WO2015025890A1 - パティキュレートフィルタ - Google Patents

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ceramic honeycomb
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particulate filter
noble metal
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雄介 阿野
修 山西
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    • F01N2330/34—Honeycomb supports characterised by their structural details with flow channels of polygonal cross section

Definitions

  • the present invention relates to a particulate filter.
  • the particulate filter is used as a ceramic filter that removes soot from a fluid containing soot.
  • the particulate filter is used as an exhaust gas filter for purifying exhaust gas exhausted from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine. Yes.
  • Such a particulate filter has a large number of parallel inlet-side channels and outlet-side channels partitioned by a porous partition wall (see, for example, Patent Document 1 below).
  • soot By the way, as the fluid containing soot is supplied into the particulate filter, soot accumulates on the surface of the partition wall in the particulate filter and inside the partition wall. In this case, if soot accumulates excessively in the particulate filter, the movement of fluid in the particulate filter is hindered, and the pressure loss of the particulate filter increases, resulting in a reduction in fuel efficiency. For this reason, after a certain amount of soot is deposited in the particulate filter, so-called filter regeneration that burns and removes soot is performed.
  • soot at the center of the filter is more likely to burn than the soot at the outer periphery, and soot at the outer periphery may remain.
  • a bias in soot burning may cause a large temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion, which may cause cracks in the filter.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a particulate filter capable of suppressing non-uniformity of soot combustion between the central portion and the outer peripheral portion during regeneration.
  • the particulate filter according to the present invention includes a columnar ceramic honeycomb structure having a plurality of first flow paths and a plurality of second flow paths, and a catalyst component supported on the ceramic honeycomb structure.
  • the plurality of first flow paths extend in the axial direction of the ceramic honeycomb structure, open at one end face and sealed at the other end face, and the plurality of second flow paths extend in the axial direction of the ceramic honeycomb structure. Opened at the other end surface and sealed at the one end surface.
  • the catalyst component includes noble metal particles, and the total surface area of the noble metal particles contained in the apparent unit volume in the central part of the ceramic honeycomb structure is SPcent, and the apparent unit volume in the outer peripheral part of the ceramic honeycomb structure. When the total surface area of the precious metal particles is SPout, 2m 2 / L ⁇ SPout ⁇ SPcent ⁇ 125 m 2 / L is satisfied.
  • the outer peripheral part in which the soot hardly burns is more precious metal particles than the central part. Soot combustion is appropriately promoted, and soot combustion non-uniformity between the central portion and the outer peripheral portion is suppressed.
  • the catalyst component further includes a solid acid component, the amount of solid acid contained in the apparent unit volume in the central part of the ceramic honeycomb structure is SAcent, and the apparent unit in the outer peripheral part of the ceramic honeycomb structure When the amount of solid acid contained in the volume is SAout, 1.0 mmol / L ⁇ SAout ⁇ SAcent ⁇ 12.0 mmol / L is preferable.
  • the ceramic honeycomb structure preferably includes aluminum titanate as a main component, and the solid acid component includes alumina as a main component. Further, it is preferable that the thermal conductivity of the ceramic honeycomb structure is 3 W / mK or less, and the heat capacity of the ceramic honeycomb structure is 0.75 J / gK or more.
  • the cross section of the first flow path is preferably a hexagon.
  • the cross-sectional area of the first channel is smaller than the cross-sectional area of the second channel.
  • a particulate filter capable of suppressing soot combustion non-uniformity between a central portion and an outer peripheral portion during regeneration.
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing the diesel particulate filter 200 according to the first embodiment, and FIG. 1B is an enlarged view of a region R2 in FIG. .
  • 2A is an enlarged view of an end face on the opposite side of FIG. 1B in the diesel particulate filter 200 shown in FIG. 1A, and FIG. It is an enlarged view of a cross section.
  • FIG. 3 is a view taken along arrow III-III in FIG.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a diesel particulate filter 200 according to the second embodiment, and FIG. 4B is an enlarged view of a region R1 in FIG. .
  • FIG. 5A is an enlarged view of the end face on the opposite side of FIG. 4B in the diesel particulate filter 200 shown in FIG.
  • FIG. 4A is a view taken in the direction of arrows VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the central portion 220c and the outer peripheral portion 220p of the ceramic honeycomb structure 220.
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing the diesel particulate filter 200 according to the first embodiment, and FIG. 1B is an enlarged view of a region R2 in FIG. .
  • 2A is an enlarged view of an end face on the opposite side of FIG. 1B in the diesel particulate filter 200 shown in FIG. 1A, and FIG. It is an enlarged view of a cross section.
  • FIG. 3 is a view taken along arrow III-III in FIG.
  • the diesel particulate filter 200 includes a ceramic honeycomb structure 220 having one end face (one end face) 220i and the other end face (other end face) 220j located on the opposite side of the end face 220i, and the ceramic honeycomb structure 220. And a catalyst layer 260 supported on the substrate.
  • the ceramic honeycomb structure 220 is a cylindrical body having a partition wall structure that forms a plurality of flow paths 210 extending in parallel with each other.
  • the plurality of flow paths 210 include a plurality of flow paths (first flow paths) 210a and a plurality of flow paths (second flow paths) 210b adjacent to the flow paths 210a.
  • the flow path 210a and the flow path 210b extend from the end face 220i to the end face 220j perpendicular to the end faces 220i and 220j.
  • One end of the flow path 210a forming a part of the flow path 210 is opened at the end face 220i, and the other end of the flow path 210a is sealed by the sealing portion 230 at the end face 220j.
  • One end of the flow path 210b forming the remaining part of the plurality of flow paths 210 is sealed by the sealing portion 230 at the end face 220i, and the other end of the flow path 210b is opened at the end face 220j.
  • the end on the end face 220i side of the flow path 210a is opened as a gas inlet
  • the end on the end face 220j side of the flow path 210b is opened as a gas outlet.
  • the cross section perpendicular to the axial direction of the flow path 210a and the flow path 210b has a hexagonal shape.
  • the cross section of the flow path 210b is, for example, a regular hexagonal shape in which the lengths of the sides 240 forming the cross section are substantially equal to each other, but may be a flat hexagonal shape.
  • the cross section of the flow path 210a is, for example, a flat hexagonal shape, but may be a regular hexagonal shape.
  • the lengths of the sides facing each other in the cross section of the flow path 210a are different from each other.
  • the cross section of the channel 210a has three long sides 250a having substantially the same length and three short sides 250b having substantially the same length as the sides 250 forming the cross section.
  • the long side 250a and the short side 250b face each other in parallel, and the short side 250b is disposed on each side of the long side 250a.
  • the ceramic honeycomb structure 220 includes a partition wall portion 220a as a portion that partitions the flow channel 210a and the flow channel 210b. That is, the flow path 210a and the flow path 210b are adjacent to each other through the partition wall portion 220a. Between the adjacent flow paths 210b, two flow paths 210a adjacent to each other in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the flow paths 210b are arranged, and the two adjacent flow paths 210a are adjacent to each other. They are arranged symmetrically across a line connecting the centers of the sections of 210b.
  • Each of the sides 240 of the flow path 210b faces the long side 250a of any one of the plurality of flow paths 210a in parallel. That is, each of the wall surfaces forming the flow path 210b faces the one wall surface forming the flow path 210a in parallel in the partition wall portion 220a located between the flow path 210a and the flow path 210b.
  • the flow path 210 includes a structural unit including one flow path 210b and six flow paths 210a surrounding the flow path 210b. In the structural unit, all the sides 240 of the flow path 210b are included. It faces the long side 250a of the flow path 210a.
  • each vertex of the cross section of the flow path 210b is opposed to the apex of the adjacent flow path 210b in the arrangement direction of the flow paths 210b.
  • at least one length of the side 240 of the flow path 210b may be substantially equal to the length of the opposing long side 250a, and each length of the side 240 is equal to that of the opposing long side 250a. It may be approximately equal to the length.
  • the ceramic honeycomb structure 220 has a partition wall portion 220b as a portion for partitioning the adjacent flow paths 210a. That is, the flow paths 210a surrounding the flow path 210b are adjacent to each other via the partition wall portion 220b.
  • Each of the short side 250b of the flow path 210a is facing in parallel with the short side 250b of the adjacent flow path 210a. That is, the wall surfaces forming the flow path 210a face each other in parallel in the partition wall portion 220b located between the adjacent flow paths 210a.
  • One flow path 210a is surrounded by three flow paths 210b.
  • at least one length of the short side 250b of the flow path 210a may be substantially equal to the length of the opposing short side 250b between the adjacent flow paths 210a. May be substantially equal to the length of the opposing short side 250b.
  • Catalyst components are supported on the surfaces of the partition walls 220a and 220b in the flow path 210a, the surfaces of the partition walls 220a and 220b in the flow path 210b, and the pores (inside the communication holes) of the partition walls 220a and 220b.
  • the catalyst layer 260 is formed by the supported catalyst component.
  • the catalyst layer 260 is formed on the surface of the partition walls 220a and 220b and / or at least part of the pores of the partition walls 220a and 220b, more specifically, the surfaces of the partition walls 220a and 220b in the flow path 210a.
  • the catalyst layer 260 is preferably formed on the surfaces of the partition walls 220a and 220b in the flow path 210a and inside the pores of the partition walls 220a and 220b.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a diesel particulate filter 200 according to the second embodiment
  • FIG. 4B is an enlarged view of a region R1 in FIG.
  • FIG. 5A is an enlarged view of the end face on the opposite side of FIG. 4B in the diesel particulate filter 200 shown in FIG. 4A
  • FIG. 5B is a ceramic honeycomb.
  • the diesel particulate filter 200 includes a ceramic honeycomb structure 220 having one end face (one end face) 220i and the other end face (other end face) 220j located on the opposite side of the end face 220i, and the ceramic honeycomb structure 220.
  • a catalyst layer 260 supported on the substrate.
  • the ceramic honeycomb structure 220 is a cylindrical body having a partition wall structure that forms a plurality of flow paths 210 extending in parallel with each other.
  • the plurality of flow paths 210 include a plurality of flow paths (first flow paths) 210a and a plurality of flow paths (second flow paths) 210b adjacent to the flow paths 210a.
