糙度计测”，从而导出隔壁体101中的Vvv、Vmp。
将如上述那样对于从废气净化过滤器1采集到的三处各隔壁体101求出的各Vvv的平均值、与各Vmp的平均值相加而得值，设为由非接触式的面粗糙度测定得出的隔壁12表面的突出谷部123的空间体积Vvv以及突出峰部124的实体体积Vmp的合计值。
具体而言，如图8所示，隔壁体101被从废气净化过滤器1中的穿过直径的中心部的过滤器轴向X的中央部分1a、靠近流入端面15侧的密封部13的上游侧部分1b、靠近流出端面16侧的密封部13的下游侧部分1c这三处采集。另外，从废气净化过滤器1中的中心部采集隔壁体101是因为该部分的废气G的流速快，是容易产生废气G的流通的部分。通过至少将废气净化过滤器1中的直径的中心部设为上述构成，能够充分发现NOx净化性能的提高效果。
在废气净化过滤器1中，隔壁12的平均气孔径设为12μm以上且20μm以下。此外，隔壁12的气孔率设为50％以上且75％以下。
隔壁12的平均气孔径以及气孔率通过使用了压汞法的原理的水银孔隙率计来测定。具体而言，从废气净化过滤器1切取试验片。但是，去除密封部13存在的部分。试验片设为与过滤器轴向X正交方向的尺寸为纵15mm×横15mm且过滤器轴向X的长度为20mm的长方体。接着，在水银孔隙率计的测定单元内收纳试验片，并将测定单元内减压。之后，向测定单元内导入水银并加压，根据加压时的压力与向试验片中的隔壁12的气孔内导入的水银的体积，测定气孔径与气孔容积。测定在0.5～20000psia的压力范围内进行。另外，0.5psia相当于0.35×10-3kg/mm2，20000psia相当于14kg/mm2。相当于该压力范围的气孔径的范围为0.01～420μm。作为根据压力计算气孔径时的常数，使用接触角140°以及表面张力480dyn/cm。隔壁12的平均气孔径是指在隔壁12的气孔径分布中，从气孔径较小一侧起的累计气孔容积为50％的气孔径(气孔容积的累计值50％中的气孔径)。此外，隔壁12的气孔率能够通过如下关系式计算。
隔壁12的气孔率(％)＝总气孔容积/(总气孔容积+1/隔壁材料的真密度)×100
另外，在隔壁材料为堇青石的情况下，能够使用2.52作为堇青石的真密度。
废气净化过滤器1通过将隔壁12表面中的突出谷部123的空间体积Vvv以及突出峰部124的实体体积Vmp的合计值、隔壁12的平均气孔径、隔壁12的气孔率设为上述特定的范围，从而即使不增加催化剂量，也能够实现确保初期的PM捕集率以及减少初期的压损，且能够提高初期的NOx净化率。以下，使用图9～图11对可获得这种效果的机制进行说明。
如图9的(a)所示，考虑在隔壁12内的气孔120、具体而言连通孔121表面以不堵塞连通孔121的方式涂覆催化剂层3的状态。在该状态下，若为了实现NOx净化性能的提高而单纯地增加催化剂量，则如图9的(b)所示，隔壁12内的连通孔121被催化剂堵塞。因此，在废气G穿过隔壁12内的废气净化过滤器1中，引起初期时的PM捕集率的降低以及压损的上升。因此，在废气净化过滤器1中，重要的是不通过增加催化剂量的方法来提高NOx净化性能。当然，需要同时实现确保初期的PM捕集率以及减少初期的压损。
在隔壁12表面中的Vvv以及Vmp的合计值设为上述特定的范围的废气净化过滤器1中，如图10的(a)例示那样，由于隔壁12表面的凹凸较小(隔壁12表面平坦)，废气G容易向各气孔120分散。其结果，在隔壁12内流动的废气G的流速上升被抑制，能够抑制与催化剂的反应不充分的未反应的废气G从隔壁12流通。即，通过在隔壁12内流动的废气G的流速上升被抑制，从而能够充分地确保废气G与催化剂的反应时间，能够在各气孔120中有效地运用催化剂。因此，即使不增加催化剂量，也能够提高初期的NOx净化性能。与此相对，在隔壁12表面中的Vvv以及Vmp的合计值设为上述特定的范围外的情况下，如图10的(b)例示那样，由于隔壁12表面的凹凸过大，因此废气G集中于极端的凹部123a而流速变大。其结果，未反应的废气G容易从隔壁12流通。因此，在这种情况下，不能提高初期的NOx净化率。
此外，在隔壁12表面中的Vvv以及Vmp的合计值设为上述特定的范围的情况下，如图11的(a)例示那样，由于隔壁12表面的凹凸较小，因此捕集到的PM2的非均匀堆积难以产生。因此，在PM2的再生处理时，能够抑制隔壁12的温度局部上升。故而，在废气净化过滤器1的使用时，催化剂的局部性的热劣化难以产生，能够提高耐久后的NOx净化性能。与此相对，在隔壁12表面中的Vvv以及Vmp的合计值设为上述特定的范围外的情况下，如图11的(b)例示那样，由于隔壁12表面的凹凸过大，因此极端的凸部124a成为立体壁障，PM2容易非均匀堆积。其结果，在废气净化过滤器1的使用时，催化剂的局部性的热劣化变得容易进行，难以提高耐久后的NOx净化性能。
另外，上述的专利文献1通过对基于由JISB0601规定的线粗糙度测定的隔壁表面的算术平均粗糙度Ra进行规定，使隔壁表面的粗糙度Ra粗糙来增加废气的接触面积，从而提高NOx净化性能。即，在上述的专利文献1中，对于通过减小隔壁12表面的凹凸、特别是通过将隔壁12表面中的Vvv以及Vmp的合计值设为上述特定的范围内，利用上述的机制来提高NOx净化性能这一技术思想，丝毫未记载也未给出启示。
