(57)【要約】【課題】ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることが可能な排ガス浄化フィルタを提供する。【解決手段】排ガス浄化フィルタ１において、隔壁１２は、連通気孔１２０を有している。連通気孔１２０は、ガス流入側の隔壁１２表面における連通気孔１２０の表面開口１２１からガス流出側方向に向かうに伴い連通気孔１２０の径が狭くなり再び拡大する部位１２２のうち、最も狭小な径を備える入口ネック部１２２Ｎを有している。隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、連通気孔１２０の表面開口１２１の径を表面開口径Ａ、入口ネック部１２２Ｎの径を入口ネック径Ｂとしたとき、入口ネック径Ｂは、表面開口径Ａよりも小さく、入口ネック径Ｂの平均値は、１５μｍ以下である。ガス流入側の隔壁１２表面の平面視において、連通気孔１２０の表面開口率は４０％以上である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ軸方向（Ｘ）に延びる複数のセル（１１）と、複数の上記セルを区画形成する多孔質の隔壁（１２）と、フィルタ両端部において複数の上記セルを交互に目封じする封止部（１３）と、を有する排ガス浄化フィルタ（１）であって、
上記隔壁は、
ガス流入側の上記隔壁表面およびガス流出側の上記隔壁表面に開口する連通気孔（１２０）を有しており、
上記隔壁の厚さ方向に沿う断面視において、
上記連通気孔は、ガス流入側の上記隔壁表面における上記連通気孔の表面開口（１２１）からガス流出側方向に向かうに伴い上記連通気孔の径が狭くなり再び拡大する部位（１２２）のうち、最も狭小な径を備える入口ネック部（１２２Ｎ）を有しており、
上記連通気孔の上記表面開口の径を表面開口径（Ａ）、上記入口ネック部の径を入口ネック径（Ｂ）としたとき、
上記入口ネック径は、上記表面開口径よりも小さく、
上記入口ネック径の平均値は、１５μｍ以下であり、
ガス流入側の上記隔壁表面の平面視において、
上記連通気孔の表面開口率は４０％以上である、
排ガス浄化フィルタ（１）。
【請求項２】
上記隔壁の気孔径分布において、気孔径が小さい側からの累積気孔容積が１０％となる気孔径をＤ１０としたとき、
Ｄ１０≦１０μｍを満たす、
請求項１に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項３】
上記入口ネック径の平均値は、５μｍ以上である、
請求項１または２に記載の排ガス浄化フィルタ。
【請求項４】
上記隔壁の厚さ方向に沿う断面視において、
ガス流入側の上記隔壁表面の長さに対する上記表面開口径の合計値の割合が、３０％以上である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレートと呼ばれる粒子状物質（以下、適宜「ＰＭ」ということがある。）が含まれる。この排ガス中のＰＭを捕集して排ガスの浄化を行うため、内燃機関の排気通路には排ガス浄化フィルタが配置される。
【０００３】
この種の排ガス浄化フィルタとしては、例えば、特許文献１には、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ということがある。）が開示されている。同文献には、具体的には、隔壁上に、隔壁の平均細孔径より小さい平均細孔径のＰＭ捕集層を形成する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１０７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガソリンエンジンから排出されるＰＭ量は、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭ量に比べて圧倒的に少ない。しかしながら、ＰＭの個数規制が導入されているため、ガソリンエンジンを有する車両（以下、「ガソリン車両」）にも、ガソリンエンジンから排出されるＰＭを捕集可能なガソリンパティキュレートフィルタ（以下、適宜「ＧＰＦ」ということがある。）を搭載し、ＰＭの粒子数低減を図ることが必要とされている。
【０００６】
一方、ＣＯ２規制に対する燃費向上という観点から、燃料の燃焼をさらに効率良く実施するため、将来的にインジェクタのさらなる高圧噴射（例えば、３５ＭＰａ以上）が進むものと考えられる。この場合、燃料の液滴がより細かくなるため、燃焼時に発生するＰＭの粒子径がさらに小さくなるという現象が生じ得る。ＰＭの個数規制は、現在２３ｎｍ以上のＰＭの粒子数を規制するものであるが、将来的にはさらに小さい粒径（例えば、１０ｎｍ以上）のＰＭも規制対象になると予想される。
【０００７】
これまでに量産されている排ガス浄化フィルタは、規制対象のＰＭが２３ｎｍ以上であったことから、トレードオフの関係にある圧力損失（以下、適宜「圧損」という。）とのバランスを鑑み、ＰＭを捕集する場所となる隔壁内の気孔径が１５〜２５μｍ程度に調整されることが一般的であった。
【０００８】
しかしながら、上述のように、今後、ＰＭの粒子径が隔壁の気孔径に対して相対的に小さくなってくると、ＰＭの気孔内壁面への衝突、接触の頻度が減ってＰＭのすり抜けが多くなり、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性が低下する。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることが可能な排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、フィルタ軸方向（Ｘ）に延びる複数のセル（１１）と、複数の上記セルを区画形成する多孔質の隔壁（１２）と、フィルタ両端部において複数の上記セルを交互に目封じする封止部（１３）と、を有する排ガス浄化フィルタ（１）であって、
