JP2014113570A

JP2014113570A - 排ガス浄化用フィルタおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2014113570A
Application number: JP2012270941A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Baba; 拓行馬場; Kazumasa Ikari; 和正碇; Takuma Honda; 琢磨本田; Akira Nagatomi; 晶永富
Original assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd
Current assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: JP6018493B2

Abstract

【課題】使用する触媒の量を減らすことができ且つ排ガス流入時の圧力損失を抑制することができる、排ガス浄化用フィルタおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁１０ａによって区画された多数のセル１２を備えた基材１０と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタにおいて、多数のセル１２が、入口側が開放され且つ出口側が封止材１４ａで封止された入口開放セル１２ａと、入口側が封止材１４ｂで封止され且つ出口側が開放された出口開放セル１２ｂとからなり、基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末１６ａからなる排ガス浄化用触媒の層１６が基材の隔壁の排ガス流入面（入口開放セルの内面）を覆うように形成され、この排ガス浄化用触媒の層に隣接するセル間（入口開放セルと出口開放セルの間）の通気を許容する貫通孔が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、排ガス浄化用フィルタおよびその製造方法に関し、特に、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化する排ガス浄化フィルタおよびその製造方法に関する。

ディーゼルエンジンの排ガスには、カーボンを主体とする粒子状物質（以下「ＰＭ」という）が含まれており、ディーゼルエンジンの排ガスからＰＭを除去する方法として、一般に、排気ガス流路に多孔質体セラミックスからなるディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）を設置してＰＭを捕集（トラップ）する方法が用いられている。

ＤＰＦに捕集されたＰＭは間欠的または連続的に燃焼処理され、ＤＰＦはＰＭの捕集前の状態に再生される。このＤＰＦの再生処理には、一般に、電気ヒーターやバーナーなどによって外部から強制加熱してＰＭを燃焼させる方法や、ＤＰＦよりもエンジン側に酸化触媒を設置し、排ガス中に含まれるＮＯを酸化触媒によってＮＯ_２にして、ＮＯ_２の酸化力によってＰＭを燃焼させる方法などが用いられている。

また、ＰＭを燃焼させる触媒物質をＤＰＦの排ガス流路の隔壁に担持させた排ガス浄化フィルタとして、ＰＭが通過できない程度の多数の微細孔が形成された多孔質セラミックスからなるハニカム状のＤＰＦの排ガス入口である上流側に下流側より多くの触媒物質を分布させるとともに、ＤＰＦの隔壁の排ガス流入側に流出側よりも多くの触媒物質を分布させることにより、ＰＭが多く存在する領域に多くの触媒物質を分布させた排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２０７８３６号公報（段落番号００１２−００１７）

しかし、特許文献１の排気浄化装置は、触媒物質がＤＰＦの隔壁に均一に担持された場合と比べて、使用する触媒物質の量を減らすことができるものの、触媒の溶液（基材の微細孔の孔径よりも小さい粒径の触媒粉末のスラリー）中にＤＰＦを浸けた後に引き揚げることによって、ＤＰＦに触媒物質を含浸させて担持させているので、ＤＰＦの微細孔内にも多くの触媒物質が担持され、依然として使用する触媒物質の量が多く、また、微細孔内に担持された触媒物質により、排ガス流入時の圧力損失が大きくなる。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、使用する触媒の量を減らすことができ且つ排ガス流入時の圧力損失を抑制することができる、排ガス浄化用フィルタおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタにおいて、基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末からなる排ガス浄化用触媒の層を、基材の隔壁の排ガス流入面を覆うように形成し、この排ガス浄化用触媒の層に多数のセルの隣接するセル間の通気を許容する貫通孔を形成することにより、使用する触媒の量を減らすことができ且つ排ガス流入時の圧力損失を抑制することができる、排ガス浄化用フィルタを製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明による排ガス浄化用フィルタは、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタにおいて、基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末からなる排ガス浄化用触媒の層が基材の隔壁の排ガス流入面を覆うように形成され、この排ガス浄化用触媒の層に多数のセルの隣接するセル間の通気を許容する貫通孔が形成されていることを特徴とする。

