JP7178432B2 - 排気浄化フィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、排気浄化触媒を備える排気浄化フィルタに関する。
従来、自動車等に搭載されるガソリンエンジンにおいて、燃焼効率の向上等の観点から、直噴ガソリンエンジンの採用が進められている。ところが、この直噴ガソリンエンジンでは、ＰＭ等の粒子状物質がポートインジェクション（ＰＩ）エンジンよりも多く排出されるため、近年のエミッション規制（ＰＭ排出規制、ＰＮ（排出微粒子の粒子数）規制）の強化に伴って、ガソリンエンジンの排気通路に粒子状物質を捕捉する排気浄化フィルタ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ、以下「ＧＰＦ」という。）を設ける技術の検討が進められている。
ＧＰＦは、排気の流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルが多孔質の隔壁により区画形成され、且つ、流出側端面における開口が目封じされた流入側セルと、流入側端面における開口が目封じされた流出側セルと、が交互に配置されたフィルタ基材である。
一方、ガソリンエンジンの排気通路には、排気中に含まれるＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを浄化する三元触媒（以下、「ＴＷＣ」という）が、ハニカム支持体に担持された状態で設けられる。ＴＷＣとＧＰＦは排気ルート上に直列に配置されている。
ここで、上記のＧＰＦにもＴＷＣを担持させ、粒子状物質捕捉性能に加えて三元浄化機能をＧＰＦに付与することも検討されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２０１８－５３７２６５号公報
特許文献１では、隔壁に担持された排気浄化触媒の層厚は、排気方向に沿って層厚が傾斜している。具体的には、流入側セル及び流出側セルの排気方向に沿って連続的に変化し、最大層厚が流入側セルの開いた端部側と、流出側セルの開いた端部側に存在している（オンウォールくさび形コーティングプロファイル）。この結果、排気方向の中間部においては、排気浄化触媒の層厚が薄くなっている。また、特許文献１は、隔壁に担持された排気浄化触媒が粒子状物質の捕捉性能に及ぼす影響については検討されていない。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒子状物質の高い捕捉性能を有する排気浄化フィルタを提供することにある。
（１） 内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気中の粒子状物質を捕捉して浄化する排気浄化フィルタであって、
排気の流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルが多孔質の隔壁により区画形成され、且つ、前記流出側端面における開口が目封じされた流入側セルと、前記流入側端面における開口が目封じされた流出側セルと、が交互に配置されたフィルタ基材と、
前記隔壁に担持された排気浄化触媒と、を備え、
前記排気浄化触媒のウォッシュコート量が６０ｇ／Ｌ以上１１０ｇ／Ｌ以下であり、
前記排気浄化触媒は前記隔壁内部及び前記隔壁表面に担持されており、
前記排気浄化フィルタの流入側から流出側に沿って、上流部、中間部、下流部と区分した際に、
前記上流部、前記中間部、前記下流部のそれぞれにおいて、
前記流入側セルの所定箇所において前記隔壁表面に担持されている前記排気浄化触媒の面積率をＳＥＭで測定した流入側触媒面積率と、