上記隔壁は、
ガス流入側の上記隔壁表面およびガス流出側の上記隔壁表面に開口する連通気孔（１２０）を有しており、
上記隔壁の厚さ方向に沿う断面視において、
上記連通気孔は、ガス流入側の上記隔壁表面における上記連通気孔の表面開口（１２１）からガス流出側方向に向かうに伴い上記連通気孔の径が狭くなり再び拡大する部位（１２２）のうち、最も狭小な径を備える入口ネック部（１２２Ｎ）を有しており、
上記連通気孔の上記表面開口の径を表面開口径（Ａ）、上記入口ネック部の径を入口ネック径（Ｂ）としたとき、
上記入口ネック径は、上記表面開口径よりも小さく、
上記入口ネック径の平均値は、１５μｍ以下であり、
ガス流入側の上記隔壁表面の平面視において、
上記連通気孔の表面開口率は４０％以上である、
排ガス浄化フィルタ（１）にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記排ガス浄化フィルタは、上記特定の構成を有している。そのため、上記排ガス浄化フィルタは、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることができる。
【００１２】
なお、特許請求の範囲および課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態１に係る排ガス浄化フィルタの斜視図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る排ガス浄化フィルタのフィルタ軸方向に沿う断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る排ガス浄化フィルタにおける排ガスの流れを示した図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る排ガス浄化フィルタにおける隔壁の厚さ方向に沿う断面を模式的に示した図である。
【図５】図５は、隔壁の厚さ方向に沿う断面の走査型電子顕微鏡による反射電子像の一例を示した図である。
【図６】図６は、隔壁の厚さ方向に沿う断面の走査型電子顕微鏡による反射電子像から、表面開口径および入口ネック径を測定する際の測定方法について説明するための図である。
【図７】図７は、隔壁表面における連通気孔の表面開口率を測定する際に取得される、走査型電子顕微鏡による隔壁表面の反射電子像の一例を示した図である。
【図８】図８は、図７の反射電子像を二値化処理してなる二値化画像の一例を示した図である。
【図９】図９は、実験例１におけるＰＭ捕集率の測定方法について説明するための図である。
【図１０】図１０は、実験例１における圧損の測定方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
実施形態１の排ガス浄化フィルタ１について、図１〜図８を用いて説明する。なお、図１〜図３に示される両端矢印の方向を排ガス浄化フィルタ１のフィルタ軸方向Ｘとする。
【００１５】
図１〜図３に例示されるように、排ガス浄化フィルタ１は、複数のセル１１と、隔壁１２と、封止部１３と、を有している。
【００１６】
図１〜図３に例示されるように、複数のセル１１は、フィルタ軸方向Ｘに延びている。複数のセル１１は、具体的には、排ガスＧが流入する流入端面１５から排ガスＧが流出する流出端面１６まで延びている。フィルタ軸方向Ｘに垂直な断面視において、セル形状は、例えば、図１に例示されるように、四角形状とすることができる。セル形状は、これに限定されることなく、例えば、三角形状、六角形状等の多角形や円形状などであってもよい。また、セル形状は、２種以上の異なる形状の組み合わせより構成されていてもよい。
【００１７】
隔壁１２は、複数のセル１１を区画形成している。隔壁１２は、具体的には、円筒状等の筒状に形成されたスキン部１４の内側に、フィルタ軸方向Ｘに垂直な断面視において格子状等の形状を呈するように設けられることができる。排ガス浄化フィルタ１において、隔壁１２、スキン部１４は、例えば、コーディエライト等のセラミックスから形成されることができる。なお、隔壁１２の厚さは、例えば、１２０μｍ〜３６０μｍとすることができる。
【００１８】
複数のセル１１は、排ガスＧが流入する流入セル１１１と、排ガスＧが流出する流出セル１１２とを有している。流入セル１１１と流出セル１１２とは、フィルタ軸方向Ｘに直交する横方向においても、フィルタ軸方向Ｘおよび横方向の双方に直交する縦方向においても、例えば、互いに隣り合うように交互に並んで形成されることができる。この場合、フィルタ軸方向Ｘから流入端面１５または流出端面１６を見たとき、流入セル１１１と流出セル１１２とが、例えば、チェック模様状に配置される。流入セル１１１および流出セル１１２は、互いに隣接しており、隔壁１２を間に挟んで隔てられている。
【００１９】
封止部１３は、フィルタ両端部において複数のセル１１を交互に目封じしている。封止部１３は、具体的には、図２に例示されるように、流出セル１１２における流入端面１５側の開口部と流入セル１１１における流出端面１６側の開口部とを目封止している。したがって、流入セル１１１は、流入端面１５側にて開口し、流出端面１６側では開口部が流出側の封止部１３によって閉塞されている。また、流出セル１１２は、流出端面１６側にて開口し、流入端面１５側では開口部が流入側の封止部１３によって閉塞されている。封止部１３は、例えば、コーディエライト等のセラミックスから形成されることできるが、その他の材質であってもよい。