  • the flow path 210a and the flow path 210b extend from the end face 220i to the end face 220j perpendicular to the end faces 220i and 220j.
  • One end of the flow path 210a constituting a part of the flow path 210 is open at the end face 220i, and the other end of the flow path 210a is sealed by the sealing portion 230 at the end face 220j.
  • One end of the flow path 210b constituting the remaining part of the plurality of flow paths 210 is sealed by the sealing portion 230 at the end face 220i, and the other end of the flow path 210b is opened at the end face 220j.
  • the end on the end face 220i side of the flow path 210a is opened as a gas inlet
  • the end on the end face 220j side of the flow path 210b is opened as a gas outlet.
  • the cross section perpendicular to the axial direction of the flow path 210a and the flow path 210b has a hexagonal shape.
  • the cross section of the flow path 210b is, for example, a regular hexagonal shape in which the lengths of the sides 240 forming the cross section are substantially equal to each other, but may be a flat hexagonal shape.
  • the cross section of the flow path 210a is, for example, a flat hexagonal shape, but may be a regular hexagonal shape.
  • the lengths of the sides facing each other are substantially equal to each other.
  • the cross section of the flow path 210a includes two long sides 250a having substantially the same length as sides 250 forming the cross section, and four (two pairs) short sides 250b having substantially the same length. ,have.
  • the short side 250b is disposed on each side of the long side 250a.
  • the long sides 250a face each other in parallel, and the short sides 250b face each other in parallel.
  • the ceramic honeycomb structure 220 includes a partition wall portion 220a as a portion that partitions the flow channel 210a and the flow channel 210b. That is, the flow path 210a and the flow path 210b are adjacent to each other through the partition wall portion 220a. By arranging one flow path 210a between adjacent flow paths 210b, the flow paths 210b are alternately arranged with the flow paths 210a in the arrangement direction of the flow paths 210b (a direction substantially orthogonal to the side 240). Yes.
  • Each of the sides 240 of the flow path 210b faces the long side 250a of any one of the plurality of flow paths 210a in parallel. That is, each of the wall surfaces forming the flow path 210b faces the one wall surface forming the flow path 210a in parallel in the partition wall portion 220a located between the flow path 210a and the flow path 210b.
  • the flow path 210 includes a structural unit including one flow path 210b and six flow paths 210a surrounding the flow path 210b. In the structural unit, all the sides 240 of the flow path 210b are included. It faces the long side 250a of the flow path 210a.
  • At least one length of the side 240 of the flow path 210b may be substantially equal to the length of the opposing long side 250a, and each length of the side 240 is equal to that of the opposing long side 250a. It may be approximately equal to the length.
  • the ceramic honeycomb structure 220 has a partition wall portion 220b as a portion for partitioning the adjacent flow paths 210a. That is, the flow paths 210a surrounding the flow path 210b are adjacent to each other via the partition wall portion 220b.
  • Each of the short side 250b of the flow path 210a is facing in parallel with the short side 250b of the adjacent flow path 210a. That is, the wall surfaces forming the flow path 210a face each other in parallel in the partition wall portion 220b located between the adjacent flow paths 210a.
  • at least one length of the short side 250b of the flow path 210a may be substantially equal to the length of the opposing short side 250b between the adjacent flow paths 210a. May be substantially equal to the length of the opposing short side 250b.
  • Catalysts are supported on the surfaces of the partition walls 220a and 220b in the flow path 210a, the surfaces of the partition walls 220a and 220b in the flow path 210b, and the pores (inside the communication holes) of the partition walls 220a and 220b.
  • a catalyst layer 260 is formed by the supported catalyst. Note that the catalyst layer 260 is at least part of the surface of the partition walls 220a and 220b and / or the pores of the partition walls 220a and 220b. More specifically, the catalyst layer 260 is the partition wall in the flow path 210a.
  • the catalyst layer 260 is preferably formed on the surface of the partition walls 220a and 220b on the gas inlet side and inside the pores of the partition walls 220a and 220b.
  • the length of the ceramic honeycomb structure 220 in the axial direction of the flow path is, for example, 50 to 300 mm.
  • the outer diameter of the ceramic honeycomb structure 220 is, for example, 50 to 250 mm.
  • the length of the side 240 is, for example, 0.4 to 2.0 mm.
  • the length of the long side 250a is, for example, 0.4 to 2.0 mm, and the length of the short side 250b is, for example, 0.3 to 2.0 mm.
  • the partition walls 220a and 220b have a thickness (cell wall thickness) of 0.1 to 0.8 mm, for example.
  • the cell density in the ceramic honeycomb structure 220 (for example, the sum of the densities of the flow path 210a and the flow path 210b in the end face 220i in the ceramic honeycomb structure) is preferably 50 to 600 cpsi, and more preferably 100 to 500 cpsi.
  • the total opening area of the plurality of flow paths 210a on the end face 220i is preferably larger than the total opening area of the flow paths 210b on the end face 220j.
  • the hydraulic diameter of the flow path 210a on the end face 220i is preferably 1.4 mm or less from the viewpoint that the pressure loss is likely to change according to the amount of collected matter.
  • the hydraulic diameter of the flow path 210a is preferably 0.5 mm or more, and more preferably 0.7 mm or more, from the viewpoint of further suppressing the collection of collected substances in the region on the end face side in the flow path.
  • the hydraulic diameter of the flow path 210b at the end face 220j is preferably larger than the hydraulic diameter of the flow path 210a at the end face 220i. That is, the cross-sectional area of each flow path 210a is preferably smaller than the cross-sectional area of each flow path 210b.
  • the hydraulic diameter of the flow path 210b in the end face 220j is preferably 1.7 mm or less, and more preferably 1.6 mm or less, from the viewpoint that the pressure loss is more likely to change according to the amount of collected matter.
  • the hydraulic diameter of the flow path 210b is preferably 0.5 mm or more, and more preferably 0.7 mm or more, from the viewpoint of further suppressing the collection of collected substances in the region on the end face side in the flow path.
  • the ceramic honeycomb structure 220 is porous, and includes, for example, a porous ceramic sintered body.
  • the partition wall has a structure that allows fluid to pass therethrough. Specifically, a large number of communication holes (flow channels) through which fluid can pass are formed in the partition wall.
  • the porosity of the partition walls of the ceramic honeycomb structure 220 is preferably 30% by volume or more, more preferably 40% by volume or more, and still more preferably 50% by volume or more. .
  • the porosity of the partition wall is preferably 80% by volume or less, and more preferably 70% by volume or less.
  • the average pore diameter of the partition wall is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, from the viewpoint of further improving the soot collection efficiency and pressure loss.
  • the average pore diameter of the partition wall is preferably 30 ⁇ m or less, and more preferably 25 ⁇ m or less.
  • the porosity and average pore size of the partition wall can be adjusted by the raw material particle size, the amount of pore-forming agent added, the type of pore-forming agent, and the firing conditions, and can be measured by mercury porosimetry.
  • the material of the ceramic honeycomb structure 220 is not particularly limited, but preferably contains aluminum titanate as a main component.
  • the ceramic honeycomb structure 220 can further contain magnesium and / or silica.
  • the material of the ceramic honeycomb structure 220 can be a material mainly composed of cordierite or a material mainly composed of silicon carbide.
  • the composition formula is, for example, Al 2 (1-x) Mg x Ti (1 + y) O 5 , and the value of x is such that x is 0 ⁇ x ⁇ 1 is satisfied, 0.03 ⁇ x ⁇ 0.5 is preferably satisfied, and 0.05 ⁇ x ⁇ 0.2 is more preferable.
  • the y satisfies 0.5x ⁇ y ⁇ 3x, preferably satisfies 0.5x ⁇ y ⁇ 2x, and more preferably satisfies 0.7x ⁇ y ⁇ 2x.
  • the material may contain a trace component derived from the raw material or a trace component inevitably included in the production process. Examples of the trace component include Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5 , and CaO.
  • the material may contain a glass phase derived from the silicon source powder.
  • the glass phase refers to an amorphous phase in which SiO 2 is the main component.
  • the glass phase content is preferably 4% by mass or less.
  • an aluminum titanate-based ceramic fired body that satisfies the pore characteristics required for a ceramic filter such as a particulate filter is easily obtained.
  • the glass phase content is preferably 2% by mass or more.
  • the thermal conductivity of the ceramic honeycomb structure can be 3 W / mK or less, and the heat capacity of the ceramic honeycomb structure can be 0.75 J / gK or more.
  • the thermal conductivity is preferably 2.0 W / mK or less, more preferably 1.50 W / mK or less.
  • the lower limit of the thermal conductivity is preferably 0.05 W / mK.
  • the upper limit of the heat capacity is preferably 2.00 J / gK, more preferably 1.50 J / gK.
  • ceramic materials that can provide such thermal conductivity and heat capacity include aluminum titanate ceramics.
  • the catalyst layer 260 includes noble metal particles.
  • noble metals are platinum, palladium, rhodium, gold, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium.
  • preferred noble metals are platinum and palladium.
  • the particle diameter of the noble metal particles is not particularly limited, but can be 5 to 50 nm.
  • the noble metal particles function as a catalyst that promotes combustion of the collected soot. Further, in order to promote the soot combustion reaction, a trace amount of a metal element other than the noble metal may be added.
  • the total surface area of the noble metal particles supported on the entire ceramic honeycomb structure 220 is preferably 5 m 2 / L or more per apparent unit volume of the ceramic honeycomb structure 220, and preferably 110 m 2 / L or less. More preferably, it is 12.5 m 2 / L or more.
  • the “apparent volume” means the total volume of the space of the ceramic honeycomb structure, the partition walls, and the sealing portion, and in this specification, the total surface area of the noble metal particles contained in the apparent unit volume.
  • the solid acid amount is obtained by converting the surface area and the solid acid amount of the noble metal particles contained in the volume into volumes per liter, respectively.
  • the total surface area of the noble metal particles can be calculated based on the adsorption amount of carbon monoxide and the adsorption occupation area of carbon monoxide molecules after obtaining the adsorption amount of carbon monoxide.
