(57)【要約】多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、セルのいずれか一方の端部が封止された柱状のハニカム焼成体からなり、一方の端面側から流入したガスが他方の端面側から流出するハニカムフィルタであって、ハニカムフィルタのガスが流入する側が開口したセルの長手方向に垂直な断面の総和が、ハニカムフィルタのガスが流出する側が開口したセルの長手方向に垂直な断面の面積の総和の１．５〜３．０倍であり、ハニカムフィルタには、そのガス流出側端面からハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が形成されておらず、ハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうち、ハニカムフィルタの全長の２５％〜９０％の領域には触媒担持層が形成され、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率は、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高い。
2008126329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、前記セルのいずれか一方の端部が封止された柱状のハニカム焼成体からなり、一方の端面側から流入したガスが他方の端面側から流出するハニカムフィルタであって、
前記ハニカムフィルタの前記ガスが流入する側が開口したセルの前記長手方向に垂直な断面の面積の総和が、前記ハニカムフィルタの前記ガスが流出する側が開口したセルの前記長手方向に垂直な断面の面積の総和の１．５〜３．０倍であり、
前記ハニカムフィルタには、そのガス流出側端面から前記ハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が形成されておらず、
前記ハニカムフィルタのガス流入側端面から前記ハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうち、前記ハニカムフィルタの全長の２５％〜９０％の領域には触媒担持層が形成され、
前記ハニカムフィルタの前記触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率は、前記ハニカムフィルタの前記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高いことを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記触媒担持層には触媒が担持されている請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記ハニカムフィルタの前記触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率は、前記ハニカムフィルタの前記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記ハニカムフィルタは、主成分が炭化物セラミックス、窒化物セラミックス、金属と炭化物セラミックスの複合体、金属と窒化物セラミックスとの複合体のいずれかからなる請求項１〜３のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記ハニカムフィルタは、主成分が炭化ケイ素からなる請求項１〜３のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出されるスス等のパティキュレート（以下、ＰＭともいう）が、環境や人体に害を及ぼすことが近年問題となっている。そこで、排ガス中のＰＭを捕集して、排ガスを浄化するフィルタとして多孔質セラミックからなるハニカム構造体を用いたハニカムフィルタが種々提案されている。
また、このようなハニカムフィルタにおいては、排ガスを浄化するための触媒が担持されることがあるが、この場合、触媒を担持させる領域に触媒担持層が形成され、この触媒担持層に触媒が担持される。
特許文献１には、排ガスを流入させる側（ガス流入側）に触媒が多く担持され、排ガスを流出させる側（ガス流出側）に触媒が少なく担持されているか、あるいは、ガス流入側にのみ触媒が担持され、ガス流出側に触媒が担持されていない炭化ケイ素製ハニカムフィルタ及びこのようなハニカムフィルタが排ガス流路に設置された排ガス浄化システムが開示されている。
また、特許文献２には、ハニカムフィルタのガス流入側からガス流出側に向かって段階的又は連続的に、触媒担持量が順次小さくなるように構成したハニカムフィルタが開示されている。【０００３】
特許文献１、２に開示されたハニカムフィルタは、通常、ハニカムフィルタでは高温の排ガスを流した際にガス流入側の温度に比べてガス流出側の温度が高温になる傾向にあるため、ハニカムフィルタのガス流出側に担持させた触媒の量が少なくてもＰＭの燃焼が充分に行われることに着目して作製されたハニカムフィルタである。【０００４】
特許文献１、２に開示されたハニカムフィルタにおいては、ガス流出側に担持させる触媒の量を減らしてコストダウンを図ることができる。
また、担持させる触媒の量を減らすことによって、初期圧力損失を低下させることができる。【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４２２３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、ハニカムフィルタでは、通常、高い再生限界値（ＰＭを補集して燃焼させた場合にフィルタにクラックが生じることのない、ＰＭの補集量の最大値）を備えることが望ましいと考えられている。なぜなら、再生限界値が低いハニカムフィルタを用いた排ガス浄化システムでは、頻繁に再生処理を行う必要があり、内燃機関の燃費が悪化するという問題があるためである。
よって、従来のハニカムフィルタは再生限界値の点で改善の必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者らは、さらに高い再生限界値を備えるハニカムフィルタを提供すべく、鋭意検討を重ねた。
その結果、まず、ハニカムフィルタのガス流出側端面からハニカムフィルタの全長の少なくとも１０％の領域に触媒担持層を形成せず、この少なくとも１０％の領域の熱伝導率をハニカムフィルタの触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高くすることにより、ガス流出側端面近傍からの放熱が確実に進行し、この場合、ガス流出側の温度上昇が抑制されるため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差に起因する熱衝撃が発生しにくく、ハニカムフィルタの再生限界値が高いものとなることを見出した。【０００８】
また、ハニカムフィルタに触媒を担持させた場合、触媒が担持されている領域では、流入したガスの反応により熱が発生するため、触媒が担持されている領域における発熱量は、触媒が担持されていない領域に比べて大きくなる。そして、触媒が担持されている領域が狭すぎると、狭い領域で大量に熱が発生することとなる。さらに、触媒担持層が形成されている領域は、触媒担持層が形成されていない領域に比べて熱伝導率が低いため、放熱が起こりにくい状態にある。
そのため、触媒が担持された触媒担持層が形成された領域が狭いと、その領域と他の領域との温度差が非常に大きくなり、その結果、ハニカムフィルタに大きな熱衝撃が加わることとなる。
これに対して、本発明者らは、触媒担持層を形成する領域を、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうち、ハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域とすることにより、狭い領域で大量の熱が発生し、大きな熱衝撃がハニカムフィルタに加わることが防止され、ハニカムフィルタの再生限界値が高いものとなることを見出した。【０００９】
さらに、本発明者らは、上述したような所定の領域にのみ触媒担持層が形成されたハニカムフィルタについて、ＰＭを補集した後のハニカムフィルタの状態を観察した。すると、驚くべきことに、ガス流入側に比べてガス流出側にＰＭが多く補集されている現象が認められた。【００１０】
