JP5635076B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。
従来、ハニカムフィルタとしては、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセルと、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口するセルとが交互に配設されるよう形成された多孔質の隔壁部と、この隔壁部上に形成された排ガスに含まれる粒子状物質（以下ＰＭとも称する）を捕集・除去する層が形成されているものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このハニカムフィルタでは、捕集層によりＰＭを捕集することにより、圧力損失を低減させつつＰＭの捕集を行うことができる。
また、隔壁部上に捕集層を形成したものにおいて、排ガスの流れ方向におけるハニカムフィルタの中央領域の膜厚が薄くなるように捕集層を形成したものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。このハニカムフィルタでは、通常排ガスが透過しにくい中央領域の隔壁の透過抵抗を下げることにより、中央領域の排ガスの透過性を高めてこの領域でのＰＭ堆積量を多くすることができ、例えばＰＭの燃焼除去時の下流側での温度上昇などをより低減することができる。
特開２００４−２１６２２６号公報 特開平６−３３７３４号公報 特開平１−３０４０２２号公報 ＷＯ２００８／１３６２３２号公報
しかしながら、特許文献１〜３のハニカムフィルタでは、隔壁よりも平均細孔径の小さい層を隔壁上に形成することによって、ＰＭの捕集性能を向上するものであるが、隔壁の透過抵抗がより高まることから、より下流側にＰＭが堆積しやすく、例えばＰＭの燃焼除去時に下流側での温度上昇が起きやすい問題があった。また、特許文献４では、中央領域で排ガスが流れやすく、下流側での温度上昇をより抑制することはできるが、上流側の捕集層の膜厚が厚く、ベンチュリ効果などにより、例えば高流量条件化などにおいては排ガスがより下流側へ流れるようになり、より下流領域でのＰＭの堆積量増加が起きることがあり、まだ十分ではなかった。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、流体に含まれている固体成分の捕集・除去性能をより高めることができるハニカムフィルタを提供することを主目的とする。
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
即ち、本発明のハニカムフィルタは、
流体に含まれる固体成分を捕集・除去するハニカムフィルタであって、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する複数の多孔質の隔壁部と、
前記隔壁部上に形成され前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層と、を備え、
前記隔壁部の厚さである隔壁厚さｔpが１５０μｍ以上４６０μｍ以下であり、
前記捕集層の厚さの平均値である平均厚さｔAveが５μｍ以上８０μｍ以下であり、
ハニカムフィルタの上流領域での前記捕集層の厚さを上流厚さｔhとし、ハニカムフィルタの中流領域での前記捕集層の厚さを中流厚さｔmとし、ハニカムフィルタの下流領域での前記捕集層の厚さを下流厚さｔlとし、該上流厚さｔh及び該中流厚さｔmの平均値である上中流厚さｔhmとしたとき、該上中流厚さｔhmに対する該下流厚さｔlの比である膜厚比Ｙ1が式（１）の関係を満たし、
前記捕集層の厚さの最大値を最大厚さｔmaxとしたとき、前記捕集層の平均厚さｔAveに対する該最大厚さｔmaxの比である膜厚比Ｙ2が式（２）の関係を満たし、
入口側の前記セルの水力直径ＨＤinが式（３）の関係を満たすものである。
−４／３７５・ｔAve＋２．０５≦Ｙ1≦−１７／３７５・ｔAve＋１０．２３ …式（１）
Ｙ2≦−１／１５・ｔAve＋８．３３ …式（２）
０．９５≦ＨＤin≦２．０ …式（３）
このハニカムフィルタでは、隔壁厚さｔpや、平均厚さｔAve、上中流厚さｔhmに対する下流厚さｔlの比である膜厚比Ｙ1、捕集層の平均厚さｔAveに対する最大厚さｔmaxの比である膜厚比Ｙ2、セルの水力直径ＨＤinがなどを好適な範囲とすることにより、流体に含まれている固体成分の捕集・除去性能をより高めることができる。このように、上記因子が各数値範囲内にあると、固体成分の隔壁部のすり抜け及び隔壁部の細孔内への侵入を抑制することができ、入口セルの下流領域での固体成分の過剰な堆積を抑制可能であり、固体成分の偏在・詰まりを抑制することができる。また、排ガスの流れる流路を十分に確保可能であり、且つ、必要な熱容量を維持することができるため、固体成分の堆積時の圧力損失の増加をより抑制し、高い再生限界を示し、更に、固体成分の捕集効率をより高めることができる。このハニカムフィルタにおいて、前記セルには、入口が開放され出口が封止材により封止された入口開放セルと、入口が封止材により封止され出口が開放された出口開放セルとがあり、該入口開放セルと該出口開放セルとが隣接するように設けられているものとしてもよい。また、前記捕集層は、前記隔壁部の平均細孔径よりも小さい平均粒径で構成された粒子群により形成されているものとしてもよい。
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記上流厚さｔhと前記中流厚さｔmと前記下流厚さｔlとが式（４）の関係を満たすことが好ましい。こうすれば、より上流側に固体成分を捕集することができ、固体成分の燃焼除去時に下流側での温度上昇をより低減することができる。
ｔh≦ｔm＜ｔl …式（４）
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記捕集層は、気体を搬送媒体とし該捕集層の原料である無機材料を前記セルへ供給することにより形成されているものとしてもよい。こうすれば、気体による搬送を利用して、捕集層の厚さなど、捕集層の形成状態を比較的容易に制御することができる。
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。また、前記捕集層は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。このとき、前記捕集層は、前記隔壁部と同種の材料により形成されているものとすることが好ましい。
本発明のハニカムフィルタは、前記隔壁部及び前記捕集層を有する２以上のハニカムセグメントが接合層によって接合されて形成されているものとしてもよい。こうすれば、接合層で接合することによりハニカムフィルタの機械的強度をより高めることができる。
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部及び前記捕集層のうち少なくとも一方には、触媒が担持されているものとしてもよい。こうすれば、捕集した固体成分の燃焼除去などをより効率よく行うことができる。
一実施形態であるハニカムフィルタ２０の構成の概略の一例を示す説明図である。 ＳＥＭ観察による捕集層の厚さの算出方法の説明図である。 捕集層２４の形成厚の測定位置の説明図である。 一体成形されたハニカムフィルタ４０の構成の概略の一例を示す説明図である。 実施例１０の隔壁部の断面のＳＥＭ写真である。 コージェライトによる一体構造を有するハニカムフィルタのＳＥＭ写真である。 平均厚さｔAveに対する初期捕集効率の測定結果である。 平均厚さｔAveに対する圧力損失の測定結果である。 平均厚さｔAveに対する再生限界の測定結果である。 圧力損失に対する再生限界をまとめた図である。 平均厚さｔAveに対する膜厚比Ｙ1をまとめた図である。 平均厚さｔAveに対する膜厚比Ｙ2をまとめた図である。 入口セルの水力直径ＨＤinに対する圧力損失の測定結果である。 隔壁厚さｔpに対する圧力損失及び再生限界の測定結果である。
本発明のハニカムフィルタの一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるハニカムフィルタ２０の構成の概略の一例を示す説明図である。図２は、ＳＥＭ観察による捕集層の厚さの算出方法の説明図であり、図３は、捕集層２４の形成厚の測定位置の説明図である。本実施形態のハニカムフィルタ２０は、図１に示すように、隔壁部２２を有する２以上のハニカムセグメント２１が接合層２７によって接合された形状を有し、その外周に外周保護部２８が形成されている。なお、図１には、ハニカムフィルタ２０の外形が円柱状に形成され、ハニカムセグメント２１の外形が矩形柱状に形成され、セル２３が矩形状に形成されているものを一例として示す。このハニカムフィルタ２０は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止部２６により目封止され、流体としての排ガスの流路となる複数のセル２３を形成する多孔質の隔壁部２２と、隔壁部２２上に形成され流体（排ガス）に含まれる固体成分（ＰＭ）を捕集・除去する層である捕集層２４と、を備えている。このハニカムフィルタ２０では、隔壁部２２は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセル２３と一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口したセル２３とが交互に配置されるよう形成されている。また、ハニカムフィルタ２０では、入口側からセル２３へ入った排ガスが捕集層２４及び隔壁部２２を介して出口側のセル２３を通過して排出され、このとき、排ガスに含まれるＰＭが捕集層２４上に捕集される。
