JP5349108B2

JP5349108B2 - ハニカムフィルタ

Info

Publication number: JP5349108B2
Application number: JP2009075372A
Authority: JP
Inventors: 貴志水谷
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010227743A

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関、又は各種燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集し、或いは浄化するために使用される触媒担持フィルタに関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関、又は各種燃焼装置（以下、適宜「内燃機関等」という）から排出される排ガスにはスート（黒鉛）を主体とする粒子状物質（以下、適宜「パティキュレート・マター」、「パティキュレート」、或いは「ＰＭ」という）が多量に含まれている。このパティキュレートがそのまま大気中に放出されると環境汚染を引き起こすため、内燃機関等からの排ガス流路には、パティキュレートを捕集するためのフィルタが搭載されていることが一般的である。

このような目的で使用されるフィルタとしては、例えば、多数の細孔を有する多孔質セラミックスからなる隔壁によって区画された、ガスの流路となる複数のセルを有するハニカム構造体からなり、複数のセルの一方の開口端部と他方の端部とが目封止部によって、互い違いに目封じされてなるハニカムフィルタが挙げられ、さらに、近年においては、パティキュレートの酸化（燃焼）を促進するための酸化触媒を備えたハニカムフィルタが使用されている（以下、適宜「触媒担持フィルタ」という）。

たとえば、図１０、１１に示されるハニカムフィルタ１００では、多数の細孔を有する多孔質セラミックスからなる隔壁１０５によって区画された、ガスの流路となる複数のセル１０１を有するハニカム構造体１００からなり、複数のセル１０１の一方の開口端部Ｘと他方の端部Ｙとが目封止部１０７によって、互い違いに目封じされている。さらに、隔壁１０５の入口側１１１に形成される細孔の開口部１０９には触媒がコートされて、隔壁上に、ガスＧ_１がその細孔の開口部１０９から流入し、隔壁の出口側１１３に形成される、細孔の開口部１１５を経て隣接するセルの流路に流出するように構成される。

このように、従来のフィルタでは、排ガス流入セルから排ガスを流入させると、排ガスが隔壁を通過する際に排ガス中のパティキュレートが隔壁に捕集され、パティキュレートが除去された浄化ガスが流出セルから流出することになる。加えて、ハニカムフィルタの隔壁の表面及び隔壁に存在する細孔の内部表面に担持された酸化触媒により、パティキュレートの酸化（燃焼）が、促進されることによって、排ガス中のパティキュレートを減少させることができ、排ガスを効果的に浄化せんとする。

しかし、多孔体で構成されるハニカム構造体では、流体が入口セルを通過する際、隔壁透過抵抗の方が管通過抵抗（慣性抵抗）よりも大きいため、大半の流体は、開口しているセルの入口から流入すると、その同一セルの出口側に形成される最下流の目封止まで流れ、目封止に衝突することになり、その衝突により目封止近傍の隔壁を通過する。そのため、このような構成からなる従来のハニカム構造体では、隔壁の圧損を抑制し、捕集効率を向上させる目的を、目封止近傍の隔壁上に形成された層がほとんど担っていた。

換言すれば、ハニカム構造体の軸方向における上流部、中流部に夫々形成される層では、その層を透過する流体が非常に少ないため、圧損を低減しながら捕集効率を向上させる、その機能を十分に果たさない状態であった。そのため、ハニカム全体としては、十分に隔壁の圧損を低減させながら捕集効率を向上させることができなかった。

このように、従来のＤＰＦでは、ハニカム構造体の軸方向における上流部、中流部に夫々形成される層が有する、圧損低減効果と浄化処理機能を十分に生かし切れておらず、問題があった。

ここで、前述のような問題に対して、次の特許文献１がある。

特許文献１では、入口側のセル隔壁上に、層を形成することで、低圧損化、高捕集効率化を図るものである。しかし、多孔体で構成されるハニカム構造体では、流体が入口セルを通過する際、隔壁透過抵抗の方が管通過抵抗（慣性抵抗）よりも大きいために、大半の流体は入口セル最下流の目封止まで流れ、目封止に衝突することにより、目封止近傍の隔壁を通過するため、圧損を抑制し、捕集効率を向上させる目的は、目封止近傍の隔壁上に形成された層がほとんどを担っていた。すなわち、上流部、中流部に形成された層は、透過する流体が非常に少ないため、その機能を十分に果たさない状態である。したがって、十分な対応はなされておらず、未だ解決に至っておらず、更なる改良が求められている。

米国特許第５，２２１，４８４号明細書

本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、隔壁上には、前記隔壁より平均細孔径の小さいＰＭ捕集層が形成されてなり、ハニカム構造体の軸方向であって中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さは、ハニカム構造体の軸方向であって上流部及び下流部と比較して、厚く形成されていることによって、圧損上昇の抑制効果を得ながら、高いスートの燃焼速度を得ることができ、また、再生効率を向上させるハニカムフィルタを提供するところにある。とりわけ、流体の隔壁透過分布を制御でき、上流部、中流部に形成された層の機能も十分に活用し、圧損・捕集性能をさらに向上させることができる。

本発明により、以下のハニカムフィルタが提供される。

［１］多数の細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁によって区画された、排ガスの流路となる複数のセルを備えるハニカム構造体であって、前記複数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されてなり、前記隔壁上には、前記隔壁より平均細孔径の小さいＰＭ捕集層が形成されてなり、前記ハニカム構造体の軸方向であって中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、前記ハニカム構造体の軸方向であって上流部及び下流部と比較して、厚く形成され、前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、２０μｍ〜１００μｍであり、前記上流部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さの５％〜５０％であり、前記下流部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さの３０％〜９０％であるハニカムフィルタ。

［２］前記下流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さの８０％以下である［１］に記載のハニカムフィルタ。

［３］前記ハニカム構造体であって、排ガスの入口側に形成される開口端面側に形成される前記目封止部の長さ分のみ、前記ＰＭ捕集層の厚さが３０μｍ以下である［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。