  • the amount of carbon monoxide adsorbed may be a pulse injection method.
  • a sample is pretreated in advance as follows. First, the temperature is raised from room temperature to 400 ° C. in a hydrogen atmosphere over 10 minutes, and then maintained in a hydrogen atmosphere at 400 ° C. for 15 minutes, then switched to a helium atmosphere and maintained at 400 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the temperature is lowered to 50 ° C. in 10 minutes in a helium atmosphere.
  • quantified CO is sequentially supplied in a pulsed manner at 50 ° C.
  • the gas flow rate is 50 mL / min.
  • the amount of CO in the exhaust gas may be measured using a sensor such as TCD, and the amount of CO adsorbed may be measured.
  • a sensor such as TCD
  • BEL-METAL-3SP manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. can be used.
  • the total surface area of the noble metal particles contained in the apparent unit volume in the central portion 220c of the ceramic honeycomb structure 220 is SPcent, and the noble metal contained in the apparent unit volume in the outer peripheral portion 220p of the ceramic honeycomb structure 220.
  • the total surface area of the particles is SPout, 2m 2 / L ⁇ SPout ⁇ SPcent ⁇ 125 m 2 / L is satisfied.
  • soot combustion in the outer peripheral portion 220p of the diesel particulate filter is appropriately promoted compared to the central portion 220c, and therefore, between the central portion 220c and the outer peripheral portion 220p.
  • the soot combustion bias can be reduced. If SPout-SPcent is too low, the effect of reducing soot combustion bias is reduced. On the other hand, if SPout-SPcent is too high, the soot combustion of the outer peripheral portion 220p is promoted too much, and the temperature of the outer peripheral portion may become higher than the central portion 220c.
  • SPout-SPcent is preferably 4 m 2 / L or more, more preferably 6 m 2 / L or more, and further preferably 50 m 2 / L or more. From the same viewpoint, SPout-SPcent is preferably 115 m 2 / L or less, more preferably 100 m 2 / L or less, and further preferably 75 m 2 / g or less.
  • the central portion 220c is a ceramic honeycomb structure 220 in the case where the ceramic honeycomb structure 220 is a cylindrical body having a radius of both end faces R and an axial length of AL.
  • both ends of the ceramic honeycomb structure 220 and the central axis Ax are shared.
  • the outer peripheral part 220p is an area outside the central part 220c.
  • the radius Rc of both end faces of the central portion 220c is usually 50% or more of the radius R of the end faces (220i, 220j) of the ceramic honeycomb structure, preferably 70% or more and 95% or less, more preferably 75. % Or more and 90% or less.
  • the radius Rc of the end face of the central portion 220c is 70% of the radius R of the end faces (220i, 220j) of the ceramic honeycomb structure 220, the volumes of the central portion 220c and the outer peripheral portion 220p are substantially equal to each other. From the preferable range of the radius Rc of the end face of the central portion 220c, the relationship between the volume Vc of the central portion 220c and the volume Vp of the outer peripheral portion 220p is Vc ⁇ Vp.
  • the shape of the end surface of the central portion 220c is not particularly limited as long as the preferable volume relationship (Vc ⁇ Vp) between the central portion 220c and the outer peripheral portion 220p is satisfied, and may be an ellipse, a rectangle, or the like.
  • the central axis Ax of the ceramic honeycomb structure 220 is a line passing through the center of gravity of both end faces of the central portion 220c.
  • the ceramic honeycomb structure 220 is a non-cylindrical body such as an elliptic cylinder or a polygonal cylinder, the region of the center 220c is satisfied so as to satisfy the preferable volume relationship (Vc ⁇ Vp) between the center 220c and the outer periphery 220p.
  • the end surface of the central portion 220c may be similar to the end surface shape of the ceramic honeycomb structure 220, but may be a non-similar shape.
  • the end face of the central portion can be an ellipse or a rectangle, respectively.
  • both can be a circle.
  • the center axis Ax of the ceramic honeycomb structure 220 may pass through the center of gravity of both end faces of the central portion 220c.
  • the total surface area of the noble metal particles in the central portion 220c may be zero, a certain amount of noble metal particles can be supported on the central portion 220c from the viewpoint of promoting soot combustion in the central portion 220c.
  • the total surface area of the noble metal particles supported on the central portion 220c is preferably 2.5 to 50 m 2 / L.
  • the amount of noble metal particles supported on the filter may be in a range that satisfies the above-mentioned surface area requirements.
  • the precious metal particle loading of the entire filter can be 0.4 to 5 g / L.
  • the catalyst layer 260 preferably further contains a solid acid component.
  • the solid acid component are ⁇ alumina, ⁇ alumina, ⁇ alumina, ⁇ alumina, ⁇ alumina, zeolite, ceria, cerium zirconium oxide. It can also be a mixture of any of these components.
  • ⁇ -alumina is preferable. It is preferable to use boehmite as a raw material for ⁇ -alumina because it eventually coexists with boehmite in which ⁇ -alumina partially remains, and the amount of solid acid is improved.
  • the solid acid include Bronsted acid and Lewis acid, but Lewis acid having a small acidic hydroxyl group is preferable.
  • the amount of solid acid supported on the entire ceramic honeycomb structure 220 is preferably 1.0 to 10 mmol / L per apparent unit volume of the ceramic honeycomb structure 220.
  • the amount of solid acid can be measured by the ammonia adsorption method. Specifically, the sample is put into a measurement cell of a temperature-programmed desorption device, heated in a helium stream (50 mL / min) from room temperature to 500 ° C. at 10 ° C./min, and held at 500 ° C. for 1 hour, The temperature is lowered to 100 ° C. Next, the sample is held for 30 minutes in helium gas (100 mL / min) containing 0.5 volume% NH 3 at 100 ° C. to adsorb NH 3 .
  • a helium gas 50 mL / min
  • the temperature may be raised from 100 ° C. to 800 ° C. at 10 ° C./min in a helium stream (50 mL / min), and the amount of NH 3 desorbed may be detected by a quadrupole mass spectrometer. More specifically, a fully automatic temperature-programmed desorption spectrometer TPD-1-ATW manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. can be used.
  • the amount of solid acid contained in the apparent unit volume at the central portion 220c of the ceramic honeycomb structure 220 is SAcent, and the solid acid contained in the apparent unit volume at the outer peripheral portion 220p of the ceramic honeycomb structure 220 is When SAout 1.0 mmol / L ⁇ SAout ⁇ SAcent ⁇ 12.0 mmol / L is satisfied.
  • the solid acid component adsorbs hydrocarbons in the exhaust gas and burns it on site. Therefore, when SAout-SAcent satisfies the above range, soot combustion at the outer peripheral portion of the diesel particulate filter is further promoted more appropriately than at the central portion, so that the soot between the central portion and the outer peripheral portion is accelerated. This can reduce the unevenness of combustion. If SAout-SAcent is too low, the effect of suppressing soot combustion bias becomes low. On the other hand, if SAout-SAcent is too high, the temperature of the outer peripheral portion may be higher than that of the central portion.
  • SAout-SAcent is preferably 1.5 mmol / L or more, more preferably 2.0 mmol / L or more, and 3.0 mmol / L or more. Further preferred. From the same viewpoint, SAout-SAcent is preferably 10.0 mmol / L or less, preferably 9.0 mmol / L or less, more preferably 8.0 mmol / L or less, and 6.0 mmol / L. It can also be L or less.
  • the solid acid amount of the central portion 220c of the ceramic honeycomb structure 220 may be zero, but from the viewpoint of promoting soot combustion in the central portion 220c, a certain amount of solid acid can be supported on the central portion 220c.
  • the amount of solid acid supported on the central portion 220c is preferably 1.2 to 7.0 mmol / L.
  • the amount of solid acid supported in the filter may be in a range that satisfies the above-mentioned surface area requirements.
  • the supported amount of the solid acid of the ceramic honeycomb structure 220 can be 10 to 50 g / L
  • the supported amount of the noble metal particles in the central portion 220c is 0.1 to 2 g / L
  • the amount of noble metal particles supported on the outer peripheral portion 220p can be 0.4 to 5 g / L.
  • the ceramic honeycomb structure 220 collects a collection object such as soot contained in exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine.
  • a collection object such as soot contained in exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine.
  • the gas G supplied from the end face 220 i to the flow path 210 a passes through the communication holes in the catalyst layer 260 and the ceramic honeycomb structure 220. It reaches the adjacent flow path 210b and is discharged from the end face 220j.
  • soot is burned by increasing the amount of combustible gas in the gas and raising the exhaust gas temperature.
  • the noble metal particles function as a soot combustion catalyst.
  • the solid acid catalyst component adsorbs and burns hydrocarbons in the exhaust gas and helps soot combustion.
  • the total surface area of the noble metal particles is set so as to have a predetermined difference between the central portion and the outer peripheral portion of the ceramic honeycomb structure. This promotes soot combustion uniformity. Thereby, the combustion efficiency of soot is increased and the generation of cracks due to the generation of thermal stress between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion can be suppressed. Furthermore, if there is a predetermined difference in the solid acid amount between the central portion and the outer peripheral portion, soot is more likely to burn more uniformly.
  • the diesel particulate filter of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
  • the shape of the ceramic honeycomb structure 220 is such that the cross section of the first flow path perpendicular to the axial direction of the first flow path (flow path 210a) is the same as that of the two ceramic honeycomb structures 220 described above. It has a side (long side 250a) and a second side (short side 250b) disposed on both sides of the first side, and is perpendicular to the axial direction of the second flow path (flow path 210b).
  • Each of the sides (sides 240) forming the cross section of the second flow path is opposed to the first side of the first flow path, and each of the second sides of the first flow path is adjacent to the first side. Although it may be a form facing the second side of one flow path, it is not necessarily limited to the shape described above.
  • the cross section of the flow channel perpendicular to the axial direction of the flow channel in the ceramic honeycomb structure 220 is not limited to a hexagonal shape, and may be a triangular shape, a rectangular shape, an octagonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like. May be.
  • the outline of the flow path may be curved.
  • those having different cross-sectional areas may be mixed, or those having different cross-sectional shapes may be mixed.