【００２０】
本実施形態では、図３に例示されるように、排ガスＧは、排ガス流入側となる流入端面１５より流入セル１１１内に流入する。流入セル１１１内に流入した排ガスＧは、流入セル１１１内を流れるとともに多孔質の隔壁１２内を流れて流出セル１１２に至る。流出セル１１２に至った排ガスＧは、流出セル１１２内を流れる。流出セル１１２内を流れた排ガスＧは、排ガス流出側となる流出端面１６より排出される。
【００２１】
隔壁１２は、図４に例示されるように、多孔質に形成されている。隔壁１２は、ガス流入側の隔壁１２表面およびガス流出側の隔壁１２表面に開口する連通気孔１２０を有している。つまり、連通気孔１２０は、隔壁１２を貫通することにより、互いに隣接する流入セル１１１、流出セル１１２間を連通させている。なお、隔壁１２は、連通気孔１２０以外にも、互いに隣接する流入セル１１１、流出セル１１２間を連通させない非連通気孔１２４を含んでいてもよい。
【００２２】
ここで、図４に例示されるように、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、連通気孔１２０は、ガス流入側の隔壁１２表面における連通気孔１２０の表面開口１２１からガス流出側方向に向かうに伴い連通気孔１２０の径が狭くなり再び拡大する部位１２２のうち、最も狭小な径を備える入口ネック部１２２Ｎを有している。そして、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、連通気孔１２０の表面開口１２１の径を表面開口径、入口ネック部１２２Ｎの径を入口ネック径としたとき、入口ネック径は、表面開口径よりも小さくされている。また、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、入口ネック径の平均値は、１５μｍ以下とされている。また、ガス流入側の隔壁１２表面の平面視において、連通気孔１２１の表面開口率は４０％以上とされている。
【００２３】
排ガス浄化フィルタ１は、上記構成を有することにより、表面開口１２１を形成する開口空間１２１ａ内へＰＭが吸い込まれやすくなり、ＰＭの慣性運動による入口ネック部１２２Ｎでの衝突の確率が高くなる。そのため、排ガス浄化フィルタ１は、入口ネック部１２２Ｎにおいて捕集されるＰＭ粒子数が増加し、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集率を向上させることができる。以下、上記構成について詳説する。
【００２４】
図４に模式的に示した隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、上方の隔壁１２表面がガス流入側の面であり、図４における下方の隔壁１２表面がガス流出側の面である。
【００２５】
ここで、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、連通気孔１２０の表面開口１２１の径を表面開口径Ａとする。図４に例示されるように、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視野内に連通気孔１２０が複数観察される場合には、例えば、左側から右側に向かって表面開口径Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎ（ｎは自然数）とすることができる。なお、図４では、表面開口径Ａ１を有する連通気孔１２０Ｌと、表面開口径Ａ２を有する連通気孔１２０Ｒとが例示されている。
【００２６】
連通気孔１２０は、ガス流入側の隔壁１２表面における連通気孔１２０の表面開口１２１からガス流出側方向に向かうに伴い連通気孔１２０の径が狭くなり、再び拡大する部位１２２を備えている。図４では、具体的には、表面開口径Ａ１を有する連通気孔１２０Ｌは、表面開口１２１を形成する開口空間１２１ａに臨んだ部位１２２を２つ有している。同様に、表面開口径Ａ２を有する連通気孔１２０Ｒも、表面開口１２１を形成する開口空間１２１ａに臨んだ部位１２２を２つ有している。なお、連通気孔１２０Ｌにおける部位１２３は、その先にて気孔が閉塞しており、ガス流出側の隔壁１２表面に連通しておらずガス流路とはなりえない。そのため、部位１２３は、上述の部位１２２には該当しない。表面開口径Ａ１を有する連通気孔１２０Ｌにおいて、図面左側の部位１２２の径をＢ１、図面右側の部位１２２の径をＢ１’（但し、Ｂ１＜Ｂ１’）とすると、部位１２２のうち、最も狭小な径はＢ１である。したがって、表面開口径Ａ１を有する連通気孔１２０Ｌにおいては、図面左側の部位１２２が入口ネック部１２２Ｎということになり、入口ネック部１２２Ｎの径である入口ネック径はＢ１ということになる。同様に、表面開口径Ａ２を有する連通気孔１２０Ｒにおいて、図面左側の部位１２２の径をＢ２、図面右側の部位１２２の径をＢ２’（但し、Ｂ２＜Ｂ２’）とすると、部位１２２のうち、最も狭小な径はＢ２である。したがって、表面開口径Ａ２を有する連通気孔１２０Ｒにおいては、図面左側の部位１２２が入口ネック部１２２Ｎということになり、入口ネック部１２２Ｎの径である入口ネック径はＢ２ということになる。上述した表面開口径Ａ（Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎ、ｎは自然数）、入口ネック径Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、・・・Ｂｎ、ｎは自然数）は、次のようにして測定される。
