JP5869887B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents

ハニカムフィルタ Download PDF

Info

Publication number
JP5869887B2
JP5869887B2 JP2012002358A JP2012002358A JP5869887B2 JP 5869887 B2 JP5869887 B2 JP 5869887B2 JP 2012002358 A JP2012002358 A JP 2012002358A JP 2012002358 A JP2012002358 A JP 2012002358A JP 5869887 B2 JP5869887 B2 JP 5869887B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
collection layer
honeycomb filter
high porosity
corner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012002358A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013141629A (ja
Inventor
水谷　貴志
貴志 水谷
真吾 岩崎
真吾 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2012002358A priority Critical patent/JP5869887B2/ja
Priority to EP13150462.3A priority patent/EP2614873B1/en
Publication of JP2013141629A publication Critical patent/JP2013141629A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5869887B2 publication Critical patent/JP5869887B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24491—Porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/247—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2474—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the walls along the length of the honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2482—Thickness, height, width, length or diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2484—Cell density, area or aspect ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/34—Honeycomb supports characterised by their structural details with flow channels of polygonal cross section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/60—Discontinuous, uneven properties of filter material, e.g. different material thickness along the longitudinal direction; Higher filter capacity upstream than downstream in same housing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

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断面が多角形の流入側セルと、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口する流出側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・除去する捕集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。
特開２０１０−２１４３３５号公報
しかしながら、このような断面が多角形の流入側セルと流出側セルとを交互に配設したハニカムフィルタでは、流体が流れる際の透過抵抗は多角形の辺部分と比べて角部分が高くなる。一方、辺部分の捕集層にＰＭが堆積していくと、辺部分の捕集層の透過抵抗が上昇するため、辺部分にＰＭが堆積する前と比較して相対的に角部分の流量が増す。そして、透過抵抗の高い角部分の流量が増すことで、辺部分にＰＭが堆積した後の捕集層全体としての圧力損失が増大してしまうという問題があった。
本発明は、圧力損失をより低減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。
本発明のハニカムフィルタは、
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り、該流路に直交する断面が多角形である複数のセルを形成する多孔質の隔壁部と、
前記セルの多角形の辺部分を形成する隔壁部上に形成された辺部捕集層と前記セルの多角形の角部分を形成する隔壁部上に形成された角部捕集層とを含み、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、
前記角部捕集層は、該角部捕集層が形成されている隔壁部側に、前記辺部捕集層と比べて空隙率の高い高空隙率領域を有する、
ものである。
このハニカムフィルタでは、角部捕集層が高空隙率領域を有するため、高空隙率領域がないものと比べて角部捕集層の透過抵抗が小さくなる。すなわち、角部捕集層及びセルの角部分を流体が通過する際の透過抵抗が小さくなる。これにより、例えば、辺部捕集層に固体成分が堆積し、堆積前と比べて角部捕集層及びセルの角部分を通過する流量が相対的に増した場合、角部捕集層での圧力損失がより低減され、捕集層全体としての圧力損失をより低減できる。なお、セルの多角形の複数の角部分を形成する隔壁部上にそれぞれ形成された角部捕集層のうち、少なくとも１つの角部捕集層に高空隙率領域が存在していればよい。
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記高空隙率領域は、前記辺部捕集層との比で空隙率が５％以上高いものとしてもよい。こうすれば、角部捕集層の透過抵抗をより確実に小さくできるため、上述した圧力損失を低減できる効果をより確実に得ることができる。なお、高空隙率領域は、前記辺部捕集層との比で空隙率が１０％以上高いものとすることが好ましく、３０％以上高いものとすることがより好ましく、５０％以上高いものとすることがさらに好ましい。
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記高空隙率領域の厚さは、前記角部捕集層のうち該高空隙率領域以外の厚さの０％超過４０％以下としてもよい。この割合を０％超過とすることで、例えば固体成分を燃焼させる再生処理などで生じた温度分布により捕集層に応力がかかった場合に、特に角部捕集層への圧縮応力に対して高空隙率領域が応力のバッファーとして働く。これにより、応力による捕集層でのクラック発生をより抑制することができる。この割合を４０％以下とすることで、例えば固体成分を燃焼させる再生処理などで生じた温度分布により捕集層に応力がかかった場合でも、捕集層の剥離が生じにくくなる。なお、高空隙率領域の厚さ及び角部捕集層のうち高空隙率領域以外の厚さとは、セルの流路に直交する断面における、セルの角部捕集層の中心軸上における厚さを意味する。前記高空隙率領域の厚さは、前記角部捕集層のうち該高空隙率領域以外の厚さの５％以上とすることが好ましく、１０％以上とすることがより好ましく、２０％以上とすることがさらに好ましく、２５％以上とすることがさらに好ましい。また、前記高空隙率領域の厚さは、前記角部捕集層のうち該高空隙率領域以外の厚さの３５％以下としてもよいし、３０％以下としてもよい。