  • the cross-sectional area of the first channel can be made larger or smaller than the cross-sectional area of the second channel.
  • the arrangement of the flow paths is not particularly limited, and the arrangement of the central axes of the flow paths may be an equilateral triangle arrangement, a staggered arrangement, or the like arranged at the apex of the equilateral triangle.
  • the ceramic honeycomb structure 220 is not limited to a cylindrical body, and may be an elliptical cylinder, a triangular cylinder, a quadrangular cylinder, a hexagonal cylinder, an octagonal cylinder, or the like.
  • the above-mentioned sealed ceramic honeycomb structure 220 is prepared by a known method. Subsequently, a catalyst layer 260 is applied to the ceramic honeycomb structure 220.
  • a slurry containing a catalyst component or its raw material may be applied to the ceramic honeycomb structure 220 and dried.
  • the slurry includes, for example, a solid acid component, a noble metal particle raw material, a thickener, and a solvent such as water.
  • the noble metal particle raw material are noble metal particles, inorganic noble metal compounds (for example, chloroplatinic acid), and organic noble metal compounds (for example, dinitrodiammine platinum).
  • an organic noble metal compound is used, it can be baked, for example, at about 500 to 700 ° C. after application, if necessary.
  • the volume concentration of the total surface area of the noble metal particles is different between the central portion 220c and the outer peripheral portion 220p of the ceramic honeycomb structure 220.
  • the volume concentration of the solid acid amount is different between the central portion 220c and the outer peripheral portion 220p of the ceramic honeycomb structure 220.
  • the method of giving a difference in the total surface area and / or the solid acid amount of the noble metal particles between the central portion 220c and the outer peripheral portion 220p is not particularly limited.
  • the slurry is applied only to the outer peripheral portion of the ceramic honeycomb structure, and This can be achieved by applying different slurry to the portion 220c and the outer peripheral portion 220p.
  • the total surface area of the noble metal particles can be varied depending on the concentration of the noble metal particle raw material in the slurry, the kind of the noble metal particle raw material, the pH of the slurry, drying conditions, firing conditions (decomposition temperature of the organic noble metal compound), and the like.
  • the said embodiment is a diesel particulate filter for exhaust gas treatment of a diesel engine, and its manufacturing method, it may be a particulate filter which processes exhaust gas of various internal combustion engines, such as a gasoline engine, and its manufacturing method. it can.
  • Example 1 An aluminum titanate ceramic honeycomb structure (columnar shape having a radius of 72 mm and a length of 152 mm) was prepared.
  • This ceramic honeycomb structure had the cell structure according to the first embodiment and FIG.
  • This ceramic honeycomb structure contained 0.03 mass% of Na 2 O, K 2 O and CaO as trace components and 0.15 mass% of P 2 O 5 , respectively.
  • the cell density was 333 cpsi.
  • a slurry containing a catalyst component was applied to the ceramic honeycomb structure by a wash coat method and then dried.
  • Example 1 this slurry was applied only to the outer peripheral part (outer part than the radius of 50.8 mm) of the ceramic honeycomb structure by the wash coat method to form a catalyst layer, and then dried.
  • the catalyst layer was formed only on the outer peripheral portion by covering both end faces of the central portion of the ceramic honeycomb structure with a jig during the wash coating.
  • slurry application and impregnation were performed on the partition walls from both sides of the inlet-side channel and the outlet-side channel.
  • the size of the portion where the catalyst layer was formed, that is, the outer peripheral portion, was about half of the apparent volume of the ceramic honeycomb structure.
  • SPout and SPcent were determined by measuring the surface area by the pulse injection method using Pt loading and carbon monoxide, and SPout-SPcent was also determined. Further, SAout and SAcent were determined by the amount of ⁇ -alumina supported and the ammonia adsorption / desorption method, and further SAout-SAcent was determined. Further, a sample having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.29 mm was cut out from a base material made of the same ceramic material as that of the ceramic honeycomb structure and having no flow path, and after removing heat by heating at 900 ° C. for 30 minutes, 3 It was 0.56 W / mK and 0.77 J / gK when the heat conductivity and the heat capacity were measured by the laser flash method with the sheets stacked.
  • Example 2 The same procedure as in Example 1 was performed except that the wash coat was performed only on the inlet-side channel, and coating and impregnation were performed on the partition wall on the outer peripheral side of the inlet-side channel.
  • Example 3 The same procedure as in Example 1 was performed except that the concentration of ⁇ -alumina in the slurry was increased about twice.
  • Example 4 Example 1 was repeated except that the concentration of the Pt source in the slurry was approximately doubled.
  • Example 5 The same procedure as in Example 1 was performed except that a SiC-based ceramic honeycomb structure (entirely coated with a catalyst) was used instead of aluminum titanate. When the thermal conductivity and heat capacity of the ceramic honeycomb structure were measured, they were 19 W / mK and _0.71 J / gK.
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was performed, except that both ends of the ceramic honeycomb structure were not covered with jigs during the wash coating, and the catalyst layer was uniformly formed on the entire ceramic honeycomb structure.