前記流出側セルの所定箇所において前記隔壁表面に担持されている前記排気浄化触媒の面積率をＳＥＭで測定した流出側触媒面積率と、の平均値を求め、
前記平均値の最小値が２８％以上であり、
前記上流部、前記中間部、前記下流部の前記排気浄化触媒の担持後の前記隔壁における、体積基準によるメジアン気孔径（Ｄ５０）を求め、その最大値が１４．６μｍ以下である、排気浄化フィルタ。
（１）の発明によれば、ウォッシュコート量が６０ｇ／Ｌ以上１１０ｇ／Ｌ以下であり、かつ、流入側セル及び流出側セルの排気方向に沿って、排気浄化触媒の担持量がより均一であり、排気方向での変化も少ない。この構成によると、意外にも、ＮＯｘなどの浄化性能のみならず、粒子状物質の捕捉性能も向上できることを本発明者等が見出したものである。
また、（１）の発明によれば、フィルタ基材の体積基準によるメジアン気孔径（Ｄ５０）の最大値が１４．６μｍ以下と小さいために、比表面積が増大し、排気との接触確率が高まるので、浄化性能も向上する。
（２） 前記平均値の最小値が６４％以上である、（１）に記載の排気浄化フィルタ。
（２）の発明によれば、粒子状物質の捕捉性能を更に向上できる。
（３） 前記隔壁の厚さが１１ｍｉｌ（０．２７９４ｍｍ）以下である、（１）又は（２）に記載の排気浄化フィルタ。
（３）の発明によれば、粒子状物質の捕捉性能を向上しつつ、圧力損失を抑制できる。なお、１ｍｉｌ＝０．０２５４ｍｍである。
（４） 前記排気浄化触媒の担持前の前記隔壁のメジアン気孔径（Ｄ５０）が１２μｍ以上である、（１）から（３）のいずれか一つに記載の排気浄化フィルタ。
（４）の発明によれば、粒子状物質の捕捉性能を向上しつつ、圧力損失を抑制できる。
（５） 前記流出側セルの開口径が前記流入側セルの開口径より小さい、（１）から（４）のいずれか一つに記載の排気浄化フィルタ。
（５）の発明によれば、粒子状物質の捕捉性能を向上しつつ、圧力損失を抑制できる。
（６） 前記隔壁表面に担持される前記排気浄化触媒上に、ゼオライトが配置されている、（１）から（５）のいずれか一つに記載の排気浄化フィルタ。
（６）の発明によれば、粒子状物質の捕捉性能を向上しつつ、ハイドロカーボン（ＨＣ）の浄化率を向上できる。
本発明によれば、粒子状物質の捕捉性能に優れる排気浄化フィルタを提供できる。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。 上記実施形態に係るＧＰＦの断面模式図である。 図２における、一対の流入側セル及び流出側セルの拡大図である。 実施例における、流入側セルの流入側触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）を測定したグラフである。 実施例における、流出側セルの流出側触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）を測定したグラフである。 実施例における、排気浄化触媒の担持後の隔壁におけるメジアン気孔径（Ｄ５０）を測定したグラフである。 実施例における、隔壁の厚さと、粒子状物質の捕捉率との関係を示すグラフである。 実施例における、隔壁の厚さと、圧損との関係を示すグラフである。 実施例における、排気浄化触媒の担持前の隔壁におけるメジアン気孔径（Ｄ５０）と、圧損との関係を示すグラフである。 実施例における、セルの開口径と圧損との関係を示すグラフである。 排気浄化触媒上に、ゼオライトが配置されている場合のＨＣ浄化率を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜排気浄化装置の全体構成＞