［４］前記隔壁の一部若しくは全部及び／又はＰＭ捕集層の一部若しくは全部に触媒が担持されている［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

本発明によれば、隔壁上には、前記隔壁より平均細孔径の小さいＰＭ捕集層が形成されてなり、ハニカム構造体の軸方向であって中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さは、ハニカム構造体の軸方向であって上流部及び下流部と比較して、厚く形成されていることによって、圧損上昇の抑制効果を得ながら、高いスートの燃焼速度を得ることができ、また、再生効率を向上させるハニカムフィルタを提供できるという優れた効果を奏する。とりわけ、流体の隔壁透過分布を制御でき、上流部、中流部に形成された層の機能も十分に活用し、圧損・捕集性能をさらに向上させることができる。

本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを示した模式図であって、セラミックフィルタの斜視図である。図１のセラミックフィルタを示した模式図であって、セラミックフィルタの平面図である。図１のセラミックフィルタの断面図であって、模式的に示した図である。本実施形態におけるセラミックフィルタの中央部の一部を模式的に示すともに、一部断面した図である。本実施形態におけるセラミックフィルタの上流部の一部を模式的に示すともに、一部断面した図である。本実施形態におけるセラミックフィルタの下流部の一部を模式的に示すともに、一部断面した図である。本発明の実施形態の別の実施形態であって、目封止部及び目封止部周辺を部分的に拡大するとともに模式的に示した図である。本実施形態におけるセラミックフィルタの上流部の一部を模式的に示すともに、一部断面した図である。本実施形態におけるセラミックフィルタの中央部の一部を模式的に示すともに、一部断面した図である。本実施形態におけるセラミックフィルタの下流部の一部を模式的に示すともに、一部断面した図である。本発明の別の実施形態が適用されるセラミックフィルタを示した模式図であって、セラミックフィルタの斜視図である。本実施形態が適用されるセラミックフィルタの製造工程を模式的に示した図である。本実施形態が適用されるセラミックフィルタの製造工程を模式的に示した図である。従来のセラミックフィルタを示した模式図であって、セラミックフィルタの断面図である。図１０の一部拡大図であって、その断面を模式的に示した図である。

以下、本発明のハニカムフィルタを実施するための形態について具体的に説明する。但し、本発明はその発明特定事項を備えるハニカムフィルタを広く包含するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。

［１］本発明のハニカムフィルタフィルタ：
本発明のハニカムフィルタ１は、図１〜３に示されるように、多数の細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁４によって区画された、排ガスの流路となる複数のセル３を備えるハニカム構造体であって、前記複数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されてなり、前記隔壁４上には、前記隔壁４より平均細孔径の小さいＰＭ捕集層２０が形成されてなり、前記ハニカム構造体の軸方向であって中央部８に形成される前記ＰＭ捕集層２０の厚さは、前記ハニカム構造体の軸方向であって上流部７及び下流部９と比較して、厚く形成されているハニカムフィルタとして構成されている。

［１―１］ＰＭ捕集層：
本字実施形態のハニカムフィルタでは、多数の最高を有する多孔質のセラミックからなる隔壁上に、平均細孔径の小さいＰＭ捕集層が入口層として形成されている。すなわち、ＰＭ捕集層として平均細孔径の小さい層を隔壁上に形成することにより、このＰＭ捕集層で排ガスのスート（黒鉛）を主体とする粒子状物質（ＰＭ）を捕集、スートの細孔内部への通過を阻止する役割を果たさせている。換言すれば、このＰＭ捕集層に、スートの細孔内部への通過を阻止する役割を果たさせているのは、細孔内部へスートが通過すると、細孔内にスートが堆積し、その堆積時に圧損するおそれが上昇するため、その圧損の上昇を抑制しながら、高いスートの燃焼速度を得るためである。

また、ハニカム構造体の軸方向であって中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さは、ハニカム構造体の軸方向であって上流部及び下流部と比較して、厚く形成されている。

ここで、「ハニカム構造体の軸方向であって中央部」とは、ハニカム構造体の長さ方向の中央領域をいい、より具体的には、ハニカム構造体は、排ガスの流入側となる端面と、排ガスの流出側となる端面を有するが、その２つの端面の間であって中央の領域を意味する。また、「ハニカム構造体の軸方向であって上流部」とは、ハニカム構造体の長さ方向の上流領域をいい、より具体的には、ハニカム構造体の、排ガスの流入側となる端面及びその端面近傍の領域を意味する。換言すれば、ハニカム構造体から前述の中央部及び後述の下流部の領域を除いた残部の領域を意味する。さらに、「ハニカム構造体の軸方向であって下流部」とは、ハニカム構造体の長さ方向の下流領域をいい、より具体的には、ハニカム構造体の、排ガスの流出側となる端面及びその端面近傍の領域を意味する。換言すれば、ハニカム構造体から前述の中央部及び上流部の領域を除いた残部の領域を意味する。

具体的に前述の上流部、下流部、及び中央部の領域は、以下のように定まる。入口側に形成される目封止部は、排ガスを透過しないため、上流部、下流部、及び中央部で行われる排ガスの隔壁透過のメカニズムと異なり、出口側に形成される目封止部はそもそも入口チャネルとして流体が流れないため、夫々考慮する必要がない。このように入口側、出口側とも目封止部分は考慮しないため、ハニカムフィルタから目封止を切断した状態のものにおいて、上流部及び下流部は、入口端面及び出口端面の夫々から全長に対する２５％の割合の断面までの領域の±１０ｍｍの計２０ｍｍにおける平均値から求められた領域に形成され、中央部の領域は、軸方向中心断面の前後１０ｍｍの計２０ｍｍにおける平均値から求められた領域に形成される。上流部及び下流部を夫々の前後１０ｍｍの２断面にてＳＥＭ観察を行うと、２０ｍｍ領域内では線形近似しているため２断面の平均値より求めることができる。また、軸方向と垂直な断面においては、断面中心部付近を測定し同様に求めることができる。