【００２７】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面の反射電子像を取得する。但し、封止部１３が存在する部分は除く。この際、加速電圧は１５ｋＶ、倍率は３００倍とすることができる。図５に、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面の走査型電子顕微鏡による反射電子像の一例を示す。取得した反射電子像について、測定対象となる連通気孔１２０の表面開口１２１、その表面開口１２１に対応する各部位１２２を特定する。次いで、図６に例示されるように、反射電子像のスケール長さＺｍｍを測定する。図６の例では、反射電子像のスケール長さＺｍｍが１００μｍに相当する。次いで、反射電子像における表面開口１２１の開口長さＸｍｍを測定し、スケール長さ（Ｚｍｍ＝１００μｍ）との比から表面開口１２１の径を算出することにより、表面開口径Ａを求めることができる。図６の例では、表面開口径Ａμｍは１００×Ｘ／Ｚより求められる。同様にして、上記の表面開口１２１に対応する連通気孔１２０について、反射電子像における各部位１２２の開口長さＹｍｍをそれぞれ測定し、スケール長さ（Ｚｍｍ＝１００μｍ）との比から各部位１２２の径をそれぞれ算出する。図６の例では、各部位１２２の径は１００×Ｙ／Ｚより求められる。そして、各部位１２２の径のうち最も小さい径を入口ネック径Ｂとして求めることができる。このようにして、一枚の反射電子像から、各表面開口径Ａに対応して入口ネック径Ｂがそれぞれ一つずつ求められる。つまり、一枚の反射電子像から、表面開口径Ａ１に対応する入口ネック径Ｂ１、表面開口径Ａ２に対応する入口ネック径Ｂ２、・・・表面開口径Ａｎに対応する入口ネック径Ｂｎを求めることができる。隔壁１２において、入口ネック径Ａと表面開口径Ｂとの大小関係は、各表面開口径と各表面開口径に対応する各入口ネック径とが比較される。つまり、上記の例では、入口ネック径Ｂ１＜表面開口径Ａ１、入口ネック径Ｂ２＜表面開口径Ａ２、・・・入口ネック径Ｂｎ＜表面開口径Ａｎを満たすということになる。
【００２８】
隔壁１２は、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、入口ネック径Ｂの平均値が１５μｍ以下とされている。入口ネック径Ｂの平均値は、上述した反射電子像から求めた各表面開口径Ａに対する各入口ネック径Ｂの合計値を、入口ネック径Ｂの数にて除した値である。つまり、上記の例では、（入口ネック径Ｂ１＋入口ネック径Ｂ２＋・・・＋入口ネック径Ｂｎ）／ｎの式より入口ネック径Ｂの平均値を算出することができる。
【００２９】
入口ネック径Ｂの平均値が１５μｍ超になると、入口ネック部１２２ＮにおけるＰＭの慣性運動による衝突確率が低下し、ＰＭのすり抜けが多くなってＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性が低下する。入口ネック径Ｂの平均値は、好ましくは、１４．５μｍ以下、より好ましくは、１４μｍ以下、さらに好ましくは、１３．５μｍ以下とすることができる。
【００３０】
一方、入口ネック径Ｂの平均値は、好ましくは、５μｍ以上とすることができる。この構成によれば、ガス詰まりによるガス透過抵抗の増加を抑制しやすくなり、圧損の低減を図りやすくなる。入口ネック径Ｂの平均値は、より好ましくは、６μｍ以上、さらに好ましくは、７μｍ以上とすることができる。
【００３１】
なお、排ガス浄化フィルタ１は、図４に例示されるように、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、開口空間１２１ａよりも内部に、連通気孔１２０の気孔形状が狭くなって再び拡大する部位である内部ネック部１２６を有することができる。開口空間１２１ａよりも内部とは、連通気孔１２０における開口空間１２１ａよりもガス流出側方向を意味する。
【００３２】
隔壁１２は、ガス流入側の隔壁１２表面の平面視において、連通気孔１２０の表面開口率が４０％以上とされている。なお、ガス流入側の隔壁１２表面の平面視とは、ガス流入側の隔壁１２表面に垂直な方向から隔壁１２表面を見た場合という意味である。ガス流入側の隔壁１２表面における連通気孔１２０の表面開口率は、次のようにして測定される。
【００３３】
ガス流入側の隔壁１２表面およびガス流出側の隔壁１２表面には連通気孔１２０による表面開口１２１が形成されている。ここでは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、ガス流入側の隔壁１２表面（つまり、上述した流入セル１１１に面する隔壁１２表面）の反射電子像を取得する。但し、封止部１３が存在する部分の隔壁１２表面は除く。この際、加速電圧は１０ｋＶ、倍率は３００倍とすることができる。図７に、隔壁１１表面の反射電子像の一例を示す。図７の反射電子像では、黒色領域が隔壁１２表面の表面開口１２１であり、薄い灰色領域が隔壁１２表面の骨格部１２５である。次いで、画像解析ソフト（ＷｉｎＲＯＯＦ、三谷商事社製）を用い、撮影画像について二値化処理を行う。二値化処理は、隔壁１２表面の表面開口１２１と隔壁１２表面の骨格部１２５とを区別することを目的とする。表面開口１２１と骨格部１２５とは、相互に輝度が異なるため、二値化処理では、撮影画像に残るノイズの除去を施し、任意の閾値を設定した後に二値化処理を行う。撮影画像によって閾値は異なるため、撮影画像を目視にて確認しながら、表面開口１２１と骨格部１２５とを分離できる閾値を撮影画像ごとに設定する。図８に、二値化画像の一例を示す。図８の二値化画像では、薄い灰色領域が隔壁１２表面の表面開口１２１であり、黒色領域が隔壁１２表面の骨格部１２５である。得られた二値化画像における各表面開口１２１の面積を算出する。隔壁１２表面の異なる任意の５か所について求めた各二値化画像から上記のようにして得られる各表面開口１２１の面積を算出する。ガス流入側の隔壁１２表面における連通気孔１２０の表面開口率は、１００×（上述した全ての二値化画像における各表面開口１２１の面積の合計値）／（全ての二値化画像の面積の合計値）の式より算出することができる。全ての二値化画像とは、上述した５か所の二値化画像という意味である。