そして、本観察結果のようにハニカムフィルタのガス流出側にＰＭが多く蓄積された状態でハニカムフィルタの再生処理を行うと、ガス流出側の温度がガス流入側に比べて高くなり、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差が大きくなるため、ハニカムフィルタに加わる熱衝撃が大きくなってクラックが生じやすくなるものと考えられた。
このことから、ハニカムフィルタのガス流出側にＰＭが多く蓄積されることは、ハニカムフィルタの再生限界値を低下させる原因となると推定された。【００１１】
これらを踏まえて、本発明者らは、ハニカムフィルタの再生限界値を高めるには、ガス流出側のセル壁にＰＭが多く捕集されることを防止し、ハニカムフィルタの構成をガス流入側からガス流出側に向かって、ＰＭができるだけ均一に捕集されるようにすればよいことに想到し、本発明を完成した。【００１２】
即ち、請求項１に記載の発明は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルのいずれか一方の端部が封止された柱状のハニカム焼成体からなり、一方の端面側から流入したガスが他方の端面側から流出するハニカムフィルタであって、
上記ハニカムフィルタの上記ガスが流入する側が開口したセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の総和が、上記ハニカムフィルタの上記ガスが流出する側が開口したセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の総和の１．５〜３．０倍であり、
上記ハニカムフィルタには、そのガス流出側端面から上記ハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が形成されておらず、
上記ハニカムフィルタのガス流入側端面から上記ハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうち、上記ハニカムフィルタの全長の２５％〜９０％の領域には触媒担持層が形成され、
上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率は、上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高いことを特徴とする。【００１３】
請求項１に記載のハニカムフィルタでは、流入側（ガスが流入する側）が開口したセル（以下、単にガス流入セルともいう）の上記長手方向に垂直な断面の面積（以下、単に断面積ともいう）の総和が、流出側（ガスが流出する側）が開口したセル（以下、単にガス流出セルともいう）の上記長手方向に垂直な断面の面積の総和の１．５〜３．０倍であり、このような構成を備えるため、ガスがハニカム構造体に流入した際に、ガス流入セルを流れるススの流速は、ガス流出セルを流れるガスの流速よりも遅くなる傾向にある。
そのため、ガス流入セルの断面積の総和とガス流出セルの断面積の総和とが略同一のハニカムフィルタと比較すると、ハニカムフィルタの流入側において、パティキュレート（ＰＭ）を含む排ガスがセル壁を通過しやすくなり、ハニカムフィルタの流入側において捕集されるＰＭの量が多くなり、ハニカムフィルタの流入側から流出側に向かってＰＭが均一に捕集されやすくなる。【００１４】
そして、このように、ＰＭがハニカムフィルタの流出側に偏って捕集されず、ハニカムフィルタの流入側から流出側に向かって均一に捕集される傾向にあると、ＰＭを燃焼させた際（再生処理を行った際）に、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差が小さくなり、再生処理において、ハニカムフィルタにクラックが発生しにくくなると考えられる。そのため、請求項１に記載のハニカムフィルタは、高い再生限界値を備えることとなる。【００１５】
これに対し、ガス流入セルの断面積の総和がガス流出セルの断面積の総和の約１．５倍未満では、ガス流入セル内を流れるＰＭの流速が充分に遅くならず、ハニカムフィルタのガス流出側にＰＭが偏って捕集されやすいため、再生限界値が低くなりやすい。
一方、ガス流入セルの断面積の総和がガス流出セルの断面積の総和の３．０倍を超えると、ガス流入セルからガス流出セルへガスが流れにくくなるため、ＰＭが偏って捕集されやすく、再生限界値が低くなりやすい。【００１６】
また、請求項１に記載のハニカムフィルタにおいては、ハニカムフィルタのガス流出側の端面からハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が形成されておらず、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率は、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高くなっている。
このようにガス流出側端面からハニカムフィルタの全長の１０％の領域を熱伝導率の高い部材からなる領域とすることにより、ガス流出側端面近傍からの放熱を促進させることができる。その結果、ハニカムフィルタのガス流出側の温度上昇が防止されるため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差に起因する熱衝撃が発生しにくく、再生限界値の高いハニカムフィルタとなる。【００１７】
また、触媒が担持されているとガスの反応による発熱が生じるため、触媒が担持されている領域は、触媒が担持されていない領域と比べて発熱量が大きくなる。さらに、触媒担持層が形成された領域は、触媒担持層が形成されていない領域に比べて、熱伝導率が低くいため、放熱が起こりにくくなっている。そのため、触媒が担持されている領域が狭すぎる場合には、狭い領域で大量の熱が発生し、触媒担持層の上に触媒が担持された領域と、触媒担持層が形成されていない領域との温度差がより大きくなり、ハニカムフィルタに加わる熱衝撃が大きくなる。
これに対し、請求項１に記載のハニカムフィルタのように、流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成した場合には、触媒を担持させた際に触媒が担持されている領域が狭すぎず、触媒担持層の上に触媒が担持された領域と、触媒担持層が形成されていない領域との温度差が大きくなりすぎないため、再生限界値の高いハニカムフィルタとなる。【００１８】
このように、請求項１に記載のハニカムフィルタでは、ガス流入セルの断面積の総和と、ガス流出セルの断面積の総和とが、所定の比率で形成されており、さらに、触媒担持層が所定の領域に形成されている。そのため、請求項１に記載のハニカムフィルタは、高い再生限界値を備えることとなる。【００１９】
請求項２に記載の発明は、上記触媒担持層に触媒が担持されている。
請求項２に記載の発明では、上記触媒担持層に担持された触媒によって排ガスの浄化を行うことができる。【００２０】
請求項３に記載の発明は、上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率が、上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍である。【００２１】
請求項３に記載の発明では、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成されていない領域は、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍の熱伝導率を有しているため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側の温度差に起因する熱衝撃の発生が抑制されることとなる。そのため、請求項３に記載のハニカムフィルタは、より高い再生限界値を備えることとなる。【００２２】
請求項４に記載の発明は、上記ハニカムフィルタの主成分が、炭化物セラミックス、窒化物セラミックス、金属と炭化物セラミックスの複合体、金属と窒化物セラミックスとの複合体のいずれかからなる。
また、請求項５に記載の発明は、上記ハニカムフィルタの主成分が、炭化ケイ素からなる。
ハニカムフィルタの主成分となる上記材料はいずれも熱伝導率が高いため、請求項４及び５に記載のハニカムフィルタは、きわめて高い再生限界値を備えることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第一実施形態）
以下、本発明の一実施形態である第一実施形態について説明する。
図１は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、図２（ａ）は、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。【００２４】