図１は、本実施形態に係る内燃機関（以下、「エンジン」という。）１の排気浄化装置２の構成を示す図である。
エンジン１は、直噴方式のガソリンエンジンである。図１に示すように、排気浄化装置２は、排気が流通する排気管３の上流側から順に設けられた、ＴＷＣ３１と、排気浄化フィルタとしてのＧＰＦ３２と、を備える。
ＴＷＣ３１は、排気中のＨＣをＨ２ＯとＣＯ２に、ＣＯをＣＯ２に、ＮＯｘをＮ２にそれぞれ酸化又は還元することで浄化する。ＴＷＣ３１は、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、ゼオライト等の酸化物からなる担体に、触媒金属としてＰｄやＲｈ等の貴金属を担持させたものが用いられる。このＴＷＣ３１は、通常、ハニカム支持体上に担持される。
また、ＴＷＣ３１は、ＯＳＣ能を有するＯＳＣ材を含む。ＯＳＣ材としては、ＣｅＯ２の他、ＣｅＯ２とＺｒＯ２の複合酸化物（以下、「ＣｅＺｒ複合酸化物」という。）等が用いられる。中でも、ＣｅＺｒ複合酸化物は、高い耐久性を有するため好ましく用いられる。なお、これらＯＳＣ材に、上記触媒金属が担持されていてもよい。
ＴＷＣ３１の調製方法については特に限定されず、従来公知のスラリー法等により調製される。例えば、上記の酸化物、貴金属、ＯＳＣ材等を含むスラリーを調製後、調製したスラリーをコージェライト製ハニカム支持体にコートして焼成することにより調製される。
ＧＰＦ３２は、排気中の粒子状物質を捕捉して浄化する。具体的には、後述する隔壁内の微細な細孔を排気が通過する際に、隔壁の表面に粒子状物質が堆積することで、粒子状物質を捕捉する。
ここで、本明細書における粒子状物質には、すす（カーボンスート）、オイルの燃え残り（ＳＯＦ）、オイルの燃え滓であるアッシュ（Ａｓｈ、灰）、ＰＭ等の粒子状物質が含まれる。近年では、これら粒子状物質の排出規制が厳格化されてきており、これら粒子状物質の総排出重量（ｇ／ｋｍ、ｇ／ｋＷ）の規制（ＰＭ規制）だけでなく、例えばＰＭ２．５等の粒子径２．５μｍ以下の小さな粒子状物質の排出個数が規制（ＰＮ規制）されるようになってきている。これに対して、本実施形態に係るＧＰＦ３２は、これらＰＭ規制やＰＮ規制に対応可能なものである。
図２は、本実施形態に係るＧＰＦ３２の断面模式図である。図３は、図２における一対の流入側セル及び流出側セルの拡大断面図である。
＜排気浄化フィルタの全体構成＞
図２に示すように、ＧＰＦ３２は、フィルタ基材３２０と、フィルタ基材３２０の隔壁３２３に担持された排気浄化触媒（本実施形態ではＴＷＣ３３）と、を備える。
フィルタ基材３２０は、例えば軸方向に長い円柱形状であり、コージェライト、ムライト、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の多孔質体により形成される。フィルタ基材３２０には、流入側端面３２ａから流出側端面３２ｂまで延びる複数のセルが設けられ、これらセルは隔壁３２３により区画形成される。
フィルタ基材３２０は、流入側端面３２ａにおける開口を目封じする流入側目封じ部３２４を備える。流入側目封じ部３２４によって流入側端面３２ａにおける開口が目封じされたセルは、流入側端部が閉塞している一方で流出側端部が開口し、隔壁３２３内を通過した排気を下流へ流出させる流出側セル３２２を構成する。流入側目封じ部３２４は、フィルタ基材３２０の流入側端面３２ａから目封じ用セメントを封入することで形成される。
フィルタ基材３２０は、流出側端面３２ｂにおける開口を目封じする流出側目封じ部３２５を備える。流出側目封じ部３２５によって流出側端面３２ｂにおける開口が目封じされたセルは、流入側端部が開口する一方で流出側端部が閉塞しており、排気管３から排気が流入する流入側セル３２１を構成する。流出側目封じ部３２５は、フィルタ基材３２０の流出側端面３２ｂから目封じ用セメントを封入することで形成される。