【００３４】
ガス流入側の隔壁１２表面の平面視において、連通気孔１２０の表面開口率が４０％未満になると、ガス流入側の隔壁１２表面における表面開口１２１が減り、開口空間１２１ａ内へのＰＭの吸い込み量が減少し、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性が低下する。連通気孔１２０の表面開口率は、４０％以上、好ましくは、４２％以上、より好ましくは、４５％以上、さらに好ましくは、５０％以上とすることができる。これにより、表面開口１２１を構成する開口空間１２１内へＰＭを吸い込みやすくなり、ＰＭの慣性運動による入口ネック部１２２Ｎでの衝突を生じやすくなって、入口ネック部１２２Ｎにおいて捕集されるＰＭ粒子数を増加させてＰＭ捕集性を向上させやすくなる。一方、連通気孔１２０の表面開口率は、隔壁１２の強度などの観点から、好ましくは、８０％以下、より好ましくは、７５％以下、さらに好ましくは、７０％以下とすることができる。
【００３５】
排ガス浄化フィルタ１において、隔壁１２の気孔率は、５０％以上７０％以下とすることができる。隔壁１２の気孔率を５０％以上とすることにより、排ガスＧが隔壁１２を通過する流路を確保しやすくなるため、圧損低減を図りやすくなる。また、隔壁１２の気孔率を７０％以下とすることにより、排ガス浄化フィルタ１自体の強度を確保しやすくなり、ケーシング時の応力やＰＭの再生処理時の発熱によるクラックを抑制しやすくなる。隔壁１２の気孔率は、圧損低減等の観点から、好ましくは、５２％以上、より好ましくは、５５％以上とすることができる。また、隔壁１２の気孔率は、排ガス浄化フィルタ１の強度向上等の観点から、好ましくは、６８％以下、より好ましくは、６７％以下、さらに好ましくは、６６％以下とすることができる。
【００３６】
また、隔壁１２の気孔径分布において、気孔径が小さい側からの累積気孔容積が１０％となる気孔径をＤ１０としたとき、好ましくは、Ｄ１０≦１０μｍとすることができる。この構成によれば、入口ネック部１２２ＮでのＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性に加え、隔壁１２内の気孔構造全体としてのＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることができる。より好ましくは、Ｄ１０≦９μｍ、さらに好ましくは、Ｄ１０≦８．５μｍとすることができる。
【００３７】
隔壁１２の気孔率および気孔径は、水銀圧入法の原理を用いた水銀ポロシメータにより測定される。具体的には、排ガス浄化フィルタ１から試験片を切り出す。但し、封止部１３が存在する部分は除く。試験片は、フィルタ軸方向Ｘと直交方向の寸法が縦１５ｍｍ×横１５ｍｍであり、フィルタ軸方向Ｘの長さが２０ｍｍである直方体とされる。次いで、水銀ポロシメータの測定セル内に試験片を収納し、測定セル内を減圧する。その後、測定セル内に水銀を導入して加圧し、加圧時の圧力と試験片における隔壁１２の気孔内に導入された水銀の体積より、気孔径と気孔容積とを測定する。測定は、圧力０．５〜２００００ｐｓｉａの範囲で行う。なお、０．５ｐｓｉａは、０．３５×１０−３ｋｇ／ｍｍ２に相当し、２００００ｐｓｉａは１４ｋｇ／ｍｍ２に相当する。この圧力範囲に相当する気孔径の範囲は０．０１〜４２０μｍである。圧力から気孔径を算出する際の常数としては、接触角１４０°および表面張力４８０ｄｙｎ／ｃｍを使用する。隔壁１２の気孔径Ｄ５０は、隔壁１２の気孔径分布において、気孔径が小さい側からの累積気孔容積が５０％となる気孔径（気孔容積の積算値５０％における気孔径）である。また、上述のように隔壁１２の気孔径Ｄ１０は、気孔径が小さい側からの累積気孔容積が１０％となる気孔径（気孔容積の積算値１０％における気孔径）である。また、隔壁１２の気孔率は、次の関係式より算出することができる。
隔壁１２の気孔率（％）＝総気孔容積／（総気孔容積＋１／隔壁材料の真比重）×１００
なお、隔壁材料がコーディエライトの場合、コーディエライトの真比重としては２．５２を用いることができる。
【００３８】
隔壁１２は、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視において、ガス流入側の隔壁１２表面の長さＬに対する表面開口径Ａの合計値の割合が、３０％以上である構成とすることができる。この構成によれば、隔壁１２内への排ガスＧの導入がより均一になされ、ＰＭのブラウン運動の寄与を向上させることにより、入口ネック部１２２ＮにおけるＰＭの衝突確率が向上し、ＰＭ捕集率を向上させやすくなる。
【００３９】