ハニカムフィルタ１００では、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなハニカム焼成体１１０がシール材層（接着剤層）１０１を介して複数個結束されてセラミックブロック１０３を構成し、さらに、このセラミックブロック１０３の外周にシール材層（コート層）１０２が形成されている。【００２５】
ハニカム焼成体１１０は、多孔質炭化ケイ素を主成分とし、ハニカム焼成体１１０には、多数のセル１１１Ａ、１１１Ｂがセル壁１１３を隔てて長手方向（図２（ａ）中、矢印ａの方向）に並設されており、セル１１１Ａ、１１１Ｂはいずれか一方の端部が封止材１１２で封止されている。具体的には、セル１１１Ａは、排ガスＧの流出側の端部が封止されており、セル１１１Ｂは、排ガスＧの流入側の端部が封止されている。
ここで、セル１１１Ａの上記長手方向に垂直な断面の形状は８角形であり、セル１１１Ｂの上記長手方向に垂直な断面の形状は４角形である。
また、セル１１１Ａの上記長手方向に垂直な断面の面積は、セル１１１Ｂの上記長手方向に垂直な断面の面積の約１．５倍である。また、ハニカム焼成体１１０において、セル１１１Ａの個数とセル１１１Ｂの個数とは同数である。
従って、ハニカム焼成体１１０が複数個結束されたハニカムフィルタ１００では、排ガスＧが流入する側が開口したセルの断面積の総和が、排ガスＧが流出する側が開口したセルの断面積の総和の約１．５倍である。【００２６】
また、ハニカム焼成体１１０では、図２（ｂ）に示すように、ガス流入側端面２１側が開口したセル１１１Ａに流入した排ガスＧは、必ずセル同士を隔てるセル壁１１３を通過した後、ガス流出側端面２２側が開口した他のセル１１１Ｂから流出するようになっている。
従って、ハニカム焼成体１１０（ハニカムフィルタ１１０）では、セル壁１１３がＰＭ等を補集するためのフィルタとして機能する。【００２７】
また、ハニカムフィルタ１００では、ハニカムフィルタ１００の所定の領域に、白金（Ｐｔ）触媒が担持されたアルミナからなる触媒担持層１０が形成されている。従って、ハニカムフィルタ１００の触媒担持層１０が形成されていない領域の熱伝導率は、ハニカムフィルタ１００の触媒担持層１０が形成された領域の熱伝導率に比べて高いこととなる。
また、触媒を担持させることにより、排ガス中の有害成分の浄化、及び、ＰＭの燃焼を促進することができる。【００２８】
ここで、触媒担持層を形成する所定の領域について、図面を参照しながら説明しておく。
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ所定の領域に触媒担持層が形成されたハニカム焼成体の一例を模式的に示す断面図である。
詳細には、ハニカム焼成体の全長Ｌに対して（ａ）は、ガス流入側端面２１から５０％の領域に触媒担持層１０が形成され、（ｂ）は、ガス流入側端面２１から２５％の領域に触媒担持層２０が形成され、（ｃ）は、ガス流入側端面２１から２５〜５０％の領域に触媒担持層３０が形成され、（ｄ）は、ガス流入側端面２１から９０％の領域に触媒担持層４０が形成されたハニカム焼成体を示している。
なお、ハニカムフィルタの全長はハニカム焼成体の全長と等しい。【００２９】
図３（ａ）〜（ｄ）に示すハニカム焼成体１１０、１２０、１３０、１４０においては、いずれもハニカム焼成体の全長Ｌに対してガス流出側端面２２から１０％の領域（図３（ａ）〜（ｄ）中、領域Ｂ）には触媒担持層が形成されていない。そして、ハニカム焼成体の全長Ｌに対してガス流入側端面２１から９０％の領域（図３（ａ）中、領域Ａ）のうち、ハニカム焼成体の全長Ｌの２５％〜９０％の領域（図３（ａ）〜（ｄ）中、領域Ｃ）には、触媒担持層が形成されている。【００３０】
触媒担持層が形成されている領域Ｃは、図３（ａ）、（ｂ）、（ｄ）のようにガス流入側端面２１から連続して設けられていてもよいし、図３（ｃ）のようにガス流入側端面２１から離間した位置から連続して設けられていてもよい。
なお、図３（ａ）〜（ｄ）に示したハニカム焼成体では、触媒担持層１０はセル壁１１３の内部に形成されているが、上記触媒担持層は、上記セル壁の表面に形成されていてもよい。【００３１】
次に、本実施形態に係る触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを製造する方法について説明する。
（１）セラミック原料として平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末と有機バインダとを乾式混合して混合粉末を調製するとともに、液状の可塑剤と潤滑剤と水とを混合して混合液体を調製し、続いて、上記混合粉末と上記混合液体とを湿式混合機を用いて混合することにより、成形体製造用の湿潤混合物を調製する。【００３２】
（２）上記湿潤混合物を押出成形機に投入し、上記湿潤混合物を押出成形することにより所定の形状のハニカム成形体を作製する。ここでは、各セルが所定の形状となるよう押出成形用金型を選定する。
さらに、ハニカム成形体を所定の長さに切断した後、乾燥機を用いて乾燥させ、図２（ａ）、（ｂ）に示したハニカム焼成体と略同形状のハニカム成形体とする。【００３３】
さらに、各セルの所定の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、各セルを目封じする。セルを目封じする際には、ハニカム成形体の端面に目封じ用のマスクを当てて、目封じの必要なセルにのみ封止材ペーストを充填する。【００３４】
（４）各セルの一方の端部が目封じされたハニカム成形体中を脱脂炉中で加熱し、ハニカム成形体中の有機物を分解除去する脱脂処理を行い、ハニカム脱脂体を作製する。
続いて、上記ハニカム脱脂体を焼成炉内に投入し、所定の温度（例えば、２２００〜２３００℃）で焼成処理を行い、ハニカム焼成体を作製する。【００３５】
（５）上記ハニカム焼成体の側面に、シール材層（接着剤層）となるシール材ペーストを塗布してシール材ペースト層を形成し、このシール材ペースト層の上に、順次他のハニカム焼成体を積層する工程を繰り返して所定数のハニカム焼成体が結束されたハニカム焼成体の集合体を作製する。ここで、シール材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機繊維及び／又は無機粒子とからなるものを使用する。【００３６】
（６）上記ハニカム焼成体の集合体を加熱してシール材ペースト層を乾燥、固化させてシール材層（接着剤層）とする。その後、ダイヤモンドカッターを用いてハニカム焼成体の集合体に切削加工を施してセラミックブロックとし、セラミックブロックの外周面にシール材ペーストを塗布し、シール材ペーストを乾燥固化させてシール材層（コート層）を形成することによりハニカムフィルタとする。【００３７】
（７）次に、上記ハニカムフィルタの所定の領域にアルミナからなる触媒担持層を形成し、さらに上記触媒担持層に白金触媒を担持させる。具体的には、下記（ａ）及び（ｂ）の処理を行う。
（ａ）アルミナ粒子を含むアルミナ溶液中に、ハニカムフィルタをガス流入側端面とする面を下にして、触媒担持層を形成する所定の領域がアルミナ溶液中に漬かるようにハニカムフィルタを浸漬し、ハニカムフィルタの所定の領域に選択的にアルミナ粒子を付着させる。
その後、ハニカムフィルタを１１０〜２００℃で２時間程度乾燥させ、乾燥後のハニカムフィルタを５００〜１０００℃で加熱焼成することにより、ハニカムフィルタの所定の領域に触媒担持層を形成する。【００３８】
（ｂ）次に、白金を含有する金属化合物の溶液中に、ガス流入側端面とする面を下にして、触媒担持層を形成した所定の領域が溶液中に漬かるようにハニカムフィルタを浸漬し、浸積後のハニカムフィルタを乾燥させ、乾燥後のハニカムフィルタを不活性雰囲気下、５００〜８００℃で加熱焼成することにより触媒担持層に触媒を担持させる。【００３９】
なお、（ａ）及び（ｂ）に示した方法は、ハニカムフィルタのガス流入側端面から連続して設けられた触媒担持層を形成し、この触媒担持層に触媒を担持する方法であるが、図３（ｃ）に示したようなガス流入側端面から離間した位置から連続して設けられた触媒担持層を形成し、この触媒担持層に触媒を担持させる場合には、例えば、下記のような方法を用いればよい。
即ち、上記（ａ）の工程を行う前に、ハニカムフィルタのガス流入側の触媒担持層を形成しない領域を、シリコーン樹脂でコーティングしておき、アルミナ粒子として白金付きアルミナ粒子を用いて上記（ａ）の工程の乾燥処理までを行い、その後、さらに３００℃程度まで加熱してシリコーン樹脂を融解させて除去し、続いて、上記（ａ）の工程の加熱焼成処理を行った後、ハニカムフィルタに残留したシリコーン樹脂を酸で溶解除去する。【００４０】