この排ガス浄化用フィルタにおいて、多数のセルが、基材の入口側から出口側に延びるとともに、入口側が開放され且つ出口側が封止された入口開放セルと、入口側が封止され且つ出口側が開放された出口開放セルとからなり、これらの入口開放セルと出口開放セルとが隣接するように配置されているのが好ましい。この場合、基材の隔壁の排ガス流入面が基材の入口開放セルの内面であるのが好ましく、基材の隔壁の排ガス流出面が基材の出口開放セルの内面であるのが好ましい。また、排ガス浄化用触媒の層が基材の隔壁の排ガス流出面に形成されていないのが好ましい。さらに、凝集粉末の平均粒径が基材の隔壁の微細孔の孔径の１．０２〜１．７倍であるのが好ましく、排ガス浄化用触媒の層の厚さが５〜１０μｍであるのが好ましい。また、排ガス浄化用触媒の層を前記基材の隔壁に形成することによる圧損上昇率が２００％以下であるのが好ましく、１５０％以下であるのがさらに好ましい。

また、本発明による排ガス浄化用フィルタの製造方法は、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタの製造方法において、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材を用意し、排ガス浄化用触媒の粉末を粉砕した後に凝集させて基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末のスラリーを作製し、このスラリーに基材を浸漬した後に基材の隔壁の排ガス流出面側からスラリーを吸引し、加熱して乾燥させ、焼成することにより、基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末からなる排ガス浄化用触媒の層を基材の隔壁の排ガス流入面を覆うように形成するとともに、この排ガス浄化用触媒の層に多数のセルの隣接するセル間の通気を許容する貫通孔を形成することを特徴とする。

この排ガス浄化用フィルタの製造方法において、多数のセルが、基材の入口側から出口側に延びるとともに、入口側が開放され且つ出口側が封止された入口開放セルと、入口側が封止され且つ出口側が開放された出口開放セルとからなり、これらの入口開放セルと出口開放セルとが隣接するように配置されているのが好ましい。この場合、基材の隔壁の排ガス流入面が基材の入口開放セルの内面であるのが好ましく、基材の隔壁の排ガス流出面が基材の出口開放セルの内面であるのが好ましい。また、排ガス浄化用触媒の層を基材の隔壁の排ガス流出面に形成しないのが好ましい。

なお、本明細書中において、「圧損上昇率」とは、排ガス浄化用触媒の層を基材の隔壁に形成することによる圧力損失の上昇率をいい、排ガス浄化用触媒の層が形成されていない基材の圧力損失をＡ、排ガス浄化用触媒の層が形成された基材の圧力損失をＢとすると、（Ｂ−Ａ）×１００／Ａから算出することができる。

本発明によれば、使用する触媒の量を減らすことができ且つ排ガス流入時の圧力損失を抑制することができる、排ガス浄化用フィルタを製造することができる。

本発明による排ガス浄化用フィルタの実施の形態のハニカム構造の基材の入口側（排ガス流入側）を概略的に示す平面図である。図１Ａの基材を概略的に示す縦断面図である。本発明による排ガス浄化用フィルタの実施の形態を概略的に示す縦断面図である。図２の排ガス浄化用フィルタの基材の隔壁の一部およびその上に形成された排ガス浄化用触媒の凝集粉末を拡大して示す概略図である。実施例１で作製した排ガス浄化用フィルタの触媒層を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

以下、添付図面を参照して、本発明による排ガス浄化用フィルタおよびその製造方法の実施の形態について詳細に説明する。

本発明による排ガス浄化用フィルタの実施の形態では、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタにおいて、基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末からなる排ガス浄化用触媒の層が基材の隔壁の排ガス流入面を覆うように形成され、この排ガス浄化用触媒の層に多数のセルの隣接するセル間の通気を許容する貫通孔が形成されている。