ハニカムフィルタ２０は、隔壁部２２の厚さである隔壁厚さｔpが１５０μｍ以上４６０μｍ以下で形成されている。隔壁厚さｔpが１５０μｍ以上では、フィルタとしての熱容量が大きくなるため、ハニカムフィルタ２０に堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理時に許容されるＰＭの堆積量である再生限界をより高めることができる。また、隔壁厚さｔpが４６０μｍ以下では、隔壁の透過抵抗をより抑えられ、圧力損失の上昇をより抑制することができる。なお、再生限界とは、堆積したＰＭの燃焼除去時に、ハニカムフィルタ内部の最高温度が所定の許容温度（例えば１０００℃）に到達するＰＭ堆積量とすることができる。この隔壁厚さｔpは、２００μｍ以上４００μｍ以下であることがより好ましく、２８０μｍ以上３５０μｍ以下であることが更に好ましい。この隔壁部２２は、多孔質であり、例えば、コージェライト、Ｓｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。このうち、コージェライトやＳｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣなどが好ましい。隔壁部２２は、その気孔率が３０体積％以上８５体積％以下であることが好ましく、３５体積％以上６５体積％以下であることがより好ましい。この隔壁部２２は、その平均細孔径が１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲であることが好ましい。この隔壁部２２の気孔率や平均細孔径は、水銀圧入法により測定した結果をいうものとする。このような気孔率、平均細孔径、厚さで隔壁部２２を形成すると、排ガスが通過しやすく、ＰＭを捕集・除去しやすい。
捕集層２４は、排ガスに含まれるＰＭを捕集・除去する層であり、隔壁部２２の平均細孔径よりも小さい平均粒径で構成された粒子群により隔壁部２２上に形成されているものとしてもよい。捕集層２４は、平均細孔径が、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、気孔率が４０体積％以上９５体積％以下であることが好ましく、捕集層を構成する粒子の平均粒径が０．５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。平均細孔径が０．２μｍ以上であればＰＭが堆積していない初期の圧力損失が過大になるのを抑制することができ、１０μｍ以下であれば捕集効率が良好なものとなり、捕集層２４を通り抜け隔壁部２２の細孔内部にＰＭが到達するのを抑制可能であり、ＰＭ堆積時の圧力損失低減効果の低下を抑制することができる。また、気孔率が４０体積％以上であると、ＰＭが堆積していない初期の圧力損失が過大となるのを抑制することができ、９５体積％以下では耐久性のある捕集層２４としての表層を作製することができる。また、捕集層を構成する粒子の平均粒径が０．５μｍ以上であれば捕集層を構成する粒子の粒子間の空間のサイズを十分に確保可能であるため捕集層の透過性を維持でき急激な圧力損失の上昇を抑制することができ、１５μｍ以下であれば粒子同士の接触点が十分に存在するから粒子間の結合強度を十分に確保可能であり捕集層の剥離強度を確保することができる。このように、良好なＰＭ捕集効率の維持、ＰＭ捕集開始直後の急激な圧力損失上昇防止、ＰＭ堆積時の圧力損失低減、捕集層の耐久性を実現することができる。この捕集層２４は、排ガスの入口側セル及び出口側セルの隔壁部２２に形成されているものとしてもよいが、図１に示すように、入口側セルの隔壁部２２上に形成されており、出口側セルには形成されていないものとするのが好ましい。こうすれば、より圧力損失を低減して流体に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。また、ハニカムフィルタ２０の作製が容易となる。この捕集層２４は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。このとき、捕集層２４は、隔壁部２２と同種の材料により形成されているものとすることが好ましい。また、捕集層２４は、セラミック又は金属の無機繊維を７０重量％以上含有しているものとするのがより好ましい。こうすれば、繊維質によりＰＭを捕集しやすい。また、捕集層２４は、無機繊維がアルミノシリケート、アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリア及びムライトから選択される１以上の材料を含んで形成されているものとすることができる。なお、捕集層２４の粒子群の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で捕集層２４を観察し、撮影した画像に含まれる捕集層２４の各粒子を計測して求めた平均値をいうものとする。また、原料粒子における平均粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用い、水を分散媒として原料粒子を測定したメディアン径（Ｄ５０）をいうものとする。
ハニカムフィルタ２０は、捕集層２４の粒子群の厚さの平均値である平均厚さｔAveが５μｍ以上８０μｍ以下で形成されている。平均厚さｔAveが５μｍ以上では、捕集層２４にてＰＭを十分に捕集することができ、ＰＭの堆積していない初期状態で十分な捕集効率を得ることができる。また、平均厚さｔAveが８０μｍ以下では、堆積したＰＭ層が厚くなりすぎず、また捕集層自体の透過抵抗も大きくならず、圧力損失の増加を抑制でき好ましい。平均厚さｔAveは、２０μｍ以上６０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。捕集層２４は、無機材料の粒子群から形成されており、隔壁部２２の表面に均一な層として形成されていてもよいし、隔壁部２２の表面に部分的な層として形成されていてもよい。
ハニカムフィルタ２０は、ハニカムフィルタの上流領域での捕集層２４の粒子群の厚さを上流厚さｔhとし、ハニカムフィルタの中流領域での捕集層２４の粒子群の厚さを中流厚さｔmとし、ハニカムフィルタの下流領域での捕集層２４の粒子群の厚さを下流厚さｔlとし、上流厚さｔh及び中流厚さｔmの平均値である上中流厚さｔhmとしたとき、上中流厚さｔhmに対する下流厚さｔlの比である膜厚比Ｙ1（ｔl／ｔhm）が式（１）の関係を満たしている。膜厚比Ｙ1が（−４／３７５・ｔAve＋２．０５）以上では、入口セルの下流領域でのＰＭ堆積量の増加がより抑制され、ＰＭの燃焼除去時の急激な温度上昇をより抑えることができ、フィルタの保護を図ることができる。一般的に、ハニカムフィルタにおける入口チャネル内の流速分布に関して、慣性抵抗・管路抵抗よりも隔壁の透過抵抗の方が大きいことから、上流・中流領域では排ガス透過流速は非常に小さく、下流領域での透過流速が大きくなる。捕集層が隔壁部上に形成されている場合、隔壁部の透過抵抗に捕集層の透過抵抗も加わることから、更にこの流速分布の傾向が強くなり、下流領域での透過流速がより大きくなり、ＰＭがより多く下流領域に堆積する。ＰＭの燃焼除去時に異常燃焼が発生した場合、上流側よりＰＭが急燃焼を起こすことで温度が上昇し、その熱が徐々に下流側へ伝播していき、下流領域では温度が最も高くなる。ここで、下流領域でのＰＭ堆積量が多いと、この異常燃焼時の下流領域での温度上昇が更に大きくなる。このハニカムフィルタ２０では、下流側の捕集層２４の厚さを大きくすることにより意図的に下流領域での透過抵抗を上げて上流・中流域での隔壁透過流速を増加させることにより、上流・中流領域でのＰＭ堆積量を増やすのである。更に、ＰＭを燃焼させるための高温の排ガスが、下流領域の透過抵抗が大きいことにより下流領域に流れにくくなるため、より一層下流領域での急昇温を抑制する事ができる。一方、膜厚比Ｙ1が（−１７／３７５・ｔAve＋１０．２３）よりも小さいと、下流領域での捕集層２４の厚さが大きくなりすぎず、透過抵抗の増加を抑制して圧力損失の増加をより抑制することができる。このハニカムフィルタ２０は、中流厚さｔmは上流厚さｔh以上であり、下流厚さｔlは上流厚さｔh及び中流厚さｔmよりも大きい厚さであるものとしてもよい（ｔh≦ｔm＜ｔl）。ハニカムフィルタ２０では、図１に示すように、上流捕集層３２、中流捕集層３４、下流捕集層３６の順に厚い捕集層２４が形成されている。こうすれば、より上流側に固体成分を捕集することができ、固体成分の燃焼除去時に下流側での温度上昇をより低減することができる。