以下、本実施形態のハニカムフィルタの作用効果について列挙する。
（１）ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の約１．５倍と、ガス流入セルの断面積の総和の方が、ガス流出セルの断面積の総和よりも大きいため、パティキュレートがセル壁に均一に捕集されすやく、高い再生限界値を備えることとなる。
これは、ガス流入セル内を流れる排ガスの流速が、ガス流入セルの断面積の総和とガス流出セルの断面積の総和とが同一のハニカムフィルタに比べて遅くなるためと考えられる。【００４１】
（２）ガス流出側端面からハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が設けられておらず、上記領域は、触媒担持層が形成された領域よりも熱伝導率が高いため、ガス流出側端面近傍は放熱性に優れる。そのため、再生処理を行った際に、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差に起因する熱衝撃が発生しにくく、ハニカムフィルタは高い再生限界値を備えることとなる。【００４２】
（３）ハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に、触媒が担持された触媒担持層が形成されているため、触媒が担持された領域は充分に広く、再生処理において、ハニカムフィルタの狭い領域で大量の発熱が生じることがないため、再生限界値が高くなる。【００４３】
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。【００４４】
（実施例１）
（ハニカム焼成体の作製）
平均粒径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを湿式混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂２．１重量％、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日本油脂社製  ユニルーブ）２．８重量％、グリセリン１．３重量％、及び、水１３．８重量％を加えて混練し、原料組成物を調製した。
次に、この原料組成物を用いて押出成形を行い、図２（ａ）に示した形状と略同形状の生のハニカム成形体を作製した。【００４５】
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記原料組成物と同様の組成の封止材ペーストを所定のセルに充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。【００４６】
ハニカム成形体の乾燥体を４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間の条件で焼成を行うことにより、ガス流入セルの断面形状が８角形、ガス流出セルの断面形状が４角形で、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の１．５倍、気孔率が４５％、平均気孔径が１５μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セルの数（セル密度）が４６．５個／ｃｍ２（３００個／ｉｎｃｈ２）、セル壁の厚さが０．３ｍｍの炭化ケイ素焼結体からなるハニカム焼成体を製造した。【００４７】
（ハニカムフィルタの製造）
平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材ペーストを用いてハニカム焼成体を多数接着させ、さらに、１２０℃で乾燥させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、シール材層（接着剤層）の厚さ１ｍｍの円柱状のセラミックブロックを作製した。【００４８】
次に、上記シール材ペーストを用いて、ハニカムブロックの外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、外周にシール材層（コート層）が形成された直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカムフィルタを製造した。【００４９】
（触媒担持層の形成）
γ−アルミナ粉末を充分量の水と混合して攪拌し、アルミナスラリーを作製した。このアルミナスラリー中にハニカムフィルタをガス流入側端面を下にして、その全長の５０％の領域まで浸漬し、１分間保持した。
続いて、このハニカムフィルタを１１０℃で１時間加熱する乾燥工程を行い、さらに７００℃で１時間焼成する焼成工程を行って、ハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の５０％の領域に触媒担持層を形成した。
このとき、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたり４０ｇとなるように、アルミナスラリーへの浸漬と乾燥工程、焼成工程を繰り返し行った。【００５０】
（白金触媒の担持）
ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（［Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ２）２］ＨＮＯ３、白金濃度４．５３重量％）中に、ハニカムフィルタをガス流入側端面を下にして、その全長の５０％の領域まで浸漬し、１分間保持した。
続いて、このハニカムフィルタを１１０℃で２時間乾燥し、窒素雰囲気中５００℃で１時間焼成することによって触媒担持層に白金触媒を担持させた。
触媒の担持量は、触媒担持層であるアルミナ２０ｇに対して白金が３ｇ担持されるようにした。
以上の工程によって、アルミナからなる触媒担持層がハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の５０％の領域に形成され、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。【００５１】
（実施例２〜４）
実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表１に示す領域（実施例２：ガス流入側端面から０〜２５％の領域、実施例３：同２５〜５０％の領域、実施例４：同０〜９０％の領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表１に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。【００５２】
なお、実施例３では、図３（ｃ）に示すようにハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％である位置から５０％の位置まで、全長の２５％の領域に下記の方法で触媒担持層を形成した。
ハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％の領域をシリコーン樹脂を用いてコーティングした後、アルミナスラリーにハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の５０％である位置まで浸漬した。
次に、１１０℃で１時間加熱する乾燥工程を行い、さらに３００℃まで加熱することによってシリコーン樹脂を融解させて除去した。その後７００℃で焼成して触媒担持層を形成して、最後に残存したシリコーン樹脂を１％塩酸で溶解させた。
上記手順によって、図３（ｂ）に示すようにハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％である位置から５０％の位置まで、ハニカムフィルタの全長の２５％の領域に触媒担持層を形成した。【００５３】
（比較例１、２）
実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表１に示す領域（比較例１：ガス流入側端面から０〜２０％の領域、比較例２：全領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表１に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。【００５４】
（熱伝導率の測定）