セルの流入側端面３２ａにおける開口と、流出側端面３２ｂにおける開口とが互い違いに目封じされることで、流出側端面３２ｂにおける開口が目封じされた流入側セル３２１と、流入側端面３２ａにおける開口が目封じされた流出側セル３２２と、が交互に配置されている。
図２中に矢印で示すように、流入側セル３２１に流入した排気は、隔壁３２３内に流入した後、隔壁３２３内を通過して流出側セル３２２へと流出する。排気が隔壁３２３に流入する側が入口側（Ｉｎｌｅｔ）であり、排気が隔壁３２３から流出する側が出口側（Ｏｕｔｌｅｔ）である。
＜排気浄触媒＞
図３に示すように、流入側セル３２１と流出側セル３２２を構成する隔壁３２３の内表面には、三元触媒であるＴＷＣ３３が担持されている。三元触媒としては、上記のＴＷＣ３１の触媒を用いることができる。
ＴＷＣ３３は、上述のＴＷＣ３１と同様に、排気中のＨＣをＨ２ＯとＣＯ２に、ＣＯをＣＯ２に、ＮＯｘをＮ２にそれぞれ酸化又は還元することで浄化する。ＴＷＣ３３は、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、ゼオライト等の酸化物からなる担体に、触媒金属としてＰｄやＲｈ等の貴金属を担持させたものが用いられる。なかでも、触媒金属としてＰｄ及びＲｈを担持させたものが好ましい。そして、本発明においては、ＴＷＣ３３が粒子状物質を捕捉という効果を更に奏する。
ＴＷＣ３３は、ＯＳＣ材（酸素吸放出材）を含んでもよい。ＯＳＣ材としては、ＣｅＯ２の他、ＣｅＯ２とＺｒＯ２の複合酸化物（以下、「ＣｅＺｒ複合酸化物」という。）等が用いられる。中でも、ＣｅＺｒ複合酸化物は、高い耐久性を有するため好ましく用いられる。なお、これらＯＳＣ材に、上記触媒金属が担持されていてもよい。上述のＴＷＣの触媒作用を同時に有効に生じさせるためには、燃料と空気の比（空燃比）を完全燃焼反応における化学量論比近傍に保つことが好ましいところ、酸化雰囲気下で酸素を吸蔵し、還元雰囲気下で酸素を放出する酸素吸蔵放出能を有するＯＳＣ材を助触媒として触媒金属とともに用いることにより、より高い触媒浄化性能が得られる。
ＴＷＣ３３の調製方法については特に限定されず、従来公知のスラリー法等により調製される。例えば、上記の酸化物、貴金属、ＯＳＣ材等を含むスラリーをミリングして調製した後、調製したスラリーをフィルタ基材３２０にコートして焼成することにより調製される。
ＴＷＣ３３のウォッシュコート量は６０ｇ／Ｌ以上１１０ｇ／Ｌ以下である。これにより、圧損上昇を低減しつつ、粒子状物質の捕捉効果が得られる。なお、本発明におけるウォッシュコート量は、隔壁３２３の隔壁体積１Ｌあたりの担持された排気浄化触媒の量（ｇ）を意味する。なお、排気浄化触媒であるＴＷＣ３３前記は、隔壁３２３の表面（Ｏｎ－ｗａｌｌ）のみならず、隔壁３２３内部（Ｉｎ－ｗａｌｌ）にも担持されている。
図３に示すように、排気浄化フィルタ３２０の流入側セル３２１と流出側セル３２２は、流入側から流出側に沿って、上流部Ａ、中間部Ｂ、下流部Ｃと便宜的に３区分されている。そして、上流部Ａ、中間部Ｂ、下流部Ｃのそれぞれを構成する隔壁３２３Ａ、３２３Ｂ、３２３Ｃの内壁面には、ＴＷＣ３３Ａ、ＴＷＣ３３Ｂ、ＴＷＣ３３Ｃがそれぞれ担持されている。
本発明において、上流部、中間部、下流部とは、流入側から流出側に至るセル長手方向の略３等分のそれぞれを意味する。