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記高空隙率領域の存在範囲は、前記セルの前記開口された端部から前記出口側の目封止された端部までの全長に対して、前記目封止された端部から長さ割合Ｎまでの範囲であり、前記長さ割合Ｎは０％超過４０％以下の値であるものとしてもよい。開口された端部から流体が流入すると、開口された端部よりも出口側の目封止された端部に近い位置にある辺部捕集層ほど固体成分が堆積しやすい。そのため、長さ割合Ｎを０％超過４０％以下の値として、目封止された端部に近い角部捕集層に高空隙率領域が形成されるようにすることで、上述した角部捕集層での圧力損失を低減させる効果がより確実に得られる。なお、長さ割合Ｎは、３％以上の値とすることが好ましく、５％以上の値とすることがより好ましい。また、長さ割合Ｎは、３５％以下の値とすることが好ましく、３０％以下の値とすることがより好ましい。なお、必ずしも高空隙率領域の存在範囲内として規定された、目封止された端部から長さ割合Ｎまでの範囲の全てにわたって高空隙率領域が存在する必要はない。例えば、高空隙率領域の存在範囲が目封止された端部から長さ割合Ｎ（＝４０％）である場合、３５％〜３７％の範囲にかけて高空隙率領域が存在しなくともよい。換言すると、長さ割合Ｎで表される位置は、セルにおいて開口された端部に最も近い位置に存在する高空隙率領域の位置であればよい。
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、例えば流体に含まれる未燃焼ガスを燃焼させて浄化させる効果が得られる。
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部は、前記複数のセルである複数の第１セルと、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口され流体の流路となる複数の第２セルとを、該隔壁部のうち前記第１セルの多角形の辺部分を形成する部分を介して該第１セルと該第２セルとが隣り合うように形成しているものとしてもよい。このようなハニカムフィルタでは、第１セルの多角形の辺部分を形成する隔壁部と比べて角部分を形成する隔壁部における流体が流れる際の透過抵抗が高くなるため、本発明を適用する意義が高い。
このとき、前記第１セルは、前記一方の端部の開口面積が前記第２セルの前記他方の端部の開口面積と比べて大きいセルとしてもよい。こうすれば、第１セルを流体の流入側とし第２セルを流体の流出側としたときに、流入口と流出口との流速の差をより少なくでき、捕集層で固体成分を捕集する効果が高まる。
ハニカムフィルタ２０の構成の概略の一例を示す説明図。 セル、隔壁及び捕集層の説明図。 捕集層の高空隙率領域の存在範囲を示す説明図。 ＳＥＭ観察による角部捕集層の高空隙率領域の説明図。 大セル２３の他の形状を示す説明図。 大セル２３の他の形状を示す説明図。 ハニカムフィルタ４０の構成の概略の一例を示す説明図。 実験例４，２２の流入側セルの断面写真。 長さ割合Ｎに対するＰＭ堆積後圧損，耐久後浄化効率の測定結果。 膜厚比Ｔに対するＰＭ堆積後圧損，耐久後浄化効率の測定結果。 空隙率比Ｆに対するＰＭ堆積後圧損，耐久後浄化効率の測定結果。
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、セル、隔壁及び捕集層の説明図であり、図３は、捕集層の高空隙率領域の存在範囲を示す説明図である。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。
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され流体の流路となる小セル２５と、一方の端部が目封じされ且つ他方の端部が開口しており小セル２５よりも開口面積の大きい大セル２３とが形成されている。このハニカムフィルタ２０では、大セル２３が流体としての排ガスの入口側のセルであり、小セル２５が排ガスの出口側のセルであり、大セル２３の内壁に捕集層２４が形成されている。このハニカムフィルタ２０は、大セル２３及び小セル２５を形成している複数の多孔質の隔壁部２２と、隔壁部２２の平均細孔径よりも小さい平均粒径の粒子により構成された粒子群により隔壁部２２上に形成され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。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大セル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小セル２５とが交互に配置されるよう形成されている。このハニカムフィルタ２０では、図２に示すように、この大セル２３と小セル２５とが隣り合って配設されると共に、大セル２３と大セル２３とが隣り合って配設されている。ここで、ハニカムフィルタ２０において、大−小セル間の隔壁を大−小セル間隔壁２２ａ、大−大セル間の隔壁を大−大セル間隔壁２２ｂと称し、大−小セル間隔壁２２ａの大セル２３側であり大セル２３の辺部分を形成する隔壁を辺部隔壁２２ｃ、大−大セル間隔壁２２ｂの大セル２３側であり大セル２３の角部分を形成する隔壁を角部隔壁２２ｄと称し、これらを隔壁部２２と総称するものとする。また、辺部隔壁２２ｃ上に形成された捕集層を辺部捕集層２４ａと称し、角部隔壁２２ｄ上に形成された捕集層を角部捕集層２４ｂと称し、これらを捕集層２４と総称するものとする。ハニカムフィルタ２０では、入口側から大セル２３へ入った排ガスが捕集層２４及び隔壁部２２を介して出口側の小セル２５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。しかも、入口側を開口面積の大きい大セル２３とし、出口側を開口面積の小さい小セル２５とすることで、流入口と流出口との流速の差をより少なくでき、捕集層２４でＰＭを捕集する効果が高まる。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。
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、排ガスの流路に直交する断面の形状として３角形、４角形、６角形、８角形などの多角形の形状及びそれらの組み合わせとすることができる。なお、図１，２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、大セル２３が排ガスの流通方向に垂直な断面において角の切り落とされた４角形状に形成され、小セル２５が排ガスの流通方向に垂直な断面において４角形状に形成されているものを一例として示した。
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、その空隙率が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。この空隙率は、水銀圧入法により測定した結果をいう。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。この平均細孔径は、水銀圧入法により測定した結果をいう。また、隔壁部２２は、その厚さが１５０μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上４００μｍ以下であることがより好ましい。厚さが１５０μｍ以上であれば、機械的強度を高めることができ、６００μｍ以下であれば、圧力損失をより低減することができる。このような空隙率、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、図２の拡大図に示すように、角部捕集層２４ｂのうち、角部捕集層２４ｂが形成されている角部隔壁２２ｄ側に、辺部捕集層２４ａと比べて空隙率の高い（すなわち密度の低い）高空隙率領域３５ｂを有している。なお、角部捕集層２４ｂのうち高空隙率領域３５ｂ以外の領域を非高空隙率領域３４ｂと称する。この高空隙率領域３５ｂを有することで、高空隙率領域３５ｂを有さないものと比べて角部捕集層２４ｂの透過抵抗が小さくなる。すなわち、角部捕集層及び角部隔壁２２ｄを排ガスが通過する際の透過抵抗が小さくなる。これにより、例えば、辺部捕集層２４ａにＰＭが堆積し、堆積前と比べて角部捕集層２４ｂ及び角部隔壁２２ｄを通過する流量が相対的に増した場合、角部捕集層２４ｂでの圧力損失がより低減され、捕集層２４全体としての圧力損失をより低減できる。ここで、大セル２３の開口された端部から排ガスが流入すると、開口された端部よりも目封止された端部側に近い位置にある辺部捕集層２４ａほどＰＭが堆積しやすい。そのため、目封止された端部側に近い角部捕集層２４ｂに高空隙率領域３５ｂが形成されていることで、上述した角部捕集層２４ｂでの圧力損失を低減させる効果がより確実に得られる。したがって、図３に示すように、高空隙率領域３５ｂの存在範囲を、排ガスの入口側端部である大セル２３の開口された端部から出口側端部である大セル２３の目封止された端部までの全長に対して、出口側の目封止された端部から長さ割合Ｎ（単位：％）までの範囲としたときに、長さ割合Ｎは０％超過４０％以下の値であることが好ましい。なお、長さ割合Ｎは、高空隙率領域３５ｂが形成されている範囲のうち排ガスの上流側に最も近い位置から出口側の目封止された端部までの長さの全長に対する割合を表す。例えば、長さ割合Ｎが４０％であるとは、高空隙率領域３５ｂの存在範囲が出口側の目封止された端部から全長４０％だけ上流の位置までの範囲であることを意味する。なお、長さ割合Ｎは、３％以上の値とすることが好ましく、５％以上の値とすることがより好ましい。また、長さ割合Ｎは、４０％超過の値であってもよいが、４０％以下の値とすることが好ましく、３５％以下の値とすることがより好ましく、３０％以下の値とすることがさらに好ましい。なお、必ずしも高空隙率領域３５ｂの存在範囲内として規定された目封止された端部から長さ割合Ｎの範囲内の全てにわたって高空隙率領域３５ｂが存在する必要はなく、一部に高空隙率領域３５ｂが存在しなくともよい。