此外，在废气净化过滤器1中，隔壁12的平均气孔径以及气孔率设为上述特定的范围。因此，废气净化过滤器1即使在形成有催化剂层的情况下，也能够实现确保初期的PM捕集率与减少初期的压损。若隔壁12的平均气孔径低于上述下限值，则废气G的流通变差，初期的压损上升。另一方面，若隔壁12的平均气孔径超过上述上限值，则容易产生PM2的漏出，初期的PM捕集率降低。此外，若隔壁12的气孔率低于上述下限值，则连通孔121的数量降低。因此，由于PM2的捕集点减少，初期的PM捕集率容易降低，此外，由于废气G的通道减少，初期的压损容易增大。另外，若隔壁12的气孔率低于上述上限值，则难以确保废气净化过滤器1自身的强度，由于封装时的应力、PM2的再生处理时的发热导致裂纹容易产生，废气净化过滤器1的构造可靠性降低。
如以上那样，根据隔壁12表面中的Vvv以及Vmp的合计值、隔壁12的平均气孔径、以及隔壁12的气孔率设为上述特定的范围的废气净化过滤器1，在形成催化剂层的情况下，即使不增加催化剂量(即使以相同的催化剂量)，也能够实现确保初期的PM捕集率以及减少初期的压损，并且能够提高初期的NOx净化率。
在废气净化过滤器1中，出于通过NOx与催化剂接触的面积的增大从而容易提高NOx净化率等观点，Vvv以及Vmp的合计值优选的是能够设为1.35μm3/μm2以上，更优选的是能够设为1.4μm3/μm2以上。此外，出于形成催化剂层时的初期以及耐久后的NOx净化性能的提高等观点，Vvv以及Vmp的合计值优选的是能够设为1.65μm3/μm2以下，更优选的是能够设为1.6μm3/μm2以下，进一步优选的是能够设为1.55μm3/μm2以下。
在废气净化过滤器1中，出于容易可靠地减少形成催化剂层时的初期的压损等观点，隔壁12的平均气孔径优选的是能够设为13μm以上，更优选的是能够设为14μm以上。此外，出于容易抑制形成催化剂层时的由PM的漏出导致的初期的PM捕集性能降低等观点，隔壁12的平均气孔径优选的是能够设为19μm以下，更优选的是能够设为18μm以下，进一步优选的是能够设为17μm以下。
在废气净化过滤器1中，出于可靠地确保形成催化剂层时的初期的PM捕集性能、减少初期的压损等观点，隔壁12的气孔率优选的是能够设为55％以上，更优选的是能够设为60％以上。此外，出于容易确保废气净化过滤器1自身的强度、容易抑制由封装时的应力、PM2的再生处理时的发热导致的裂纹、以及容易确保废气净化过滤器1的构造可靠性等观点，隔壁12的气孔率优选的是能够设为70％以下，更优选的是能够设为67％以下，进一步优选的是能够设为65％以下。
废气净化过滤器1通过配置于汽油发动机的排气通路来使用，即通过用作GPF从而能够充分地发挥其效果。但是，废气净化过滤器1也能够配置于柴油发动机的排气通路来使用，即能够用作DPF(柴油颗粒物过滤器)。
废气净化过滤器1在催化剂承载于隔壁12的状态下使用。废气净化过滤器1既可以设为在隔壁12的连通孔121的孔壁面承载催化剂的状态，也可以设为在隔壁12的表面承载催化剂的状态，还可以是该两方状态。即，催化剂形成为层状而成的催化剂层3既可以形成于连通孔121的孔壁面上，也可以形成于隔壁12表面上，还可以形成于该两方上。作为构成催化剂层3的催化剂，例如能够使用由Pt、Rh、Pd等贵金属构成的NOx催化剂。在这种情况下，除了NOx之外，还能够净化CO、HC等有害气体成分。此外，催化剂层3除了催化剂以外，还可以含有氧化铝、助催化剂等。作为助催化剂，例示出氧化铈、氧化锆、氧化铈-氧化锆固溶体等。作为废气净化过滤器1中的催化剂承载量，例如能够例示出50g/L以上且150g/L以下的范围。另外，上述的Vvv以及Vmp的合计值、隔壁的平均气孔径、以及隔壁的气孔率为催化剂承载于废气净化过滤器1之前的值。
(实施方式2)
使用图12、图13对实施方式2的废气净化过滤器进行说明。另外，在实施方式2以后使用的附图标记中的、与上文的实施方式中使用的附图标记相同的附图标记，只要未特别示出，则表示与上文的实施方式相同的构成要素等。
在本实施方式的废气净化过滤器1中，隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比设为0.55以上且0.85以下。另外，上述的隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比，是催化剂承载于废气净化过滤器1之前的值。隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比，可通过减小隔壁12表面的气孔120的表面开口径，并增大隔壁12内的平均气孔径来减小。