−４／３７５・ｔAve＋２．０５≦Ｙ1≦−１７／３７５・ｔAve＋１０．２３ …式（１）
ハニカムフィルタ２０は、捕集層２４の粒子群の厚さの最大値を最大厚さｔmaxとしたとき、粒子群の平均厚さｔAveに対する最大厚さｔmaxの比である膜厚比Ｙ2（ｔmax／ｔAve）が式（２）の関係を満たしている。膜厚比Ｙ2が（−１／１５・ｔAve＋８．３３）以下では、下流領域の捕集層の膜厚分だけ小さくなった入口セルの有効面積を捕集層の表層の凹凸によりカバーし、ＰＭ堆積時の圧力損失の上昇を抑制することができる。一方、膜厚比Ｙ2がこれを超えると、最大厚さｔmaxの部分にＰＭが凝集堆積し、その部分より下流側へＰＭが堆積しにくくなるため、逆に入口セルの有効面積・有効体積を減少させてしまい、ＰＭ堆積時の圧力損失が上昇してしまう。
Ｙ2≦−１／１５・ｔAve＋８．３３ …式（２）
ハニカムフィルタ２０は、入口側のセル２３の水力直径ＨＤinが式（３）の関係を満たしている。水力直径ＨＤinが式（３）を満たすと、十分な有効膜面積を持ちながら、且つ、管路抵抗を一定以下に抑制可能であるため、ＰＭ堆積時の圧力損失の上昇を抑制することができる。水力直径ＨＤinが０．９５より小さいと管路抵抗が大きくなりすぎるためＰＭが堆積していない状態での圧力損失が上昇し、更にＰＭ堆積時の圧力損失も大きくなる。一方、水力直径ＨＤinが２．０より大きいと、ＰＭが堆積する際の有効膜面積が小さくなるため、ある一定量のＰＭが堆積した際の圧力損失上昇率が非常に大きくなり、結果としてＰＭ堆積時の圧力損失の上昇が起きる。ここで、水力直径ＨＤinの算出方法について説明する。入口側のセルの水力直径ＨＤinは、ハニカムフィルタ２０の隔壁基材を樹脂埋めした後に研磨した観察用試料を用意し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察を行い得られた画像を解析することによって算出する。まず、観察用試料を用い、入口側セル全体が観察できるよう倍率を調整し、ＳＥＭ画像を取得する。次に、画像解析によって、捕集層に覆われた入口側のセルの面積Ａ（ｍｍ2）及び周長Ｌ（ｍｍ）を計測し、水力直径ＨＤin＝４Ａ／Ｌの式から算出するものとする。
０．９５≦ＨＤin≦２．０ …式（３）
ここで、捕集層２４の厚さや、ハニカムフィルタ２０の上流、中流、下流領域などについて説明する。まず、捕集層２４の厚さの測定方法について図２を用いて説明する。捕集層２４の厚さ、換言すると捕集層を構成する粒子群の厚さは、以下のようにして求めるものとする。ここでは、ハニカムフィルタ２０の隔壁基材を樹脂埋めした後に研磨した観察用試料を用意し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察を行い得られた画像を解析することによって捕集層の厚さを求める。まず、流体の流通方向に垂直な断面を観察面とするように切断・研磨した観察用試料を用意する。次に、ＳＥＭの倍率を１００倍〜５００倍に設定し、後述する測定位置において、視野をおよそ５００μｍ×５００μｍの範囲として用意した観察用試料の観察面を撮影する。次に、撮影した画像において、隔壁の最外輪郭線を仮想的に描画する。この隔壁の最外輪郭線とは、隔壁の輪郭を示す線であって、隔壁表面（照射面、図２上段参照）に対して垂直の方向からこの隔壁表面に仮想平行光を照射したものとしたときに得られる投影線をいうものとする（図２中段参照）。即ち、隔壁の最外輪郭線は、光が当たっているものとする高さの異なる複数の隔壁上面の線分と、隣り合う高さの異なる隔壁上面の線分の各々をつなぐ垂線とにより形成される。この隔壁上面の線分は、例えば、１００μｍの長さの線分に対して５μｍの長さ以下の凹凸については無視する「５％解像度」により描画するものとし、水平方向の線分が細かくなりすぎないようにするものとする。また、隔壁の最外輪郭線を描画する際には、捕集層の存在については無視するものとする。続いて、隔壁の最外輪郭線と同様に、捕集層を形成する粒子群の最外輪郭線を仮想的に描画する。この粒子群の最外輪郭線とは、捕集層の輪郭を示す線であって、捕集層表面（照射面、図２上段参照）に対して垂直の方向からこの捕集層表面に仮想平行光を照射したものとしたときに得られる投影線をいうものとする（図２中段参照）。即ち、粒子群の最外輪郭線は、光が当たっているものとする高さの異なる複数の粒子群上面の線分と、隣り合う高さの異なる粒子群上面の線分の各々をつなぐ垂線とにより形成される。この粒子群上面の線分は、例えば、上記隔壁と同じ「解像度」により描画するものとする。多孔性の高い捕集層では、樹脂埋めして研磨して観察用試料を作製すると、空中に浮いているように観察される粒子群もあることから、このように仮想光の照射による投影線を用いて最外輪郭線を描画するのである。続いて、描画した隔壁の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて隔壁の最外輪郭線の平均線である隔壁の標準基準線を求める（図２下段参照）。また、隔壁の標準基準線と同様に、描画した粒子群の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて粒子群の最外輪郭線の平均線である粒子群の平均高さを求める（図２下段参照）。そして、得られた粒子群の平均高さと隔壁の標準基準線との差をとり、この差（長さ）を、この撮影画像における捕集層の厚さ（粒子群の厚さ）とする。このようにして、捕集層の厚さを求めることができる。
また、ハニカムフィルタ２０の上流、中流、下流領域とは、図３に示すように、ハニカムフィルタ２０の流路方向に対して上流側、中央側及び下流側に３分割した領域をいうものとする。このとき、例えば、矩形のハニカムセグメント２１において、上流厚さｔhは、上流側端面から流路方向のハニカムセグメント２１の全長の２０％の部位での断面の中央部、外周部の９点を測定し、これらの平均値とする。同様に、中流厚さｔmは、上流側端面から流路方向のハニカムセグメント２１の全長の５０％の部位での断面の中央部、外周部の９点を測定し、これらの平均値とする。下流厚さｔlは、下流側端面から流路方向のハニカムセグメント２１の全長の２０％の部位での断面の中央部、外周部の９点を測定し、これらの平均値とする。また、上流領域、中流領域及び下流領域は、それぞれの断面から全長に対して前後５％の領域をいうものとする。ハニカムセグメント２１が接合されたハニカムフィルタ２０においては、更に、ハニカムフィルタ２０での上流領域、中流領域及び下流領域の厚さをそれぞれ平均してそれぞれをハニカムフィルタ２０の上流厚さｔh、中流厚さｔm及び下流厚さｔlとする。また、上中流厚さｔhmは、上流厚さｔh及び中流厚さｔmの平均値をいうものとする。また、平均厚さｔAveは、上流厚さｔh、中流厚さｔm及び下流厚さｔlの平均値をいうものとする。最大厚さｔmaxは、上記測定点のうち最大値をいうものとする。このようにして、各々の領域の粒子群の厚さを求めることができる。
捕集層２４の平均細孔径及び気孔率は、ＳＥＭ観察による画像解析によって求めるものとする。上述した捕集層の厚さと同様に、図２に示すように、ハニカムフィルタ２０の断面をＳＥＭ撮影して画像を得る。次に、隔壁の最外輪郭線と粒子群の最外輪郭線との間に形成される領域を捕集層の占める領域（捕集層領域）とし、この捕集層領域のうち、粒子群の存在する領域を「粒子群領域」とすると共に、粒子群の存在しない領域を「捕集層の気孔領域」とする。そして、この捕集層領域の面積（捕集層面積）と、粒子群領域の面積（粒子群面積）とを求める。そして、粒子群面積を捕集層面積で除算し１００を乗算することにより、得られた値を捕集層の気孔率とする。また、「捕集層の気孔領域」において、粒子群及び隔壁の最外輪郭線と粒子群の外周とに内接する内接円を直径が最大になるように描く処理を行う。このとき、例えばアスペクト比の大きい長方形の気孔領域など、１つの「捕集層の気孔領域」に複数の内接円を描くことができるときには、気孔領域が十分に埋められるように、できるだけ大きい内接円を複数描くものとする。そして、観察した画像範囲において、描いた内接円の直径の平均値を捕集層の平均細孔径とするものとする。このようにして、捕集層２４の平均細孔径及び気孔率を求めることができる。