また、ハニカム構造体の軸方向であって中央部に形成される「ＰＭ捕集層の厚さ」とは、隔壁上にＰＭ捕集層が形成した際の隔壁側へ向けての厚みを意味する。すなわち、ハニカム構造体の軸方向に直交させた際の断面であって、ＰＭ捕集層の一端から壁側までの厚み（寸法）である。さらに、ハニカム構造体の「軸方向」とは、ハニカム構造体の長さ方向を意味し、換言すれば、排ガスの流入側となる端面から排ガスの流出側となる端面への方向を意味している。

このように構成することにより、隔壁透過抵抗を管通過抵抗（慣性抵抗）よりも大きくできるため、流体の大半は入口セル最下流の目封止まで流れずに、隔壁を透過しやすくなるため圧損を抑制でき捕集効率を向上させることができる。すなわち、上流部、中流部に形成された層は、流体を透過しやすくなるため、その機能を十分に果たすことができる。換言すれば、慣性抵抗を制御できるため、上流、中流、下流において十分に流体を透過させるため、下流側に流れる流体を少なくできる。

他方、従来のハニカムフィルタ（又はＤＰＦ）では、上流域と下流域での透過量が多く（但し、下流域の方が圧倒的に透過流量は多い）、中央域がほとんどない分布になっている。すなわち、このメカニズムとしては、排ガス等の流体（以下、適宜「排ガス等」という）がハニカムフィルタ（又はＤＰＦ）入口端面よりハニカムフィルタ（又はＤＰＦ）内に流入する際に、その目封止構造により５０％以下の断面積となるため、ハニカムフィルタ（又はＤＰＦ）入口セル上流では、排ガス等が圧縮流となるが、入口側目封止を通過し、隔壁の透過領域に排ガス等が到達した際に、排ガス等はその高圧ゆえにすぐに隔壁を透過する。しかし、隔壁の透過抵抗の方が管路通過抵抗よりも高いため、入口セル中央域ではほとんど排ガス等は隔壁を透過しなくなる。そして大半のガス流体は入口セルの最も奥の出口目封止に衝突し、出口目封止近傍の隔壁を透過する。特に小細孔径有する捕集層が形成されている場合はその透過抵抗が通常隔壁よりも高いため、このような排ガス等の透過分布が大きくなる。このような分布の場合、上流部、下流部の透過流速が高いために、均一に透過する場合に比べ圧損が高くなる事に加え、捕集効率が悪化する懸念もある。とりわけ、このような流速分布と高圧損、低捕集効率の問題は特に高流速域で顕著になる。

そこで、本実施形態では、前述のような構成を採用することにより、圧損上昇の抑制効果を得ながら、高いスートの燃焼速度と再生効率とを向上させ、とりわけ、流体の隔壁透過分布を制御しながら、上流部、中流部に形成された層の機能も十分に活用し、圧損・捕集性能を向上させている。

具体的には、図３、図４Ａに示されるように、セル３の有する隔壁４におけるガスの流入路の入口及びその近傍領域に形成されるＰＭ捕集層であって、ハニカム構造体の軸方向の中央領域に形成される中央部８を例示できる。また、上流部としては、図４Ｂに示されるように、セル３の有する隔壁４におけるガスの流入路の入口及びその近傍領域に形成されるＰＭ捕集層であって、ハニカム構造体の軸方向の上流に形成される上流部７を例示できる。さらに、下流部としては、図４Ｃに示されるように、セル３の有する隔壁４におけるガスの流入路の入口及びその近傍領域に形成されるＰＭ捕集層であって、ハニカム構造体の軸方向の下流に形成される下流部９を例示できる。このように、本実施形態では、中央部８に形成されるＰＭ捕集層２０の厚さが、上流部７及び下流部９と比較して、厚く形成されている。

なお、ＰＭ捕集層が、「隔壁上に」形成されるとは、ガスの流入側に形成される隔壁上に形成されることをいう。すなわち、ハニカム構造の基材に備えられるガス流入側の隔壁であって、その隔壁上にスートの侵入を防ぐために平均細孔径を小さく形成したＰＭ捕集層としての領域が形成されることをいう。換言すれば、このＰＭ捕集層が、ガスの流入側となる入口として形成されていることを意味する。具体的には、図３、図４Ａ〜Ｃに示されるように、隔壁４上に、ＰＭ捕集層が、ガスの流入路の入口として形成されている。

ここで、図３は、本実施形態のハニカム構造体の長さ方向断面を示した模式図であり、図４Ａは、本実施形態のハニカム構造体の長さ方向断面を示した模式図であり、中央部を部分的に拡大するとともに一部省略した図である。また、図４Ｂは、本実施形態のハニカム構造体の長さ方向断面を示した模式図であり、上流部を部分的に拡大するとともに一部省略した図である。さらに、図４Ｃは、本実施形態のハニカム構造体の長さ方向断面を示した模式図であり、上流部を部分的に拡大するとともに一部省略した図である。

また、本明細書において、「平均細孔径」、「気孔率」というときには、水銀圧入法により測定した平均細孔径、気孔率を意味するものとする。

さらに、図３を参照しながら説明する。図３に示されるように、セル３のガス流入側にＰＭ捕集層２０が形成され（製膜され）ている。このＰＭ捕集層２０は、ガス流出側にある隔壁４及びその近傍の隔壁よりも平均細孔径が小さいため、スートの侵入を防ぐことができる。さらに、中央部８に形成されるＰＭ捕集層２０の厚さが、上流部７及び下流部９と比較して、厚く形成されていることによって、圧損上昇の抑制効果を得ながら、高いスートの燃焼速度を得ることができ、また、再生効率を向上させるハニカムフィルタを提供できるという優れた効果を奏する。とりわけ、流体の隔壁透過分布を制御でき、上流部、中流部に形成された層の機能も十分に活用し、圧損・捕集性能をさらに向上させることができる。