本実施の形態の排ガス浄化用フィルタでは、ＤＰＦなどの排ガス浄化用フィルタの基材として、例えば、図１Ａ〜図１Ｂに示すハニカム構造の基材１０を使用することができる。なお、図１Ａは基材１０の入口側（排ガス流入側）を概略的に示す平面図、図１Ｂは基材１０を概略的に示す縦断面図であり、図１Ｂにおいて、矢印は基材１０の入口側から出口側（流出側）へのガスの流れを示している。

ハニカム構造の基材１０は、多孔質のセラミックスなどからなり、多数の微細孔が形成された隔壁１０ａによって区画された多数のセル１２を備え、これらのセル１２が、基材１０の入口側から出口側に延びるとともに、入口側が開放され且つ出口側が封止材１４ａで封止された入口開放セル１２ａと、入口側が封止材１４ｂで封止され且つ出口側が開放された出口開放セル１２ｂとからなり、これらの入口開放セル１２ａと出口開放セル１２ｂとが隣接するように配置されている。

図２に示すように、基材１０の隔壁１０ａの排ガス流入面（入口開放セル１２ａの内面）を覆うように、排ガス浄化用触媒層１６が形成されている。この排ガス浄化用触媒層１６は、基材１０の隔壁０ａの排ガス流出面（出口開放セル１２ｂの内面）には形成されていない。また、排ガス浄化用触媒層１６は、図３に示すように、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末１６ａからなり、隣接するセル１２の間（入口開放セル１２ａと出口開放セル１２ｂの間）の通気を許容する貫通孔１６ｂが形成されている。

また、本発明による排ガス浄化用フィルタの製造方法の実施の形態では、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタの製造方法において、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材を用意し、排ガス浄化用触媒の粉末を粉砕した後に凝集（粗大化）させて基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末のスラリーを作製し、このスラリーに基材を浸漬した後に基材の隔壁の一方の面（排ガス流出面）側からスラリーを吸引し、加熱して乾燥させ、焼成することにより、基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末からなる排ガス浄化用触媒の層を基材の隔壁の他方の面（排ガス流入面）を覆うように形成するとともに、この排ガス浄化用触媒の層に多数のセルの隣接するセル間の通気を許容する貫通孔を形成する。

本実施の形態の排ガス浄化用フィルタの製造方法において、排ガス浄化用フィルタの基材として、例えば、図１Ａ〜図１Ｂに示すハニカム構造の基材１０を使用する場合、排ガス浄化用触媒の粉末を粉砕した後に凝集させて基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末のスラリーを作製し、このスラリーに基材１０全体を浸漬した後に基材１０の隔壁１０ａの排ガス流出面（出口開放セル１２ｂの内面）側からスラリーを吸引し、基材１０を加熱して乾燥させた後に焼成することにより、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末１６ａからなる排ガス浄化用触媒層１６を基材１０の隔壁１０ａの排ガス流出面（出口開放セル１２ｂの内面）には形成せずに、基材１０の隔壁１０ａの排ガス流入面（入口開放セル１２ａの内面）を覆うように形成するとともに、隣接するセル１２の間（入口開放セル１２ａと出口開放セル１２ｂの間）の通気を許容する貫通孔１６ｂを排ガス浄化用触媒層１６に形成する。

排ガス浄化用触媒の粉末として、セリウム酸化物などの複合酸化物などの粉末を使用することができる。この排ガス浄化用触媒の粉末を、例えば、ビーズミルなどの粉砕機によって、乾燥した排ガス浄化用触媒の粉末を水とＺｒＯ_２ビースとともに撹拌して湿式粉砕する。

このように粉砕した排ガス浄化用触媒の粉末を凝集させて凝集粉末のスラリーを得るためには、例えば、アニオン系高分子凝集剤などの凝集剤を添加した水の中に、粉砕した排ガス浄化用触媒の粉末を投入して撹拌すればよい。なお、粉砕した排ガス浄化用触媒の粉末の平均粒径が０．５μｍ未満であると、必要な凝集剤の量が多くなり、平均粒径が５．０μｍを超えると、排ガス浄化用触媒の粉末を均一に凝集させることができなくなるので、粉砕した排ガス浄化用触媒の粉末の平均粒径は、０．５〜５．０μｍであるのが好ましく、１．５〜２．５μｍであるのがさらに好ましい。