  • Soot was deposited on each filter at a soot generation rate of 10 g / h, a gas flow rate of 250 kg / h, and a gas temperature of 240 ° C., so that 6 g / L of soot was deposited on each filter.
  • the medium was burned by holding at a gas flow rate of about 105 kg / h and a gas temperature of about 680 ° C. for 510 seconds.
  • regeneration (combustion) was measured in two downstream center parts and downstream outer peripheral parts.
  • the downstream central part is on the filter central axis and at a position 25 mm in the axial direction from the end face on the filter outlet side.
  • the outer peripheral part on the downstream side is 70 mm in the radial direction from the filter central axis and axially from the end face on the filter outlet side. It was at a position of 25 mm.
  • the maximum temperature of the downstream central portion and the temperature of the downstream outer peripheral portion at the time of the maximum temperature were measured, and the temperature difference was obtained from these temperatures. Further, from the maximum temperature at the downstream central portion and the temperature 6 minutes after reaching the maximum temperature, the average temperature decrease rate for 6 minutes from the maximum temperature at the downstream central portion was measured.
  • 200 diesel particulate filter (particulate filter), 210 ... flow path, 210a ... flow path (first flow path), 210b ... flow path (second flow path), 220 ... ceramic honeycomb structure, 220i ... end face ( One end face), 220j ... end face (other end face), 220c ... central part, 220p ... outer peripheral part, 260 ... catalyst layer, R ... radius of the end face of the ceramic honeycomb structure 220, Rc ... radius of the end face of the central part 220c, AL ... Axial length of the ceramic honeycomb structure 220, Ax: A central axis of the ceramic honeycomb structure 220.

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Abstract

　パティキュレートフィルタ２００は、複数の第１流路２１０ａ及び複数の第２流路２１０ｂを有する柱状のセラミクスハニカム構造体２２０と、セラミクスハニカム構造体２２０に担持された触媒成分と、を備る。触媒成分は貴金属粒子を有し、セラミクスハニカム構造体２２０の中央部２２０ｃにおいて見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｃｅｎｔ、セラミクスハニカム構造体２２０の外周部２２０ｐにおいて見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｏｕｔとしたときに、２ｍ２／Ｌ≦ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔ≦１２５ｍ２／Ｌを満たす。

Description

パティキュレートフィルタ
　本発明は、パティキュレートフィルタに関する。
　パティキュレートフィルタは、すすを含む流体からすすを除去するセラミックスフィルタとして用いられており、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関から排気される排気ガスを浄化するための排ガスフィルタとして用いられている。このようなパティキュレートフィルタは、多孔質の隔壁部により仕切られた互いに平行な多数の入口側流路及び出口側流路を有している（例えば、下記特許文献１参照）。
特表２００９－５３７７４１号公報
　ところで、すすを含む流体がパティキュレートフィルタ内に供給されるに伴い、パティキュレートフィルタにおける隔壁部の表面や隔壁部の内部にすすが堆積する。この場合、すすがパティキュレートフィルタ内に過剰に堆積すると、パティキュレートフィルタ内における流体の移動が妨げられてパティキュレートフィルタの圧力損失が大きくなり燃費性能が低下する。そのため、パティキュレートフィルタ内に一定量のすすを堆積させた後に、すすを燃焼除去するいわゆるフィルタの再生が行われる。
　フィルタの再生において、フィルタの中央部のすすが外周部のすすに比べて燃焼しやすく、外周部のすすが残存する場合がある。また、このようなすすの燃え方の偏りにより、中央部と外周部との間に大きな温度差が生じ、フィルタにクラックが生じる場合もある。
　本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、再生時における、中央部と外周部との間でのすすの燃焼の不均一性を抑制できるパティキュレートフィルタを提供することを目的とする。
　本発明にかかるパティキュレートフィルタは、複数の第１流路及び複数の第２流路を有する柱状のセラミクスハニカム構造体と、前記セラミクスハニカム構造体に担持された触媒成分と、を備える。前記複数の第１流路は前記セラミクスハニカム構造体の軸方向に延びて一端面で開口し他端面で封口され、前記複数の第２流路は前記セラミクスハニカム構造体の軸方向に延びて前記他端面で開口し前記一端面で封口されている。前記触媒成分は貴金属粒子を含み、前記セラミクスハニカム構造体の中央部において見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｃｅｎｔ、前記セラミクスハニカム構造体の外周部において見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｏｕｔとしたときに、２ｍ２／Ｌ≦ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔ≦１２５ｍ２／Ｌを満たす。
　本発明によれば、セラミクスハニカム構造体の中央部と外周部とで貴金属粒子の総表面積に適切な差が設けられているので、すすが燃焼しにくい外周部において中央部に比べて貴金属粒子により適切にすすの燃焼が促進され、中央部と外周部との間でのすすの燃焼の不均一性が抑制される。
　ここで、前記触媒成分は、さらに固体酸成分を含み、前記セラミクスハニカム構造体の中央部において見かけの単位体積中に含まれる固体酸量をＳＡｃｅｎｔ、前記セラミクスハニカム構造体の外周部において見かけの単位体積中に含まれる固体酸量をＳＡｏｕｔとしたときに、１．０ｍｍｏｌ／Ｌ≦ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔ≦１２．０ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
　これにより、再生時に供給される炭化水素を外周部の固体酸成分が中央部に比べて多く吸着して燃焼させることができるので、すすの燃焼の不均一性をより一層抑制できる。
　また、前記セラミクスハニカム構造体はチタン酸アルミニウムを主成分とし、前記固体酸成分はアルミナを主成分とすることが好ましい。
　また、前記セラミクスハニカム構造体の熱伝導度が３Ｗ／ｍＫ以下であり、前記セラミクスハニカム構造体の熱容量が０．７５Ｊ／ｇＫ以上であることがこのましい。
　また、前記第１流路の断面は六角形であることが好ましい。
　また、第１流路の断面積は、第２流路の断面積よりも小さいことが好ましい。
　本発明によれば、再生時における、中央部と外周部との間でのすすの燃焼の不均一性を抑制できるパティキュレートフィルタが提供される。
図１の（ａ）は、第１実施形態に係るディーゼルパティキュレートフィルタ２００を模式的に示す図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）における領域Ｒ２の拡大図である。 図２の（ａ）は、図１の（ａ）に示したディーゼルパティキュレートフィルタ２００における図１の（ｂ）の反対側の端面の拡大図であり、図２の（ｂ）は、隔壁部断面の拡大図である。 図３は、図１の（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視図である。 図４の（ａ）は、第２実施形態に係るディーゼルパティキュレートフィルタ２００を模式的に示す図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）における領域Ｒ１の拡大図である。 図５の（ａ）は、図４の（ａ）に示したディーゼルパティキュレートフィルタ２００における図４の（ｂ）の反対側の端面の拡大図であり、図５の（ｂ）は、隔壁部断面の拡大図である。 図６は、図４のＶＩ－ＶＩ矢視図である。 図７は、セラミクスハニカム構造体２２０の中央部２２０ｃ及び外周部２２０ｐを説明する斜視図である。
＜ディーゼルパティキュレートフィルタ＞
　図１の（ａ）は、第１実施形態に係るディーゼルパティキュレートフィルタ２００を模式的に示す図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）における領域Ｒ２の拡大図である。図２の（ａ）は、図１の（ａ）に示したディーゼルパティキュレートフィルタ２００における図１の（ｂ）の反対側の端面の拡大図であり、図２の（ｂ）は、隔壁部断面の拡大図である。図３は、図１の（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視図である。ディーゼルパティキュレートフィルタ２００は、一方の端面（一端面）２２０ｉと、端面２２０ｉの反対側に位置する他方の端面（他端面）２２０ｊと、を有するセラミクスハニカム構造体２２０、及び、セラミクスハニカム構造体２２０に担持された触媒層２６０を備えている。
　セラミクスハニカム構造体２２０は、互いに平行に伸びる複数の流路２１０を形成する隔壁構造を有する円柱体である。複数の流路２１０は、複数の流路（第１流路）２１０ａと、流路２１０ａに隣接する複数の流路（第２流路）２１０ｂとを有している。流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、端面２２０ｉ，２２０ｊに対して垂直に、端面２２０ｉから端面２２０ｊまで伸びている。
　流路２１０のうちの一部を形成する流路２１０ａの一端は、端面２２０ｉにおいて開口しており、流路２１０ａの他端は、端面２２０ｊにおいて封口部２３０により封口されている。複数の流路２１０のうちの残部を形成する流路２１０ｂの一端は、端面２２０ｉにおいて封口部２３０により封口されており、流路２１０ｂの他端は、端面２２０ｊにおいて開口している。セラミクスハニカム構造体２２０において、例えば、流路２１０ａにおける端面２２０ｉ側の端部はガス流入口として開口しており、流路２１０ｂにおける端面２２０ｊ側の端部はガス流出口として開口している。