より好ましいのは、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さは、２０μｍ〜１００μｍである。中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、２０μｍよりも小さいと、スートを捕集層により十分に捕捉する事ができず、捕集効率が低くなると共に、スートが隔壁細孔内に堆積するために圧損が上昇する。また、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、１００μｍよりも大きくなると、中央部の管路直径が狭められるため、通過抵抗が大きくなり過ぎてしまい、隔壁透過圧損との差異が大きく生じてしまう。また、その中央部分での隔壁透過流速（流量）が上がり過ぎてしまい、相対的に下流部の透過流速（流量）は低下し過ぎてしまうため、軸方向の隔壁透過の流速、圧力分布はより均一とならず、その結果、形成層を有効活用出来ず、全体での圧損を低減できなくなるからである。

さらに、上流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さは、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの５％〜６０％である。上流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの５％％より小さいと、中央部の管路直径を十分に狭めることができないため、通過抵抗ができず、隔壁透過圧損との差異を小さくできない。また、上流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの６０％より大きいと、中央部の管路直径を十分に狭めることができないため、通過抵抗ができず、隔壁透過圧損との差異を小さくできない。また、その中央部分での隔壁透過流速（流量）が上がらず、下流部の透過流速（流量）も低下しないため、軸方向の隔壁透過の流速、圧力分布は均一とならず、その結果、形成層を有効活用出来ず、全体での圧損を低減できなくなるからである。すなわち、上流部の層の厚さを大きくすると、その下流以降の流量が減少してしまうため、中流域以降の層をうまく活用できずに、圧損が高くなってしまい、換言すれば、中流部の層が厚ければ、中流域での管内圧力上昇により、上流部へ圧力伝播し、管通過抵抗が上昇するため、隔壁透過流速も上昇するため、前述の所望範囲内に上流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さを制御することが好ましい。

また、下流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さは、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの３０％〜９０％であることが好ましい。上流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの３０％より小さいと、中央部の管路直径を十分に狭めることができないため、通過抵抗ができず、隔壁透過圧損との差異を小さくできない。また、下流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの９０％よりも大きいと、中央部で管路直径が狭められ、通過抵抗ができても、さらに、中央部で隔壁透過圧損との差異が小さくなり、その中央部分での隔壁透過流速（流量）が上がっても、十分に下流部の透過流速（流量）を低下させることができず、その結果、軸方向の隔壁透過の流速、圧力分布は均一とならずに、形成層を有効活用出来ず、全体での圧損をも低減できないからである。すなわち、中流部の層が下流部より厚ければ、管通過抵抗が上昇するため、隔壁透過流速も上昇し、十分に下流部の透過流速（流量）を低下できるから、前述の所望範囲内に下流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さを制御することが好ましい。

さらに、上流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの９０％以下であるとともに、下流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さの８０％以下であり、且つ、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが１５０μｍ以下であることがより好ましい。上流部、中央部、さらに下流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さを前述の所望範囲内にすることで、ハニカムフィルタ全体として、通過抵抗、隔壁透過流速を制御でき、その結果、軸方向の隔壁透過の流速、圧力分布を均一にできるから、形成層を有効活用出来ず、全体での圧損をより低減できるからである。すなわち、中流部のみ厚ければ、中流域での管内圧力上昇により、上流部へ圧力伝播し、管通過抵抗が上昇するため、隔壁透過流速も上昇する。さらに、中流部の層が下流部より厚ければ、管通過抵抗が上昇するため、隔壁透過流速も上昇し、十分に下流部の透過流速（流量）を低下できる。したがって、上流部、中央部、下流部が相俟ってハニカムフィルタ全体の、圧損上昇の抑制効果を得ながら、高いスートの燃焼速度を、あまねく得ることができる。

さらに、ハニカム構造体であって、排ガスの入口側に形成される開口端面側に形成される目封止部の長さ分のみ、ＰＭ捕集層の厚さが３０μｍ以下であることが好ましい。このように構成することにより、流路断面積を十分確保でき、圧損上昇の抑制効果を得ながら、高いスートの燃焼速度をより実現できる。すなわち、排ガスの入口側に形成される開口端面側に形成される目封止部、つまり、上流目封止部分近傍の隔壁は、隔壁の反対側に目封止が存在するため、透過壁の役割を持っていない。そのため、層の厚さは、薄い方が、流路断面積を十分確保できるからである。

他方、ＰＭ捕集層の厚さが３０μｍより大きいと、流路断面積を十分確保できず、圧損上昇の抑制効果、及びスートの燃焼速度を低減しやすい。

ここで、排ガスの入口側に形成される開口端面側に形成される目封止部の長さ分とは、目封止部が、軸方向或いは、排ガスの出口側であって、ハニカムの長さ方向に形成されている長さ（距離、寸法）をいう。具体的には、図３に示されるように、前述の所望厚さであって上流側の領域Ｚに形成されるＰＭ捕集層を例示できる。

このようなＰＭ捕集層の形成方法としては、例えば、ディッピング法等の従来公知のセラミック膜形成方法を利用して、セラミックスラリーをハニカム構造の基材の隔壁の入口層に付着させ、乾燥、焼成する方法等により、薄膜状の触媒層を形成すればよい。この際、ＰＭ捕集層の平均細孔径は、セラミックスラリー中の骨材粒子の粒度や配合比等、気孔率はセラミックスラリー中の骨材粒子の粒度や造孔材の量等、コート層厚みはセラミックスラリーの濃度や膜形成に要する時間等を制御することにより所望の値に調整することができる。

また、ＰＭ捕集層の平均細孔径は、パティキュレートを捕集するという目的を果たすために、適度な大きさに形成されることが好ましい。すなわち、隔壁の入口層の平均細孔径が小さ過ぎると、ＰＭ捕集層でＡｓｈが捕集される際に、ＡｓｈがＰＭ捕集層の細孔上部（Ａｓｈの流入側入口又は入口付近）で、いわば蓋となって目詰まりし易くなり、隔壁の出口層にガスの流入を遮るおそれがあるから、好ましくない。他方、ＰＭ捕集層の平均細孔径が大き過ぎると、ＰＭを捕集しづらくなる。その結果、隔壁に向けて、いわば筒抜けとなって、ガス浄化を十分に出来なくなるおそれがある。