このようにして基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径より大きい平均粒径を有する排ガス浄化用触媒の凝集粉末のスラリーが得られる。なお、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察から求めることができる。

この凝集粉末のスラリーに基材１０全体を浸漬した後に基板１０の出口開放セル１２ｂ側から凝集粉末のスラリーを吸引することにより、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径を介してスラリーの液体が除去（基材１０の隔壁１０ａによってろ過）されて、基材１０の入口開放セル１２ａの内面（隔壁１０ａの排ガス流入面）のみに排ガス浄化用触媒のケーキ層を形成することができる。この凝集粉末のスラリーの吸引は、例えば、基材１０の出口側に真空ポンプまたはブロワを用いた吸引装置を取り付けて、吸引圧０．０２〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．０８〜０．２ＭＰａで行うことができる。この吸引圧が０．０２ＭＰａより低いと、排ガス浄化用触媒のケーキ層の基材１０との密着性が悪くなり、排ガス浄化用触媒のケーキ層が基材１０から剥離し易くなる。

なお、排ガス浄化用触媒のケーキ層は、基材１０の隔壁１０ａにより凝集粉末のスラリーをろ過することによって形成されるため、スラリーに含まれる排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径は、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径より大きくする必要がある。例えば、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径が２０〜２５μｍの場合には、スラリーに含まれる排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径は、２５μｍより大きくなければ、排ガス浄化用触媒の凝集粉末が基材１０の隔壁１０ａの微細孔を通過して、排ガス浄化用触媒のケーキ層を効率的に形成することができなくなるので、２５μｍより大きくする必要がある。なお、本発明者らの研究により、排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径が基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径の１．０２〜１．７倍では、排ガス浄化用触媒の凝集粉末が基材１０の隔壁１０ａの微細孔内まで粒子が入り込んで基材１０との密着性が良くなるが、排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径が基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径の１．７倍を超えると、排ガス浄化用触媒の凝集粉末が基材１０の隔壁１０ａの微細孔内まで入り込まなくなって基材１０と密着性が悪くなり、排ガス浄化用触媒層１６が剥離し易くなることがわかった。したがって、排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径は、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径より大きく且つその孔径の１．７倍以下であるのが好ましい。

また、ＰＭ燃焼特性などの触媒の特性を向上させるためには、基材１０の隔壁１０ａの表面に形成される排ガス浄化用触媒層１６の量を多くするのが好ましいが、排ガス浄化用触媒層１６の量が多過ぎると、排ガス浄化用触媒層１６が剥離する可能性があるので、排ガス浄化用触媒層１６の量を多過ぎないようにするのが好ましい。なお、本発明者らの研究により、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径が２０〜２５μｍの場合、排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径が１６μｍでは、ろ過率＝（排ガス浄化用触媒層１６中の触媒量）×１００／（吸引前のスラリー中の触媒量）が２６．８％と悪く、大半の触媒をロスしてしまうが、排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径が２６μｍではろ過率が５８．６％、４２μｍではろ過率が９９％になり、排ガス浄化用触媒のケーキ層を効率的に形成することができることがわかった。また、発明者らの研究により、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径が２０〜２５μｍの場合、排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径が３３μｍでは、凝集粉末のスラリー１Ｌ当たりの排ガス浄化用触媒の量を３４ｇ／Ｌとすると、排ガス浄化用触媒層１６を形成した後も基材１０の隔壁１０ａの表面が露出している領域が多くなり、４１ｇ／Ｌとすると、排ガス浄化用触媒層１６が厚くなり、ひび割れが大きくなって排ガス浄化用触媒層１６が剥離し易くなり、３８ｇ／Ｌとすると、基材１０の隔壁１０ａの表面が露出している領域が少なく、ひび割れも少ないことがわかった。これらの結果から、基材１０の隔壁１０ａの微細孔の孔径が２０〜２５μｍの場合には、排ガス浄化用触媒の凝集粉末の平均粒径は、好ましくは２６〜４２μｍ、さらに好ましくは３０〜４０μｍであり、凝集粉末のスラリー１Ｌ当たりの排ガス浄化用触媒層１６の量は、好ましくは３５〜４０ｇ／Ｌである。