根据该构成，在涂覆催化剂时，更多的催化剂被涂覆在隔壁12表面上，涂覆在隔壁12的连通孔121的孔壁面的催化剂层3变薄。故而，根据该构成，容易享受到隔壁12表面的NOx净化效果，并且容易抑制连通孔121内的催化剂堵塞，因此容易实现确保PM捕集率以及减少压损，容易提高NOx净化性能。另外，若隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比低于上述规定的下限值，则容易仅在隔壁12表面上形成催化剂层3(难以在隔壁12内的连通孔121的孔壁面形成催化剂层3)，隔壁12表面上的催化剂层3的膜厚变厚。由于在形成于隔壁12表面上的膜厚较厚的催化剂层3中，形成废气G不扩散的区域，因此无助于NOx净化的催化剂增加，NOx净化性能趋于劣化。此外，若隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比超过上述规定的上限值，则难以在隔壁12表面上形成催化剂层3，绝大部分催化剂由隔壁12内承载。其结果，被催化剂堵塞的连通孔121变多，PM捕集率、压损、NOx净化性能趋于降低。
隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径如以下那样测定。在废气G流入一侧的隔壁12表面以及废气G流出一侧的隔壁12表面，形成有基于气孔120的表面开口126。这里，使用扫描式电子显微镜(SEM)，取得废气G流入一侧的隔壁12表面(即，面向上述流入单元111的隔壁12表面)的反射电子像。但是，除去密封部13存在的部分的隔壁12表面。此时，能够将加速电压设为10kV、将倍率设为300倍。图12示出隔壁12表面的反射电子像的一例。在图12的反射电子像中，黑色区域为隔壁12表面的表面开口126，浅灰色区域为隔壁12表面的骨架部127。接着，使用图像分析软件(WinROOF，三谷商事公司制)，对摄像图像进行二值化处理。二值化处理的目的是区别隔壁12表面的表面开口126与隔壁12表面的骨架部127。由于表面开口126与骨架部127彼此亮度不同，因此在二值化处理中，实施残留于摄像图像中的噪声的去除，在设定任意的阈值之后进行二值化处理。由于阈值根据摄像图像而不同，因此通过目视观察来确认摄像图像，且对每个摄像图像设定能够分离表面开口126与骨架部127的阈值。图13示出二值化图像的一例。在图13的二值化图像中，浅灰色区域为隔壁12表面的表面开口126，黑色区域为隔壁12表面的骨架部127。对于所获得的二值化图像中的表面开口126，分别对每个表面开口126计算当量圆直径，即具有与表面开口126的面积相同的面积的正圆的直径，累计计算出的全部当量圆直径，并将除以表面开口126的数量而得的值设为表面开口径。从如上述那样对隔壁12表面的不同的任意的五处位置求出的各二值化图像中获得的各表面开口径的平均值，被设为隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径。并且，通过隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径除以隔壁12的平均气孔径，能够求出隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比。即，能够通过隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比(隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径)/(隔壁12的平均气孔径)的式子求出。
出于提高NOx净化性能等观点，隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比优选的是能够设为0.55以上，更优选的是能够设为0.60以上，进一步优选的是能够设为0.65以上。出于提高NOx净化性能等观点，隔壁12表面的气孔120的平均表面开口径与隔壁12的平均气孔径之比优选的是能够设为0.85以下，更优选的是能够设为0.80下，进一步优选的是能够设为0.75以下。其他构成以及作用效果与实施方式1相同。
(实施方式3)
使用图14、图15对实施方式3的废气净化过滤器进行说明。在本实施方式的废气净化过滤器1中，隔壁12与上述的实施方式同样，包含使相邻的单元11之间连通的连通孔121。而且，隔壁12的每1mm2的连通孔121的数量即连通孔数设为3800个以上且6000个以下。另外，上述的连通孔数是催化剂承载于废气净化过滤器之前的值。
根据该构成，通过连通孔121的增加，在隔壁12内流动的废气G的流速得到抑制，容易确保废气G与催化剂的反应时间。此外，通过连通孔121的增加，在承载催化剂时，由催化剂导致的连通孔121的堵塞得到抑制。堵塞连通孔121的催化剂，无助于NOx净化。因此，根据该构成，容易提高NOx净化性能。另外，若连通孔数过多，则承载于连通孔121的孔壁面的催化剂面积变大，催化剂层3变薄。因此，难以确保废气G与催化剂的反应时间，未反应的废气G从连通孔121漏出，NOx净化性能趋于降低。因此，连通孔数为6000个以下较好。
隔壁12的每1mm2的连通孔数，根据将由X射线CT装置取得的隔壁12的断层照片三维化而得的隔壁构造模型来计算。具体而言，隔壁12的每1mm2的连通孔数如以下那样测定。