　流路２１０ａ及び流路２１０ｂにおける当該流路の軸方向に垂直な断面は、六角形状である。流路２１０ｂの断面は、例えば、当該断面を形成する辺２４０の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路２１０ａの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路２１０ａの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに異なっている。流路２１０ａの断面は、当該断面を形成する辺２５０として、互いに長さの略等しい三つの長辺２５０ａと、互いに長さの略等しい三つの短辺２５０ｂと、を有している。長辺２５０ａ及び短辺２５０ｂは、互いに平行に対向しており、短辺２５０ｂは、長辺２５０ａの両側にそれぞれ配置されている。
　セラミクスハニカム構造体２２０は、流路２１０ａ及び流路２１０ｂを仕切る部分として隔壁部２２０ａを有している。すなわち、流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、隔壁部２２０ａを介して互いに隣接している。隣接する流路２１０ｂの間には、当該流路２１０ｂの配列方向に略直交する方向に隣接する二つの流路２１０ａが配置されており、当該隣接する二つの流路２１０ａは、隣接する流路２１０ｂの断面の中心同士を結ぶ線を挟んで対称に配置されている。
　流路２１０ｂの辺２４０のそれぞれは、複数の流路２１０ａのいずれか一つの流路の長辺２５０ａと平行に対向している。すなわち、流路２１０ｂを形成する壁面のそれぞれは、流路２１０ａ及び流路２１０ｂの間に位置する隔壁部２２０ａにおいて、流路２１０ａを形成する一壁面と平行に対向している。また、流路２１０は、１つの流路２１０ｂと、当該流路２１０ｂを囲む６つの流路２１０ａとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路２１０ｂの辺２４０の全てが流路２１０ａの長辺２５０ａと対向している。流路２１０ｂの断面の各頂点は、隣接する流路２１０ｂの頂点と流路２１０ｂの配列方向に対向している。セラミクスハニカム構造体２２０では、流路２１０ｂの辺２４０の少なくとも一つの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよく、辺２４０のそれぞれの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよい。
　セラミクスハニカム構造体２２０は、互いに隣接する流路２１０ａ同士を仕切る部分として隔壁部２２０ｂを有している。すなわち、流路２１０ｂを囲む流路２１０ａ同士は、隔壁部２２０ｂを介して互いに隣接している。
　流路２１０ａの短辺２５０ｂのそれぞれは、隣接する流路２１０ａの短辺２５０ｂと平行に対向している。すなわち、流路２１０ａを形成する壁面は、隣接する流路２１０ａの間に位置する隔壁部２２０ｂにおいて互いに平行に対向している。また、１つの流路２１０ａは、３つの流路２１０ｂに囲まれている。セラミクスハニカム構造体２２０では、隣接する流路２１０ａの間において、流路２１０ａの短辺２５０ｂの少なくとも一つの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよく、短辺２５０ｂのそれぞれの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよい。
　流路２１０ａ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、流路２１０ｂ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、及び、隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部（連通孔内部）には、触媒成分が担持されており、担持された触媒成分により触媒層２６０が形成されている。なお、触媒層２６０は、隔壁部２２０ａ，２２０ｂの表面及び／又は隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部の少なくとも一部、より具体的には、上述した流路２１０ａ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、流路２１０ｂ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、及び、隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部のうちの少なくとも１箇所に形成されていればよい。触媒層２６０は、流路２１０ａ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面及び隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部に形成されていることが好ましい。
　図４の（ａ）は、第２実施形態に係るディーゼルパティキュレートフィルタ２００を模式的に示す図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）における領域Ｒ１の拡大図である。図５の（ａ）は、図４の（ａ）に示したディーゼルパティキュレートフィルタ２００における図４の（ｂ）の反対側の端面の拡大図であり、図５の（ｂ）は、セラミクスハニカム構造体２２０断面の拡大図である。図６は、図４のＶＩ－ＶＩ矢視図である。ディーゼルパティキュレートフィルタ２００は、一方の端面（一端面）２２０ｉと、端面２２０ｉの反対側に位置する他方の端面（他端面）２２０ｊと、を有するセラミクスハニカム構造体２２０、及び、セラミクスハニカム構造体２２０に担持された触媒層２６０を備えている。
　セラミクスハニカム構造体２２０は、互いに平行に伸びる複数の流路２１０を形成する隔壁構造を有する円柱体である。複数の流路２１０は、複数の流路（第１流路）２１０ａと、流路２１０ａに隣接する複数の流路（第２流路）２１０ｂとを有している。流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、端面２２０ｉ，２２０ｊに対して垂直に、端面２２０ｉから端面２２０ｊまで伸びている。
　流路２１０のうちの一部を構成する流路２１０ａの一端は、端面２２０ｉにおいて開口しており、流路２１０ａの他端は、端面２２０ｊにおいて封口部２３０により封口されている。複数の流路２１０のうちの残部を構成する流路２１０ｂの一端は、端面２２０ｉにおいて封口部２３０により封口されており、流路２１０ｂの他端は、端面２２０ｊにおいて開口している。セラミクスハニカム構造体２２０において、例えば、流路２１０ａにおける端面２２０ｉ側の端部はガス流入口として開口しており、流路２１０ｂにおける端面２２０ｊ側の端部はガス流出口として開口している。
　流路２１０ａ及び流路２１０ｂにおける当該流路の軸方向に垂直な断面は、六角形状である。流路２１０ｂの断面は、例えば、当該断面を形成する辺２４０の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路２１０ａの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路２１０ａの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに略等しい。流路２１０ａの断面は、当該断面を形成する辺２５０として、互いに長さの略等しい二つ（一対）の長辺２５０ａと、互いに長さの略等しい四つ（二対）の短辺２５０ｂと、を有している。短辺２５０ｂは、長辺２５０ａの両側にそれぞれ配置されている。長辺２５０ａ同士は、互いに平行に対向しており、短辺２５０ｂ同士は、互いに平行に対向している。
　セラミクスハニカム構造体２２０は、流路２１０ａ及び流路２１０ｂを仕切る部分として隔壁部２２０ａを有している。すなわち、流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、隔壁部２２０ａを介して互いに隣接している。隣接する流路２１０ｂの間に一つの流路２１０ａが配置されることにより、流路２１０ｂは、流路２１０ｂの配列方向（辺２４０に略直交する方向）において流路２１０ａと交互に配置されている。
　流路２１０ｂの辺２４０のそれぞれは、複数の流路２１０ａのいずれか一つの流路の長辺２５０ａと平行に対向している。すなわち、流路２１０ｂを形成する壁面のそれぞれは、流路２１０ａ及び流路２１０ｂの間に位置する隔壁部２２０ａにおいて、流路２１０ａを形成する一壁面と平行に対向している。また、流路２１０は、１つの流路２１０ｂと、当該流路２１０ｂを囲む６つの流路２１０ａとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路２１０ｂの辺２４０の全てが流路２１０ａの長辺２５０ａと対向している。セラミクスハニカム構造体２２０では、流路２１０ｂの辺２４０の少なくとも一つの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよく、辺２４０のそれぞれの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよい。
　セラミクスハニカム構造体２２０は、互いに隣接する流路２１０ａ同士を仕切る部分として隔壁部２２０ｂを有している。すなわち、流路２１０ｂを囲む流路２１０ａ同士は、隔壁部２２０ｂを介して互いに隣接している。
　流路２１０ａの短辺２５０ｂのそれぞれは、隣接する流路２１０ａの短辺２５０ｂと平行に対向している。すなわち、流路２１０ａを形成する壁面は、隣接する流路２１０ａの間に位置する隔壁部２２０ｂにおいて互いに平行に対向している。セラミクスハニカム構造体２２０では、隣接する流路２１０ａの間において、流路２１０ａの短辺２５０ｂの少なくとも一つの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよく、短辺２５０ｂのそれぞれの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよい。
　流路２１０ａ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、流路２１０ｂ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、及び、隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部（連通孔内部）には、触媒が担持されており、担持された触媒により触媒層２６０が形成されている。なお、触媒層２６０は、隔壁部２２０ａ，２２０ｂの表面及び／又は隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部の少なくとも一部、より具体的には、触媒層２６０は、上述した流路２１０ａ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、流路２１０ｂ内の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面、及び、隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部のうちの少なくとも１箇所に形成されていればよい。触媒層２６０は、ガス流入口側の隔壁部２２０ａ，２２０ｂ表面及び隔壁部２２０ａ，２２０ｂの細孔内部に形成されていることが好ましい。
　第１及び第２実施形態において、流路の軸方向におけるセラミクスハニカム構造体２２０の長さは、例えば５０～３００ｍｍである。セラミクスハニカム構造体２２０の外径は、例えば５０～２５０ｍｍである。セラミクスハニカム構造体２２０において、辺２４０の長さは、例えば０．４～２．０ｍｍである。長辺２５０ａの長さは、例えば０．４～２．０ｍｍであり、短辺２５０ｂの長さは、例えば０．３～２．０ｍｍである。隔壁部２２０ａ，２２０ｂの厚み（セル壁厚）は、例えば０．１～０．８ｍｍである。セラミクスハニカム構造体２２０におけるセル密度（例えば、セラミクスハニカム構造体において、端面２２０ｉにおける流路２１０ａ及び流路２１０ｂの密度の合計）は、５０～６００ｃｐｓｉが好ましく、１００～５００ｃｐｓｉがより好ましい。
　セラミクスハニカム構造体２２０において、端面２２０ｉにおける複数の流路２１０ａの開口面積の合計は、端面２２０ｊにおける流路２１０ｂの開口面積の合計よりも大きいことが好ましい。
　端面２２０ｉにおける流路２１０ａの水力直径は、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化し易くなる観点から、１．４ｍｍ以下であることが好ましい。流路２１０ａの水力直径は、流路内における端面側の領域に被捕集物が堆積することを更に抑制する観点から、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７ｍｍ以上がより好ましい。
　端面２２０ｊにおける流路２１０ｂの水力直径は、端面２２０ｉにおける流路２１０ａの水力直径よりも大きいことが好ましい。すなわち、各流路２１０ａの断面積は、各流路２１０ｂの断面積よりも小さいことが好ましい。端面２２０ｊにおける流路２１０ｂの水力直径は、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が更に変化し易くなる観点から、１．７ｍｍ以下が好ましく、１．６ｍｍ以下がより好ましい。流路２１０ｂの水力直径は、流路内における端面側の領域に被捕集物が堆積することを更に抑制する観点から、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７ｍｍ以上がより好ましい。