以上の構成を備える本実施形態に係るＧＰＦ３２は、例えばピストン押し上げ法により製造される。ピストン押し上げ法では、排気浄化触媒の構成材料を所定量含むスラリーをミリングにより作製し、フィルタ基材３２０の流入側端面をスラリー流入入口として、所定の条件でピストン押上げ方法にて、所定のＷＣ量でフィルタ基材３２０に排気浄化触媒を担持させる。その後、乾燥させて焼成を行うことにより、ＧＰＦ３２が得られる。
本発明における、上流部、中間部、下流部のいずれにおいても、流入側セルと隣接する流出側セルを一対として、触媒面積率の測定を行う。すなわち、上流部の流入側セルと隣接する流出側セルの平均値（上流部平均値）、中間部の流入側セルと隣接する流出側セルの平均値（中間部平均値）、下流部の流入側セルと隣接する流出側セルの平均値（中間部平均値）、をそれぞれ求め、３つの平均値のうちの最小値が、本発明の「平均値の最小値」である。
より具体的には、流入側セル３２１の上流部Ａにおける隔壁３２３Ａ内側において、隔壁表面に担持されている排気浄化触媒の面積率をＳＥＭで測定した流入側触媒面積率Ａｉｎを求め、次いで、流出側セル３２２の上流部Ａにおける隔壁３２３Ａ内側において、隔壁表面に担持されている排気浄化触媒の面積率をＳＥＭで測定した流入側触媒面積率Ａｏｕｔを求め、両者の平均値を上流部平均値Ａａｖｅとする。
同様に、中間部Ｂについても、流入側触媒面積率Ｂｉｎ、流入側触媒面積率Ｂｏｕｔを求め、両者の平均値を中間部平均値Ｂａｖｅとする。
同様に、下流部Ｃについても、流入側触媒面積率Ｃｉｎ、流入側触媒面積率Ｃｏｕｔを求め、両者の平均値を下流部平均値Ｃａｖｅとする。
最後に、上流部平均値Ａａｖｅ、中間部平均値Ｂａｖｅ、下流部平均値Ｃａｖｅを比較して、そのなかの最小値を、本発明における最小値とする。例えば、Ａａｖｅ＞Ｂａｖｅ＞Ｃａｖｅであれば、下流部平均値Ｃａｖｅが本発明の最小値である。本発明においては、この最小値が２８％以上であり、これにより、上流部Ａ、中間部Ｂ、下流部Ｃのいずれにおいても、隔壁表面に担持されている排気浄化触媒の面積率が高く、ＮＯｘなどの浄化性能のみならず、粒子状物質の捕捉性能も向上できる。最小値は３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることが特に好ましく、６０％以上であることが特に好ましく、６４％以上であることが最も好ましい。上限は特に無く１００％である。
隔壁表面に担持されている面積率を上記範囲とすることにより、粒子状物質の捕捉性能も向上できる理由は、粒子状物質が抜ける基材表面に露出している大きな穴がなくなるためであると考えられる。
なお、上流部平均値Ａａｖｅ、中間部平均値Ｂａｖｅ、下流部平均値Ｃａｖｅのすべてが４３％以上であることが好ましい。また、少なくとも２つ以上が５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが特に好ましく、８０％以上であることが最も好ましい。
本発明において、流入側セル及び流出側セルの面積率の測定を行う「所定箇所」とは、上流部Ａ、中間部Ｂ、下流部Ｃのそれぞれの開口部（中間部Ｂにおいては実際の開口部はないが、切断部における仮想の開口部を意味する）から同一距離の位置であることが好ましい。
本発明において、「流入側触媒面積率」「流出側触媒面積率」は、排気浄化触媒の表面視の面積率であり、これを、ＳＥＭ画像の２値化により測定したものである。具体的には、一般的なＳＥＭ（電子顕微鏡）を用いて、流入側２セルと流出側２セル分の画像を取得し、取得した画像における基材と触媒のコントラスト差から２値化を実施。切断された壁面を除いた基材平面の触媒が塗布される面積における実際塗布された触媒の面積を面積率として特定したものである。