排ガス浄化用触媒のケーキ層を形成した後、このケーキ層が水分を含んでいる間に、吸引圧０．０２〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．０８〜０．２ＭＰａ、流量５０〜５００Ｌ／分、好ましくは１５０〜２００Ｌ／分で空気を吸引することにより、排気ガスの流れと同じ方向に空気を流しながら、ケーキ層を１００〜２００℃、好ましくは１５０℃で０．５時間以上、好ましくは１時間以上加熱して乾燥させた後、１〜２０℃／分、好ましくは５〜１０℃／分の速度で７５０〜８５０℃、好ましくは８００℃まで昇温させて焼成することにより、隣接するセル１２の間（入口開放セル１２ａと出口開放セル１２ｂの間）の通気を許容する貫通孔（通気孔）１６ｂを有する排ガス浄化用触媒層１６を形成することができる。

以下、本発明による排ガス浄化用フィルタおよびその製造方法の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
まず、ＣｅＯ_２に微量のＺｒ、ＰｒおよびＢｉを添加した粉末に、Ｐｔを担持したアルミナを被着させて、乾燥した触媒粉末を用意し、この触媒粉末８０ｇを水７１０ｇと直径１ｍｍの球形のＺｒＯ_２ビース３０００ｇとともにビーズミル（株式会社アイメックス社製）によって撹拌して湿式粉砕し、平均粒径２μｍの触媒粉末を１０質量％含むスラリーを得た。

また、水（２５℃）７１９．３ｇにアニオン系高分子凝集剤（オルガノ株式会社製のオルフロックＭ−４３１５）０．８ｍｇを含む溶液４．１ｇを加えて７分間撹拌した後、上記のスラリー２６．６０ｇを約３秒で添加し、洗浄水として純水５０．０ｇを投入し、その後、３０分間熟成させて、触媒の凝集粉末のスラリー約８００ｇを得た。なお、この触媒の凝集粉末の平均粒径をレーザー回折型粒度分布測定装置（ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製）によって測定したところ、２６μｍであった。

次に、この凝集粉末のスラリー中の触媒の濃度を０．３３質量％に調整した後、凝集粉末のスラリー中に、図１Ａ〜図１Ｂと同様の形状の直径９０ｍｍ、長さ１００ｍｍのＳｉＣ（微細孔の孔径２０〜２５μｍ）からなる基材全体をその入口側が下方になるように浸けた。なお、使用した基材の容積は６１０ｃｃ、重量は５６０ｇ、基材の入口側および出口側の面に平行な面１平方インチ当たりのセル数は３２０個（３２０ｐｃｓｉ（ｃｅｌｌｓｐｅｒｓｑｕａｒｅｉｎｃｈ））であった。

次に、基材の出口側に真空ポンプを用いた吸引装置に取り付けて、吸引圧０．０８５ＭＰａで凝集粉末のスラリー１２Ｌを吸引し、基材の隔壁の流入面（入口側が開放されて出口側が塞がれたセル（流路）の内面）に触媒のケーキ層を形成した。このケーキ層が水分を含んでいる間に、吸引圧０．０８５ＭＰａ、流量１５５Ｌ／分で空気を吸引し、ケーキ層を１５０℃で１時間加熱して乾燥させた後、５℃／分の速度で８００℃まで昇温させて焼成することにより、図４に示すように貫通孔（通気孔）が形成された触媒層を基材の隔壁の排ガス流入面に形成して、排ガス浄化用フィルタを作製した。