　上記セラミクスハニカム構造体２２０は、多孔質であり、例えば多孔質セラミックス焼結体を含んでいる。隔壁部は、流体が透過できるような構造を有している。具体的には、流体が通過し得る多数の連通孔（流通経路）が隔壁部内に形成されている。
　セラミクスハニカム構造体２２０の隔壁部の気孔率は、すすの捕集効率及び圧力損失を更に向上させる観点から、３０体積％以上が好ましく、４０体積％以上がより好ましく、５０体積％以上が更に好ましい。隔壁部の気孔率は、８０体積％以下が好ましく、７０体積％以下がより好ましい。隔壁部の平均気孔径は、すすの捕集効率及び圧力損失を更に向上させる観点から、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。隔壁部の平均気孔径は、３０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下がより好ましい。隔壁部の気孔率及び平均気孔径は、原料の粒子径、造孔剤の添加量、造孔剤の種類、焼成条件により調整可能であり、水銀圧入法により測定することができる。
　セラミクスハニカム構造体２２０の材質は特に限定さないが、チタン酸アルミニウムを主成分とすることが好ましい。この場合、セラミクスハニカム構造体２２０は、さらに、マグネシウム及び／又はシリカを含有することができる。セラミクスハニカム構造体２２０の材質は、コーディエライトを主成分とするものや、炭化ケイ素を主成分とする物であることも出来る。
　セラミクスハニカム構造体の材質が、チタン酸アルミニウムの場合、その組成式は、例えば、Ａｌ２（１－ｘ）ＭｇｘＴｉ（１＋ｙ）Ｏ５であり、ｘの値は、ｘは０＜ｘ＜１を満足し、０．０３≦ｘ≦０．５を満足することが好ましく、０．０５≦ｘ≦０．２を満足することがより好ましい。上記ｙは０．５ｘ＜ｙ＜３ｘを満足し、０．５ｘ＜ｙ＜２ｘを満足することが好ましく、０．７ｘ＜ｙ＜２ｘを満足することがより好ましい。材質は、原料由来の微量成分又は製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。微量成分としては、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、ＣａＯ等が挙げられる。
　チタン酸アルミニウムがさらにケイ素を含有する場合、材質中にケイ素源粉末由来のガラス相を含んでいてもよい。ガラス相は、ＳｉＯ２が主要成分である非晶質相を指す。この場合、ガラス相の含有量は、４質量％以下であることが好ましい。ガラス相の含有量が４質量％以下であることにより、パティキュレートフィルタ等のセラミックスフィルタに要求される細孔特性を充足するチタン酸アルミニウム系セラミックス焼成体が得られ易くなる。ガラス相の含有量は、２質量％以上であることが好ましい。
　また、セラミクスハニカム構造体の熱伝導度が３Ｗ／ｍＫ以下であり、かつ、セラミクスハニカム構造体の熱容量が０．７５Ｊ／ｇＫ以上であることができる。この場合、再生時、煤に着火した後でフィルタの温度が冷めにくいので、煤を着火させやすく、煤の燃焼を継続させやすく、生成による煤の除去率を高めやすい。熱伝導度は好ましくは２．０Ｗ／ｍＫ以下であり、更に好ましくは１．５０Ｗ／ｍＫ以下である。また、熱伝導度の下限は好ましくは０．０５Ｗ／ｍＫである。また、熱容量の上限は好ましくは２．００Ｊ／ｇＫであり、より好ましくは１．５０Ｊ／ｇＫである。このような熱伝導度及び熱容量を提供できるセラミクスの材料としては、チタン酸アルミニウム系セラミクス等がある。
　（触媒層）
　（貴金属粒子）
　触媒層２６０は、貴金属粒子を含む。貴金属の例は、白金、パラジウム、ロジウム、金、銀、銅、イリジウム、ルテニウム、オスミウムである。好ましい貴金属の例は、白金、パラジウムである。貴金属粒子の粒径は特に限定されないが、５～５０ｎｍとすることが出来る。この貴金属粒子は、捕集したすすの燃焼を促進する触媒として機能する。また、すすの燃焼反応を促進させるため、貴金属以外の金属元素を微量添加しても良い。
　セラミクスハニカム構造体２２０の全体に担持される貴金属粒子の総表面積は、セラミクスハニカム構造体２２０の見かけの単位体積当たり５ｍ２／Ｌ以上であることが好ましく、１１０ｍ２／Ｌ以下とすることが好ましく、１２．５ｍ２／Ｌ以上とすることがより好ましい。また、「見かけの体積」とは、セラミクスハニカム構造体の流路の空間及び隔壁及び封口部を合わせた体積を意味し、本明細書において、見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積及び固体酸量とは、前記体積中に含まれる貴金属粒子の表面積及び固体酸量をそれぞれ１Ｌ当たり体積に換算したものである。
　貴金属粒子の総表面積は、一酸化炭素の吸着量を求め、一酸化炭素の吸着量及び一酸化炭素分子の吸着占有面積に基づいて算出することが出来る。一酸化炭素の吸着量は、具体的には、パルスインジェクション法を採用すればよい。
　パルスインジェクション法では、例えば、予め、サンプルを以下のように前処理する。まず、水素雰囲気中で１０分かけて室温から４００℃まで昇温し、その後水素雰囲気で４００℃で１５分維持し、ヘリウム雰囲気に切り替えてさらに４００℃で１５分維持する。その後、ヘリウム雰囲気中で１０分間で５０℃まで降温する。次に、５０℃で、定量されたＣＯをパルス的に順次供給する。ガス流量は５０ｍＬ／ｍｉｎとする。そして、排出ガス中のＣＯの量をＴＣＤ等のセンサを利用して測定し、ＣＯの吸着量を測定すればよい。
　具体的には、例えば、日本ベル株式会社製の、ＢＥＬ－ＭＥＴＡＬ－３ＳＰ等を使用出来る。
　本実施形態では、セラミクスハニカム構造体２２０の中央部２２０ｃにおいて見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｃｅｎｔ、セラミクスハニカム構造体２２０の外周部２２０ｐにおいて見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｏｕｔとしたときに、
　２ｍ２／Ｌ≦ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔ≦１２５ｍ２／Ｌを満たす。
　ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔが上述の範囲を満たすことにより、ディーゼルパティキュレートフィルタの外周部２２０ｐのすすの燃焼が中央部２２０ｃに比べて適切に促進されるので、中央部２２０ｃと外周部２２０ｐとの間でのすすの燃焼の偏りを低減できる。ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔが低すぎると、すす燃焼の偏り低減効果が低くなる。一方、ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔが高すぎると、外周部２２０ｐのすす燃焼が促進されすぎて外周部の温度が中央部２２０ｃよりも高くなる場合がある。
　すす燃焼の偏りをより低くする観点から、ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔは４ｍ２／Ｌ以上であることが好ましく、６ｍ２／Ｌ以上がより好ましく、５０ｍ２／Ｌ以上であることが更に好ましい。同様の観点から、ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔは、１１５ｍ２／Ｌ以下であることが好ましく、１００ｍ２／Ｌ以下であることがより好ましく、７５ｍ２／ｇ以下であることが更に好ましい。
　本明細書において、中央部２２０ｃとは、図７に示すように、セラミクスハニカム構造体２２０が両端面の半径がＲかつ軸方向の長さがＡＬの円柱体の場合は、セラミクスハニカム構造体２２０に内包された領域で、セラミクスハニカム構造体２２０の中心軸Ａｘと両端面を共有している。一方、外周部２２０ｐは、中央部２２０ｃの外側の領域である。中央部２２０ｃの両端面の半径Ｒｃは、通常、セラミクスハニカム構造体の端面（２２０ｉ、２２０ｊ）の半径Ｒの５０％以上であり、好ましくは７０％以上、９５％以下であり、より好ましくは７５％以上、９０％以下である。中央部２２０ｃの端面の半径Ｒｃが、セラミクスハニカム構造体２２０の端面（２２０ｉ，２２０ｊ）の半径Ｒの７０％であると、中央部２２０ｃ及び外周部２２０ｐの体積が互いに略等しくなる。中央部２２０ｃの端面の半径Ｒｃの好ましき範囲から、中央部２２０ｃの体積Ｖｃ、外周部２２０ｐの体積Ｖｐの関係は、Ｖｃ≧Ｖｐとなる。
　中央部２２０ｃの端面の形状は、中央部２２０ｃと外周部２２０ｐの体積の好ましい関係（Ｖｃ≧Ｖｐ）を満たせば特に限定されず、楕円や矩形等であることも出来る。この場合、セラミクスハニカム構造体２２０の中心軸Ａｘは、中央部２２０ｃの両端面の重心を通る線となる。
　セラミクスハニカム構造体２２０が、楕円柱体や多角形柱体等の非円柱の場合も、中央部２２０ｃと外周部２２０ｐの体積の好ましい関係（Ｖｃ≧Ｖｐ）を満たす様に、中央部２２０ｃの領域を定めればよい。具体的には、中央部２２０ｃの端面は当該セラミクスハニカム構造体２２０の端面形状と相似形状であることもできるが、非相似形状でもよい。例えば、セラミクスハニカム構造体２２０が楕円柱又は矩形体であれば、それぞれ、中央部の端面は、楕円又は矩形とすることも出来るが、例えば、いずれも円とすることも出来る。セラミクスハニカム構造体２２０の中心軸Ａｘは、中央部２２０ｃの両端面の重心を通る様にすれば良い。
　中央部２２０ｃの貴金属粒子の総表面積が０であってもよいが、この中央部２２０ｃのすすの燃焼を促進する観点から、中央部２２０ｃにある程度の貴金属粒子を担持することもできる。たとえば、中央部２２０ｃに担持された貴金属粒子の総表面積は２．５～５０ｍ２／Ｌであることが好ましい。
　フィルタにおける貴金属粒子の担持量は、上述の表面積の条件を満たす範囲であればよい。たとえば、フィルタ全体の貴金属粒子担持量は、０．４～５ｇ／Ｌであることができる。
　（固体酸触媒）
　触媒層２６０は、さらに、固体酸成分を含むことが好ましい。固体酸成分の例は、γアルミナ、θアルミナ、δアルミナ、χアルミナ、ηアルミナ、ゼオライト、セリア、セリウムジルコニウム酸化物である。これらのうちの任意の成分の混合物であることもできる。特に、γアルミナが好ましい。γアルミナの原料として、ベーマイトを使用すると、最終的に、γアルミナが一部残存するベーマイトと共存し、固体酸量が向上するので好ましい。固体酸の種類としては、ブレンステッド酸とルイス酸が挙げられるが、酸性水酸基の少ないルイス酸が好ましい。
　セラミクスハニカム構造体２２０の全体に担持される固体酸量は、セラミクスハニカム構造体２２０の見かけ単位体積当たり、１．０～１０ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
　固体酸点１モルには１モルのアンモニアが吸着するため、固体酸量は、アンモニア吸着法によって測定することができる。具体的には、サンプルを昇温脱離装置の測定セルに入れ、ヘリウム気流（５０ｍＬ／ｍｉｎ）中で、室温から５００℃に１０℃／ｍｉｎで昇温し、５００℃で１時間保持し、１００℃まで降温する。次に、１００℃で０．５体積％のＮＨ３を含むヘリウムガス（１００ｍＬ／ｍｉｎ）中で３０分間サンプルを保持してＮＨ３を吸着させる。次に、１００℃でヘリウムガス中（５０ｍＬ／ｍｉｎ）に３０分間保持して気体中のＮＨ３を追い出す。次に、ヘリウム気流中（５０ｍＬ／ｍｉｎ）で１００℃から８００℃に１０℃／ｍｉｎで昇温し、脱離するＮＨ３量を四重極質量分析器で検出すればよい。より具体的には、日本ベル株式会社製の、全自動昇温脱離スペクトル装置　ＴＰＤ－１－ＡＴＷなどを使用できる。
　本実施形態では、セラミクスハニカム構造体２２０の中央部２２０ｃにおいてみかけの単位体積中に含まれる固体酸量をＳＡｃｅｎｔ、セラミクスハニカム構造体２２０の外周部２２０ｐにおいて見かけの単位体積中に含まれる固体酸をＳＡｏｕｔとしたときに、
　１．０ｍｍｏｌ／Ｌ≦ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔ≦１２．０ｍｍｏｌ／Ｌを満たす。
　固体酸成分は、排ガス中の炭化水素などを吸着してその場で燃焼させる。したがって、ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔが上述の範囲を満たすことにより、ディーゼルパティキュレートフィルタの外周部のすすの燃焼が中央部に比べて適切にさらに促進されるので、中央部と外周部との間でのすすの燃焼の偏りを低減できる。ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔが低すぎると、すす燃焼の偏り抑制の効果が低くなる。一方、ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔが高すぎると、外周部の温度が中央部よりも高くなる場合がある。