上流部Ａ、中間部Ｂ、下流部Ｃを構成する排気浄化触媒の担持後の隔壁である、隔壁３２３Ａ＋ＴＷＣ３３Ａ、隔壁３２３Ｂ＋ＴＷＣ３３Ｂ、隔壁３２３Ｃ＋ＴＷＣ３３Ｃ、における、体積基準によるメジアン気孔径（Ｄ５０）は、その最大値が１４．６μｍ以下である。Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれのメジアン気孔径（Ｄ５０）は、上記上流部Ａ、中間部Ｂ、下流部Ｃの箇所で測定されたものである。具体的には、メジアン気孔径（Ｄ５０）が、（隔壁３２３Ａ＋ＴＷＣ３３Ａ）＞（隔壁３２３Ｂ＋ＴＷＣ３３Ｂ）＞（隔壁３２３Ｃ＋ＴＷＣ３３Ｃ）、であったとすると、最大値をとる（隔壁３２３Ａ＋ＴＷＣ３３Ａ）のメジアン気孔径（Ｄ５０）が１４．６μｍ以下であり、好ましくは１４．０μｍ以下であり、より好ましくは１３．０μｍ以下であり、特に好ましくは１２．４μｍ以下である。下限値は、７．５μｍ以上であることが好ましい。
メジアン気孔径はＨｇポロシメータにより測定される、体積率５０％（Ｄ５０）における気孔径である。
図４は、実施例１及び比較例における、流入側セルの流入側触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）を測定したグラフであり、図５は、実施例１及び比較例における、流出側セルの流出側触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）を測定したグラフである（実施例２の記載は省略）。図中、Ａ（ｔｏｐ）は上流部Ａであり、Ｂ（ｍｉｄ）が中間部Ｂであり、Ｃ（ｂｏｔ）は下流部Ｃである。
また、図６は、実施例１における、排気浄化触媒の担持後の隔壁におけるメジアン気孔径（Ｄ５０）を測定したグラフである。図中、縦軸のＭＰＳはメジアン気孔径（Ｄ５０）である。実施例及び比較例の排気浄化触媒は、以下の手順で作成されたものであり、上記の触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）の最小値、後述するメジアン気孔径（Ｄ５０）の最大値は以下である。
＜実施例１＞
Ａａｖｅ：８４％
Ｂａｖｅ：８４％
Ｃａｖｅ：６４％
⇒触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）の最小値６４％
上流部Ａのメジアン気孔径（Ｄ５０）：１０．６μｍ
中間部Ｂのメジアン気孔径（Ｄ５０）：１１．５μｍ
下流部Ｃのメジアン気孔径（Ｄ５０）：１２．４μｍ
⇒メジアン気孔径（Ｄ５０）の最大値１２．４μｍ
＜実施例２＞
⇒触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）の最小値２８％
⇒メジアン気孔径（Ｄ５０）の最大値１４．６μｍ
＜比較例＞
⇒触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）の最小値１２％
⇒メジアン気孔径（Ｄ５０）の最大値１５．０μｍ
先ず、硝酸Ｐｄと硝酸Ｒｈの水溶液とＡｌ２Ｏ３担体（市販のγ－アルミナ）とをエバポレータ内に投入し、Ａｌ２Ｏ３担体にＰｄとＲｈを質量比で６／１で含侵担持させた。次いで、乾燥させた後に６００℃で焼成を行い、Ｐｄ－Ｒｈ／Ａｌ２Ｏ３触媒を得た。同様にして、硝酸Ｐｄと硝酸ＲｈとＣｅＯ２を調製し、Ｐｄ－Ｒｈ／ＣｅＯ２触媒を得た。いずれも、貴金属の担持量は、Ｐｄを１．５１質量％、Ｒｈを０．２５質量％とした。
次いで、Ｐｄ－Ｒｈ／Ａｌ２Ｏ３触媒とＰｄ－Ｒｈ／ＣｅＯ２触媒とを等量混合し、水及びバインダーを混合してボールミルにてミリングを行い、スラリーを調製した。ウォッシュコート（ＷＣ）量８０ｇ／Ｌでフィルタ基材に上記ＴＷＣを担持させた。その後、空気を流しながら１５０℃で乾燥した後、６００℃で焼成を行い、各実施例及び比較例において、触媒面積率（Ｏｎ－ｗａｌｌ率）及びメジアン気孔径が上記になるように調整して実施例及び比較例の排気浄化フィルタを得た。