なお、上記の割合を算出するにあたり、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視における表面開口径Ａは、上述した方法により測定することができる。表面開口径Ａの合計値は、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面の反射電子像に現われる表面開口径Ａ１、表面開口径Ａ２、・・・表面開口径Ａｎ（ｎは自然数）の総和を意味する。また、隔壁１２の厚さ方向に沿う断面視におけるガス流入側の隔壁１２表面の長さは、上述した表面開口径Ａの測定と同様にして、反射電子像におけるガス流入側の隔壁１２表面の長さＬｍｍ（図５参照）を測定し、スケール長さとの比から算出することができる。
【００４０】
排ガス浄化フィルタ１は、ガソリンエンジンの排気通路に配置されて用いられる、つまり、ＧＰＦとして用いられることによりその効果を十分に発揮することができる。もっとも、排ガス浄化フィルタ１は、ディーゼルエンジンの排気通路に配置されて用いられる、つまり、ＤＰＦとして用いられることもできる。
【００４１】
上述した排ガス浄化フィルタ１は、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００４２】
先ず、隔壁を形成するためのセラミック原料粉と、バインダと、溶媒と、必要に応じて添加される造孔材と、必要に応じて添加される添加物とを混合し、混合物を成形して多数の貫通孔を有するハニカム成形体を得る。
【００４３】
隔壁を形成するためのセラミック原料粉は、隔壁を構成するセラミックに合わせて適宜選択することができる。例えば、チタン酸アルミニウムであれば、チタニア等のチタン源、アルミナ等のアルミニウム源を含むことができる。コーディエライトであれば、マグネシア等のマグネシウム源、アルミナ等のアルミニウム源、および、シリカ等のシリコン源を含むことができる。炭化ケイ素であれば、炭素源、および、ケイ素源を含むことができる。各成分の配合量は、所望のセラミックを得られるように適宜調節することができる。隔壁を形成するためのセラミック原料粉の粒径ｄ５０は、５〜２０μｍとすることができる。粒径ｄ５０はレーザー回折式粒度分布計による体積基準の粒度分布に基づいて得ることができる（以下、同様のため、省略する。）。
【００４４】
バインダとしては、有機バインダを用いることができる。有機バインダとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩などが挙げられる。
【００４５】
造孔材は粉であり、焼成時に分解、燃焼、蒸発、昇華等によりハニカム成形体から除去されて、隔壁内に多孔質構造を付与する。このような造孔材としては、樹脂粉が望ましい。樹脂粉としては、例えば、アクリル樹脂粉、ポリエチレン粉、ポリスチレン粉、エポキシ樹脂粉などが挙げられる。樹脂粉を造孔材として用いることにより、樹脂粉と、樹脂粉よりも比重の大きなセラミック原料粉とを混合して成形する際に、比重の軽い樹脂粉がハニカム成形体における隔壁形成部の表面側に配置されやすくなり、隔壁表面に開口する連通気孔を形成しやすくなる。樹脂粉の粒径ｄ５０は、５〜２５μｍとすることができる。
【００４６】
添加物としては、例えば、分散剤、潤滑剤、可塑剤などが挙げられる。ここでは、入口ネック径を小さく制御するため、添加物としてアニオン性分散剤、カチオン性分散剤を用いることができる。なお、アニオン性分散剤としては、例えば、ノプコスパース４４−Ｃ（三洋化成社製）（ポリカルボン酸系）などがあり、カチオン性分散剤としては、例えば、ノプコスパース０９２（三洋化成社製）などがある。具体的には、セラミック原料粉にプラスの電荷を付与するべく、セラミック原料粉とカチオン性分散剤とを予混練する。また、造孔材にマイナスの電荷を付与するべく、造孔材とアニオン性分散剤とを予混練する。この際、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤の添加量は、例えば、等量とすることができる。そして、上記の予混練後、カチオン性分散剤が付着したセラミック原料粉と、アニオン性分散剤が付着した造孔材とをさらに混練することができる。これにより、セラミック原料粉と造孔材との接触が促進され、焼成後における入口ネック径の拡大を抑制することができる。なお、上記の添加物の割合を増加させることにより、連通気孔の表面開口率、ガス流入側の隔壁表面の長さに対する表面開口径の合計値の割合を大きく調節することができる。また、上記の添加物の割合を減少させることにより、連通気孔の表面開口率、ガス流入側の隔壁表面の長さに対する表面開口径の合計値の割合を小さく調節することができる。なお、上記の添加物の割合は、具体的には例えば、セラミック原料粉、有機バインダ、溶媒（水）の合計を１００質量％としたときに４質量％加えると表面開口率を５０％近くに調整することができる。また、上述した予混練をし過ぎると、造孔材同士が接触し過ぎて入口ネック径の拡大を招くため、予混練の時間は適正に調整されることが好ましい。
【００４７】
溶媒としては、水、アルコールなどが挙げられる。
【００４８】
次に、必要に応じてハニカム成形体の流入端面に、流入セルが覆われるようにマスクを施す。次いで、マスクの施されたハニカム成形体の流入端面側の端部を、目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない流出セルの開口部に目封止スラリーを充填する。次に、ハニカム成形体の流出端面に、流出セルが覆われるようにマスクを施す。次いで、マスクの施されたハニカム成形体の流出端面側の端部を、目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない流入セルの開口部に目封止スラリーを充填する。その後、流出セルおよび流入セルの開口部に充填された目封止スラリーを乾燥することで、セルの開口部を目封止する封止形成部を形成する。この際、封止部の長さについては、ハニカム成形体を目封止スラリーに浸漬する時間や浸漬の深さによって調整することができる。