从废气净化过滤器1切取隔壁片。但是，除去密封部13存在的部分。隔壁片设为下述的长方体状，即过滤器轴向X的长度约为700μm、与过滤器轴向X正交的隔壁12表面方向的宽度约为700μm、厚度为隔壁厚度。接着，对隔壁片进行真空脱气且包埋在树脂中，成为X射线CT摄像样品。使用X射线CT装置，在电压：80kV、步长：0.1°、分辨率：0.684787μm/pixel的摄像条件下，对该样品取得连续断层图像。所获得的TIFF格式的连续断层图像使用GeoDict的界面之一的importGeo-Vol功能，在0.6874787μm/voxel(体素)的条件下读入，该GeoDict是由Math2Market GmbH公司开发的微构造模拟软件。接着，为了分离所读入的图像的骨架部与空间部，将图14所示那样的灰度值图中的分离成两个峰时的交叉部设为阈值，将隔壁片三维模型化。接着，去除三维模型的噪声，以成为600voxel×600voxel×隔壁厚度voxel的方式去除不需要的部分。接着，使用GeoDict的模块之一的Porodict功能中的Percolation Path导出该三维化后的隔壁构造模型M中的连通孔121的数量。GeoDict中的Percolation Path的计算方法的详细内容可以适当参考GeoDict的手册的记载内容。图15示出隔壁构造模型中的连通孔的一例。另外，图15所示的隔壁构造模型M中的上表面M1为废气流入侧的隔壁12表面，背面M2为废气流出口侧的隔壁12表面。在上述导出后，将导出的连通孔数换算为废气流入侧的隔壁12表面(上表面M1)的每1mm2面积的连通孔数。对从六处位置切取的各隔壁片实施上述的测定，所获得的各连通孔数的换算值的平均值被设为隔壁每1mm2的连通孔数。另外，具体而言，从废气净化过滤器1中的穿过直径的中心部的过滤器轴向X的中央部分、靠近过滤器端面15侧的密封部13的上游侧部分、靠近过滤器端面16侧的密封部13的下游侧部分、废气净化过滤器1的外周部中的过滤器轴向X的中央部分、靠近过滤器端面15侧的密封部13的上游侧部分、靠近过滤器端面16侧的密封部13的下游侧部分这六处位置采集隔壁片。
出于提高NOx净化性能等观点，隔壁12的每1mm2的连通孔数优选的是能够设为3900个以上，更优选的是能够设为4000个以上，进一步优选的是能够设为4100个以上，更进一步优选的是能够设为4200个以上。出于提高NOx净化性能等观点，隔壁12的每1mm2的连通孔数NOx优选的是能够设为5900个以下，更优选的是能够设为5800个以下，进一步优选的是能够设为5700个以下，更进一步优选的是能够设为5600个以下。其他构成以及作用效果与实施方式1相同。此外，本方式也能够应用于实施方式2。
(实施方式4)
对实施方式4的废气净化过滤器的制造方法进行说明。实施方式4的废气净化过滤器的制造方法是能够制造上述的实施方式1～3的废气净化过滤器的方法。以下详细进行说明。
在制造废气净化过滤器1时，混合用于形成隔壁12的陶瓷原料粉、粘合剂、溶剂、根据需要添加的造孔材料、分散剂、润滑剂等添加剂等来调制坯土。用于形成隔壁12的陶瓷原料粉能够根据构成隔壁12的陶瓷适当选择。例如，如果构成隔壁12的陶瓷是堇青石的话，则能够含有氧化镁等镁源、氧化铝、氢氧化铝等铝源、以及二氧化硅等硅源。若构成隔壁12的陶瓷是钛酸铝的话，则能够含有二氧化钛等钛源、氧化铝等铝源。若构成隔壁12的陶瓷是碳化硅的话，则能够含有碳源以及硅源。能够适当调节各成分的配合量以获得希望的陶瓷。在本实施方式中，以由堇青石构成废气净化过滤器1的隔壁12的情况为例，对废气净化过滤器1的制造方法进行详细地说明。
首先，制作含有堇青石形成原料的坯土。坯土能够通过下述方式制作，将二氧化硅、滑石、氢氧化铝等调整为堇青石成分，并进一步适当添加甲基纤维素等粘合剂、石墨等造孔材料、阴离子分散剂或阳离子分散剂等分散剂、润滑油、水等混合而成。也可以配合氧化铝、高岭土来构成堇青石成分。作为二氧化硅，能够使用多孔质二氧化硅。在堇青石形成原料中，二氧化硅、滑石可成为气孔形成原料。气孔形成原料是形成气孔120的材料。气孔形成原料在烧制时生成液相组分，由此形成气孔120。另一方面，在堇青石形成原料中，氢氧化铝、氧化铝、高岭土可成为骨料原料。骨料原料是形成气孔120以外的陶瓷部分的材料。
接着，使用模具将调制后的坯土挤出成型，来成型蜂窝成型体。接着，对蜂窝成型体进行干燥、烧制。由此，形成蜂窝构造部。蜂窝构造部是由单元11、隔壁12、以及表层部14构成的部分。接着，密封部13能够在蜂窝构造部的烧制后或者烧制前形成。具体而言，例如，使用密封部形成用的浆料，交替地密封烧制后的蜂窝构造部或者烧制前的蜂窝成型体的单元11的开口部，并进行烧制，从而能够形成密封部13。
这里，例如通过调整将蜂窝成型体挤出成型时使用的模具的狭缝部表面的最大高度粗糙度Rz(由JIS B0601-2001规定)等，能够将隔壁12表面的突出谷部123的空间体积Vvv以及突出峰部124的实体体积Vmp的合计值控制为上述的希望的范围。另外，狭缝部是坯土在其中穿过，用于成型出成为隔壁12的部分的部位。此外，例如通过调整气孔形成原料的粒子径d50、气孔形成原料的添加量等，能够将隔壁12的平均气孔径、气孔率控制为上述希望的范围。另外，上述的粒子径d50能够通过激光衍射式粒度分布测量仪基于体积基准的粒度分布来获得(以下相同，故省略)。