実施例及び比較例の排気浄化フィルタについて、下記の包装、条件で、粒子状物質の捕捉性能を測定した結果、比較例を１とした場合の相対値で、実施例１は１．２３、実施例２は１．１２の結果が得られた。このため、実施例は、比較例に比べて粒子状物質の捕捉性能に優れることが理解できる。
［実車粒子状物質捕集試験］
各実施例及び比較例に係るＧＰＦについて、排気量１．５Ｌのガソリン直噴エンジン車両の直下０．６Ｌ三元触媒の後段に、試験対象となるＧＰＦを搭載し、室温２５℃、湿度５０％の条件において走行し、その際のＧＰＦ前後のＰＭ数（ＰＮ）を測定し、ＰＭ数（ＰＮ）捕集効率（低減率）を算出した。測定にあたっては、前処理として、ＷＬＴＰを１サイクル走行して、ＧＰＦに残る粒子状物質を除去後、室温２５℃にて２４時間ソークを行い、コールド状態から測定を実施してデータとした。
また、ＮＯｘ浄化性能については、予め熱でエージング処理を行ったテストピースを、排気モデルガス（ＮＯ＝５００ｐｐｍ、Ｃ３Ｈ６＝１２００ｐｐｍＣ、Ｈ２＝０．１７％、ＣＯ＝０．５％、Ｏ２＝０．４９％、ＣＯ２＝１４％、Ｈ２Ｏ＝１０％、Ｎ２バランスガス、ＳＶ＝２５万／ｈ）の条件で、４００℃５ｍｉｎ定常試験を行った時の最後１分の平均浄化率として算出、比較例が７８．４％に対して、実施例１で８０．４％、実施例２で８０．３％が得られ、ＮＯｘ浄化性能についても実施例は、比較例に比べて優れることが理解できる。
図７は、実施例１における、隔壁の厚さと、粒子状物質の捕捉率との関係を示すグラフである。図８は、実施例１における、隔壁の厚さと、圧損との関係を示すグラフである。圧損は以下の試験方法により得られた値である。Ａｓｈ堆積量としては９６ｇ、測定流量２５ｍ３／ｍｉｎとした。
［圧損］
各実施例及び比較例に係るＧＰＦの圧損については、ツクバリカセイキ製の触媒担体圧損試験装置を用いて測定を実施した。
［Ａｓｈ体積圧損］
各実施例及び比較例に係るＧＰＦについて、模擬アッシュとして石膏を用いた耐久性試験を行った。具体的には、先ず石膏を焼成後、実際のアッシュに近い粒径となるまでミリングを実施した。次いで、自作吸引装置（大型ドライポンプ（設計排気量１８５０Ｌ／分）をタンクに繋いで真空引き）を用いて、フィルタ基材に所定の模擬アッシュ量を吸引させることによって、実走の耐久を模擬した。
図７、図８より、隔壁の厚さは９ｍｉｌ以上１１ｍｉｌ以下（０．２２８６ｍｍ以上０．２７９４ｍｍ以下）の範囲で、粒子状物質の捕捉率、圧損共に向上していることが理解できる。
図９は、実施例１における、排気浄化触媒の担持前の隔壁におけるメジアン気孔径（Ｄ５０）と圧損との関係を測定したグラフである。Ａｓｈ堆積量としては１５０ｇ、測定流量１２ｍ３／ｍｉｎとした。
図９より、メジアン気孔径が１２μｍ以上１８μｍ以下の範囲で、圧損が向上していることが理解できる。
図１０は、実施例１における、セルの開口径と圧損との関係を示すグラフである。図中、ＨＡＣ（図３のＤ１＞Ｄ２）が実施例１であり、ＳＱは流入側セルの開口径と流出側セルの開口径とが同一の場合（図３のＤ１＝Ｄ２）の参考例である。
図１０より、Ｄ１＞Ｄ２の場合に、圧損が向上していることが理解できる。
図１１は、実施例１の排気浄化触媒上に、ゼオライトを配置した場合のＨＣ浄化率を示す図である。図１１に示すように、排気浄化触媒上にゼオライトを配置した場合には、ＨＣの吸着率を脱離率が上回り、差分の３．０％、ＨＣ浄化率が向上していることが理解できる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