捕集層２４において、高空隙率領域３５ｂ以外の部分では、平均細孔径が、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、空隙率が４０体積％以上９５体積％以下であることが好ましい。また、捕集層２４を構成する粒子の平均粒径は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ＰＭ捕集効率が良好なものとなり、捕集層２４を通り抜け細孔内部にＰＭが到達するのを抑制可能であり、ＰＭ堆積時の圧力損失の悪化を抑制することができる。また、空隙率が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２４を構成する粒子の平均粒径が０．５μｍ以上であれば捕集層２４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２４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２４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。
ここで、高空隙率領域３５ｂについて、図４を用いて説明する。図４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（ＳＥＭ画像）の一例である。このような画像は、次のようにして得ることができる。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及び研磨した観察用試料を用意する。そして、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ことで図４のような画像を得る。この画像における、高空隙率領域３５ｂの定義について説明する。まず、撮影した画像において、隔壁部２２（角部隔壁２２ｄ）の最外輪郭線を仮想的に描画する。この角部隔壁の最外輪郭線とは、角部隔壁２２ｄの輪郭を示す線であって、角部隔壁表面（照射面、図４上段参照）に対して垂直の方向からこの角部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４中段参照）。即ち、角部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角部隔壁上面の線分と、隣り合う高さの異なる角部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。この角部隔壁上面の線分は、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、角部隔壁の最外輪郭線を描画する際には、捕集層２４（角部捕集層２４ｂ）の存在については無視するものとする。続いて、角部隔壁の最外輪郭線と同様に、角部捕集層の最外輪郭線を仮想的に描画する。この角部捕集層の最外輪郭線とは、角部捕集層２４ｂの表面を形成する粒子群の輪郭を示す線であって、角部捕集層表面（照射面、図４上段参照）に対して垂直の方向からこの角部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４中段参照）。即ち、角部捕集層の最外輪郭線は、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、上記角部隔壁上面の線分と同じ「解像度」により描画するものとする。多孔性の高い捕集層２４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、角部捕集層２４ｂにおける非高空隙率領域３４ｂと高空隙率領域３５ｂとの境界線３０を仮想的に描画する（図４中段参照）。境界線３０は、角部捕集層の厚さ方向を高さ方向として、角部捕集層の高さ方向に対する角部捕集層の密度の変化が最も大きくなる高さとして求めた線である。境界線３０は、以下のように描画する。まず、撮影したＳＥＭ画像の各画素の濃度を表す値を、角部捕集層２４ｂの高さ方向に垂直な方向（図４の左右方向）に合計して、角部捕集層２４ｂの高さ毎に濃度の合計値を求める。そして、高さ方向に対する濃度の合計値の変化の最も大きい点（濃度の合計値を微分した際に微分値が最大となる点）を求め、その点の高さに境界線３０を描画する。ＳＥＭ画像においては、粒子が存在している画素は濃度が高く（明るく）なり、粒子が存在していない画素は濃度が低く（暗く）なるため、このようにして非高空隙率領域３４ｂと高空隙率領域３５ｂとの境界線３０を求めるものとする。そして、この境界線３０と角部隔壁の最外輪郭線との間の領域を高空隙率領域３５ｂとし、境界線３０と角部捕集層の最外輪郭線との間の領域を非高空隙率領域３４ｂとする（図４中段参照）。なお、図２の拡大図に示すように、セルの流路に直交する断面における、角部捕集層２４ｂの中心軸上における非高空隙率領域３４ｂの厚さを膜厚ｔ１とし、高空隙率領域３５ｂの厚さを膜厚ｔ２とする。具体的には、セルの流路に直交する断面における角部捕集層２４ｂの中心軸（図２の拡大図及び図４参照）と角部捕集層の最外輪郭線との交点（図４下段参照）から境界線３０までの距離を非高空隙率領域３４ｂの膜厚ｔ１とする。同様に、中心軸と角部隔壁の最外輪郭線との交点（図４下段参照）から境界線３０までの距離を高空隙率領域３５ｂの膜厚ｔ２とする。また、膜厚ｔ１と膜厚ｔ２との和を角部捕集層２４ｂの膜厚ｔとする。
高空隙率領域３５ｂの膜厚ｔ２は、非高空隙率領域３４ｂの膜厚ｔ１の０％超過４０％以下としてもよい。すなわち、膜厚比Ｔ＝ｔ２／ｔ１×１００（単位：％）が０％超過４０％以下としてもよい。膜厚比Ｔを０％超過とすることで、例えばＰＭを燃焼させる再生処理などで生じた温度分布により捕集層２４に応力がかかった場合に、特に角部捕集層２４ｂへの圧縮応力に対して高空隙率領域３５ｂが応力のバッファーとして働く。これにより、応力による捕集層２４でのクラック発生をより抑制することができる。また、膜厚比Ｔを４０％以下とすることで、例えばＰＭを燃焼させる再生処理などで生じた温度分布により捕集層２４に応力がかかった場合でも、捕集層２４の剥離が生じにくくなる。膜厚比Ｔを５％以上，１０％以上，２０％以上と高くすることで、角部捕集層２４ｂへの圧縮応力に対して高空隙率領域３５ｂが応力のバッファーとして働く効果が高くなる。また、膜厚比Ｔを３５％以下、３０％以下，２５％以下と低くすることで、捕集層２４の剥離が生じにくくなる効果が高くなる。
捕集層２４において、高空隙率領域３５ｂの空隙率は、辺部捕集層２４ａとの比で空隙率が５％以上高ければ、角部捕集層２４ｂの透過抵抗をより確実に小さくできるため、上述した圧力損失を低減できる効果をより確実に得ることができ、好ましい。すなわち、高空隙率領域３５ｂの空隙率を空隙率Ｂ，辺部捕集層２４ａの空隙率を空隙率Ａとしたときに、空隙率比Ｆ＝（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００（単位：％）が５％以上であることが好ましい。また、空隙率比Ｆは１０％以上とすることがより好ましく、３０％以上とすることがさらに好ましく、５０％以上とすることがさらに好ましい。さらに、空隙率Ｂは１００％であってもよい。すなわち高空隙率領域３５ｂには捕集層２４を構成する粒子が存在しない状態であってもよい。こうすれば、角部捕集層２４ｂの透過抵抗をさらに小さくすることができる。なお、空隙率Ｂは、以下のように求める。まず、図４に示した観察面のＳＥＭ画像を２値化して、ＳＥＭ画像中の各画素を粒子部と非粒子部とのいずれかに分類する。そして、高空隙率領域３５ｂにおける非粒子部の画素数を全画素数（粒子部と非粒子部との画素数の合計）で除することで空隙率Ｂを求める。空隙率Ａは、以下のように求める。まず、辺部捕集層２４ａ及び隔壁部２２を観察面とした図４と同様のＳＥＭ画像を得る。次に、角部捕集層の最外輪郭線と同様にして辺部捕集層の最外輪郭線を描画し、角部隔壁の最外輪郭線と同様にして隔壁部の最外輪郭線を描画する。続いて、辺部捕集層の最外輪郭線と隔壁部の最外輪郭線との間の領域を辺部捕集層２４ａとする。そして、空隙率Ｂと同様に、辺部捕集層２４ａにおける非粒子部の画素数を全画素数（粒子部と非粒子部との画素数の合計）で除することで空隙率Ａを求める。