実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、ハニカムフィルタのセル壁の一部分（例えば、図２（ｂ）中、破線で囲んだ部分）を切り出してガス流入側熱伝導率測定部位３１及びガス流出側熱伝導率測定部位３２とし、各熱伝導率測定部位のセル壁の熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定した。
結果を表１に示した。【００５５】
（再生限界値の測定）
実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、再生限界値を測定した。ここでは、図４に示したようなハニカムフィルタをエンジンの排気通路に配置した排ガス浄化装置を用いて測定した。
排ガス浄化装置２２０は、主に、ハニカムフィルタ１００、ハニカムフィルタ１００の外方を覆うケーシング２２１、ハニカムフィルタ１００とケーシング２２１との間に配置された保持シール材２２２から構成されており、ケーシング２２１の排ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管２２４が接続されており、ケーシング２２１の他端部には、外部に連結された排出管２２５が接続されている。なお、図４中、矢印は排ガスの流れを示している。
上記エンジンを回転数３０００ｍｉｎ−１、トルク５０Ｎｍで所定の時間運転し、所定量のＰＭを捕集した。その後、エンジンを回転数４０００ｍｉｎ−１、フルロードにして、フィルタ温度が７００℃付近で一定になったところで、エンジンを回転数１０５０ｍｉｎ−１、トルク３０ＮｍにすることによってＰＭを強制燃焼させた。
そして、この再生処理を行う実験を、ＰＭの捕集量を変化させながら行い、フィルタにクラックが発生するか否かを調査した。そして、クラックが発生しない最大ＰＭ量を再生限界値とした。【００５６】
実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表１にまとめて示した。
なお、触媒担持層の形成位置はガス流入側端面の位置を０％、ガス流出側端面の位置を１００％としたときのハニカムフィルタの全長に対するガス流入側からの位置（％）で示しており、実施例１においてはガス流入側端面から５０％の領域に触媒担持層が形成されているため、「０〜５０」と示している。
また、触媒担持層の形成量は、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの形成量として示した。【００５７】
【表１】
2008126329.tif 000003
【００５８】
図５は、実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
表１及び図５に示した結果から明らかなように、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうちハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成することにより、再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。これに対し、触媒担持層の形成範囲が２０％と狭い場合（比較例１）や、ハニカムフィルタの全体に触媒担持層を形成した場合（比較例２）には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。【００５９】
（実施例５）
実施例１で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の２．３倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例１と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。【００６０】
（実施例６〜８）
実施例５と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表２に示す領域（実施例６：ガス流入側端面から０〜２５％の領域、実施例７：同２５〜５０％の領域、実施例８：同０〜９０％の領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表２に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。【００６１】
（比較例３、４）
実施例５と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表１に示す領域（比較例５：ガス流入側端面から０〜２０％の領域、比較例６：全領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表２に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。【００６２】
実施例５〜８、比較例３、４で製造したハニカムフィルタについて、既に説明した方法により、熱伝導率の測定と再生限界値の測定とを行った。
実施例５〜８、及び、比較例３、４で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表２にまとめて示した。【００６３】
【表２】
2008126329.tif 000004
【００６４】
図６は、実施例５〜８、及び、比較例３、４で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
表２及び図６に示した結果から明らかなように、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうちハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成することにより、再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。これに対し、触媒担持層の形成範囲が２０％と狭い場合（比較例３）や、ハニカムフィルタの全体に触媒担持層を形成した場合（比較例４）には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。【００６５】
（実施例９）
実施例１で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の３．０倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例１と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。【００６６】
（実施例１０〜１２）
実施例９と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表２に示す領域（実施例１０：ガス流入側端面から０〜２５％の領域、実施例１１：同２５〜５０％の領域、実施例１２：同０〜９０％の領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表３に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。【００６７】
（比較例５、６）
実施例９と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表１に示す領域（比較例５：ガス流入側端面から０〜２０％の領域、比較例６：全領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表３に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。【００６８】
実施例９〜１２、比較例５、６で製造したハニカムフィルタについて、既に説明した方法により、熱伝導率の測定と再生限界値の測定とを行った。
実施例９〜１２、及び、比較例５、６で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表３にまとめて示した。【００６９】
【表３】
2008126329.tif 000005
【００７０】
図７は、実施例９〜１２、及び、比較例５、６で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
表３及び図７に示した結果から明らかなように、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうちハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成することにより、再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。これに対し、触媒担持層の形成範囲が２０％と狭い場合（比較例５）や、ハニカムフィルタの全体に触媒担持層を形成した場合（比較例６）には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。【００７１】