　すす燃焼の偏りをより抑制する観点から、ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔは１．５ｍｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましく、２．０ｍｍｏｌ／Ｌ以上であることがより好ましく、３．０ｍｍｌｏｌ／Ｌ以上であることが更に好ましい。同様の観点から、ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔは１０．０ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、９．０ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、８．０ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることが更に好ましく、６．０ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることもできる。
　セラミクスハニカム構造体２２０の中央部２２０ｃの固体酸量が０であってもよいが、この中央部２２０ｃのすすの燃焼を促進する観点から、中央部２２０ｃにある程度の固体酸を担持することもできる。たとえば、中央部２２０ｃに担持された固体酸量は１．２～７．０ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
　フィルタにおける固体酸の担持量は、上述の表面積の条件を満たす範囲であればよい。たとえば、固体酸がγアルミナである場合のセラミクスハニカム構造体２２０の固体酸担持量は、１０～５０ｇ／Ｌであることができ、中央部２２０ｃの貴金属粒子担持量は０．１～２ｇ／Ｌであることができ、外周部２２０ｐの、貴金属粒子担持量は０．４～５ｇ／Ｌであることができる。
　セラミクスハニカム構造体２２０は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関からの排ガス中に含まれるすす等の被捕集物を捕集する。例えば、セラミクスハニカム構造体２２０では、図３及び図６に示すように、端面２２０ｉから流路２１０ａに供給されたガスＧが、触媒層２６０及びセラミクスハニカム構造体２２０内の連通孔を通過して隣の流路２１０ｂに到達し、端面２２０ｊから排出される。
　捕集したすすを燃焼する再生工程の際には、ガス中における可燃ガスの量を高めて排ガス温度を高めることにより、すすを燃焼させる。このとき貴金属粒子がすすの燃焼触媒として機能する。また、固体酸触媒成分が排ガス中の炭化水素などを吸着して燃焼させ、すすの燃焼を助ける。
　本実施形態では、上述のように貴金属粒子の総表面積がセラミクスハニカム構造体の中央部と外周部とで所定の差がつくように設定されているため、外周部の燃焼が中央部に比べて促進されて、すすの燃焼の均一性が高くなる。これにより、すすの燃焼効率が高まるうえに、内周部と外周部との間での熱応力の発生によるクラックの発生も抑制できる。さらに、固体酸量にも中央部と外周部とで所定の差が生じていると、すすはより一層均一に燃焼しやすい。
　本発明のディーゼルパティキュレートフィルタは、上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。
　例えば、セラミクスハニカム構造体２２０の形状は、上記の２つのセラミクスハニカム構造体２２０のように、第１流路（流路２１０ａ）の軸方向に垂直な第１流路の断面が、第１の辺（長辺２５０ａ）と、当該第１の辺の両側にそれぞれ配置された第２の辺（短辺２５０ｂ）とを有しており、第２流路（流路２１０ｂ）の軸方向に垂直な第２流路の断面を形成する辺（辺２４０）のそれぞれが、第１流路の第１の辺と対向しており、第１流路の第２の辺のそれぞれが、隣接する第１流路の第２の辺と対向している形態であってもよいが、必ずしも上述した形状に限定されるものではない。
　また、セラミクスハニカム構造体２２０における流路の軸方向に垂直な当該流路の断面は、六角形状であることに限定されず、三角形状、矩形状、八角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。また、流路の輪郭が曲線状であってもよい。また、流路には、断面積の異なるものが混在していてもよく、断面形状の異なるものが混在していてもよい。例えば、第１流路の断面積が、第２流路の断面積よりも大きく、または、小さくすることができる。また、流路の配置は特に限定されるものではなく、流路の中心軸の配置は、正三角形の頂点に配置される正三角形配置、千鳥配置等であってもよい。さらに、セラミクスハニカム構造体２２０は円柱体であることに限られず、楕円柱、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等であってもよい。
＜ディーゼルパティキュレートフィルタの製造方法＞
　まず、公知の方法により上述の封口されたセラミクスハニカム構造体２２０を準備する。続いて、セラミクスハニカム構造体２２０に対して、触媒層２６０を付与する。
　触媒層２６０を付与するには、公知の種々の方法を適用できる。例えば、触媒成分またはその原料を含むスラリーをセラミクスハニカム構造体２２０に塗布し、乾燥させればよい。スラリーは、たとえば、固体酸成分、貴金属粒子原料、増粘剤、及び、水などの溶媒を含む。貴金属粒子原料の例は、貴金属粒子、無機貴金属化合物（例えば、塩化白金酸等）、有機貴金属化合物（例えば、ジニトロジアンミン白金等）である。有機貴金属化合物を使用する際には、塗布後に、必要に応じて、たとえば５００～７００℃程度で焼成することができる。
　本実施形態では、上述のように、セラミクスハニカム構造体２２０の中央部２２０ｃと外周部２２０ｐとで貴金属粒子の総表面積の体積濃度が異なるようにする。また、好ましくは、セラミクスハニカム構造体２２０の中央部２２０ｃと外周部２２０ｐとで固体酸量の体積濃度が異なるようにする。
　中央部２２０ｃと外周部２２０ｐとで貴金属粒子の総表面積及び／または固体酸量に差を与える方法は特に限定されないが、たとえば、セラミクスハニカム構造体の外周部のみにスラリーを塗布する、及び、中央部２２０ｃと外周部２２０ｐとで互いに異なるスラリーを塗布すること等により達成できる。
　なお、貴金属粒子の総表面積は、スラリー中の貴金属粒子原料の濃度、貴金属粒子原料の種類、スラリーのｐＨ、乾燥条件、焼成条件（有機貴金属化合物の分解温度）等によって変動させることができる。
　また、上記実施形態はディーゼルエンジンの排ガス処理用のディーゼルパティキュレートフィルタ及びその製造方法であるが、ガソリンエンジンなどの種々の内燃機関等の排ガスを処理するパティキュレートフィルタやその製造方法であることもできる。
　（実施例１）
　チタン酸アルミニウム系のセラミクスハニカム構造体（半径７２ｍｍ、長さ１５２ｍｍの円柱形状）を用意した。このセラミクスハニカム構造体は第１実施形態及び図１に係るセル構造を有していた。このセラミクスハニカム構造体は、微量成分としてＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＣａＯをそれぞれ０．０３質量％、Ｐ２Ｏ５を０．１５質量％含有していた。セル密度は３３３ｃｐｓｉであった。
　次に、このセラミクスハニカム構造体に触媒成分を含むスラリーをウォッシュコート法により塗布し、その後、乾燥させた。スラリーは、固体酸源及びサポート材としてのγ－アルミナ（ｓａｓｏｌ製ＰＵＲＡＬＯＸ　ＳＣＦａ１４０／Ｌ３）を粉砕して、粒径Ｄ５０＝５．２８μｍとし、触媒金属としてのＰｔ源（田中貴金属工業（株）ジニトロジアンミン白金硝酸溶液）、及び、キレート剤としてのクエン酸、及び、増粘剤（ヒドロキシエチルセルロース）の混合物（固形分９質量％、ｐＨは６．１８、粘度は６００ｃｐｓ）であった。実施例１では、このスラリーをセラミクスハニカム構造体の外周部（半径５０．８ｍｍより外側部）のみにウォッシュコート法により塗布して、触媒層を形成し、その後乾燥させた。ウォッシュコート時にセラミクスハニカム構造体の中央部の両端面を治具にて覆うことにより、外周部のみに触媒層を形成した。本実施例では、入口側流路及び出口側流路の両側から隔壁に対してスラリーの塗布及び含浸を行った。触媒層が形成された部分、すなわち、外周部のサイズは、セラミクスハニカム構造体の見かけ体積の約半分となった。Ｐｔの担持量及び一酸化炭素を用いたパルスインジェクション法による表面積測定によりＳＰｏｕｔ及びＳＰｃｅｎｔを求め、さらに、ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔを求めた。また、γ－アルミナの担持量及びアンモニア吸着脱離法によりＳＡｏｕｔ及びＳＡｃｅｎｔを求め、さらにＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔを求めた。
　また、上記セラミクスハニカム構造体とおなじセラミック材料からなり流路を有さない母材から直径１０ｍｍ×厚さ０．２９ｍｍのサンプルを切り出し、９００℃で３０分熱処理して汚れを除去した後、３枚重ねてレーザーフラッシュ法で熱伝導率及び熱容量を測定したところ、０．５６Ｗ／ｍＫ及び０．７７Ｊ／ｇＫであった。
　（実施例２）
　ウォッシュコートを入口側流路のみの実施とし、入口側流路の外周側の隔壁に対して塗布及び含浸を行う以外は、実施例１と同様にした。
　（実施例３）
　スラリー中のγ－アルミナの濃度を約２倍に増やす以外は実施例１と同様にした。
　（実施例４）
　スラリー中のＰｔ源の濃度を約２倍にする以外は実施例１と同様にした。
　（実施例５）
　チタン酸アルミニウムに代えて、ＳｉＣ系のセラミクスハニカム構造体（全体に触媒がコートされている）を用いた以外は、実施例１と同様にした。セラミクスハニカム構造体の熱伝導率及び熱容量を測定したところ、１９Ｗ／ｍＫ及び＿０．７１Ｊ／ｇＫであった。
　（比較例１）
　ウォッシュコート時にセラミクスハニカム構造体の両端面を治具で覆わず、セラミクスハニカム構造体の全体に触媒層を均一に形成させた以外は、実施例１と同様にした。
　（評価）
　煤発生速度１０ｇ／ｈ、ガス流量２５０ｋｇ／ｈ、ガス温度２４０℃にて各フィルタに対して煤を堆積させ６ｇ／Ｌの煤を各フィルタに堆積させた。煤を堆積させた後、ガス流量約１０５ｋｇ／ｈ、ガス温度約６８０℃で５１０秒間保持して媒を燃焼させた。そして、再生（燃焼）時のフィルタの温度の変化を２つの下流側中央部及び下流側外周部で測定した。下流側中央部はフィルタ中心軸上、かつ、フィルタ出口側端面から軸方向に２５ｍｍの位置にあり、下流側外周部はフィルタ中心軸から径方向に７０ｍｍ、かつ、フィルタ出口側端面から軸方向に２５ｍｍの位置にあった。下流側中央部の最高温度、及び、当該最高温度の時刻における下流側外周部の温度を測定し、これらの温度から温度差を求めた。また、下流側中央部の最高温度と、最高温度到達６分後の温度とから、下流側中央部の最高温度時から６分間の平均温度低下速度を測定した。
　結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　実施例１～５では、比較例１に比して、中心部と外周部との間でのピーク温度の差が少なくなることが確認された。
　２００…ディーゼルパティキュレートフィルタ（パティキュレートフィルタ）、２１０…流路、２１０ａ…流路（第１流路）、２１０ｂ…流路（第２流路）、２２０…セラミクスハニカム構造体、２２０ｉ…端面（一端面）、２２０ｊ…端面（他端面）、２２０ｃ…中央部、２２０ｐ…外周部、２６０…触媒層、Ｒ…セラミクスハニカム構造体２２０の端面の半径、Ｒｃ…中央部２２０ｃの端面の半径、ＡＬ…セラミクスハニカム構造体２２０の軸方向長さ、Ａｘ…セラミクスハニカム構造体２２０の中心軸。

Claims (6)

  1. 　複数の第１流路及び複数の第２流路を有する柱状のセラミクスハニカム構造体と、前記セラミクスハニカム構造体に担持された触媒成分と、を備え、
    　前記複数の第１流路は前記セラミクスハニカム構造体の軸方向に延びて一端面で開口し他端面で封口され、
    　前記複数の第２流路は前記セラミクスハニカム構造体の軸方向に延びて前記他端面で開口し前記一端面で封口され、
    　前記触媒成分は貴金属粒子を含み、
    　前記セラミクスハニカム構造体の中央部において見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｃｅｎｔ、前記セラミクスハニカム構造体の外周部において見かけの単位体積中に含まれる貴金属粒子の総表面積をＳＰｏｕｔとしたときに、
    　２ｍ２／Ｌ≦ＳＰｏｕｔ－ＳＰｃｅｎｔ≦１２５ｍ２／Ｌを満たす、パティキュレートフィルタ。
  2. 　前記触媒成分は、さらに固体酸成分を含み、前記セラミクスハニカム構造体の中央部において見かけの単位体積中に含まれる固体酸量をＳＡｃｅｎｔ、前記セラミクスハニカム構造体の外周部において見かけの単位体積中に含まれる固体酸量をＳＡｏｕｔとしたときに、１．０ｍｍｏｌ／Ｌ≦ＳＡｏｕｔ－ＳＡｃｅｎｔ≦１２．０ｍｍｏｌ／Ｌである、請求項１記載のパティキュレートフィルタ。
  3. 　前記セラミクスハニカム構造体はチタン酸アルミニウムを主成分とし、前記固体酸成分はアルミナを主成分とする請求項２に記載のパティキュレートフィルタ。
  4. 　前記セラミクスハニカム構造体の熱伝導度が、３Ｗ／ｍＫ以下であり、前記セラミクスハニカム構造体の熱容量が０．７５Ｊ／ｇＫ以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載のパティキュレートフィルタ。
  5. 　前記第１流路の断面は六角形である、請求項１～４のいずれか１項に記載のパティキュレートフィルタ。
  6. 　第１流路の断面積は、第２流路の断面積よりも小さい、請求項１～５のいずれか１項に記載のパティキュレートフィルタ。
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