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、この捕集層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。
捕集層２４の原料は、例えば、無機繊維や無機粒子を用いてもよい。この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、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大セル２３の表面に形成するものとしてもよい。
高空隙率領域３５ｂの形成は、のちに取り除き可能な高空隙率領域形成部材を用いて行うことができる。例えば、流体（気体など）を高空隙率領域形成部材の搬送媒体とし、高空隙率領域形成部材を含む流体を大セル２３の開口部から供給し、大セル２３の多角形の角部分を形成する角部隔壁２２ｄ上に堆積させたのち、捕集層２４を形成し、高空隙率領域形成部材を取り除くことにより、高空隙率領域３５ｂを形成することができる。このとき、高空隙率領域形成部材の流量や体積量、平均粒径、粒度分布、材質、供給速度などを適宜変更することによって、例えば高空隙率領域形成部材の形成領域や膜厚ｔ２，空隙率Ｂなどを調整することができる。更に、ハニカムフィルタ２０（ハニカムセグメント２１）の上流領域や下流領域など、所定の領域の隔壁部２２に、アルコールや水、樹脂などを含ませておくことで、流体の透過抵抗を高めることにより、供給した高空隙率領域形成部材の形成領域を制御することができる。搬送媒体としての流体は、例えば、空気や、窒素ガスなどの気体であることが好ましい。高空隙率領域形成部材は、例えば、熱処理により焼失する材料や、溶媒に溶解する材料などとしてもよく、このうち熱処理により焼失する材料がより好ましい。捕集層２４の焼成と同時に高空隙率領域３５ｂを形成することができ、製造工程の簡略を図ることができるためである。熱処理により焼失する材料としては、例えば、カーボンブラック粒子、グラファイト粒子及びコークス粒子などの炭素粒子や、澱粉粒子、セルロース粒子、粉砂糖や、ポリエチレン粒子、ポリプロピレン粒子、アクリル粒子、ナイロン粒子及びフェノール粒子などの樹脂粒子などが挙げられる。これらのうち、より低温で焼失する材料が好ましく、例えば、カーボンブラック粒子や澱粉粒子などが好ましい。この高空隙率領域形成部材は、隔壁部２２の細孔よりも小さい粒径の粒子とすることが好ましく、例えば、隔壁部２２の平均細孔径の０．００１倍以上０．５０倍以下の範囲とすることが好ましく、０．０１倍以上０．４０倍以下の範囲とすることが更に好ましい。この高空隙率領域形成部材は、平均粒径が０．０１μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは．０．１μｍ以上１２μｍ以下であるものが好ましい。なお、流体を大セル２３へ供給する際には、入口側から加圧して供給すると共に、出口側を減圧してもよい。そして、角部隔壁２２ｄ上に高空隙率領域形成部材を堆積させたあと、除去処理を行い高空隙率領域形成部材を除去する。熱処理により焼失する高空隙率領域形成部材を用いた場合には、熱処理温度は、例えば酸化雰囲気中４００℃以上１０００℃以下の温度範囲とするのが好ましい。ここで、例えば、後述する捕集層２４の形成と共に高空隙率領域３５ｂを形成する場合は、捕集層２４の形成温度を６５０℃以上１３５０℃以下の温度範囲としてもよい。このように高空隙率領域形成部材を用いて、比較的容易な方法で高空隙率領域３５ｂを形成することができる。高空隙率領域形成部材の形成方法は、上述した方法に限られず、例えば、高空隙率領域形成部材を含むスラリーを大セル２３へ導入し、隔壁部２２の表面や目封止部２６の近傍に高空隙率領域形成部材を形成するものとしてもよい。なお、高空隙率領域形成部材を角部隔壁２２ｄ上に堆積させる方法としては、例えば、予め出口側のセル（小セル２５）の表面をコート剤でコーティングして、入口側のセルから出口側のセルに気体が透過しにくい状態にしておき、その後に高空隙率領域形成部材を入口側のセルの開口部から供給する方法を用いてもよい。このとき、入口側のセルのうち１列おきのセルにのみ高空隙率領域形成部材を供給するようにすると、コート剤により入口側のセルから出口側のセルへは高空隙率領域形成部材が透過しにくいため、高空隙率領域形成部材が供給された流入側のセルから供給されない流入側のセルへと高空隙率領域形成部材が透過していき、流入側のセル間（大セル−大セル間）すなわち流入側のセルの多角形の角部分を形成する角部隔壁上に高空隙率領域形成部材を堆積させることができる。コート剤としては、例えば、熱処理により焼失する材料や、溶媒に溶解する材料などとしてもよい。捕集層２４の焼成と同時にコート剤を消失させることができ製造工程の簡略を図ることができるため、熱処理により焼失する材料がより好ましい。コート剤は、高空隙率領域形成部材と同じものを用いてもよい。
捕集層２４の形成方法は、流体を捕集層の原料の搬送媒体とし、捕集層の原料を含む流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、高い気孔率の捕集層を作製することができ、好ましい。このとき、高空隙率領域形成部材を形成したのち捕集層を形成することがより好ましい。搬送媒体としての流体は、例えば、空気や、窒素ガスなどの気体であることが好ましい。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、上述した無機繊維や、上述した無機材料を繊維状にしたものとしてもよく、例えば平均直径が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大セル２３の表面に形成するものとしてもよい。
ここで、長さ割合Ｎ，膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂの測定方法について説明する。まず、長さ割合Ｎの測定方法について説明する。測定対象のハニカムフィルタ２０について、全長方向に対して全体を４０等分するように切断する。次に、切断面を研磨して、流体の流通方向に垂直な断面もつ４０個の観察用試料を用意する。なお、各観察用試料の断面において、断面内の中央点と、この中央点に対して上下左右に位置する４点と、を含む任意の５箇所を観察面とする。なお、各観察面は、セルの流路に直交する断面における角部捕集層２４ｂの中心軸を含むように選ぶ。続いて、４０個の観察用試料の各観察面において、上述した方法により角部隔壁の最外輪郭線，角部捕集層の最外輪郭線及び境界線３０を仮想的に描画する。そして、各観察面において角部捕集層に高空隙率領域があるかを調べる。具体的には、例えば、境界線３０と角部隔壁の最外輪郭線との間の領域の空隙率と、境界線３０と角部捕集層の最外輪郭線との間の領域の空隙率と、の差を求めて、この差が所定の閾値（例えば数％）以上であれば、この観察面の角部捕集層には高空隙率領域があるとみなす。閾値は、例えば高空隙率領域を形成しない場合における角部捕集層内の空隙率のばらつきや、測定誤差などを考慮して、経験的に定める。そして、高空隙率領域があるとみなした観察面については、上述した方法により膜厚ｔ２を求める。また、高空隙率領域があるとみなせなかった観察面については、描画した境界線３０の位置に関わらず膜厚ｔ２は値０とする。このようにして、各観察用試料における上述した５箇所の観察面の膜厚ｔ２をそれぞれ求め、その平均値を各観察用試料における膜厚ｔ２とする。これを４０個の観察用試料について同様に行う。そして、求めた各観察用試料における膜厚ｔ２の値を用いて、縦軸を膜厚ｔ２とし，横軸を排ガスの出口側端部である大セル２３の目封止された端部から観察用試料の断面までの距離とするグラフ（点）を描画する。これにより、観察用試料の数（４０個）の点が描画される。そして、描画した各点に基づく近似線を引き、出口側端部である大セル２３の目封止された端部から入口側端部である大セル２３の開口された端部に向かってこの近似線上の膜厚ｔ２の値を調べて、膜厚ｔ２が値０超過から値０に変化する位置（近似線が膜厚ｔ２＝０の直線に接する位置）を特定し、出口側の目封止された端部からこの位置までの距離に基づいて長さ割合Ｎを求める。なお、近似線において膜厚ｔ２が値０超過から値０に変化する位置が複数存在する場合には、それらのうち大セル２３の入口側（排ガスの上流側）に最も近い位置に基づいて長さ割合Ｎを求める。