ＰＭ捕集層の平均細孔径としては、１〜１５μｍであることが好ましい。平均細孔径が１μｍ未満であるとパーミアビリティーが小さくなり細孔の透過抵抗が急上昇しやすくなるため好ましくなく、１５μｍより大きいと捕集性能が低下し、ＰＭエミッションが欧州規制のユーロ５規制値をオーバーし易くなり好ましくない。したがって、ＰＭ捕集層の平均細孔径を、前述の所望範囲内に調整することにより、本願の効果を奏することができる。

図３、及び図６Ａ〜６Ｃを参照しながら、本実施形態のハニカム構造体によって浄化処理が行われる様子を具体的に説明する。図３、図６Ａに示されるように、一方の開口端部１１ａから、セル内に流入した排ガスＧ１は、先ず上流部７で、中央部８方向へそのまま通過していく排ガスの流れと、上流部７のＰＭ捕集層２０及び隔壁を通過して、隣接するセルに流入する排ガスの流れとがある。上流部では、前述のように、セルの断面径が中央部よりも大きいため、すなわち、上流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、中央部に形成されるＰＭ捕集層より小さいため、中央部の管路直径を狭めたことに起因して、通過抵抗ができ、隔壁透過圧損との差異を小さくできる。その結果、上流部に形成されるＰＭ捕集層を有効活用出来る。

また、図３、図６Ｂに示されるように、前述の上流部から中央部に流入した排ガスは、下流部９方向へそのまま通過していく排ガスの流れと、中央部８のＰＭ捕集層２０及び隔壁を通過して、隣接するセルに流入する排ガスの流れとがある。中央部では、前述のように、セルの断面径が上流部よりも小さく、さらに、下流部よりも小さため、すなわち、中央部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、上流部及び下流部より大きいため、中央部分での隔壁透過流速（流量）が上がる。さらに、中央部の層が上流部よりも厚いため、中流域である中央部の管内圧力上昇により、上流部へ圧力伝播し、管通過抵抗が上昇するため、隔壁透過流速も上昇する。その結果、中央部に形成されるＰＭ捕集層を有効活用出来る。

さらに、図３、図６Ｃに示されるように、前述の中央部から下流部に流入した排ガスは、ハニカム構造体の出口側（他方の開口端部１１ｂ）へと流出するが、ハニカム構造体の入口側（一方の開口端部１１ａ）と同一セル内では、その出口側にある他方の開口端部１１ｂは目封止部１３が形成されているため、そのまま外部に流出できないため、隣接するセルにＰＭ捕集層２０及び隔壁４を通過して流出することになる。すなわち、下流部９に形成されるＰＭ捕集層２０の厚さが、中央部８に形成されるＰＭ捕集層の厚さよりも小さいため、中央部で管路直径が狭められ、通過抵抗ができる。さらに、中央部で隔壁透過圧損との差異が小さくなり、その中央部分での隔壁透過流速（流量）が上がり、十分に下流部の透過流速（流量）を低下させることができ、下流部の形成層であるＰＭ捕集層を有効活用出来る。

このように、上流部、中央部、下流部に形成されるＰＭ捕集層が前述のように構成されることにより、夫々が協働し、相乗的に本願の効果を奏することができるのである。

［１−２］ハニカムフィルタ：
本実施形態におけるハニカムフィルタの基材は、図１〜３、図６Ａ〜６Ｃに示されるように、多数の細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁４によって区画された、排ガスの流路となる複数のセル３を備えている。複数のセル３の一方の開口端部１１ａと他方の開口端部１１ｂには互い違いに目封じされてなる目封止部１３が形成されている。ただし、ハニカム構造の全体形状については特に限定されるものではなく、例えば、図１、２に示されるような円筒状の他、四角柱状、三角柱状等の形状を挙げることができる。

また、ハニカムフィルタの基材が備えるセル形状（セルの形成方向に対して垂直な断面におけるセル形状）としては、例えば、図１に示されるような四角形セル、或いは六角形セル、三角形セル等の形状を挙げることができる。ただし、このような形状に限られるものではなく、公知のセルの形状を広く包含することができる。より好ましいセル形状としては、円形セル又は四角形以上の多角形セルを挙げることができる。このような円形セル又は四角形以上の多角形セルがより好ましいのは、セル断面において、コーナー部の触媒の厚付きを軽減し、触媒層の厚さを均一にできるからである。とりわけ、セル密度、開口率等を考慮すると、六角形セルが好適である。

また、ハニカムフィルタの基材の隔壁の一部若しくは全部及び／又はＰＭ捕集層の一部若しくは全部に触媒、及び／又は浄化材（以下、適宜「触媒等」という）が担持されていることも好ましい。すなわち、隔壁の一部若しくは全部に触媒等が担持されていてもよいし、ＰＭ捕集層の一部若しくは全部に触媒等が担持されていてもよいし、さらに、隔壁の一部若しくは全部と、ＰＭ捕集層の一部若しくは全部とに、触媒が担持されていてもよい。また、例えば、酸化触媒、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）やアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）からなるＮＯ_Ｘ吸蔵触媒、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（ＨｙｄｒｏＣａｒｂｏｎ）吸着材等が担持されていてもよい。

たとえば、ＰＭ除去触媒にはＣｅとそれ以外の少なくとも１種の希土類金属、アルカリ土類金属、または遷移金属を含んでもよい。

ここで、希土類金属としては、たとえば、Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｙ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｌａ、Ｐｒ等から選択することができる。

また、ＰＭ除去触媒に含まれるアルカリ土類金属としては、たとえば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等から選択することができる。

また、ＰＭ除去触媒に含まれる遷移金属としては、たとえば、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ等から選択することができる。