上記実施形態では、本発明に係る排気浄化フィルタをＧＰＦに適用したが、これに限定されない。本発明に係る排気浄化フィルタをＤＰＦに適用してもよい。この場合、排気浄化触媒としては、ＴＷＣに限定されず他の排気浄化触媒を用いてもよく、例えばＰＭ燃焼触媒等の酸化触媒を用いることができる。
１…エンジン（内燃機関）
２…排気浄化装置
３…排気管（排気通路）
３２…ＧＰＦ（排気浄化フィルタ）
３２ａ…流入側端面
３２ｂ…流出側端面
３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ…ＴＷＣ（排気浄化触媒）
３２０…フィルタ基材
３２３、３２３Ａ、３２３Ｂ、３２３Ｃ…隔壁
３２１…流入側セル
３２２…流出側セル
３２４…流入側目封じ部
３２５…流出側目封じ部
Ａ：上流部
Ｂ：中間部
Ｃ：下流部
Ｄ１、Ｄ２：開口径

Claims (6)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気中の粒子状物質を捕捉して浄化する排気浄化フィルタであって、
    排気の流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルが多孔質の隔壁により区画形成され、且つ、前記流出側端面における開口が目封じされた流入側セルと、前記流入側端面における開口が目封じされた流出側セルと、が交互に配置されたフィルタ基材と、
    前記隔壁に担持された排気浄化触媒と、を備え、
    前記排気浄化触媒のウォッシュコート量が６０ｇ／Ｌ以上１１０ｇ／Ｌ以下であり、
    前記排気浄化触媒は前記隔壁内部及び前記隔壁表面に担持されており、
    前記排気浄化フィルタの流入側から流出側に至るセル長手方向の略３等分を上流部、中間部、下流部と区分した際に、
    前記上流部、前記中間部、前記下流部のそれぞれにおいて、
    前記流入側セルの所定箇所において前記隔壁表面に担持されている前記排気浄化触媒の面積率をＳＥＭで測定した流入側触媒面積率と、
    前記流出側セルの所定箇所において前記隔壁表面に担持されている前記排気浄化触媒の面積率をＳＥＭで測定した流出側触媒面積率と、の平均値を求め、
    前記所定箇所は、前記上流部、前記中間部、前記下流部のそれぞれの開口部から同一距離の位置であり、
    前記中間部においては実際の開口部はなく、切断部における仮想の開口部であり、
    前記平均値の最小値が２８％以上であり、
    前記上流部、前記中間部、前記下流部の前記排気浄化触媒の担持後の前記隔壁における、体積基準によるメジアン気孔径（Ｄ５０）を求め、その最大値が１４．６μｍ以下である、排気浄化フィルタ。
  2. 前記平均値の最小値が６４％以上である、請求項１に記載の排気浄化フィルタ。
  3. 前記隔壁の厚さが１１ｍｉｌ以下である、請求項１又は２に記載の排気浄化フィルタ。
  4. 前記排気浄化触媒の担持前の前記隔壁のメジアン気孔径（Ｄ５０）気孔径が１２μｍ以
    上である、請求項１から３のいずれか一つに記載の排気浄化フィルタ。
  5. 前記流出側セルの開口径が前記流入側セルの開口径より小さい、請求項１から４のいず
    れか一つに記載の排気浄化フィルタ。
  6. 前記隔壁表面に担持される前記排気浄化触媒上に、ゼオライトが配置されている、請求
    項１から５のいずれか一つに記載の排気浄化フィルタ。

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