続いて、膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂの測定方法について説明する。まず、上述した４０個の観察用試料のうち、排ガスの入口側端部である大セル２３の開口された端部から出口側端部である大セル２３の目封止された端部までの全長に対して、下流側（目封止された端部側）から全長の１０％だけ上流側の位置に最も近い断面をもつ観察用試料を１つ特定する。そして、この観察用試料における膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂを求めて、測定対象のハニカムフィルタ２０における膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂとする。なお、膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ｂは、この観察用試料における上述した５箇所の観察面でそれぞれ上述した方法により値を測定し、その平均として求めるものとする。膜厚ｔ２の値は、上述した長さ割合Ｎを求める際にすでに導出しているため、その値を用いればよい。また、空隙率Ａは、以下のように求める。まず、この観察用試料における断面内の中央点と、この中央点に対して上下左右に位置する４点と、を含む任意の５箇所の観察面を、各観察面が辺部捕集層を含むように選ぶ。そして、この５箇所の観察面でそれぞれ上述した方法により辺部捕集層の空隙率を測定し、その平均として空隙率Ａを求めるものとする。ここで、下流側から全長の１０％だけ上流側の位置に最も近い断面をもつ観察用試料における膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂを測定し、これをハニカムフィルタ２０の膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂとしているのは、流体が隔壁部を透過する際の流速は下流側から全長の１０％だけ上流側の位置付近で最も速くなることから、この位置付近の特性が圧損性能に最も寄与するためである。
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℃における大セル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。
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２０によれば、角部捕集層２４ｂが高空隙率領域３５ｂを有するため、高空隙率領域３５ｂがないものと比べて角部捕集層２４ｂの透過抵抗が小さくなる。すなわち、角部捕集層２４ｂ及び角部隔壁２２ｄを含む大−大セル間隔壁２２ｂを流体が通過する際の透過抵抗が小さくなる。これにより、例えば、辺部捕集層２４ａに排ガスのＰＭが堆積し、堆積前と比べて角部捕集層２４ｂ及び大−大セル間隔壁２２ｂを通過する排ガスの流量が相対的に増した場合、角部捕集層２４ｂでの圧力損失がより低減され、捕集層２４全体としての圧力損失をより低減できる。また、非高空隙率領域３４ｂの膜厚ｔ１に対する高空隙率領域３５ｂの膜厚ｔ２の割合を好適な範囲とすることで、例えばＰＭを燃焼させる再生処理などで生じた温度分布により捕集層２４に応力がかかった場合における捕集層２４の剥離が生じにくくなる効果や、角部捕集層２４ｂへの圧縮応力に対して高空隙率領域３５ｂが応力のバッファーとして働きクラックの発生をより抑制する効果が得られる。
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、隔壁部２２は大セル２３を排ガスの流通方向に垂直な断面が角の切り落とされた４角形状に形成しているものとしたが、角が切り落とされた形状としなくともよい。例えば、図５に示すように隔壁部２２は大セル２３を角の切り落とされていない４角形状に形成しているものとしてもよい。また、角部隔壁２２ｄが円弧状であってもよい。例えば、図６に示すように隔壁部２２は大セル２３を角部分が円弧状の４角形に形成していてもよい。
上述した実施形態では、大きさ及び形状の異なる大セル２３と小セル２５とでハニカムフィルタを形成するものとしたが、同じ大セル２３と小セル２５とは同じ形状であってもよいし、同じ大きさであってもよい。
上述した実施形態では、図２に示すように、１つのセルの角部分を形成する４つの角部隔壁２２ｄ上の角部捕集層２４ｂについて、いずれも高空隙率領域３５ｂが存在しているが、少なくとも１つの角部捕集層２４ｂに高空隙率領域３５ｂが存在していればよい。
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７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、大セル４３、捕集層４４、小セル４５、目封止部４６などは、ハニカムフィルタ２０の隔壁部２２、大セル２３、捕集層２４、小セル２５、目封止部２６と同様の構成とすることができる。こうしても、圧力損失をより低減すると共に、捕集層における耐久性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。
上述した実施形態では、捕集層２４は大セル２３にのみ形成されているものとしたが、小セル２５にも形成されていてもよい。ただし、圧力損失がより低減でき、ハニカムフィルタの作製も容易になるため、捕集層２４を大セル２３にのみ形成することが好ましい。
以下には、ハニカムフィルタを具体的に製造した例を実験例として説明する。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。
［ハニカムセグメント形成工程］
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、可塑性の坏土を得る。所定の金型を用いてこの坏土を押出成形し、所望形状のハニカムセグメント成形体を成形した。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排ガス流入側セルである大セルと一方が目封止され他方が開口した排ガス流出側セルである小セルとが交互に配設されるように目封止部を形成し、隔壁部のうち入口側セルの多角形の辺部分を形成する部分を介して入口側セルと出口側セルとが隣り合うように形成した。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、セル密度が４６．５セル／ｃｍ2、大−大セル間隔壁の厚さが０．３１ｍｍ、大−小セル間隔壁の厚さが０．３１ｍｍ、入口側セルの断面形状が角の切り落とされた４角形で且つ対向する隔壁部の間の長さが１．３６ｍｍ、出口側セルの断面形状が四角形で且つ対向する隔壁部の間の長さが０．９６ｍｍとした。作製したハニカムセグメントの隔壁部の気孔率は５０％であり、平均細孔径は１５μｍであった。この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。
［捕集層形成工程］
次に、作成したハニカムセグメントの排ガス流出側のセルの表面を樹脂（ストルアス社製「スペシフィックスエポキシ系樹脂」と同社製「スペシフィックス−２０硬化剤」を混ぜて調整したもの）でコーティングして、流入側のセルから流出側のセルに気体が透過しにくい状態にした。続いて、作製したハニカムセグメントの流入側の開口端部より、エジェクターを用いて高空隙率領域形成部材を噴射し、隔壁部上にこの粒子を堆積させた。高空隙率領域形成部材として、平均粒径が０．０１μｍのカーボンブラック粒子を用いた。このとき、高空隙率領域形成部材を噴射するのは流入側のセルのうち１列おきのセルとし、その間の列のセルには噴射を行わないようにした。こうすることで、樹脂により流入側のセルから流出側のセルへは気体が透過しにくいため、噴射を行った流入側のセルから噴射を行っていない流入側のセルへと高空隙率領域形成部材が透過していき、流入側のセル間（大セル−大セル間）すなわち流入側のセルの多角形の角部分を形成する角部隔壁上に高空隙率領域形成部材を堆積させた。なお、この高空隙率領域形成部材の流量や体積量を調整することにより、流入側のセルの全長における高空隙率領域の存在範囲，高空隙率領域の膜厚ｔ２及び高空隙率領域の空隙率を調整した。続いて、このハニカムセグメント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、排ガス流入側のセルの隔壁部の表層にＳｉＣ粒子を堆積させた。このとき、流入側のセルの多角形の角部分を形成する隔壁部上では、流入したＳｉＣ粒子と隔壁部との間に高空隙率領域形成部材が存在する。次に、大気雰囲気下にて１３００℃、２時間の条件の熱処理により、高空隙率領域形成部材及び樹脂を焼失させると共に、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、高空隙率領域部材を焼失させることにより、流入側のセルの多角形の角部分を形成する隔壁部上に形成された角部捕集層には、隔壁部側に高空隙率領域を形成することができる。なお、原料粒子（隔壁部、捕集層及び高空隙率領域形成部材など）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。
［ハニカムフィルタ形成工程］
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、ＳｉＣ、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。