また、酸化触媒、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒等の触媒成分の担持方法は特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体の隔壁に対して、触媒成分を含む触媒液をウォッシュコートした後、高温で熱処理して焼き付ける方法等が挙げられる。なお、隔壁の平均細孔径はセラミックスラリー中の骨材粒子の粒度や配合比等、気孔率はセラミックスラリー中の骨材粒子の粒度や造孔材の量等、コート層の厚みはセラミックスラリーの濃度や膜形成に要する時間等を制御することにより所望の値に調整することができる。

なお、酸化触媒、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒等の触媒成分は、高分散状態で担持させるため、予めアルミナのような比表面積の大きな耐熱性無機酸化物に一旦担持させた後、ハニカム構造体の隔壁等に担持させることが好ましい。

また、上記ＰＭ除去触媒は、例えば、吸引法等の従来公知の触媒担持方法を応用して、触媒スラリーを隔壁の細孔内に担持させ、乾燥、焼成する方法等により、ＰＭ除去触媒を担持できるができる。

ハニカムフィルタの基材が備えるセル密度も特に制限はない。本実施形態のような触媒担持フィルタとして用いる場合には、６〜１５００セル／平方インチ（０．９〜２３３セル／ｃｍ^２）の範囲であることが好ましい。また、隔壁の厚さは、２０〜２０００μｍの範囲であることが好ましい。

更に、本実施形態のような触媒担持フィルタとして用いる場合には、ハニカムフィルタの基材の、複数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部とを互い違いに目封じした構造とすることが望ましい。例えば、図３に示されるように、多数の細孔を有する多孔質セラミックからなる隔壁４によって区画された、ガスの流路となる複数のセル３を有するハニカム構造体１を、複数のセル３の一方の開口端部７ａと他方の開口端部７ｂとを目封止部１３によって互い違いに目封じした構造とするとよい。このようなハニカム構造体１では、排ガス流入側端面Ａに向かって開口する排ガス流入セル３から排ガスＧ_１を流入させると、排ガスＧ_１が隔壁４を通過する際に排ガスＧ_１中のパティキュレートが隔壁４に捕集され、パティキュレートが除去された浄化ガスＧ_２が、排ガス流出側端面Ｂに向かって開口する浄化ガス流出セル３から流出することになる。

ハニカムフィルタの基材の材質は特に限定されないが、セラミックを好適に用いることができ、強度、耐熱性、耐食性等の観点から、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、又は窒化珪素のうちのいずれかであることが好ましい。

また、上記のようなハニカム構造の基材は、例えば、セラミックからなる骨材粒子、水の他、所望により有機バインダ（ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等）、造孔材（グラファイト、澱粉、合成樹脂等）、界面活性剤（エチレングリコール、脂肪酸石鹸等）等を混合し、混練することによって坏土とし、その坏土を所望の形状に成形し、乾燥することによって成形体を得、その成形体を焼成することによって得ることができる。

ハニカム構造体の作製方法としては、たとえば次のような方法が一例として挙げられる。ただし、このようなハニカム構造体の作製方法に限らず、公知のハニカム構造体の作製方法を用いることもできる。

ハニカム構造体が、例えば、図８に示されるような、複数本のハニカムセグメント６２からなるハニカムセグメント接合体６３であって、セグメント同士が接合材６４で接合され、外周面を所望形状に切削加工されて成型される場合には、次の手順で行うとよい。

まず、ハニカムセグメントを作製する。このハニカムセグメント原料として、たとえば、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、可塑性の坏土を得た。そして、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する。次いで、得られたハニカムセグメント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、目封止をして焼成（仮焼き）する。

この仮焼きは、脱脂のためにおこなわれるものであって、たとえば、酸化雰囲気において５５０℃で、３時間程度で行うものが挙げられるが、これに限られるものではなくハニカム成形体中の有機物（有機バインダ、分散剤、造孔材等）に応じて行われることが好ましい。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼温度は２００〜１０００℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、通常は、３〜１００時間程度である。
い。

さらに、焼成（本焼成）を行う。この「本焼成」とは、仮焼体中の成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するための操作を意味する。焼成条件（温度・時間）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。たとえば、Ａｒ不活性雰囲気で焼成する場合の焼成温度は一般的には、１４００℃〜１５００℃程度であるが、これに限られるものではない。

前述のような工程を経て所望寸法の複数のハニカムセグメント（焼結体）を得た後、そのハニカムセグメントの周面に、アルミノ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、及び炭化珪素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後、加熱乾燥して、全体形状が四角柱状のハニカムセグメント接合体を得る。そして、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、その周面を、ハニカムセグメント成形体と同材料からなる外周コート層（図８の符号６６参照）で被覆し、乾燥により硬化させることにより、セグメント構造を有する円柱形状のハニカム構造体を得ることができる。

目封止部の形成方法としては、目封止スラリーを、貯留容器に貯留しておく。そして、上記マスクを施した側の端部を、貯留容器中に浸漬して、マスクを施していないセルの開口部に目封止スラリーを充填して目封止部を形成する。他方の端部については、一方の端部において目封止されたセルについてマスクを施し、上記一方の端部に目封止部を形成したのと同様の方法で目封止部を形成する。これにより、上記一方の端部において目封止されていないセルについて、他方の端部において目封止され、他方の端部においても市松模様状にセルが交互に塞がれた構造となる。また、目封止は、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成した後に、施してもよい。

なお、目封止材としては、ハニカムセグメント原料と同様な材料を用いると、ハニカムセグメントとの焼成時の膨張率を同じにでき、耐久性の向上につながるため好ましい。

また、例えば、コージェライトを隔壁母材の材料とする場合には、コージェライト化原料に、水等の分散媒、及び造孔材を加えて、更に、有機バインダ及び分散剤を加えて混練し、粘土状の坏土を形成する。コージェライト化原料（成形原料）を混練して坏土を調製する手段は、特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることが出来る。コージェライト原料を焼成する場合には、１４１０〜１４４０℃で焼成することが好ましく、３〜１０時間程度焼成することが好ましい。