以上、実施例１〜１２、及び、比較例１〜６に示した結果より、本実施形態のハニカムフィルタは、高い再生限界値を備えることが明らかとなった。【００７２】
（第二実施形態）
次に、本発明の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本発明の本実施形態のハニカムフィルタでは、ガス流入セルの断面積の総和は、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍である。
また、各セルの具体的な断面形状は、第一の実施形態のように、ガス流入セルの断面形状が８角形で、ガス流出セルの断面形状が４角形である形状に限定されず、ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍であればどのような形状であってもよい。【００７３】
具体的には、例えば、図８（ａ）〜（ｆ）に示すような断面形状等が挙げられる。
図８（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面を示した模式図である。【００７４】
図８（ａ）に示すハニカム焼成体１５０は、図２（ａ）、（ｂ）に示したハニカム焼成体１１０と同じく、断面形状が８角形のガス流入セル１５１Ａと、断面形状が４角形のガス流出セル１５１Ｂとを備えており、ガス流入セル１５１Ａの断面積は、ガス流出セル１５１Ｂの断面積の約２．８倍である。
なお、図８（ａ）中、１５３はセル壁である。【００７５】
図８（ｂ）に示すハニカム焼成１６０は、断面形状が４角形のガス流入セル１６１Ａと、断面形状が４角形のガス流出セル１６１Ｂとを備えており、ガス流入セル１６１Ａの断面積は、ガス流出セル１６１Ｂの断面積の約１．８倍である。
なお、図８（ｂ）中、１６３はセル壁である。【００７６】
図８（ｃ）に示したハニカム焼成体１７０は、断面の形状が異なる４種類のセル、即ち、断面形状が４角形のガス流出セル１７１Ｂ、断面形状が６角形のガス流入セル１７４Ａ、１７５Ａ、及び、断面形状が８角形のガス流入セル１７１Ａを備えており、各セルをセル壁１７３の厚さが均一となるように配設している。このハニカム焼成体１７０では、ガス流入セルの断面積は、ガス流出セルの断面積の約１．８〜２．８倍である。【００７７】
図８（ｄ）に示すハニカム焼成体１８０では、ガス流入セル１８１Ａの断面形状は５角形であり、そのうちの３つの角がほぼ直角となっており、一方、ガス流出セル１８１Ｂの断面形状は４角形であり、それぞれ大きな四角形の斜めに対向する部分を占めるように構成されている。そして、ガス流入セル１８１Ａの断面積は、ガス流出セル１８１Ｂの断面積の約２．１倍である。
なお、図８（ｄ）中、１８３はセル壁である。【００７８】
図８（ｅ）に示すハニカム焼成体１９０は、図８（ａ）に示した断面形状を変形したものであって、ガス流入セル１９１Ａとガス流出セル１９１Ｂとが共有するセル壁を小容積セル側にある曲率を持って広げた形状である。そして、ガス流入セル１９１Ａの断面積は、ガス流出セル１９１Ｂの断面積の約３．０倍である。
なお、図８（ｅ）中、１９３はセル壁である。【００７９】
図８（ｆ）に示すハニカム焼成体２００は、いずれも４角形（長方形）のガス流入セル２０１Ａとガス流出セル２０１Ｂとが上下に隣接して設けられて長方形の構成単位を形成しており、上記構成単位が上下方向に連続し、左右方向に互い違いになって構成されている。そして、ガス流入セル２０１Ａの断面積は、ガス流出セル２０１Ｂの約２．９倍である。
なお、図８（ｆ）中、２０３はセル壁である。【００８０】
以上のように、本発明のハニカムフィルタは、ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍であればよい。【００８１】
また、図８（ａ）〜（ｆ）に示したような形状のセルを備えるハニカムフィルタは、押出成形用金型をセルの形状に応じて選定する以外は、第一実施形態のハニカムフィルタを製造する方法と同様の方法により製造することができる。【００８２】
また、本実施形態のハニカムフィルタにおいても、第一実施形態のハニカムフィルタと同様の作用効果（１）〜（３）を発揮することができる。【００８３】
以下、本発明の第二実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。【００８４】
（実施例１３）
実施例５で押出成形を行う際に金型を変更して、セルの形状が、図８（ｅ）に示したようなガス流入セルとガス流出セルとが共有するセル壁を小容積セル側にある曲率を持って広げた形状であり、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の２．３倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例５と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。【００８５】
（実施例１４）
実施例５で押出成形を行う際に金型を変更して、セルの形状が、図８（ｆ）に示したような、いずれも長方形のガス流入セルとガス流出セルとが上下に隣接して設けられて長方形の構成単位を形成し、上記構成単位が上下方向に連続し、左右方向に互い違いになって構成されている形状であり、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の２．３倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例５と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。【００８６】
（比較例７）
ハニカム焼成体を作製する際に、全てのセルの断面形状が、同一の正方形であるハニカム焼成体を作製した以外は実施例１と同様にして、ガス流入側端面から０〜５０％の領域に白金触媒が担持された触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを製造した。【００８７】
（比較例８）
ハニカム焼成体を作製する際に、全てのセルの断面形状が、同一の正方形であるハニカム焼成体を作製した以外は実施例４と同様にして、ガス流入側端面から０〜９０％の領域に白金触媒が担持された触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを製造した。【００８８】
（比較例９）
実施例１で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の３．５倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例１と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。【００８９】
（比較例１０）
実施例４で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の３．５倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例４と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。【００９０】
実施例１３、１４、比較例７〜１０で製造したハニカムフィルタについて、既に説明した方法により、熱伝導率の測定と再生限界値の測定とを行った。
実施例１３、１４、比較例７〜１０で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表４にまとめて示した。
また、表４には、参考のため、実施例１、４、５、８、９、１２のハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果についても付記した。【００９１】
【表４】
2008126329.tif 000006
【００９２】
表４に示した結果から明らかなように、ガス流入セルの断面積の総和をガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍にすることにより、ハニカムフィルタの再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。