［触媒担持工程］
まず、質量比でアルミナ：白金：セリア系材料＝７：０．５：２．５とし、セリア系材料を質量比で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。
（長さ割合Ｎ、膜厚ｔ１，ｔ２、空隙率Ａ，Ｂの測定）
ハニカムフィルタの全長１５２ｍｍから目封止深さ（５ｍｍ）を差し引いた１４７ｍｍを４０等分し（３．６７５ｍｍピッチ）、流体の流通方向に垂直な断面もつ４０個の観察用試料を得た。各観察用試料の断面において、断面内の中央点と、この中央点に対して上下左右に位置する４点と、を含む任意の５箇所を観察面として観察用試料から切り出し、各観察面についてＳＥＭ観察を行いＳＥＭ画像を得た。なお、各観察面は、セルの流路に直交する断面における角部捕集層２４ｂの中心軸を含むように選んだ。そして、上述した方法により長さ割合Ｎを求めた。また、下流側（目封止された端部側）から全長の１０％だけ上流側の位置に最も近い断面は４０個のうち下流より４点目の観察用試料の断面であるため、この観察用試料における膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂを求めて、測定対象のハニカムフィルタにおける膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂとした。なお、膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ｂは、この観察用試料における上述した５箇所の観察面でそれぞれ上述した方法により値を測定し、その平均として求めた。また、空隙率Ａは、この観察用試料における断面内の中央点と、この中央点に対して上下左右に位置する４点と、を含む任意の５箇所の観察面を、各観察面が辺部捕集層を含むように選び、上述した方法により各観察面の辺部捕集層の空隙率を測定してその平均として求めた。そして、膜厚ｔ１，ｔ２に基づいて膜厚ｔ，膜厚比Ｔを求め、空隙率Ａ，Ｂに基づいて空隙率比Ｆを求めた。
（実験例１〜８）
この実験例１〜８では、長さ割合Ｎを変更したハニカムフィルタを作製した。膜厚ｔを６０μｍ，長さ割合Ｎを４２％，膜厚比Ｔを２０％，空隙率Ａを６１％，空隙率Ｂを８５％，空隙率比Ｆを４０％とし、上述した各工程を行い、角部捕集層の角部隔壁側に高空隙率領域を形成したハニカムフィルタを実験例１とした（図２参照）。また、長さ割合Ｎを４０％とした以外は実験例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２とした。また、長さ割合Ｎを３５％とした以外は実験例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例３とした。また、長さ割合Ｎを３０％とした以外は実験例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例４とした。また、長さ割合Ｎを２０％とした以外は実験例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例５とした。また、長さ割合Ｎを１０％とした以外は実験例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例６とした。また、長さ割合Ｎを５％とした以外は実験例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例７とした。また、長さ割合Ｎを３％とした以外は実験例１と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例８とした。なお、実験例７は長さ割合Ｎが５％（＜１０％）であるため、下流側（目封止された端部側）から全長の５％だけ上流側の位置に最も近い観察試料（４０個のうち下流より２点目の観察試料）の断面において、膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂを求めた。同様に、実験例８は長さ割合Ｎが３％（＜１０％）であるため、４０個のうち下流より１点目の観察試料の断面において、膜厚ｔ１，ｔ２，空隙率Ａ，Ｂを求めた。
（実験例９〜１６）
この実験例９〜１６では、膜厚比Ｔを変更したハニカムフィルタを作製した。膜厚ｔを６０μｍ，長さ割合Ｎを３０％，膜厚比Ｔを４２％，空隙率Ａを６１％，空隙率Ｂを８５％，空隙率比Ｆを４０％としたハニカムフィルタを実験例９とした。また、膜厚比Ｔを４０％とした以外は実験例９と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１０とした。また、膜厚比Ｔを３５％とした以外は実験例９と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１１とした。また、膜厚比Ｔを３０％とした以外は実験例９と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１２とした。また、膜厚比Ｔを２５％とした以外は実験例９と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１３とした。また、膜厚比Ｔを２０％とした以外は実験例９と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１４とした。また、膜厚比Ｔを１０％とした以外は実験例９と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１５とした。また、膜厚比Ｔを５％とした以外は実験例９と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１６とした。
（実験例１７〜２２）
この実験例１７〜２２では、空隙率比Ｆを変更したハニカムフィルタを作製した。膜厚ｔを６０μｍ，長さ割合Ｎを３０％，膜厚比Ｔを２０％，空隙率Ａを６１％，空隙率Ｂを１００％，空隙率比Ｆを６４％としたハニカムフィルタを実験例１７とした。また、空隙率Ｂを９２％，空隙率比Ｆを５０％とした以外は実験例１７と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１８とした。また、空隙率Ｂを７９％，空隙率比Ｆを３０％とした以外は実験例１７と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例１９とした。また、空隙率Ｂを６７％，空隙率比Ｆを１０％とした以外は実験例１７と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２０とした。また、空隙率Ｂを６４％，空隙率比Ｆを５％とした以外は実験例１７と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２１とした。また、空隙率Ｂを６１％，空隙率比Ｆを０％とし、高空隙率領域形成部材の堆積を行わず、高空隙率領域が形成されないようにした以外は実験例１７と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２２とした。
（実験例２３〜２６）
この実験例２３〜２６では空隙率比Ｆを４０％一定に保ち空隙率Ａ，Ｂを変更したハニカムフィルタを作製した。膜厚ｔを６０μｍ，長さ割合Ｎを３０％，膜厚比Ｔを２０％，空隙率Ａを５０％，空隙率Ｂを７０％，空隙率比Ｆを４０％としたハニカムフィルタを実験例２３とした。また、空隙率Ａを５５％，空隙率Ｂを７７％とした以外は実験例２３と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２４とした。また、空隙率Ａを６５％，空隙率Ｂを９１％とした以外は実験例２３と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２５とした。また、空隙率Ａを７０％，空隙率Ｂを９８％とした以外は実験例２３と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２６とした。
（実験例２７〜２９）
この実験例２７〜２９では膜厚ｔを変更したハニカムフィルタを作製した。膜厚ｔを８０μｍ，長さ割合Ｎを３０％，膜厚比Ｔを２０％，空隙率Ａを６１％，空隙率Ｂを８５％，空隙率比Ｆを４０％としたハニカムフィルタを実験例２７とした。また、膜厚ｔを４０μｍとした以外は実験例２７と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２８とした。また、膜厚ｔを２０μｍとした以外は実験例２７と同様の工程を経て得られたハニカムフィルタを実験例２９とした。
なお、実験例１〜２１，２３〜２９が実施例に相当し、実験例２２が比較例に相当する。実験例１〜２９の測定結果や後述する試験結果をまとめて、表１に示す。