此外，例如通过调整模具的狭缝部表面的最大高度粗糙度Rz(由JIS B0601-2001规定)等，能够将隔壁12表面中的气孔的表面开口径控制为上述希望的范围。
此外，例如通过促进坯土中的气孔形成原料彼此的接触等，能够将隔壁12的每1mm2的连通孔数控制为上述希望的范围。这是因为在液相反应中气孔形成原料彼此接触的情况下，气孔形成原料扩散而成为气孔120，因此提高了气孔120的连通性。在坯土中，为了选择性地使气孔形成原料彼此接触，例如能够在坯土调制时使用阴离子分散剂、阳离子分散剂等。另外，作为阴离子分散剂，例如有Nopcos Perth 44-C(三洋化成公司制)等，作为阳离子分散剂，例如有Nopcos Perth 092(三洋化成公司制)等。
更具体而言，将规定配合量的气孔形成原料(这里为二氧化硅与滑石的混合粉)二等分，为了对等分后的一方的气孔形成原料赋予负的电荷，将一方的气孔形成原料与阴离子分散剂和水预捏合，来获得第一混合物。在第一混合物中，在一方的气孔形成原料中附着有阴离子分散剂。此外，为了对等分后的另一方的气孔形成原料赋予正的电荷，将另一方的气孔形成原料与阳离子分散剂和水预捏合，来获得第二混合物。在第二混合物中，在另一方的气孔形成原料中附着有阳离子分散剂。然后，将第一混合物、第二混合物、骨料原料、根据需要配合的其他原料等进一步捏合。这样，能够获得保持了气孔形成原料彼此的接触状态的坯土。通过调整分散剂的种类、分散剂的添加量、混合气孔形成原料与分散剂的预混炼时间、挤出成型时的转速、坯土的干燥时间等，能够将隔壁12中的连通孔数控制为上述希望的范围。另外，若过度加长混合气孔形成原料与分散剂的预混炼的时间，则存在连通孔121的形成受损的隐患，因此优选的是适当地调整预混炼的时间。此外，若气孔形成原料的周围的骨料原料的粒子径变大，则存在连通孔121的形成受损的隐患，因此优选的是也适当地调整气孔形成原料与骨料原料的粒径比。
作为向隔壁12涂覆催化剂的涂覆方法，能够适用例如将隔壁12浸渍在含有贵金属等催化剂的流体中并烧结的方法等公知的方法。另外，上述流体例如能够例示出催化剂浆料等液体。
＜实验例＞
-废气净化过滤器的制作-
在本实验例中，按照上述废气净化过滤器的制造方法，制作了后述的表1所示的由堇青石制的废气净化过滤器构成的试验体1～8。
具体而言，作为堇青石形成原料，准备多孔质二氧化硅、滑石、氢氧化铝。多孔质二氧化硅、滑石为气孔形成原料，氢氧化铝为骨料原料。
接着，将多孔质二氧化硅与滑石的混合粉二等分，向一方的混合粉添加阴离子分散剂与水并混炼，向另一方的混合粉添加阳离子分散剂与水并混炼。这样，获得了含有被赋予了负电荷的气孔形成原料的浆料状的第一混合物、以及含有被赋予了正电荷的气孔形成原料的浆料状的第二混合物。第一混合物中的阴离子分散剂的添加量相对于多孔质二氧化硅与滑石的合计量100wt％为2～15wt％，水的添加量为制作坯土所需的量的一半。作为阴离子分散剂，使用了三洋化成工业公司制的“Nopcos Perth 44-C(ノプコスパース44－C)”。此外，第二混合物中的阳离子分散剂的添加量相对于多孔质二氧化硅与滑石的合计量100wt％为2～15wt％。水的添加量为制作坯土所需的量的一半。作为阳离子分散剂，使用了三洋化成工业公司制的“Nopcos Perth 092(ノプコスパース092)”。
接着，进一步混炼第一混合物、第二混合物、氢氧化铝、分散剂、以及润滑油。这样来制作坯土。作为分散剂，使用了平均分子量为4550的聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。
接着，使用模具将坯土挤出成型，以1410℃对成型后的蜂窝成型体进行烧制之后，形成密封部，从而获得废气净化过滤器。
在本实验例中，通过在1～15μm的范围内调整挤出成型时使用的模具的狭缝部表面的最大高度粗糙度Rz，从而减小隔壁表面的凹凸，将隔壁表面的突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值调整为上述希望的范围。另外，模具的狭缝部表面的Rz通过流入研磨剂来进行调整。此外，通过在5～35μm的范围内变更多孔质二氧化硅与滑石的混合粉(即，气孔形成材料)的粒子径d50，从而将隔壁的平均气孔径调整为上述希望的范围。此外，通过考虑隔壁的平均气孔径，并且在5～10μm的范围内调整模具的狭缝部表面的最大高度粗糙度Rz，使隔壁12表面的气孔的表面开口径变化，从而将隔壁表面的气孔的平均表面开口径与隔壁的平均气孔径之比调整为上述希望的范围。另外，若将模具的狭缝部表面的Rz设为5μm以下，则容易使上述的比值小于0.55。另一方面，若将模具的狭缝部表面的Rz设为10μm以上，则容易使上述的比值超过0.85。此外，通过使多孔质二氧化硅与滑石的混合粉的量相对于原料整体的量在40～70％的范围内变更，从而将隔壁的气孔率调整为上述希望的范围。此外，通过分别在2～15wt％的范围内变更阳离子分散剂以及阴离子分散剂的添加量，并且分别在5～150分钟的范围内变更第一混合物以及第二混合物的预混炼时间、坯土的混合时间，从而将连通孔数调整为上述希望的范围。在本实验例中，通过这些调整的组合，获得表1所示的试验体1～8的废气净化过滤器。