なお、この排ガス浄化用フィルタの重量は５８３ｇであり、この排ガス浄化用フィルタの重量と基材の重量（５６０ｇ）の差から、排ガス浄化用フィルタの触媒層中の触媒量は２３ｇであった。なお、排ガス浄化用フィルタ１Ｌ当たりの触媒量は３７．７ｇ／Ｌ（＝２３ｇ×１０００ｃｃ／６１０ｃｃ）であった。また、使用した凝集粉末のスラリー中の触媒の濃度は０．３３質量％であり、このスラリー１２Ｌ中の触媒量は３９．６ｇであった。したがって、吸引によるろ過率を（触媒層中の触媒量）×１００／（吸引前のスラリー中の触媒量）から算出すると、５８．０％（＝２３ｇ×１００／３９．６ｇ）であった。

このようにして作製した排ガス浄化用フィルタについて、（図３においてＴで示す）触媒層の厚さをＦＥ−ＳＥＭによって測定したところ、５μｍであった。また、触媒層に形成された（図３においてＤで示す）通気孔の幅をＦＥ−ＳＥＭによって測定したところ、０．５μｍであった。また、作製した排ガス浄化用フィルタの一部（基材の入口側および出口側の面に平行な断面の１０．５ｍｍ×１０．５ｍｍの正方形の部分を排ガス流入面に垂直な長さ２５．０ｍｍになるように切り取った直方体の部分）を切り出して、フィルタの圧力損失を差圧測定器（株式会社キーエンス製）によって測定したところ、通過した空気の流量が３Ｌ／分のときに０．２９ｋＰａであった。なお、触媒層を形成する前の基材の圧力損失を同様の方法により測定したところ、０．１３ｋＰａであり、作製した排ガス浄化用フィルタの圧損上昇率は１３０．８％であった。

［実施例２］
アニオン系高分子凝集剤の量を１．１ｍｇにした以外は実施例１と同様の方法により、触媒の凝集粉末のスラリーを作製して、排ガス浄化用フィルタを作製し、実施例１と同様の方法により、触媒の凝集粉末の平均粒径、触媒層中の触媒量、吸引によるろ過率、触媒層の厚さ、通気孔の幅、フィルタの圧力損失を求めたところ、触媒の凝集粉末の平均粒径は３３μｍ、触媒層中の触媒量は３３．９ｇ／Ｌ、吸引によるろ過率は８１．４％、触媒層の厚さは７μｍ、通気孔の幅は１μｍ、フィルタの圧力損失は０．２６ｋＰａ、圧損上昇率は１１０．１％であった。

［実施例３］
アニオン系高分子凝集剤の量を１．５ｍｇにした以外は実施例１と同様の方法により、触媒の凝集粉末のスラリーを作製して、排ガス浄化用フィルタを作製し、実施例１と同様の方法により、触媒の凝集粉末の平均粒径、触媒層中の触媒量、吸引によるろ過率、触媒層の厚さ、通気孔の幅、フィルタの圧力損失を求めたところ、触媒の凝集粉末の平均粒径は４２μｍ、触媒層中の触媒量は３９ｇ／Ｌ、吸引によるろ過率は９９．０％、触媒層の厚さは１０μｍ、通気孔の幅は２μｍ、フィルタの圧力損失は０．２２ｋＰａ、圧損上昇率は７２．２％であった。

［比較例］
アニオン系高分子凝集剤の量を０．５ｍｇにした以外は実施例１と同様の方法により、触媒の凝集粉末のスラリーを作製して、排ガス浄化用フィルタを作製し、実施例１と同様の方法により、触媒の凝集粉末の平均粒径、フィルタ層中の触媒量、吸引によるろ過率、触媒層の厚さ、通気孔の幅、フィルタの圧力損失を求めたところ、触媒の凝集粉末の平均粒径は１６μｍ、触媒層中の触媒量は３４ｇ／Ｌ、吸引によるろ過率は２６．８％、触媒層の厚さは２μｍ、通気孔の幅は０μｍ、フィルタの圧力損失は１．９ｋＰａ、圧損上昇率は１４１１．９％であった。