なお、成形方法としては、上述のように調製した坏土を、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形する方法等を好適に用いることができる。

［２］本実施形態の製造方法：
本発明のハニカムフィルタの一実施形態の製造方法として、まず、前述のようにＰＭ捕集層を形成する前のハニカム構造体（接合、加工済み）を準備する。そして、そのハニカム構造体の基材に造孔材を添加した入口層であるＰＭ捕集層を製膜する。

具体的には、前述のＤＰＦを、図８に示されるように、入口端面である一方の開口端部１１ａを上にして、その上部にスラリー７１を溜めるスラリープール７０を取り付け、そこにＰＭ捕集層形成用のセラミックススラリー（骨材粒子としてＳｉｃ、結合粒子としてコロイダルシリカを使用）を入れる。次に、そのスラリーをＤＰＦ内に浸みこませた後、図９に示されるように、ＤＰＦ下流に吸引治具７３を取り付け、ＤＰＦ下流である他方の開口端部１１ｂ側より吸引し余剰水分を取り除く。その後、７００℃で乾燥・粒子結合させて、ＰＭ捕集層を形成させる。

このように成型することにより、スラリーを染み込ませた後の下流からの吸引圧力を調整することによって、軸方向の厚さ分布を調整できる。すなわち、吸引圧力が低ければ、スラリーの自重により下流部分の層の厚さを大きくなるが、吸引圧力を高くするほど、最も吸引圧力の高い軸方向の中央部分の吸引圧力が高くなるため、その中央部分の厚さを厚くすることができるのである。

以上のようにして、本実施形態のハニカムフィルタを得ることができる。

なお、本実施形態のハニカムフィルタを、ＤＰＦとして使用することも好ましい形態の一つである。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例における各種の評価、測定は、下記方法により実施した。

［１］高負荷圧損：
排気量２．Ｌのディーゼルエンジンに、試験対象となるＤＰＦを搭載し、エンジン始動、１分間の暖気の後で、エンジン状態を４０００回転、２４０Ｎｍに変更し、１０分間維持し、その際のＤＰＦ前後の圧損を測定した。

［２］スート付圧損：
同エンジンにて、ＤＰＦを搭載し、エンジン始動、１分間の暖気を後で、エンジン状態を２０００ｒｐｍ、５０Ｎｍに制御し、その状態をキープし、５ｇ／Ｌ以上のスート堆積を行い、その途中である４ｇ／Ｌ時での圧損を比較した。

［３］捕集効率：
同エンジンにて、前述の［２］スート付圧損実験を実施する際、エンジン状態を２０００ｒｐｍ、５０Ｎｍに切り替えた直後から３分間のＤＰＦ前後のＰＭエミッションをＳＭＰＳで測定し、それにより捕集効率を計算した。

（実施例１）
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、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形状を４本×４本＝計１６本得た。次いで、得られたハニカムセグメント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、目封止をして焼成（仮焼き）した。この仮焼きの条件としては、酸化雰囲気において５５０℃で、３時間である。その後、焼成（本焼成）を行った。この焼成は、Ａｒ不活性雰囲気で１４００℃で、２時間焼成して行った。このようにして得られたハニカムセグメント（焼結体）を、接合剤を塗布して組み合わせ接合させるとともに、その周面に、アルミノ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、及び炭化珪素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後、加熱乾燥して、全体形状が四角柱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、その周面を、ハニカムセグメント成形体と同材料からなる外周コート層で被覆し、乾燥により硬化させることにより、φ１４４×１５２ｍｍＬ、１２ｍｉｌ／３００ｃｐｓｉのセグメント構造を有する円柱形状のハニカム構造体を得た。

次に、得られた円柱形状のハニカム構造体を、入口端面である一方の開口端部を上にして、その上部にスラリーを溜めるスラリープールを取り付け、そこにＰＭ捕集層形成用のセラミックススラリー（骨材粒子としてＳｉＣ、結合粒子としてコロイダルシリカを使用）を入れた。そして、そのスラリーをハニカム構造体内に浸みこませた後、ハニカム構造体下流に吸引治具を取り付け、ハニカム構造体下流である他方の開口端部側より吸引し余剰水分を取り除き、その後、７００℃で乾燥、粒子結合させて、ＰＭ捕集層を形成させた。

さらに、得られたハニカム構造体の隔壁に触媒を担持した。まず、アルミナ：白金：セリア系材料＝７：１：２であって、セリア系材料はＣｅ：Ｚｒ：Ｐｒ：Ｙ：Ｍｎ＝６０：２０：１０：５：５からなる触媒のスラリーを予め調製する。次に、ハニカム構造体の出口端面（排ガスに流出側端面）のセルより所定の高さまでを浸漬させ、入口端面（排ガスに流入側端面）のセルより、所定の吸引圧力と吸引流量に調整しながら所定の時間のみ吸引し、隔壁に触媒を担持し、１２０℃、２時間で乾燥させ、５５０℃、１時間で焼き付け、ハニカムフィルタ（ＤＰＦ）を得た。

このようにして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）３μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５１μｍからなる、実施例１のＤＰＦを得、前述のような［１］〜［３］の実験を行った。その特性及び実験結果を表１に示す。

（実施例２〜９）
実施例１と同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）１０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５１μｍからなる、実施例２のＤＰＦを得、また、同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）２０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５１μｍからなる、実施例３のＤＰＦを得、同様に隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）３０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５１μｍからなる、実施例４のＤＰＦを得、また、同様に隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）１０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）１８μｍからなる、実施例５のＤＰＦを得、また、同様に隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）１０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）３０μｍからなる、実施例６のＤＰＦを得、また、同様に隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）１０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５４μｍからなる、実施例７のＤＰＦを得、また、同様に隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）４μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）２０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）１７μｍからなる、実施例８のＤＰＦを得、また、同様に隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）２０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）１００μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）８５μｍからなる、実施例９のＤＰＦを得、前述のような［１］〜［３］の実験を行った。その特性及び実験結果を表１に示す。