捕集層２４の形成方法は、気体（空気）を捕集層の原料の搬送媒体とし、捕集層の原料を含む気体を入口セルへ供給するものとしてもよい。こうすれば、捕集層を構成する粒子群がより粗に形成されるため、極めて高い気孔率の捕集層を作製することができ、好ましい。捕集層の原料は、例えば、無機繊維や無機粒子を用いてもよい。あるいは、無機繊維は上述したものを用いることができ、例えば平均粒径が０．５μｍ以上８μｍ以下、平均長さが１００μｍ以上５００μｍ以下であるものが好ましい。無機粒子としては、上述した無機材料の粒子を用いることができる。例えば、平均粒径が０．５μｍ以上１５μｍ以下のＳｉＣ粒子やコージェライト粒子を用いることができる。この捕集層の原料は、隔壁部２２の平均細孔径よりも小さい平均粒径を有することが好ましい。このとき、隔壁部２２と捕集層２４との無機材料を同じ材質とすることが好ましい。また、無機粒子を含む気体を流入させる際に、気体の出口側を吸引することが好ましい。また、捕集層２４の形成において、無機繊維や無機粒子と共に結合材も供給してもよい。結合材としてはゾル材料、コロイド材料から選択でき特にコロイダルシリカを用いることが好ましい。無機粒子はシリカにより被覆されており且つ無機粒子同士、及び無機粒子と隔壁部の材料とがシリカにより結合されていることが好ましい。例えば、コージェライトやチタン酸アルミニウムなどの酸化物材料の場合には、無機粒子同士、及び無機粒子と隔壁部の材料とが焼結により結合されているのが好ましい。捕集層２４は、隔壁部２２上に原料の層を形成したあと、熱処理を行い結合することが好ましい。熱処理での温度としては、例えば６５０℃以上１３５０℃以下の温度とするのが好ましい。熱処理温度が６５０℃以上では十分な結合力を確保することができ、１３５０℃以下であると過度な粒子の酸化による細孔の閉塞を抑制することができる。なお、捕集層２４の形成方法は、例えば、捕集層２４の原料になる無機粒子を含むスラリーを用いてセル２３の表面に形成するものとしてもよい。
また、捕集層２４の形成では、時間経過に伴い揮発する溶媒をより上流側の隔壁部２２に含ませて、気体により捕集層２４の原料粒子をセル２３へ供給するものとしてもよい。こうすると、捕集層２４の原料粒子を隔壁部２２上へ堆積させ始めた初期段階では、高い透過抵抗により、流入した原料粒子の大半は下流領域に堆積するが、その後揮発溶媒が気化していくことから、徐々に透過抵抗が低下し、揮発溶媒を浸漬させた領域へも原料粒子が堆積していく。このように、揮発溶媒を用いて下流厚さｔlが厚い傾向を示す捕集層２４をより容易に形成することができる。なお、この揮発溶媒の濃度などを調整することにより気化速度をコントロールし、各領域での原料粒子の堆積量を制御することができる。揮発溶媒としては、アルコールやアセトン、ベンゼンなどの有機溶媒や、水などが挙げられる。このうち、揮発溶媒としては、水との混合により気化速度を変更しやすいアルコールが好ましい。このようにして捕集層２４を形成することができる。
接合層２７は、ハニカムセグメント２１を接合する層であり、無機粒子、無機繊維及び結合材などを含むものとしてもよい。無機粒子は、上述した無機材料の粒子とすることができ、その平均粒径は０．１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。無機繊維は、上述したものとしてもよく、例えば平均粒径が０．５μｍ以上８μｍ以下、平均長さが１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。結合材としてはコロイダルシリカや粘土などとすることができる。接合層２７は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲で形成されていることが好ましい。なお、平均粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用い、水を分散媒として測定したメディアン径（Ｄ５０）をいうものとする。外周保護部２８は、ハニカムフィルタ２０の外周を保護する層であり、上述した無機粒子、無機繊維及び結合材などを含むものとしてもよい。
ハニカムフィルタ２０において、４０℃〜８００℃におけるセル２３の通過孔方向の熱膨張係数は、６．０×１０-6／℃以下であることが好ましく、１．０×１０-6／℃以下であることがより好ましく、０．８×１０-6／℃以下であることが更に好ましい。この熱膨張係数が６．０×１０-6／℃以下であると、高温の排気に晒された際に発生する熱応力を許容範囲内に抑えることができる。
このハニカムフィルタ２０の外形は、特に限定されないが、円柱状、四角柱状、楕円柱状、六角柱状などの形状とすることができる。ハニカムセグメント２１の外形は、特に限定されないが、接合しやすい平面を有していることが好ましく、断面が多角形の角柱状（四角柱状、六角柱状など）の形状とすることができる。セルは、その断面の形状として３角形、４角形、６角形、８角形などの多角形の形状や円形、楕円形などの流線形状、及びそれらの組み合わせとすることができる。例えば、セル２３は排ガスの流通方向に垂直な断面が４角形に形成されているものとしてもよい。
ハニカムフィルタ２０において、セルピッチは、１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とするのが好ましい。ＰＭ堆積時の圧力損失は、濾過面積が大きいほど小さい値を示す。一方、初期の圧力損失は、セル直径が小さいほど大きい値を示す。したがって、初期圧力損失、ＰＭ堆積時の圧力損失、ＰＭの捕集効率のトレードオフを考慮して、セルピッチ、セル密度や隔壁部２２の厚さを設定するものとすればよい。
ハニカムフィルタ２０において、隔壁部２２や捕集層２４は、触媒を含むものとしてもよい。この触媒は、捕集されたＰＭの燃焼を促進する触媒、排ガスに含まれる未燃焼ガス（ＨＣやＣＯなど）を酸化する触媒及びＮＯXを吸蔵／吸着／分解する触媒のうち少なくとも１種以上としてもよい。こうすれば、ＰＭを効率よく除去することや未燃焼ガスを効率よく酸化することやＮＯXを効率よく分解することなどができる。この触媒としては、例えば、貴金属元素、遷移金属元素を１種以上含むものとするのがより好ましい。また、ハニカムフィルタ２０では、他の触媒や浄化材が担持されていてもよい。例えば、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）やアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）などを含むＮＯx吸蔵触媒、少なくとも１種の希土類金属、遷移金属、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（Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）吸着材等が挙げられる。具体的には、貴金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）や、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）などが挙げられる。触媒に含まれる遷移金属としては、例えば、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ等が挙げられる。また、希土類金属としては、例えば、Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等が挙げられる。このうち、白金及びパラジウムがより好ましい。また、貴金属及び遷移金属、助触媒などは、比表面積の大きな担体に担持してもよい。担体としては、例えば、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライトなどを用いることができる。ＰＭの燃焼を促進する触媒を有するものとすれば、捕集層２４上に捕集されたＰＭをより容易に除去することができるし、未燃焼ガスを酸化する触媒やＮＯXを分解する触媒を有するものとすれば、排ガスをより浄化することができる。
以上説明した実施形態のハニカムフィルタによれば、隔壁厚さｔpや、平均厚さｔAve、上中流厚さｔhmに対する下流厚さｔlの比である膜厚比Ｙ1、捕集層の平均厚さｔAveに対する最大厚さｔmaxの比である膜厚比Ｙ2、セルの水力直径ＨＤinがなどを好適な範囲とすることにより、排ガスに含まれているＰＭの捕集・除去性能をより高めることができる。このように、上記因子が各数値範囲内にあると、固体成分の隔壁部のすり抜け及び隔壁部の細孔内への侵入を抑制することができ、入口セルの下流領域での固体成分の過剰な堆積を抑制可能であり、固体成分の偏在・詰まりを抑制することができる。また、排ガスの流れる流路を十分に確保可能であり、且つ、必要な熱容量を維持することができるため、固体成分の堆積時の圧力損失の増加をより抑制し、高い再生限界を示し、更に、固体成分の捕集効率をより高めることができる。圧力損失が低いほど車両の走行時の抵抗が小さく、車両出力を得るための余剰燃料消費を抑制可能であるため、圧力損失が低いほど走行時の燃費を改善することができる。一方、再生限界が高いほど堆積したＰＭの燃焼に至るまでのインターバルを長く設定可能であり、燃費を改善することができる。捕集層２４を隔壁部２２上に形成するハニカムフィルタ２０において、膜厚、セル構造の組み合わせの好適化を図ることにより、流体に含まれている固体成分の捕集・除去性能をより高め、更には燃費の向上を図ることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、ハニカムセグメント２１を接合層２７により接合したハニカムフィルタ２０としたが、図４に示すように、一体成形されたハニカムフィルタ４０としてもよい。ハニカムフィルタ４０において、隔壁部４２、セル４３、捕集層４４、目封止部４６、上流捕集層５２、中流捕集層５４及び下流捕集層５６などは、ハニカムフィルタ２０の隔壁部２２、セル２３、捕集層２４、目封止部２６、上流捕集層３２、中流捕集層３４及び下流捕集層３６と同様の構成とすることができる。こうしても、排ガスに含まれているＰＭの捕集・除去性能をより高めることができる。