これに対し、ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５倍未満の場合、及び、３．０場合を超える場合には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。【００９３】
（第三実施形態）
次に、本発明の一実施形態である第三実施形態について説明する。
本実施形態のハニカムフィルタでは、触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率が、前記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍である。
ここで、触媒担持層が形成されていない領域、及び、触媒担持層が形成された領域のそれぞれの熱伝導率は、図２（ｂ）に示すように、セル壁１１３のうち触媒担持層が形成された領域の一部を切り出してガス流入側熱伝導率測定部位３１とし、触媒担持層が形成されていない領域の一部を切り出してガス流出側熱伝導率測定部位３２とし、各熱伝導率測定部位のセル壁の熱伝導率を測定することにより求める。【００９４】
本実施形態のハニカムフィルタでは、触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率が、前記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍であるため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側の温度差に起因する熱衝撃の発生が抑制されることとなり、より高い再生限界値を備えることとなる。また、本実施形態のハニカムフィルタにおいても、第一実施形態のハニカムフィルタと同様の作用効果（１）〜（３）を発揮することができる。【００９５】
（他の実施形態）
本発明のハニカムフィルタの構成は、ガス流出セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍であれば、第一〜第三の実施形態のように、必ずしもガス流入セルのそれぞれの断面積が、ガス流出セルのそれぞれの断面積の１．５〜３．０倍である必要はなく、各セルの断面積はすべて同一で、ガス流入側が開口したセルの断面積の総和が、ガス流出側が開口したセルの断面積の総和の１．５〜３．０倍となるように各セルが封止された構成を備えていてもよい。【００９６】
本発明のハニカムフィルタの構成は、第一〜第三実施形態のように、複数のハニカム焼成体がシール材層（接着剤層）を介して複数個結束された構成に限定されず、１つのハニカム焼成体から構成されていてもよい。【００９７】
このような１つのハニカム焼成体から構成されるハニカムフィルタを製造する場合には、押出成形により成形するハニカム成形体の大きさ、形状をハニカムフィルタと略同形状とする以外は第一実施形態と同様の方法により、ハニカム焼成体を作製し、その後、必要に応じて、ハニカム焼成体の周囲にシール材層（コート層）を形成し、さらに、触媒担持層の形成、触媒の担持を行う。【００９８】
本発明のハニカムフィルタの形状は、図１に示した円柱状に限定されるものではなく、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱形状であればよい。【００９９】
本発明のハニカムフィルタの気孔率は、３０〜７０％であることが望ましい。ハニカムフィルタの強度を維持することが可能であるとともに、排ガスがセル壁を通過する際の抵抗を低く保つことができるからである。
これに対し、上記気孔率が３０％未満であると、セル壁が早期に目詰まりを起こすことがあり、一方、上記気孔率が７０％を超えると、ハニカムフィルタの強度が低下して容易に破壊されることがある。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等、従来公知の方法により測定することができる。【０１００】
上記ハニカムフィルタの長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎ２）、望ましい上限は、９３個／ｃｍ２（６００個／ｉｎ２）、より望ましい下値は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎ２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎ２）である。【０１０１】
上記ハニカムフィルタの構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料の主成分として挙げられる。また、コージェライトやチタン酸アルミニウム等であってもよい。【０１０２】
上記ハニカムフィルタの構成材料の主成分は、第一〜第三実施形態のような、複数のハニカム焼成体がシール材層（接着剤層）を介して結束されたハニカムフィルタでは、炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。また、炭化ケイ素に金属ケイ素が配合されたもの（ケイ素含有炭化ケイ素）も望ましい。
また、ハニカムフィルタが１つのハニカム焼成体から構成される場合、その構成材料の主成分は、コージェライトやチタン酸アルミニウムが望ましい。【０１０３】
湿潤混合物を調製する際に使用する炭化ケイ素粉末の粒径は特に限定されないが、後の焼成工程で収縮の少ないものが望ましい。例えば、１．０〜５０μｍの平均粒径を有する粉末１００重量部と０．１〜１．０μｍの平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを使用することが望ましい。
上記範囲で炭化ケイ素粉末の粒径を調節することが、ハニカム焼成体の気孔径を調節するのに適している。なお、ハニカム焼成体の気孔径の調節は、焼成温度の調節によっても行うことができる。【０１０４】
湿潤混合物における有機バインダは特に限定されず、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。このなかでは、メチルセルロースが望ましい。有機バインダの配合量は、通常、炭化ケイ素粉末等１００重量部に対して、１〜１０重量部が望ましい。【０１０５】
湿潤混合物を調製する際に使用する可塑剤や潤滑剤は、特に限定されず、可塑剤としては、例えば、グリセリン等が挙げられる。また、潤滑剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。
潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、湿潤混合物に含まれていなくてもよい。【０１０６】
また、湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられる。
さらに、湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。【０１０７】
さらに、湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。【０１０８】
また、湿潤混合物中の有機分の含有量は１０重量％以下であることが望ましく、水分の含有量は８〜３０重量％であることが望ましい。【０１０９】
セルを封止する封止材ペーストとしては特に限定されないが、後工程を経て製造される封止材の気孔率が３０〜７５％となるものが望ましく、例えば、湿潤混合物と同様のものを用いることができる。【０１１０】
シール材ペーストにおける無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。【０１１１】
シール材ペーストにおける有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。【０１１２】
シール材ペーストにおける無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。【０１１３】
シール材ペーストにおける無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望ましい。【０１１４】
さらに、シール材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。【０１１５】
上記触媒担持層を形成する材料としては、比表面積が高く触媒を高分散させて担持させることのできる材料であることが望ましく、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ等の酸化物セラミックが挙げられる。これらの材料は、単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。