接下来，制作了后述的表1所示的由堇青石制的废气净化过滤器构成的试验体1C～8C用于比较。具体而言，除了使模具的狭缝部表面的Rz小于1μm这点以外与试验体1的制作相同，来获得试验体1C以及试验体2C的废气净化过滤器。此外，除了使模具的狭缝部表面的Rz超过15μm这点以外与试验体1的制作相同，来获得试验体3C以及试验体4C的废气净化过滤器了。此外，除了使模具的狭缝部表面的Rz超过15μm这点以外与试验体1的制作相同，来获得试验体3C以及试验体4C的废气净化过滤器。此外，除了增大二氧化硅的粒子径这点以外与试验体1的制作相同，来获得试验体5C的废气净化过滤器。此外，除了减小二氧化硅的粒子径这点以外与试验体1的制作相同，来获得试验体6C的废气净化过滤器。除了减小二氧化硅的配合量这点以外与试验体1的制作相同，来获得试验体7C以及试验体8C的废气净化过滤器。
另外，在本实验例中，各试验体的废气净化过滤器具有下述单元构造，即尺寸为φ118.4mm(过滤器直径)×L120mm(过滤器长)，隔壁的厚度为8.5mil，单元数为300cpsi。
-隔壁特性的测定-
对于未在隔壁形成有催化剂层的状态的各试验体的废气净化过滤器，按照上述的测定方法对废气流入侧的隔壁表面进行非接触式的面粗糙度测定，并计算出隔壁表面的突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值。此时，非接触式的面粗糙度测定使用了奥林巴斯公司制的激光深度显微镜(非接触式表面粗糙度测定仪)“OLS4100”。此外，基于OLS4100的分析软件的4视场的图像的结合通过“数据处理”中的“图像粘贴”来实施。在图像粘贴时将“重叠宽度”设为3％，并且选择了“进行图像之间的接缝校正”以及“使亮度图像的明亮度均匀化”。此外，在进行结合后的图像中的高度以及深度信息的噪声去除时，设为去除对象的亮度的阈值设为“自动判定”，去除区域设为“全部区域”。
此外，按照上述测定方法对上述各试验体测定了隔壁的气孔率以及平均气孔径。此时，水银孔隙率计使用了岛津制作所公司制的AutoPore IV9500。此外，按照上述测定方法对上述各试验体测定了隔壁表面的气孔的表面开口径、以及隔壁表面的气孔的平均表面开口径B与隔壁的平均气孔径A之比(B/A)。此时，SEM使用了FEI公司制的Quanta250FEG。图像分析软件使用了三谷商事公司制的WinROOF Ver.7.4。此外，按照上述测定方法，对上述各试验体测定了隔壁每1mm2的连通孔数。此时，X射线CT装置使用了Xradia公司制的“VersaXRM-500”。此外，微构造模拟软件使用了SCSK公司销售的“GeoDict 2017”。
-催化剂层的形成-
利用使废气净化过滤器含浸于含有催化剂成分的浆料中，并通过吸引废气净化过滤器从而使其承载催化剂的方法，在各试验体的隔壁形成了含有Pd、Rh、Pt等对NOx净化有效的贵金属的催化剂层。在本实验例中，向隔壁的催化剂承载量设为50g/L～65g/L的范围。以下，使用在隔壁形成有催化剂层的各试验体，进行了初期PM捕集率、初期压损的测定、初期NOx净化率以及耐久后NOx净化率的测定。
-初期PM捕集率以及初期压损的测定-
(初期PM捕集率)
具体而言，初期PM捕集率如以下那样测定。如图16所示，准备具有配管部91、在内部收容试验体的废气净化过滤器1的壳部92、以及将配管部91与壳部92之间相连的椎体部93的试验装置9。壳部92的上游侧的配管部91与产生废气的发动机E连接。在本实验例中，发动机E使用了汽油直喷发动机(排气量2.0L，涡轮增压4缸)。此外，在壳部92的上游侧的配管部91分别设置上游侧PM粒子数计数器941、以及温度传感器95。另一方面，在壳部92的下游侧的配管部91设置了下游侧PM粒子数计数器951。上游侧PM粒子数计数器941、下游侧PM粒子数计数器951使用了AVL公司制的“AVL-489”。然后，使从发动机E排出的废气流入试验体的废气净化过滤器1。此时，测定流入试验体的废气净化过滤器1之前的废气中的PM数即Nin、以及从试验体的废气净化过滤器1流出的废气中的PM数即Nout，并根据100×{1-(Nin-Nout)/Nin}的式子，计算出初期PM捕集率。另外，测定条件设为温度约为500℃，吸入空气量为25g/sec。此外，上述的测定使用了PM尚未堆积的初期状态、且涂覆有催化剂的废气净化过滤器1。
(初期压损)