上述した実施形態では、ハニカムフィルタ２０には触媒が含まれるものとしたが、流通する流体に含まれる除去対象物質を浄化処理可能なものであれば特にこれに限定されない。あるいは、ハニカムフィルタ２０は、触媒を含まないものとしてもよい。また、排ガスに含まれるＰＭを捕集するハニカムフィルタ２０として説明したが、流体に含まれる固体成分を捕集・除去するものであれば特にこれに限定されず、建設機器の動力エンジン用のハニカムフィルタとしてもよいし、工場や発電所用のハニカムフィルタとしてもよい。
以下には、ハニカムフィルタを具体的に製造した例を実施例として説明する。ここでは、複数のハニカムセグメントを接合した構造のハニカムフィルタを作製した。
［ハニカムフィルタの作製］
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成形体を成形した。ここでは、隔壁部の厚さが３０５μｍ、セルピッチが１．４７ｍｍ、断面が３５ｍｍ×３５ｍｍ、長さが１５２ｍｍの形状に成形した。次に、得られたハニカムセグメント成形体をマイクロ波により乾燥させ、更に熱風にて乾燥させた後、目封止をして、酸化雰囲気において５５０℃、３時間で仮焼きした後に、不活性雰囲気下にて１４００℃、２時間の条件で本焼成を行った。目封止部の形成は、セグメント成形体の一方の端面のセル開口部に交互にマスクを施し、マスクした端面をＳｉＣ原料を含有する目封止スラリーに浸漬し、開口部と目封止部とが交互に配設されるように行った。また、他方の端面にも同様にマスクを施し、一方が開口し他方が目封止されたセルと一方が目封止され他方が開口したセルとが交互に配設されるように目封止部を形成した。得られたハニカムセグメント焼成体の排ガス流入側の開口端部より、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均粒径を有するＳｉＣ粒子を含む空気を流入させ、且つハニカムセグメントの流出側より吸引しながら、排ガス流入側の隔壁の表層に堆積させた。このとき、後述する捕集層の膜厚分布処理を行い、流れ方向に膜厚の分布を有する捕集層を隔壁部に形成した。次に、大気雰囲気下にて１３００℃、２時間の条件の熱処理により、隔壁の表層に堆積させたＳｉＣ粒子同士、及び堆積させたＳｉＣ粒子と隔壁を構成するＳｉＣ及びＳｉ粒子と結合させた。このように、隔壁部上に捕集層を形成したハニカムセグメントを作製した。このようにして得られたハニカムセグメントの側面に、アルミナ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、炭化珪素、および水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、全体形状が四角形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、その周囲を、接合用スラリーと同等の材料からなる外周コート用スラリーで被覆し、乾燥により硬化させることにより所望の形状、セグメント形状、セル構造を有する円柱形状のハニカムフィルタを得た。ここでは、ハニカムフィルタは、断面の直径が１４４ｍｍ、長さが１５２ｍｍの形状とした。また、後述する実施例１〜３０及び比較例１〜２４の隔壁部の気孔率は４０体積％であり、平均細孔径は１５μｍであり、捕集層を形成する粒子の平均粒径は２．０μｍであった。また、後述する実施例１〜２６及び比較例１〜２２の隔壁厚さｔpは３０５μｍとした。なお、隔壁部の気孔率及び平均細孔径は水銀ポロシメータ（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製Ａｕｔｏ ＰｏｒｅIII型式９４０５）を用いて測定した。また、捕集層の原料粒子の平均粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所社製ＬＡ−９１０）を用い、水を分散媒として測定したメディアン径（Ｄ５０）である。
［捕集層の膜厚分布処理］
濃度の異なるアルコール溶液を準備し、ハニカムセグメントの上流域・中流域にそのアルコール溶液を浸漬させたあと、所定時間内に捕集層の粒子群を形成するＳｉＣ粒子を空気と共に供給し、ＳｉＣ粒子を隔壁部上に堆積させた。堆積させ始めた初期段階では、高い透過抵抗により、流入したＳｉＣ粒子の大半は下流領域に堆積するが、その後アルコール溶液が気化していくことから、徐々に透過抵抗が低下し、アルコール溶液を浸漬させた領域へもＳｉＣ粒子が堆積していく。アルコール溶液の濃度を調整することにより気化速度をコントロールし、各領域でのＳｉＣ粒子の堆積量を制御した。例えば、後述する比較例９では、アルコール濃度９５％の水溶液を準備し、ハニカムフィルタの上流側より１００ｍｍの部分をこのアルコール溶液に浸漬させたあと、余剰分を除去し、出口側から吸引しながら所定の製膜量のＳｉＣ粒子を入口セルへ空気と共に供給することで捕集層を形成した。作製した比較例９は、平均厚さｔAveが４０μｍ、膜厚比Ｙ1が１．５、膜厚比Ｙ2が１．０であった。また、実施例１０では、アルコール濃度８９％の水溶液を準備し、比較例９と同様の方法で捕集層を形成した。作製した実施例１０は、平均厚さｔAveが４０μｍ、膜厚比Ｙ1が２．１、膜厚比Ｙ2が１．７であった。また、実施例１１では、アルコール濃度３２％の水溶液を準備し、比較例９と同様の方法で捕集層を形成した。作製した実施例１１は、平均厚さｔAveが４０μｍ、膜厚比Ｙ1が８．４、膜厚比Ｙ2が１．５であった。なお、このハニカムセグメント２１において、上流厚さは、上流側端面から全長の２０％での断面の中央部、外周部の９点を測定し、これらの平均値とし、中流厚さは、上流側端面から全長の５０％での断面の中央部、外周部の９点を測定し、これらの平均値し、下流厚さは、下流側端面から全長の２０％での断面の中央部、外周部の９点を測定し、これらの平均値とした。また、ハニカムフィルタの上流厚さｔh、中流厚さｔm及び下流厚さｔlとしては、全ハニカムセグメントの上流厚さｔhの平均値、中流厚さｔmの平均値、下流厚さｔlの平均値とした。
［触媒担持］
まず、重量比でアルミナ：白金：セリア系材料＝７：０．５：２．５とし、セリア系材料を重量比でＣｅ：Ｚｒ：Ｐｒ：Ｙ：Ｍｎ＝６０：２０：１０：５：５とした原料を混合し、溶媒を水とした触媒のスラリーを調製した。次に、ハニカムセグメントの出口端面（排ガスが流出する側）を所定の高さまで浸漬させ、入口端面（排ガスが流入する側）より、所定の吸引圧力と吸引流量に調整しながら所定時間にわたって吸引し、隔壁に触媒を担持し、１２０℃２時間で乾燥させた後、５５０℃１時間で焼付けを行った。ハニカムフィルタの単位体積当たりの触媒量は、３０ｇ／Ｌとなるようにした。
（比較例１，２）
上流厚さｔhが１．２μｍ、中流厚さｔmが２．６μｍ、下流厚さｔlが７．８μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１とした。比較例１の最大厚さｔmaxは７．６μｍであり、膜厚比Ｙ1は４．１であり、膜厚比Ｙ2は２．０であった。また、上流厚さｔhが２．４μｍ、中流厚さｔmが２．８μｍ、下流厚さｔlが７．４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例２とした。比較例２の最大厚さｔmaxは８．１μｍであり、膜厚比Ｙ1は２．８であり、膜厚比Ｙ2は１．９であった。
（実施例１〜４）
上流厚さｔhが３．７μｍ、中流厚さｔmが３．９μｍ、下流厚さｔlが７．４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１とした。実施例１の最大厚さｔmaxは７．６μｍであり、膜厚比Ｙ1は２．０であり、膜厚比Ｙ2は１．６であった。なお、実施例１〜４、比較例３〜５の平均厚さｔAveは５μｍであった。また、上流厚さｔhが１．８μｍ、中流厚さｔmが３．１μｍ、下流厚さｔlが１１μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例２とした。実施例２の最大厚さｔmaxは１４μｍであり、膜厚比Ｙ1は４．５であり、膜厚比Ｙ2は２．６であった。また、上流厚さｔhが１．１μｍ、中流厚さｔmが１．４μｍ、下流厚さｔlが１３μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例３とした。実施例３の最大厚さｔmaxは３２μｍであり、膜厚比Ｙ1は１０．０であり、膜厚比Ｙ2は６．４であった。また、上流厚さｔhが１．１μｍ、中流厚さｔmが１．４μｍ、下流厚さｔlが１３μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例４とした。実施例４の最大厚さｔmaxは４０μｍであり、膜厚比Ｙ1は１０．０であり、膜厚比Ｙ2は８．０であった。
（比較例３〜５）