図８は、実験例４，２２のハニカムフィルタにおける、４０個の観察用試料のうち下流より４点目の観察用試料の流入側セル（大セル）の断面写真である。なお、図８（ａ）が実験例４の写真であり、図８（ｂ）が実験例２２の写真である。図８に示すように、実験例４では、角部捕集層の角部隔壁側に高空隙率領域が形成されていた。一方、実験例２２では、高空隙率領域形成部材の堆積を行っておらず、高空隙率領域は形成されていなかった。
［捕集層剥離試験］
まずハニカムフィルタを１２０℃で２時間乾燥させた後、重量を計測した。その後、ハニカムフィルタの入口側，出口側のそれぞれの端面より、圧力０．４ＭＰａのエアーガン（エアーガン口径：３ｍｍ）を用いてエアーブローを行った。その後、再度１２０℃で２時間乾燥させ、重力を測定した。そして、エアーブロー前後において重量を比較し、重量減少が０．１ｇ以上の場合に捕集層の剥離ありと評価し、０．１ｇ未満の場合に捕集層の剥離なしと評価した。
［ＰＭ堆積後の圧力損失試験］
ハニカムフィルタを２．２Ｌのディーゼルエンジンに搭載し、エンジン回転数２５００ｒｐｍ、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ＰＭ堆積後の圧力損失とした。
［耐久後浄化効率試験］
再生処理を繰り返した後の触媒による浄化効率を評価した。上記のＰＭ堆積後の圧力損失試験と同じエンジン，同じ条件にて、ＰＭを８ｇ／Ｌまで堆積させた後、ポストインジェクションにて堆積したＰＭを燃焼させる試験を再生試験とし、これを５０回繰り返した。その後、ハニカムフィルタを室温にて冷却し、再度同じエンジンに搭載してエンジン回転数２０００ｒｐｍ、トルク４５Ｎｍの定常状態にて５分間維持し、ハニカムフィルタの流入前と流出後とにおける排ガスのＨＣ濃度を測定して、ＨＣ浄化効率を計測し、これを耐久後浄化効率とした。
［再生限界試験（捕集層クラック限界試験）］
ＰＭを過剰に堆積した状態でのＰＭの異常燃焼におけるクラック発生有無を評価した。ここでは、ＰＭを燃焼除去する再生処理において通常のＰＭ堆積量を超える過剰量のＰＭを堆積させて再生処理したあと、捕集層に不具合が生じるＰＭ堆積量、即ち、再生処理の前後でＰＭの捕集効率が低下し始めるＰＭ堆積量を「再生限界」と定義し、この測定を行った。回転数２０００ｒｐｍ、トルク５０Ｎｍの定常状態で所定量のＰＭを堆積させたあと、ハニカムフィルタの内部温度が最も高くなる、以下のＰＭ異常燃焼モードにて試験を実施した。まず、２．２Ｌディーゼルエンジンを２０００ｒｐｍ、５０Ｎｍの定常状態に制御した状態で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℃に上げて堆積したＰＭを燃焼させた。ＰＭが堆積しハニカムフィルタの前後の圧損が低下しはじめたところで走行中に車両走行を停止するモードを想定して、ポストインジェクションを終了し、エンジンをアイドル状態へ切り替えた。これによりハニカムフィルタへ流入する酸素濃度が急上昇し、ハニカムフィルタの内部で堆積しているＰＭの異常燃焼が起こる。この異常燃焼によりハニカムフィルタに大きな温度分布が生じるなどにより捕集層にクラック、剥離が発生した場合、その部分よりＰＭが漏れてＰＭ捕集能力が低下することから、再生処理後に捕集効率を測定し、再生処理前の捕集効率と比較した。この捕集効率は、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算出した。ＰＭ異常燃焼モード試験にて堆積させるＰＭ量を０．５ｇ／Ｌずつ増加させていき、試験前に比べ試験後に捕集効率が悪化した際のＰＭ堆積量を、評価しているハニカムフィルタの再生限界値とした。
（実験結果）
実験例１〜２９の試験結果を表１にまとめて示す。また、図９は、実験例１〜８の試験結果をプロットしたものであり、長さ割合Ｎ（％）に対するＰＭ堆積後圧損（ｋＰａ），耐久後浄化効率（％）の測定結果である。図１０は、実験例９〜１６の試験結果をプロットしたものであり、膜厚比Ｔ（％）に対するＰＭ堆積後圧損（ｋＰａ），耐久後浄化効率（％）の測定結果である。図１１は、実験例１７〜２２の試験結果をプロットしたものであり、空隙率比Ｆ（％）に対するＰＭ堆積後圧損（ｋＰａ），耐久後浄化効率（％）の測定結果である。
表１からわかるように、実験例２２と比べて、実験例１〜２１，２３〜２９はいずれもＰＭ堆積後の圧損が低く、耐久後浄化効率が高くなっている。また、捕集層の剥離が生じた実験例９を除いた実験例１〜８，１０〜２１，２３〜２９は実験例２２よりも再生限界が高い値となっている。なお、耐久後浄化効率が高い理由は以下のように推察される。実施例のハニカムフィルタでは、角部捕集層が高空隙率領域を有することで、辺部捕集層にＰＭが堆積した状態における角部捕集層での圧力損失がより低減される。このため、角部捕集層に高空隙率領域がないものと比べて、ＰＭ堆積時における角部捕集層での流量が増し、隔壁部の角部隔壁を含む大−大セル間隔壁に担持された触媒をより有効利用できると考えられる。これにより、捕集層の固体成分を燃焼除去する再生処理を繰り返した後であっても、触媒による浄化効率の劣化をより抑制することができたと考えられる。
また、表１の実験例１〜８及び図９から、長さ割合Ｎの値が３％である場合と比べて、長さ割合Ｎの値が５％以上の方がＰＭ堆積後圧損が低く、耐久後浄化効率が高いことがわかった。また、長さ割合Ｎの値が１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることがさらに好ましいことがわかった。また、実験例１の試験結果から、大セルの目封止された端部側から全長の４０％を超えた範囲まで高空隙率領域が存在していると、ＰＭ堆積後の圧損が高くなり、耐久後浄化効率が低下することがわかった。なお、この理由は、以下のように推察される。実験例１〜２９では、小セルの開口側の端部から触媒スラリーを注入し、大セルの開口側の端部より吸引を行うことで、触媒を隔壁部に担持させている。このように触媒を担持する場合、小セル−大セル間の隔壁部を通過する触媒スラリーの流速は、大セルの開口側に近いほど大きくなる。そのため、このような流速の大きい範囲である全長の４０％を超えた領域に、透過抵抗の相対的に小さい高空隙率領域が存在していると、隔壁部ではなくこの開口側に近い高空隙率領域に触媒が堆積しやすくなり、捕集層の細孔が触媒で閉塞されやすくなる。これにより、ＰＭ堆積後の圧損が上昇したと考えられる。また、このように開口側に近い捕集層の圧損が上昇することで、排ガスを通過させる際に大セルの下流側を通過する排ガスの流速が相対的に上昇する。これにより、触媒による十分な浄化を行う前に排ガスが通過しやすくなり、耐久後浄化効率も低下したと考えられる。
表１の実験例９〜１６及び図１０から、膜厚比Ｔを５％以上とすることで、比較例と比べてＰＭ堆積後圧損が低く，耐久後浄化効率が高く，再生限界の高いハニカムフィルタが得られることがわかった。また、膜厚比Ｔは１０％以上とすることが好ましく、２０％以上とすることがより好ましく、２５％以上とすることがさらに好ましいことがわかった。さらに、膜厚比Ｔを４０％以下とすることで、捕集層の剥離を防止できることがわかった。
表１の実験例１７〜２２及び図１１から、空隙率比Ｆ（％）を５％以上とすることで、比較例と比べてＰＭ堆積後圧損が低く，耐久後浄化効率が高く，再生限界の高いハニカムフィルタが得られることがわかった。また、空隙率比Ｆは１０％以上とすることが好ましく、３０％以上とすることがより好ましく、５０％以上とすることがさらに好ましいことがわかった。
表１の実験例２３〜２６から、空隙率比Ｆが同じであれば、空隙率Ａ及び空隙率Ｂが異なる値であっても同様の結果が得られることがわかった。また、実験例２７〜２９から、膜厚ｔが異なる値であっても、同様の結果が得られることがわかった。
２０，４０ ハニカムフィルタ、２１ ハニカムセグメント、２２，４２ 隔壁部、２２ａ 大−小セル間隔壁、２２ｂ 大−大セル間隔壁、２２ｃ 辺部隔壁、２２ｄ 角部隔壁、２３，４３ 大セル、２４，４４ 捕集層、２４ａ 辺部捕集層、２４ｂ 角部捕集層、３４ｂ 非高空隙率領域、３５ｂ 高空隙率領域、２５，４５ 小セル、２６，４６ 目封止部、２７ 接合層、２８ 外周保護部、３０ 境界線。

Claims (11)

  1. 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り、該流路に直交する断面が多角形である複数のセルを形成する多孔質の隔壁部と、
    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、
    前記隔壁部は、前記複数のセルである複数の第１セルと、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口され流体の流路となる複数の第２セルとを、該隔壁部のうち前記第１セルの多角形の辺部分を形成する部分を介して該第１セルと該第２セルとが隣り合い、且つ該第１セルと該第１セルとが隣り合うように形成しており、
    前記捕集層は、隣り合う前記第１セルと前記第２セルとの間の隔壁部のうち該第１セル側の隔壁部上に形成された第１捕集層と、隣り合う前記第１セル間の隔壁部上に形成された第２捕集層と、を含み、