（比較例１〜６）
実施例１と同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）２．５μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５１μｍからなる、比較例１のＤＰＦを得、また、同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）３２μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５１μｍからなる、比較例２のＤＰＦを得、また、同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）１０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）１６μｍからなる、比較例３のＤＰＦを得、また、同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）１０μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）６０μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）５６μｍからなる、比較例４のＤＰＦを得、また、同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）３．６μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）１８μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）１５．３μｍからなる、比較例５のＤＰＦを得、また、同様にして、隔壁気孔率４０％、ＰＭ捕集層気孔率５０％、上流部厚さ（上流部のＰＭ捕集層厚さ）２１μｍ、中央部厚さ（中央部のＰＭ捕集層厚さ）１０５μｍ、下流部厚さ（下流部のＰＭ捕集層厚さ）８９μｍからなる、比較例６のＤＰＦを得、前述のような［１］〜［３］の実験を行った。その特性及び実験結果を表１に示す。

（考察１）
表１に示されるように、実施例１〜９のＤＰＦは、良好な結果を得ることができた。これに対し、比較例では、高負荷圧損評価では、４２ｋＰａを超えてしまい、エンジン出力に大きな悪影響を及ぼし出力が低下しているものがあり、スート付圧損評価では圧損が９ｋＰａ以上を超えてしまい、車両走行時の抵抗が上昇し燃費が５％以上悪化するものがあり、さらに捕集効率評価では、捕集効率が８０％以下となって、将来的に導入される予定となっているＰＭ個数に対する規制を達成できなくなる虞のあるものが見られ、実用化に乏しいものであることが裏づけられた。

具体的には、比較例１及び２では、実験結果から、中央部厚さに対する上流部厚さが５％より小さいと、上流部捕集層の捕集性能が十分得られなくなり（隔壁より捕集層の方が捕集性能大）、捕集効率が悪化し、上流部の厚さが大きくなるにつれ高負荷圧損が徐々に上昇していき、中央部に対する厚さが５０％以上になると多くのガス流体が上流部でせき止められ、中央部以降への領域へ移動していきにくくなり、高負荷圧損は急上昇している。

また、比較例３及び４では、実験結果から、中央部厚さに対する下流部厚さが３０％より小さいと下流部の捕集層の厚さが十分でなくなるため、捕集性能が十分に確保できず、捕集効率が悪化している（下流部は中央部の捕集層厚さを厚くしていてもある程度は透過流速が高い。故に捕集性能が悪化する限界値が上流部よりも高い［高流速ほど捕集効率悪化する］）。また、中央部に対する厚さが９０％より大きいと、中央部の厚さが大きいことによる効果が相対的に低下し、下流部の透過流量が増加する事で、下流部の隔壁透過抵抗が上昇し、且つ、スートが捕集層の細孔内に堆積しはじめる事が原因で、スート付圧損が急上昇している。

さらに、比較例５及び６では、実験結果から、中央部厚さが１８μｍ以下であると中央部を厚くすることでの軸方向の流速分布を制御する効果が得られず、下流部での透過流量が非常に多くなり、高負荷圧損がある程度の上昇を示し、また、スートが捕集層の細孔内に堆積するためにスート付圧損が急上昇している。なお、比較例５の場合では、上流部と下流部の捕集層厚さが十分でないため、捕集効率も悪化した（透過流速の違いにより捕集効率悪化を来たす限界厚さは上流と下流とで異なる）。また、中央部厚さが１００μｍより大きいと、有効開口率が著しく低下し、高負荷圧損が急上昇し、且つ、有効表面積が小さくなる事により軸方向全域において透過流速が増加し、下流部ではスートが細孔内に堆積しはじめ、スート付圧損も急上昇した。

本発明の触媒担持フィルタは、ディーゼルエンジン、普通自動車用エンジン、トラックやバス等の大型自動車用エンジンをはじめとする内燃機関、各種燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集し、或いは浄化するために好適に用いることができる。

１，１Ａ：ハニカム構造体、３：セル、４：隔壁、５：細孔、７：上流部、８：中央部、９：下流部、１１：開口端部、１１ａ：一方の開口端部、１１ｂ：他方の開口端部、１３：目封止部、２０：ＰＭ捕集層、６２：ハニカムセグメント、６３：ハニカムセグメント接合体、６４：接合材、６６：外周コート層、７０：スラリープール、７１：スラリー、７３：吸引治具、１００：（従来の）ハニカムフィルタ、１０１、セル、１０５：隔壁、１０７：目封止部、１０９：開口部、１１１：入口側、１１３：出口側、１１５：開口部、Ｇ：排ガス、Ｇ_１：（未処理前の）排ガス、Ｇ_２：（処理後の）排ガス、Ｚ：領域。

Claims

多数の細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁によって区画された、排ガスの流路となる複数のセルを備えるハニカム構造体であって、
前記複数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されてなり、
前記隔壁上には、前記隔壁より平均細孔径の小さいＰＭ捕集層が形成されてなり、
前記ハニカム構造体の軸方向であって中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、前記ハニカム構造体の軸方向であって上流部及び下流部と比較して、厚く形成され、
前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、２０μｍ〜１００μｍであり、
前記上流部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さの５％〜５０％であり、
前記下流部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さは、前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さの３０％〜９０％であるハニカムフィルタ。
前記下流部に形成されるＰＭ捕集層の厚さが、前記中央部に形成される前記ＰＭ捕集層の厚さの８０％以下である請求項１に記載のハニカムフィルタ。
前記ハニカム構造体であって、排ガスの入口側に形成される開口端面側に形成される前記目封止部の長さ分のみ、前記ＰＭ捕集層の厚さが３０μｍ以下である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
前記隔壁の一部若しくは全部及び／又はＰＭ捕集層の一部若しくは全部に触媒が担持されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。