上流厚さｔhが３．７μｍ、中流厚さｔmが３．９μｍ、下流厚さｔlが７．４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例３とした。比較例３の最大厚さｔmaxは７．６μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．９であり、膜厚比Ｙ2は１．５であった。また、上流厚さｔhが１．１μｍ、中流厚さｔmが１．４μｍ、下流厚さｔlが１３μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例４とした。比較例４の最大厚さｔmaxは４２μｍであり、膜厚比Ｙ1は１０．０であり、膜厚比Ｙ2は８．４であった。また、上流厚さｔhが１．０μｍ、中流厚さｔmが１．１μｍ、下流厚さｔlが１３μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例５とした。比較例５の最大厚さｔmaxは１８μｍであり、膜厚比Ｙ1は１２．４であり、膜厚比Ｙ2は３．６であった。
（実施例５〜８）
上流厚さｔhが１４μｍ、中流厚さｔmが１８μｍ、下流厚さｔlが２８μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例５とした。実施例５の最大厚さｔmaxは３８μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．８であり、膜厚比Ｙ2は１．９であった。なお、実施例５〜８、比較例６〜８の平均厚さｔAveは２０μｍであった。また、上流厚さｔhが１０μｍ、中流厚さｔmが１３μｍ、下流厚さｔlが３８μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例６とした。実施例６の最大厚さｔmaxは４５μｍであり、膜厚比Ｙ1は３．３であり、膜厚比Ｙ2は２．２であった。また、上流厚さｔhが５．２μｍ、中流厚さｔmが５．６μｍ、下流厚さｔlが５０μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例７とした。実施例７の最大厚さｔmaxは５５μｍであり、膜厚比Ｙ1は９．２であり、膜厚比Ｙ2は２．７であった。また、上流厚さｔhが５．２μｍ、中流厚さｔmが５．６μｍ、下流厚さｔlが５０μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例８とした。実施例８の最大厚さｔmaxは１４０μｍであり、膜厚比Ｙ1は９．２であり、膜厚比Ｙ2は７．０であった。
（比較例６〜８）
上流厚さｔhが１５μｍ、中流厚さｔmが１８μｍ、下流厚さｔlが２７μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例６とした。比較例６の最大厚さｔmaxは３５μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．６であり、膜厚比Ｙ2は１．８であった。また、上流厚さｔhが５．２μｍ、中流厚さｔmが５．６μｍ、下流厚さｔlが５０μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例７とした。比較例７の最大厚さｔmaxは１５０μｍであり、膜厚比Ｙ1は９．２であり、膜厚比Ｙ2は７．５であった。また、上流厚さｔhが４．６μｍ、中流厚さｔmが５．４μｍ、下流厚さｔlが５０μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例８とした。比較例８の最大厚さｔmaxは６０μｍであり、膜厚比Ｙ1は１０．０であり、膜厚比Ｙ2は３．０であった。
（実施例９〜１２）
上流厚さｔhが３１μｍ、中流厚さｔmが３５μｍ、下流厚さｔlが５４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例９とした。実施例９の最大厚さｔmaxは７２μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．６であり、膜厚比Ｙ2は１．８であった。なお、実施例９〜１２、比較例９〜１１の平均厚さｔAveは４０μｍであった。また、上流厚さｔhが２１μｍ、中流厚さｔmが３８μｍ、下流厚さｔlが６１μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１０とした。実施例１０の最大厚さｔmaxは６８μｍであり、膜厚比Ｙ1は２．１であり、膜厚比Ｙ2は１．７であった。また、上流厚さｔhが９．０μｍ、中流厚さｔmが１４μｍ、下流厚さｔlが９７μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１１とした。実施例１１の最大厚さｔmaxは６０μｍであり、膜厚比Ｙ1は８．４であり、膜厚比Ｙ2は１．５であった。また、上流厚さｔhが９．０μｍ、中流厚さｔmが１４μｍ、下流厚さｔlが９７μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１１とした。実施例１１の最大厚さｔmaxは２２６μｍであり、膜厚比Ｙ1は８．４であり、膜厚比Ｙ2は５．７であった。
（比較例９〜１１）
上流厚さｔhが３３μｍ、中流厚さｔmが３６μｍ、下流厚さｔlが５１μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例９とした。比較例９の最大厚さｔmaxは４０μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．５であり、膜厚比Ｙ2は１．０であった。また、上流厚さｔhが９．０μｍ、中流厚さｔmが１４μｍ、下流厚さｔlが９７μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１０とした。比較例１０の最大厚さｔmaxは２４０μｍであり、膜厚比Ｙ1は８．４であり、膜厚比Ｙ2は６．０であった。また、上流厚さｔhが８．０μｍ、中流厚さｔmが１２μｍ、下流厚さｔlが１００μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１１とした。比較例１１の最大厚さｔmaxは１２０μｍであり、膜厚比Ｙ1は１０．０であり、膜厚比Ｙ2は３．０であった。
（実施例１３〜１６）
上流厚さｔhが５０μｍ、中流厚さｔmが５６μｍ、下流厚さｔlが７４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１３とした。実施例１３の最大厚さｔmaxは７５μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．４であり、膜厚比Ｙ2は１．３であった。なお、実施例１３〜１６、比較例１２〜１４の平均厚さｔAveは６０μｍであった。また、上流厚さｔhが４２μｍ、中流厚さｔmが４８μｍ、下流厚さｔlが８９μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１４とした。実施例１４の最大厚さｔmaxは９０μｍであり、膜厚比Ｙ1は２．０であり、膜厚比Ｙ2は１．５であった。また、上流厚さｔhが１５μｍ、中流厚さｔmが２３μｍ、下流厚さｔlが１４２μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１５とした。実施例１５の最大厚さｔmaxは１１８μｍであり、膜厚比Ｙ1は７．５であり、膜厚比Ｙ2は２．０であった。また、上流厚さｔhが１５μｍ、中流厚さｔmが２３μｍ、下流厚さｔlが１４２μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１６とした。実施例１６の最大厚さｔmaxは２６０μｍであり、膜厚比Ｙ1は７．５であり、膜厚比Ｙ2は４．３であった。
（比較例１２〜１４）
上流厚さｔhが５２μｍ、中流厚さｔmが５７μｍ、下流厚さｔlが７１μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１２とした。比較例１２の最大厚さｔmaxは７２μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．３であり、膜厚比Ｙ2は１．２であった。また、上流厚さｔhが１５μｍ、中流厚さｔmが２３μｍ、下流厚さｔlが１４２μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１３とした。比較例１３の最大厚さｔmaxは２７０μｍであり、膜厚比Ｙ1は７．５であり、膜厚比Ｙ2は４．５であった。また、上流厚さｔhが１４μｍ、中流厚さｔmが２１μｍ、下流厚さｔlが１４５μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１４とした。比較例１４の最大厚さｔmaxは１５５μｍであり、膜厚比Ｙ1は８．３であり、膜厚比Ｙ2は２．６．６であった。
（実施例１７〜２０）