【００４９】
次に、得られたハニカム成形体を焼成することにより、排ガス浄化フィルタを得ることができる。焼成温度および焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料について最適な焼成温度および焼成雰囲気を選択することができる。例えば、隔壁をコーディエライトより構成する場合には、例えば、大気雰囲気、１４００〜１４５０℃にて焼成することができる。
【００５０】
＜実験例＞
【００５１】
−排ガス浄化フィルタの作製−
本実験例では、上述した排ガス浄化フィルタの製造方法に従い、後述する表１および表２に示すコーディエライト製の排ガス浄化フィルタからなる試験体６〜１７、２３〜３４を作製した。
【００５２】
隔壁およびスキン部の部分（ハニカム基材部分）を作製する際のセラミック原料粉、ならびに、封止部を作製する際のセラミック原料粉は、いずれも、焼成によってコーディエライトが生成するように、カオリン、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク、アクリル樹脂粒子（造孔材）等を含有している。そして、最終的な組成がシリカ：４５〜５５重量％、アルミナ：３３〜４２重量％、酸化マグネシウム：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする組成となるように原料の配合を調整した。また、気孔率の調整は、上記アクリル樹脂粒子、カオリン、タルク、水酸化アルミニウム等の含有量を調整することによって行った。なお、各試験体においては、いずれも、隔壁およびスキン部を形成するためのセラミック原料粉の粒径ｄ５０を５〜５０μｍの範囲とし、造孔材の粒径ｄ５０を５〜２５μｍの範囲とした。また、試験体６〜１７に添加した添加物（アニオン性分散剤およびカチオン性分散剤）の量はそれぞれ同量とされており、試験体２３〜３４に添加した添加物（アニオン性分散剤およびカチオン性分散剤）の量はそれぞれ同量とされている。なお、試験体２３〜３４に添加した添加物量は、試験体６〜１７に添加した添加物量の８０体積％とし、その添加量は、セラミック原料、有機バインダ、溶媒（水）の合計を１００質量％としたときに３．２質量％とした。
【００５３】
各試験体の作製時には、いずれも、大気雰囲気、焼成温度１４４０℃にてハニカム成形体を焼成した。各試験体は、フィルタ直径が１１８．４ｍｍ、フィルタ長が１２０ｍｍの円柱状である。隔壁の厚さは１０ｍｉｌ（２５４μｍ）、セル数は３００ｃｐｓｉであり、セル形状は断面四角形状である。以上により、試験体６〜１７、２３〜３４に係る排ガス浄化フィルタを得た。
【００５４】
次に、比較のため、後述する表１、表２に示すコーディエライト製の排ガス浄化フィルタからなる試験体１〜５、１８〜２２、３６〜４６を作製した。具体的には、粒径ｄ５０が２５μｍ超４５μｍ以下の範囲の造孔材を用いた点以外は試験体６〜１７と同様にして、試験体１〜５に係る排ガス浄化フィルタを得た。また、粒径ｄ５０が２５μｍ超４５μｍ以下の範囲の造孔材を用いた点、添加物量を試験体６の添加物量の８０体積％とした点以外は試験体６〜１７と同様にして、試験体１８〜２２に係る排ガス浄化フィルタを得た。また、粒径ｄ５０が５μｍ以上４５μｍ以下の範囲の造孔材を用いた点、添加物量を試験体６の添加物の量の７０体積％とした点以外は試験体６〜１７と同様にして、試験体３６〜４６に係る排ガス浄化フィルタを得た。
【００５５】
−隔壁特性の測定−
各試験体について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、隔壁の厚さ方向に沿う断面を観察した。この際、ＳＥＭには、ＦＥＩ社製のＱｕａｎｔａ２５０ＦＥＧを用いた。その結果、隔壁は、ガス流入側の隔壁表面およびガス流出側の隔壁表面に開口する連通気孔を有していた。また、各試験体について、上述した測定方法に従って、隔壁の気孔率および気孔径Ｄ１０を測定した。この際、水銀ポロシメータには、島津製作所社製のオートポアＩＶ９５００を用いた。その結果、試験体１〜１７については、隔壁の気孔率が５８％〜６３％の範囲、試験体１８〜３４については、隔壁の気孔率が５２．５％〜５７．５％の範囲、試験体３６〜４６については、隔壁の気孔率が４８％〜５５％の範囲にあった。また、試験体６〜１７、２３〜３４における隔壁は、気孔径が小さい側からの累積気孔容積が１０％となる気孔径Ｄ１０が１０μｍ以下であった。
【００５６】
また、各試験体について、上述した測定方法に従って、ガス流入側の隔壁表面における連通気孔の表面開口径、入口ネック径の平均値、ガス流入側の隔壁表面の長さに対する表面開口径の合計値の割合を測定した。この際、ＳＥＭには、ＦＥＩ社製のＱｕａｎｔａ２５０ＦＥＧを用いた。その結果、入口ネック径は、連通気孔の表面開口径よりも明らかに小さかった。また、試験体１〜１７については、連通気孔の表面開口径の平均値が８０μｍ〜１７０μｍの範囲、試験体１８〜３４については、連通気孔の表面開口径の平均値が７０μｍ〜１５０μｍの範囲、試験体３６〜４６については、連通気孔の表面開口径の平均値が６０μｍ〜１２０μｍの範囲にあった。
【００５７】
また、各試験体について、上述した測定方法に従って、連通気孔の表面開口率を測定した。この際、画像解析ソフトには、三谷商事社製のＷｉｎＲＯＯＦ  Ｖｅｒ．７．４を用いた。