実施例および比較例の結果を表１に示す。

表１からわかるように、実施例１〜３のように、触媒の凝集粉末の平均粒径が２６μｍ以上の場合には、触媒層の厚さが５μｍ以上と厚くなっても、触媒層に通気孔が形成され、フィルタの圧力損失を抑制することができるが、比較例のように、触媒の凝集粉末の平均粒径が２５μｍ以下の場合には、触媒層の厚さが２μｍと薄くても、フィルタの圧力損失が著しく高くなる。

１０基材
１０ａ隔壁
１２セル
１２ａ入口開放セル
１２ｂ出口開放セル
１４ａ、１４ｂ封止材
１６排ガス浄化用触媒層
１６ａ凝集粉末
１６ｂ貫通孔

Claims

排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタにおいて、前記基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末からなる排ガス浄化用触媒の層が前記基材の隔壁の排ガス流入面を覆うように形成され、この排ガス浄化用触媒の層に前記多数のセルの隣接するセル間の通気を許容する貫通孔が形成されていることを特徴とする、排ガス浄化用フィルタ。
前記多数のセルが、前記基材の入口側から出口側に延びるとともに、入口側が開放され且つ出口側が封止された入口開放セルと、入口側が封止され且つ出口側が開放された出口開放セルとからなり、これらの入口開放セルと出口開放セルとが隣接するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の排ガス浄化用フィルタ。
前記基材の隔壁の排ガス流入面が前記基材の入口開放セルの内面であることを特徴とする、請求項２に記載の排ガス浄化用フィルタ。
前記基材の隔壁の排ガス流出面が前記基材の出口開放セルの内面であることを特徴とする、請求項２または３に記載の排ガス浄化用フィルタ。
前記排ガス浄化用触媒の層が前記基材の隔壁の排ガス流出面に形成されていないことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化用フィルタ。
前記凝集粉末の平均粒径が前記基材の隔壁の微細孔の孔径の１．０２〜１．７倍であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化用フィルタ。
前記排ガス浄化用触媒の層の厚さが５〜１０μｍであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の排ガス浄化用フィルタ。
前記排ガス浄化用触媒の層を前記基材の隔壁に形成することによる圧損上昇率が２００％以下であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化用フィルタ。
排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材と、この基材の隔壁に担持された排ガス浄化用触媒とを備えた排ガス浄化用フィルタの製造方法において、排ガス流入面と排ガス流出面の間の通気を許容する多数の微細孔が形成された隔壁によって区画された多数のセルを備えた基材を用意し、排ガス浄化用触媒の粉末を粉砕した後に凝集させて前記基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末のスラリーを作製し、このスラリーに前記基材を浸漬した後に前記基材の隔壁の排ガス流出面側からスラリーを吸引し、加熱して乾燥させ、焼成することにより、前記基材の隔壁の微細孔の孔径より大きい平均粒径の凝集粉末からなる排ガス浄化用触媒の層を前記基材の隔壁の排ガス流入面を覆うように形成するとともに、この排ガス浄化用触媒の層に前記多数のセルの隣接するセル間の通気を許容する貫通孔を形成することを特徴とする、排ガス浄化用フィルタの製造方法。
前記多数のセルが、前記基材の入口側から出口側に延びるとともに、入口側が開放され且つ出口側が封止された入口開放セルと、入口側が封止され且つ出口側が開放された出口開放セルとからなり、これらの入口開放セルと出口開放セルとが隣接するように配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の排ガス浄化用フィルタの製造方法。
前記基材の隔壁の排ガス流入面が前記基材の入口開放セルの内面であることを特徴とする、請求項１０に記載の排ガス浄化用フィルタの製造方法。
前記基材の隔壁の排ガス流出面が前記基材の出口開放セルの内面であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の排ガス浄化用フィルタの製造方法。
前記排ガス浄化用触媒の層を前記基材の隔壁の排ガス流出面に形成しないことを特徴とする、請求項９乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化用フィルタの製造方法。