具体而言，初期压损如以下那样测定。如图17所示，准备具有配管部91、在内部收容试验体的废气净化过滤器1的壳部92、以及将配管部91与壳部92之间相连的椎体部93的试验装置9。壳部92的上游侧的配管部91与产生废气的发动机E连接。在本实验例中，发动机E使用了汽油直喷发动机(排气量2.0L，涡轮增压4缸)。此外，在试验装置9分别设置上游侧压力传感器961以及下游侧压力传感器971，构成为能够测定试验体的废气净化过滤器1前后的压力。上游侧压力传感器961、下游侧压力传感器971均使用了东京航空计器公司制的“DG-932-C”。另外，附图标记961T是用于上游侧压力传感器961的稳压箱，附图标记971T是用于下游侧压力传感器971的稳压箱。此外，在壳部92的上游侧的配管部91设置有上游侧A/F传感器981、在壳部92的下游侧的配管部91设置有下游侧A/F传感器991。然后，通过上游侧压力传感器961与下游侧压力传感器971，测定试验体的废气净化过滤器1前(上游)的压力与废气净化过滤器1后(下游)的压力，将其差分设为压损。此时，测定条件设为A/F：14.6±0.3、吸入空气量：100g/sec、发动机E的转速：4500rpm的条件。此时的温度为，废气温度是700～750℃，试验体的废气净化过滤器1的中心温度是600～650℃。此外，上述的测定使用了PM尚未堆积的初期状态、并且涂覆有催化剂的废气净化过滤器1。
-初期NOx净化率以及耐久后NOx净化率的测定-
(初期NOx净化率)
具体而言，初期NOx净化率如以下那样测定。如图18所示，准备具有配管部91、在内部收容试验体的废气净化过滤器1的壳部92、以及将配管部91与壳部92之间相连的椎体部93的试验装置9。壳部92的上游侧的配管部91与产生废气的发动机E连接。在本实验例中，发动机E使用了汽油直喷发动机(排气量2.0L，自然吸气4缸)。此外，在壳部92的上游侧的配管部91分别设置了用于测定流入废气净化过滤器1之前的入口侧的NOx浓度的上游侧气体浓度计992、以及用于测定流入废气净化过滤器1之前的入口侧的A/F浓度的上游侧A/F传感器981。另一方面，在壳部92的下游侧的配管部91，设置了用于测定从废气净化过滤器1流出的出口侧的NOx浓度的下游侧气体浓度计994、以及用于测定从废气净化过滤器1流出的出口侧的A/F浓度的下游侧A/F传感器991。上游侧气体浓度计992、下游侧气体浓度计994均使用了堀场制作所公司制的“MEXA-7500”。此外，上游侧A/F传感器981、下游侧A/F传感器991均使用了堀场制作所公司制的“MEXA730λ”。然后，使从发动机E排出的废气流入试验体的废气净化过滤器1。接着，通过上游侧A/F传感器981、下游侧A/F传感器991一边监视A/F一边将A/F值控制为14.4，在吸入空气量10g/s、发动机E的转速1500rpm这一条件下，测定了废气中的NOx浓度。另外，A/F值＝14.4是在WLTC(World-harmonized Light Vehicles Test Cycle)模式驾驶中启动时出现最频繁的A/F值。此外，吸入空气量10g/s、发动机转速1500rpm这一条件是模拟发动机E的启动时的运转条件，废气温度例如为250℃～450℃这一低温度区域。接着，根据由上游侧气体浓度计992测定的入口侧的NOx浓度、以及由下游侧气体浓度计994测定的出口侧的NOx浓度，基于下述的式子计算出初期NOx净化率。
初期NOx净化率＝100×(入口侧的NOx浓度-出口侧的NOx浓度)/入口侧的NOx浓度
(耐久后NOx净化率)
具体而言，耐久后NOx净化率如以下那样测定。在汽油直喷发动机(排气量2.0L，自然吸气4缸)的排气通路组装了试验体的废气净化过滤器。然后，在发动机转速：2500prm、进气歧管压：-10kPa的条件下实施了九分钟堆积PM的PM堆积工序，之后切断燃料供给，反复360次(＝3600分钟/10分钟)下述的再生处理工序，即以过滤器温度不超过900℃的方式，在发动机转速：2500prm、进气歧管压：-90kPa的条件下燃烧PM一分钟来进行再生处理。除了使用上述这样耐久之后的各试验体这一点以外与上述初期NOx净化率的测定方法同样，计算出耐久后NOx净化率。另外，耐久后NOx净化率基于以下的式子计算。
耐久后NOx净化率＝100×(使用了耐久后的试验体时的入口侧的NOx浓度-使用了耐久后的试验体时的出口侧的NOx浓度)/使用了耐久后的试验体时的入口侧的NOx浓度
-评价-
在本实验例中，将初期PM捕集率小于70％的情况、或者初期压损超过7kPa的情况，设为未确保初期的PM捕集率、或者未实现减少初期压损而记作“D”。此外，尽管初期PM捕集率为70％以上、初期压损为7kPa以下，但在初期NOx净化率小于95％的情况下，设为未能提高初期NOx净化率而记作“C”。此外，将初期PM捕集率为70％以上、初期压损为7kPa以下、且初期NOx净化率为95％以上的情况设为实现了确保初期的PM捕集率以及减少初期的压损，且提高了初期NOx净化率。并且，在这种情况下，将初期NOx净化率为95％以上且小于96％的情况记作“B”，将初期NOx净化率为96％以上且小于97％的情况记作“B+”，将初期NOx净化率为97％以上且小于98％的情况记作“A”，将初期NOx净化率为98％以上的情况记作“A+”。
表1汇总示出上述实验的结果。此外，作为试验体1～试验体8的代表，图19示出对试验体1的废气净化过滤器获得的废气流入侧的隔壁表面的三维凹凸图像。此外，作为比较，图20示出对试验体1C的废气净化过滤器获得的废气流入侧的隔壁表面的三维凹凸图像。此外，图21示出突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值(横轴)-初期NOx净化率(纵轴)的关系。此外，图22示出突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值(横轴)-耐久后NOx净化率(纵轴)的关系。