上流厚さｔhが７４μｍ、中流厚さｔmが７６μｍ、下流厚さｔlが９０μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１７とした。実施例１７の最大厚さｔmaxは１０６μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．２であり、膜厚比Ｙ2は１．３であった。なお、実施例１７〜２０、比較例１５〜１８の平均厚さｔAveは８０μｍであった。また、上流厚さｔhが５３μｍ、中流厚さｔmが７２μｍ、下流厚さｔlが１１４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１８とした。実施例１８の最大厚さｔmaxは１２８μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．８であり、膜厚比Ｙ2は１．６であった。また、上流厚さｔhが２２μｍ、中流厚さｔmが３４μｍ、下流厚さｔlが１８４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例１９とした。実施例１９の最大厚さｔmaxは１９８μｍであり、膜厚比Ｙ1は６．６であり、膜厚比Ｙ2は２．５であった。また、上流厚さｔhが２２μｍ、中流厚さｔmが３４μｍ、下流厚さｔlが１８４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを実施例２０とした。実施例２０の最大厚さｔmaxは２３８μｍであり、膜厚比Ｙ1は６．６であり、膜厚比Ｙ2は２．５であった。
（比較例１５〜１７）
上流厚さｔhが７５μｍ、中流厚さｔmが７８μｍ、下流厚さｔlが７．４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１５とした。比較例１５の最大厚さｔmaxは９２μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．１であり、膜厚比Ｙ2は１．２であった。また、上流厚さｔhが２２μｍ、中流厚さｔmが３４μｍ、下流厚さｔlが１８４μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１６とした。比較例１６の最大厚さｔmaxは２５０μｍであり、膜厚比Ｙ1は６．６であり、膜厚比Ｙ2は３．１であった。また、上流厚さｔhが２１μｍ、中流厚さｔmが３３μｍ、下流厚さｔlが１８６μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１７とした。比較例１７の最大厚さｔmaxは２１０μｍであり、膜厚比Ｙ1は６．９であり、膜厚比Ｙ2は２．６であった。
（比較例１８〜２０）
上流厚さｔhが５８μｍ、中流厚さｔmが７５μｍ、下流厚さｔlが１２０μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１８とした。比較例１８の平均厚さｔAveは８４μｍであり、最大厚さｔmaxは１３２μｍであり、膜厚比Ｙ1は１．８であり、膜厚比Ｙ2は１．６であった。また、上流厚さｔhが４２μｍ、中流厚さｔmが５８μｍ、下流厚さｔlが１５５μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例１９とした。比較例１９の平均厚さｔAveは８５μｍであり、最大厚さｔmaxは１６４μｍであり、膜厚比Ｙ1は３．１であり、膜厚比Ｙ2は１．９であった。また、上流厚さｔhが２８μｍ、中流厚さｔmが３７μｍ、下流厚さｔlが１９０μｍとなるようにアルコール溶液及びＳｉＣ粒子の供給量を調整し、得られたハニカムフィルタを比較例２０とした。比較例２０の平均厚さｔAveは８５μｍであり、最大厚さｔmaxは１９５μｍであり、膜厚比Ｙ1は５．８であり、膜厚比Ｙ2は２．３であった。
（実施例２１〜２６）
入口セルの水力直径ＨＤinをそれぞれ２．０ｍｍ、１．７ｍｍ、１．４ｍｍ、１．２ｍｍ、１．１ｍｍ、０．９７ｍｍとし、得られたハニカムフィルタをそれぞれ実施例２１〜２６とした。なお、実施例２１〜２６、比較例２１〜２２については、上流厚さｔhは２１μｍ、中流厚さｔmは３８μｍ、下流厚さｔlは６１μｍ、平均厚さｔAveは４０μｍ、最大厚さｔmaxは６８μｍ、膜厚比Ｙ1は２．１、膜厚比Ｙ2は１．７とした。
（比較例２１，２２）
入口セルの水力直径ＨＤinをそれぞれ２．１ｍｍ、０．９２ｍｍとし、得られたハニカムフィルタをそれぞれ比較例２１，２２とした。
（実施例２７〜３０）
隔壁厚さｔpをそれぞれ１５２μｍ、２５４μｍ、３５６μｍ、４５７μｍとし、得られたハニカムフィルタをそれぞれ実施例２７〜３０とした。なお、実施例２７〜３０、比較例２３〜２４については、上流厚さｔhは２１μｍ、中流厚さｔmは３８μｍ、下流厚さｔlは６１μｍ、平均厚さｔAveは４０μｍ、最大厚さｔmaxは６８μｍ、膜厚比Ｙ1は２．１、膜厚比Ｙ2は１．７とした。
（比較例２３，２４）
隔壁厚さｔpをそれぞれ１４０μｍ、４７０μｍとし、得られたハニカムフィルタをそれぞれ比較例２３，２４とした。
［ＳＥＭ撮影］
作製したハニカムフィルタの断面のＳＥＭ撮影を走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ製Ｓ−３２００Ｎ）を用いて行った。図５は、実施例１０の隔壁部の断面のＳＥＭ写真である。図５に示すように、上中流厚さｔhmよりも下流厚さｔlが大きいことが確認された。また、このＳＥＭ撮影により、捕集層２４の厚さを求めた。まず、ハニカムフィルタの隔壁基材を樹脂埋めした後に流体の流通方向に垂直な断面を観察面とするように切断・研磨した観察用試料を用意し、ＳＥＭの倍率を１００倍〜５００倍に設定し、後述する測定位置において、視野をおよそ５００μｍ×５００μｍの範囲として用意した観察用試料の観察面を撮影した。測定位置は、ハニカムフィルタの入口端面から１５ｍｍ、中央部、出口端面から１５ｍｍ上流側の断面において、その中央領域の１点および、外周領域の８点の９箇所とした（図３参照）。撮影した画像において、隔壁表面に対して垂直の方向からこの隔壁表面に仮想光を照射したものとしたときに得られる投影線を隔壁の最外輪郭線として仮想的に描画した。また、同様に、捕集層表面に対して垂直の方向からこの捕集層を形成する粒子群の表面に仮想光を照射したものとしたときに得られる投影線を粒子群の最外輪郭線として仮想的に描画した。続いて、描画した隔壁の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて隔壁の最外輪郭線の平均線である隔壁の標準基準線を求めた。また、隔壁の標準基準線と同様に、描画した粒子群の最外輪郭線の上面線分の各々の高さ及び長さに基づいて粒子群の最外輪郭線の平均線である粒子群の平均高さを求めた。そして、得られた粒子群の平均高さと隔壁の標準基準線との差をとり、この差（長さ）を、この撮影画像における捕集層の厚さ（粒子群の厚さ）とした。そして、得られた捕集層の厚さを用いて、上・中・下流での捕集層の厚さをそれぞれ平均するなどして、上流厚さｔh、中流厚さｔm、下流厚さｔl、平均厚さｔAve、最大厚さｔmax、膜厚比Ｙ1、膜厚比Ｙ2などを求めた。また、別例として、上述した実施例と同様の手法により捕集層を形成した一体構造を有するハニカムフィルタをコージェライトにより作製し、そのセル表面及び断面をＳＥＭ撮影した。図６は、コージェライトによる一体構造を有するハニカムフィルタのＳＥＭ写真である。これについても、上中流厚さｔhmよりも下流厚さｔlが大きいことが確認された。また、観察用試料を用い、水力直径ＨＤinを算出した。観察用資料を用い、入口側セル全体が観察できるよう倍率を調整してＳＥＭ画像を取得し、画像解析によって、捕集層に覆われた入口側のセルの面積Ａ（ｍｍ2）及び周長Ｌ（ｍｍ）を計測し、水力直径ＨＤin＝４Ａ／Ｌの式から算出した。
［圧力損失試験］
上記作製したハニカムフィルタを２．０Ｌディーゼルエンジンに搭載し、エンジン回転数２２００ｒｐｍ、トルク４５Ｎｍの定常状態にてＰＭを堆積させながら、圧力損失の挙動を計測した。エンジン試験前後にハニカムフィルタの重量を測定し、試験後の重量から試験前の重量を引くことで、試験時の堆積ＰＭ量を算出した。ＰＭは一定速度で発生しているものとすることで堆積ＰＭ量に対する圧力損失の値を得た。ハニカムフィルタの性能評価としてＰＭが４ｇ／Ｌ堆積した状態の圧力損失値を用いた。
［初期捕集効率］
圧力損失試験と同条件にてＰＭを堆積させていく際に、ハニカムフィルタの上流側と下流側でのＰＭの濃度を、走査型モビリティ粒径分析装置（Scanning Mobility Particle Sizer：ＳＭＰＳ）により計測し、ハニカムフィルタ上流でのＰＭの濃度に対するハニカムフィルタ下流でのＰＭの濃度の減少率よりハニカムフィルタの捕集効率を算出した。試験開始直後の最も捕集効率が低い時点での捕集効率を初期捕集効率とした。
［再生限界］