    前記第２捕集層は、該第２捕集層が形成されている隔壁部側に、前記第１捕集層と比べて空隙率の高い高空隙率領域を有する、
    ハニカムフィルタ。
  2. 前記第１捕集層は、前記第１セルの多角形の辺部分を形成する隔壁部上に形成された辺部捕集層であり、
    前記第２捕集層は、前記第１セルの多角形の角部分を形成する隔壁部上に形成された角部捕集層である、
    請求項１に記載のハニカムフィルタ。
  3. 前記高空隙率領域は、前記第１捕集層との比で空隙率が５％以上高い、
    請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
  4. 前記高空隙率領域は、前記第１捕集層との比で空隙率が１０％以上高い、
    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. 前記高空隙率領域の厚さは、前記第２捕集層のうち該高空隙率領域以外の厚さの０％超過４０％以下である、
    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. 前記高空隙率領域の厚さは、前記第２捕集層のうち該高空隙率領域以外の厚さの５％以上４０％以下である、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
  7. 前記高空隙率領域の存在範囲は、前記第１セルの前記開口された端部から前記出口側の目封止された端部までの全長に対して、前記目封止された端部から長さ割合Ｎまでの範囲であり、
    前記長さ割合Ｎは０％超過４０％以下の値である、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
  8. 前記高空隙率領域の存在範囲は、前記第１セルの前記開口された端部から前記出口側の目封止された端部までの全長に対して、前記目封止された端部から長さ割合Ｎまでの範囲であり、
    前記長さ割合Ｎは３％以上４０％以下の値である、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
  9. 前記高空隙率領域の存在範囲は、前記第１セルの前記開口された端部から前記出口側の目封止された端部までの全長に対して、前記目封止された端部から長さ割合Ｎまでの範囲であり、
    前記長さ割合Ｎは５％以上３５％以下の値である、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
  10. 前記隔壁部及び前記捕集層の少なくとも一方には、触媒が担持されている、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
  11. 前記第１セルは、前記一方の端部の開口面積が前記第２セルの前記他方の端部の開口面積と比べて大きいセルである、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
JP2012002358A 2012-01-10 2012-01-10 ハニカムフィルタ Active JP5869887B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012002358A JP5869887B2 (ja) 2012-01-10 2012-01-10 ハニカムフィルタ
EP13150462.3A EP2614873B1 (en) 2012-01-10 2013-01-08 Honeycomb filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012002358A JP5869887B2 (ja) 2012-01-10 2012-01-10 ハニカムフィルタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013141629A JP2013141629A (ja) 2013-07-22
JP5869887B2 true JP5869887B2 (ja) 2016-02-24

Family

ID=47501021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012002358A Active JP5869887B2 (ja) 2012-01-10 2012-01-10 ハニカムフィルタ

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2614873B1 (ja)
JP (1) JP5869887B2 (ja)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5438342B2 (ja) 2009-03-18 2014-03-12 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタの製造方法及びハニカムフィルタ
JP5349108B2 (ja) * 2009-03-26 2013-11-20 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
CN102470310B (zh) * 2009-10-08 2014-07-23 揖斐电株式会社 废气净化装置和废气净化方法
WO2011125769A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP5714567B2 (ja) * 2010-03-31 2015-05-07 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ

Also Published As

Publication number Publication date
EP2614873A1 (en) 2013-07-17
JP2013141629A (ja) 2013-07-22
EP2614873B1 (en) 2022-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5764120B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5635076B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5604346B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5208886B2 (ja) 触媒担持フィルタ
JP5666562B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5775512B2 (ja) ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法
JPWO2010110010A1 (ja) ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法
JP2010110750A (ja) ハニカムフィルタ
JP5714568B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5714567B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5954994B2 (ja) ハニカムフィルタ
US8343252B2 (en) Honeycomb filter
JP5714372B2 (ja) ハニカムフィルタの製造方法
JP5771190B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5954993B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5969386B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5869887B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP5785870B2 (ja) ハニカムフィルタ
JPWO2013145319A1 (ja) ハニカムフィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150911

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160108

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5869887

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150