[表1]
Figure BDA0003238074650000241
根据表1、图21、以及图22可知如下情况。废气流入的隔壁表面的突出谷部的空间体积Vvv以及突出峰部的实体体积Vmp的合计值设为本申请规定的特定的范围外的、试验体1C～试验体4C的废气净化过滤器，未能够提高初期NOx净化率。此外，隔壁的平均气孔径设为本申请规定的特定的范围外的、试验体5C以及试验体6C的废气净化过滤器，在形成催化剂层时，未能确保初期的PM捕集率、或者未能实现减少初期的压损。此外，隔壁的气孔率设为本申请规定的特定的范围外的试验体7C以及试验体6C的废气净化过滤器，在形成催化剂层时，未能确保初期的PM捕集率，并且未能实现减少初期的压损。
与此相对，根据隔壁表面的Vvv以及Vmp的合计值、隔壁的平均气孔径以及隔壁的气孔率设为本申请规定的特定的范围的试验体1～试验体8的废气净化过滤器，在形成有催化剂层的情况下，即使不增加催化剂量(即使以相同的催化剂量)，也能够实现确保初期的PM捕集率以及减少初期的压损，能够提高初期的NOx净化率。
特别是，如图21所示可知，在隔壁表面的Vvv以及Vmp的合计值处于本申请规定的特定的范围内的情况下，初期的NOx净化率增高。另一方面，可知在隔壁表面的Vvv以及Vmp的合计值低于本申请规定的下限值的情况下，初期的NOx净化率大幅降低。这是因为若隔壁12表面的凹凸过少，则对NOx净化有效的表面积不足。此外，可知在隔壁表面的Vvv以及Vmp的合计值超过本申请规定的上限值的情况下，初期的NOx净化率也大幅降低。这是因为若隔壁表面的凹凸过大，则废气集中于极端的凹部而流速变大，未反应的废气容易从隔壁流通。另外，在图21中，在曲线图中所画的线是隔壁表面的气孔的平均表面开口径与隔壁的平均气孔径之比，意为将隔壁每1mm2的连通孔数设为相同时的线。
关于本试验条件下NOx净化率提高1％时的效果，由于从发动机排出的NOx约为3000～4000ppm，因此NOx净化率1％的优势作为NOx排出量来说产生30～40ppm的差，故鉴于严格的汽车排放限制，则带来较大的影响。
此外，根据表1可知，在隔壁表面的气孔的平均表面开口径B与隔壁的平均气孔径A之比(B/A)设为0.55以上且0.85以下的情况下，容易实现确保PM捕集率以及减少压损，且容易提高NOx净化性能。这是因为在涂覆催化剂时，由于更多的催化剂被涂覆在隔壁表面上，涂覆在隔壁的连通孔的孔壁面的催化剂层变薄，从而容易享受到隔壁表面的NOx净化效果、容易抑制连通孔内的催化剂堵塞。
此外，根据表1可知，在隔壁每1mm2的连通孔数设为3800个以上且6000个以下的情况下，容易提高NOx净化性能。这是因为，由于连通孔的增加，在隔壁内流动的废气G的流速得到抑制，容易确保废气与催化剂接触下的反应时间，或者由于连通孔的增加，在承载催化剂时，催化剂导致的连通孔的堵塞得到抑制，能够减少无助于NOx净化的堵塞连通孔的催化剂。
此外，根据试验体1～试验体8可知，耐久后的NOx净化性能的降低也得到了抑制。这是因为，由于隔壁表面的凹凸较小，因此捕集到的PM的非均匀堆积难以产生，在PM的再生处理时，抑制了隔壁的温度局部上升，结果在长期使用时难以产生催化剂的局部性的热劣化。
本申请不限于上述实施方式、上述实验例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。即，虽然本申请以实施方式为基准进行了记述，但应理解为本申请不限于该实施方式、构造等。本申请也包含各种变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种组合、方式、进而包含仅其一要素、其以上、或者其以下的其他组合、方式也落入本申请的范畴及思想范围内。

Claims (3)

1.一种废气净化过滤器(1)，具有沿着过滤器轴向(X)延伸的多个单元(11)、划分形成多个所述单元的多孔质的隔壁(12)、以及在过滤器两端部交替地密封多个所述单元的密封部(13)，所述废气净化过滤器的特征在于，
在所述隔壁中，通过非接触式的面粗糙度测定得到的所述隔壁表面的体积参数即突出谷部(123)的空间体积Vvv以及突出峰部(124)的实体体积Vmp的合计值，超过1.3μm3/μm2且为1.7μm3/μm2以下，
所述隔壁的平均气孔径为12μm以上且20μm以下，
所述隔壁的气孔率为50％以上且75％以下。
2.如权利要求1所述的废气净化过滤器，其中，
所述隔壁表面的气孔的平均表面开口径与所述隔壁的平均气孔径之比为0.55以上且0.85以下。
3.如权利要求1或2所述的废气净化过滤器，其中，
所述隔壁包含使相邻的所述单元之间连通的连通孔(121)，
所述隔壁每1mm2的所述连通孔的数量即连通孔数为3800个以上且6000个以下。
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