【００５８】
−評価−
各試験体について、ＰＭ捕集率および圧損を測定した。
（ＰＭ捕集率）
ＰＭ捕集率は、具体的には、次のように測定した。図９に示されるように、配管部９１と、排ガス浄化フィルタ１が内部に収容されるケース部９２と、配管部９１とケース部９２との間を繋ぐコーン部９３と、を有する試験装置９を準備した。ケース部９２の上流側の配管部９１は、排ガスを発生させるエンジンＥに接続されている。本実験例では、エンジンＥには、ガソリン直噴エンジン（排気量２．０Ｌターボ、４気筒）を用いた。また、ケース部９２の上流側の配管部９１には、上流側ＰＭ粒子数カウンタ９４１、および、温度センサ９５をそれぞれ設置した。一方、ケース部９２の下流側の配管部９１には、下流側ＰＭ粒子数カウンタ９５１を設置した。上流側ＰＭ粒子数カウンタ９４１、下流側ＰＭ粒子数カウンタ９５１には、ＡＶＬ社製の「ＡＶＬ−４８９」を用いた。そして、排ガス浄化フィルタにガソリン直噴エンジンから排出される排ガスを流した。このとき、排ガス浄化フィルタに流入する前の排ガス中のＰＭ数であるＮｉｎ、排ガス浄化フィルタから流出する排ガス中のＰＭ数であるＮｏｕｔを測定し、１００×｛１−（Ｎｉｎ−Ｎｏｕｔ）／Ｎｉｎ｝の式より、ＰＭ捕集率を算出した。なお、測定条件は、温度約５００℃、吸入空気量２５ｇ／ｓｅｃとした。また、上記の測定は、排ガス浄化フィルタ内にＰＭが堆積していない初期状態にて行った。
【００５９】
本実験例では、ＰＭ捕集率が７０％以上であった場合を、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることができているとして「Ａ」とした。ＰＭ捕集率が７０％未満であった場合を、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることができなかったとして「Ｃ」とした。
【００６０】
（圧損）
圧損は、具体的には、次のように測定した。図１０に示されるように、配管部９１と、排ガス浄化フィルタ１が内部に収容されるケース部９２と、配管部９１とケース部９２との間を繋ぐコーン部９３と、を有する試験装置９を準備した。ケース部９２の上流側の配管部９１は、排ガスを発生させるエンジンＥに接続されている。本実験例では、エンジンＥには、ガソリン直噴エンジン（排気量２．０Ｌターボ、４気筒）を用いた。また、試験装置９に上流側圧力センサ９６１および下流側圧力センサ９７１をそれぞれ設置し、排ガス浄化フィルタ１前後の圧力を測定可能に構成した。なお、符合９６１Ｔは、上流側圧力センサ９６１のためのサージタンク、符合９７１Ｔは、下流側圧力センサ９７１のためのサージタンクである。また、ケース部９２の上流側の配管部９１には、上流側Ａ／Ｆセンサ９８１、ケース部９２の下流側の配管部９１には、下流側Ａ／Ｆセンサ９９１がそれぞれ設置されている。そして、上流側圧力センサ９６１と下流側圧力センサ９７１とにより、排ガス浄化フィルタ１前（上流）の圧力と排ガス浄化フィルタ１後（下流）の圧力とを測定し、その差分を圧損とした。この際、測定条件は、温度７２０℃、吸入空気量１００ｇ／ｓｅｃとした。また、上記の測定は、排ガス浄化フィルタ内にＰＭが堆積していない初期状態にて行った。
【００６１】
本実験例では、圧損が６ｋＰａ以下であった場合を、圧損が十分に低減されているとして「Ａ」とした。圧損が６ｋＰａ超であった場合を、圧損が低減されているとして「Ｂ」とした。
【００６２】
上記実験の結果をまとめて表１および表２に示す。
【００６３】
【表１】
2020185536.tif 000003
【００６４】
【表２】
2020185536.tif 000004
【００６５】
表１および表２に示されるように、入口ネック径の平均値が１５μｍ以下であり、連通気孔の表面開口率が４０％以上である試験体６〜１７、２３〜３４は、圧損の低減を図りつつ、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることができた。
【００６６】
これに対し、試験体１〜５、１８〜２２、３６〜４６は、入口ネック径の平均値が１５μｍを超えている、あるいは、入口ネック径の平均値が１５μｍを超えており、かつ、連通気孔の表面開口率が４０％未満であったため、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集性を向上させることができなかった。
【００６７】
また、試験体６〜１７、２３〜３４を比較すると、ガス流入側の隔壁表面の長さに対する表面開口径の合計値の割合が３０％以上である場合には、ＰＭ捕集性を向上させやすくなることが確認された。
【００６８】
本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  排ガス浄化フィルタ
１１  セル
１２  隔壁
１２０  連通気孔
１２１  表面開口
Ａ  表面開口径
１２２  部位
１２２Ｎ  入口ネック部
Ｂ  入口ネック径
１３  封止部
【図１】
2020185536.tif 000005
【図２】
2020185536.tif 000006
【図３】
2020185536.tif 000007
【図４】
2020185536.tif 000008
【図５】
2020185536.tif 000009
【図６】
2020185536.tif 000010
【図７】
2020185536.tif 000011
【図８】
2020185536.tif 000012
【図９】
2020185536.tif 000013
【図１０】
2020185536.tif 000014