圧力損失試験と同条件にてＰＭを堆積させたあと、ポストインジェクションによりハニカムフィルタの入口ガス温度を６５０℃まで上昇させ、ハニカムフィルタに堆積しているＰＭが燃焼しはじめ、ハニカムフィルタの圧力損失が下がり始めたところでポストインジェクションを停止すると同時にエンジン状態をアイドル状態に切り替えた。その際、高い酸素濃度と低流量によりハニカムフィルタ内部で残存ＰＭの異常燃焼が起こり、ハニカムフィルタ内部温度は急上昇する。その高温度によりハニカムフィルタにコートされている触媒が劣化し、未燃ガス浄化効率が低下する。ＰＭを堆積させる時間を制御することでポストインジェクションの前の堆積ＰＭ量を調整し、所望のＰＭ量を堆積させた。堆積させるＰＭ量を徐々に増加させていき、ハニカムフィルタの内部温度を測定した。一般的に、触媒は９００℃〜１０００℃程度で劣化が起こると言われているが、今回コートした触媒は１０００℃の熱履歴を加える事で再生処理時の未燃ガスの浄化効率が２０％悪化し、再生処理時のエミッションを考慮した際の車両エミッションが規制値を達成できなくなる懸念が生じることから、今回の再生限界試験にてハニカムフィルタ内部の最高温度が１０００℃に到達するＰＭ堆積量を各ハニカムフィルタの再生限界値とした。
（実験結果）
実施例１〜２０及び比較例１〜１７についての測定結果等を表１に示し、実施例２１〜３０及び比較例１８〜２４についての測定結果等を表２に示した。図７は、平均厚さｔAveに対する初期捕集効率の測定結果である。図８は、平均厚さｔAveに対する圧力損失の測定結果である。図９は、平均厚さｔAveに対する再生限界の測定結果である。図１０は、圧力損失に対する再生限界をまとめた図である。この図７〜１０は、実施例１〜２０及び比較例１〜２０の測定結果をまとめたものである。図１１は、平均厚さｔAveに対する膜厚比Ｙ1をまとめた図である。図１２は、平均厚さｔAveに対する膜厚比Ｙ2をまとめた図である。また、図１３は、入口セルの水力直径ＨＤinに対する圧力損失の測定結果である。図１４は、隔壁厚さｔpに対する圧力損失及び再生限界の測定結果である。
図７に示すように、捕集層の平均厚さｔAveが５μｍを下回ると、初期捕集効率が低下することがわかった。図８，９及び表１に示すように、実施例１〜４及び比較例３〜５においては、膜厚比Ｙ1が２．０以上１０以下の範囲、且つ膜厚比Ｙ2が１．６以上８．０以下では、圧力損失及び再生限界が好適であった。また、実施例５〜８及び比較例６〜８においては、膜厚比Ｙ1が１．８以上９．２以下の範囲、且つ膜厚比Ｙ2が１．９以上７．０以下では、圧力損失及び再生限界が好適であった。また、実施例９〜１２及び比較例９〜１１においては、膜厚比Ｙ1が１．６以上８．４以下の範囲、且つ膜厚比Ｙ2が１．５以上５．７以下では、圧力損失及び再生限界が好適であった。また、実施例１３〜１６及び比較例１２〜１４においては、膜厚比Ｙ1が１．４以上７．５以下の範囲、且つ膜厚比Ｙ2が１．３以上４．３以下では、圧力損失及び再生限界が好適であった。また、実施例１７〜２０及び比較例１５〜１７においては、膜厚比Ｙ1が１．２以上６．６以下の範囲、且つ膜厚比Ｙ2が１．３以上３．０以下では、圧力損失及び再生限界が好適であった。
図１０に示すように、各捕集層の平均厚さｔAveの値に応じて、圧力損失の減少に伴い、屈曲点をもって再生限界が急激に低下することがわかった。一般に、圧力損失と再生限界との関係であるが、隔壁部の気孔率や開口率（セル密度、隔壁部の厚さ）が高くなると圧力損失及び再生限界が低くなるというトレードオフの関係にある。例えば、捕集層の平均厚さｔAveが４μｍから８５μｍへ大きくなると、捕集層の熱容量によって温度が上昇しにくくなることから、再生限界は徐々に向上すると考えられる。一方、平均厚さｔAveが大きくなると入口セルの有効体積が減少していくことから、圧力損失は徐々に悪化すると考えられる。即ち、平均厚さｔAveを変化させることによっても圧力損失と再生限界のトレードオフの関係が生じるといえる。例えば、実施例１７〜２０及び比較例１５〜１７では、より高い再生限界を指向するものであるが、圧力損失値に対して再生限界値が小さい比較例１５など、圧力損失及び再生限界のうちいずれか一方が相対的に悪化しているものは好ましくないといえる。ここでは、捕集層の平均厚さｔAveに応じて圧力損失の基準値を設定し、その基準値を１５％超えたものについては、比較例であると判定した。例えば、捕集層の平均厚さｔAveが５μｍのハニカムフィルタにおいては、圧力損失の基準値を４．５ｋＰａに定めることができ、捕集層の平均厚さｔAveが２０μｍのハニカムフィルタにおいては、圧力損失の基準値を４．７ｋＰａに定めることができる。
図１１に示すように、この結果を膜厚比Ｙ1でまとめると、膜厚比Ｙ1が−４／３７５・ｔAve＋２．０５の関係以上であると再生限界が向上することがわかった。また、膜厚比Ｙ1が−１７／３７５・ｔAve＋１０．２３の関係以下であると下流厚さｔlが大きくなりすぎず、透過抵抗を低減し、圧力損失の増加をより抑制することができることがわかった。また、図１２に示すように、この結果を膜厚比Ｙ2でまとめると、膜厚比Ｙ2が−１／１５・ｔAve＋８．３３の関係以下であると、最大厚さｔmaxが大きくなりすぎず、圧力損失の増加をより抑制することができることがわかった。
また、図１３に示すように、水力直径ＨＤinが０．９５以上では、ＰＭが堆積しうる有効表面積がより大きくなり隔壁を通過する平均透過流速の上昇を抑え、圧力損失の上昇をより抑制することができる。また、水力直径ＨＤinが２以下では、ＰＭが堆積する際の有効膜面積が大きくなり、ある一定量のＰＭが堆積した際のＰＭ堆積時の圧力損失の増加をより抑制することができる。また、図１４に示すように、隔壁厚さｔpが１５０μｍ以上では、再生限界をより高めることができ、４６０μｍ以下では、圧力損失の増加をより抑制することができることがわかった。したがって、隔壁厚さｔpが１５０μｍ以上４６０μｍ以下であり、平均厚さｔAveが５μｍ以上８０μｍ以下であり、式（１）〜（３）の関係を満たすものとすると、圧力損失の上昇を抑え、再生効率を高めることができることが明らかとなった。
本出願は、２０１０年３月３１日に出願された日本国特許出願第２０１０−８１８９６号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
本発明は、自動車用エンジン、建設機械用及び産業用の定置エンジン並びに燃焼機器等から排出される排ガスを浄化するためのフィルターとして好適に使用することができる。

Claims (6)

  1. 流体に含まれる固体成分を捕集・除去するハニカムフィルタであって、
    一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する複数の多孔質の隔壁部と、
    前記隔壁部上に形成され前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層と、を備え、
    前記隔壁部の厚さである隔壁厚さｔpが１５０μｍ以上４６０μｍ以下であり、
    前記捕集層の厚さの平均値である平均厚さｔAveが５μｍ以上８０μｍ以下であり、
    ハニカムフィルタの上流領域での前記捕集層の厚さを上流厚さｔhとし、ハニカムフィルタの中流領域での前記捕集層の厚さを中流厚さｔmとし、ハニカムフィルタの下流領域での前記捕集層の厚さを下流厚さｔlとし、該上流厚さｔh及び該中流厚さｔmの平均値である上中流厚さｔhmとしたとき、該上中流厚さｔhmに対する該下流厚さｔlの比である膜厚比Ｙ1が式（１）の関係を満たし、
    前記捕集層の厚さの最大値を最大厚さｔmaxとしたとき、前記捕集層の平均厚さｔAveに対する該最大厚さｔmaxの比である膜厚比Ｙ2が式（２）の関係を満たし、
    入口側の前記セルの水力直径ＨＤinが式（３）の関係を満たす、ハニカムフィルタ。
    −４／３７５・ｔAve＋２．０５≦Ｙ1≦−１７／３７５・ｔAve＋１０．２３ …式（１）
    Ｙ2≦−１／１５・ｔAve＋８．３３ …式（２）
    ０．９５≦ＨＤin≦２．０ …式（３）
  2. 前記上流厚さｔhと前記中流厚さｔmと前記下流厚さｔlとが式（４）の関係を満たす、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
    ｔh≦ｔm＜ｔl …式（４）
  3. 前記捕集層は、気体を搬送媒体とし該捕集層の原料である無機材料を前記セルへ供給することにより形成されている、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
  4. 前記隔壁部は、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
  5. 前記ハニカムフィルタは、前記隔壁部及び前記捕集層を有する２以上のハニカムセグメントが接合層によって接合されて形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
  6. 前記隔壁部及び前記捕集層のうち少なくとも一方には、触媒が担持されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
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