この中でも、２５０ｍ２／ｇ以上の高い比表面積を有するものを選択することが望ましく、γ−アルミナが特に望ましい。【０１１６】
上記アルミナからなる触媒担持層を形成する方法は、第一の実施形態において説明した方法に特に限定されるものではなく、ハニカムフィルタをアルミニウムを含有する金属化合物の溶液、例えば、硝酸アルミニウムの水溶液などに含浸して、ゾル−ゲル法によりセル壁にアルミナ膜を被膜させ、ハニカムフィルタを乾燥、焼成する方法を用いてもよい。【０１１７】
上記触媒担持層の表面に担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、このなかでは、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第一実施形態のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体に触媒担持層が形成されている領域の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】再生限界値を測定する際に使用する排ガス浄化装置の断面図である。
【図５】実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
【図６】実施例５〜８、及び、比較例３、４で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
【図７】実施例９〜１２、及び、比較例５、６で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面を示した模式図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０、２０、３０、４０  触媒担持層
２１  ガス流入側端面
２２  ガス流出側端面
１００  ハニカムフィルタ
１１０、１２０、１３０、１４０  ハニカム焼成体
１１１  セル
１１２  封止材
１１３  セル壁
Ｇ  排ガス
【図１】
2008126329.tif 000007
【図２】
2008126329.tif 000008
【図３】
2008126329.tif 000009
【図４】
2008126329.tif 000010
【図５】
2008126329.tif 000011
【図６】
2008126329.tif 000012
【図７】
2008126329.tif 000013
【図８】
2008126329.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月30日(2008.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記ハニカムフィルタは、主成分が炭化ケイ素からなる請求項４に記載のハニカムフィルタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出されるスス等のパティキュレート（以下、ＰＭともいう）が、環境や人体に害を及ぼすことが近年問題となっている。そこで、排ガス中のＰＭを捕集して、排ガスを浄化するフィルタとして多孔質セラミックからなるハニカム構造体を用いたハニカムフィルタが種々提案されている。
また、このようなハニカムフィルタにおいては、排ガスを浄化するための触媒が担持されることがあるが、この場合、触媒を担持させる領域に触媒担持層が形成され、この触媒担持層に触媒が担持される。
特許文献１には、排ガスを流入させる側（ガス流入側）に触媒が多く担持され、排ガスを流出させる側（ガス流出側）に触媒が少なく担持されているか、あるいは、ガス流入側にのみ触媒が担持され、ガス流出側に触媒が担持されていない炭化ケイ素製ハニカムフィルタ及びこのようなハニカムフィルタが排ガス流路に設置された排ガス浄化システムが開示されている。
また、特許文献２には、ハニカムフィルタのガス流入側からガス流出側に向かって段階的又は連続的に、触媒担持量が順次小さくなるように構成したハニカムフィルタが開示されている。
【０００３】
特許文献１、２に開示されたハニカムフィルタは、通常、ハニカムフィルタでは高温の排ガスを流した際にガス流入側の温度に比べてガス流出側の温度が高温になる傾向にあるため、ハニカムフィルタのガス流出側に担持させた触媒の量が少なくてもＰＭの燃焼が充分に行われることに着目して作製されたハニカムフィルタである。
【０００４】
特許文献１、２に開示されたハニカムフィルタにおいては、ガス流出側に担持させる触媒の量を減らしてコストダウンを図ることができる。
また、担持させる触媒の量を減らすことによって、初期圧力損失を低下させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４２２３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、ハニカムフィルタでは、通常、高い再生限界値（ＰＭを補集して燃焼させた場合にフィルタにクラックが生じることのない、ＰＭの補集量の最大値）を備えることが望ましいと考えられている。なぜなら、再生限界値が低いハニカムフィルタを用いた排ガス浄化システムでは、頻繁に再生処理を行う必要があり、内燃機関の燃費が悪化するという問題があるためである。
よって、従来のハニカムフィルタは再生限界値の点で改善の必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者らは、さらに高い再生限界値を備えるハニカムフィルタを提供すべく、鋭意検討を重ねた。
その結果、まず、ハニカムフィルタのガス流出側端面からハニカムフィルタの全長の少なくとも１０％の領域に触媒担持層を形成せず、この少なくとも１０％の領域の熱伝導率をハニカムフィルタの触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高くすることにより、ガス流出側端面近傍からの放熱が確実に進行し、この場合、ガス流出側の温度上昇が抑制されるため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差に起因する熱衝撃が発生しにくく、ハニカムフィルタの再生限界値が高いものとなることを見出した。
【０００８】
また、ハニカムフィルタに触媒を担持させた場合、触媒が担持されている領域では、流入したガスの反応により熱が発生するため、触媒が担持されている領域における発熱量は、触媒が担持されていない領域に比べて大きくなる。そして、触媒が担持されている領域が狭すぎると、狭い領域で大量に熱が発生することとなる。さらに、触媒担持層が形成されている領域は、触媒担持層が形成されていない領域に比べて熱伝導率が低いため、放熱が起こりにくい状態にある。
そのため、触媒が担持された触媒担持層が形成された領域が狭いと、その領域と他の領域との温度差が非常に大きくなり、その結果、ハニカムフィルタに大きな熱衝撃が加わることとなる。
これに対して、本発明者らは、触媒担持層を形成する領域を、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうち、ハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域とすることにより、狭い領域で大量の熱が発生し、大きな熱衝撃がハニカムフィルタに加わることが防止され、ハニカムフィルタの再生限界値が高いものとなることを見出した。
【０００９】
さらに、本発明者らは、上述したような所定の領域にのみ触媒担持層が形成されたハニカムフィルタについて、ＰＭを補集した後のハニカムフィルタの状態を観察した。すると、驚くべきことに、ガス流入側に比べてガス流出側にＰＭが多く補集されている現象が認められた。
【００１０】
そして、本観察結果のようにハニカムフィルタのガス流出側にＰＭが多く蓄積された状態でハニカムフィルタの再生処理を行うと、ガス流出側の温度がガス流入側に比べて高くなり、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差が大きくなるため、ハニカムフィルタに加わる熱衝撃が大きくなってクラックが生じやすくなるものと考えられた。
このことから、ハニカムフィルタのガス流出側にＰＭが多く蓄積されることは、ハニカムフィルタの再生限界値を低下させる原因となると推定された。
【００１１】
これらを踏まえて、本発明者らは、ハニカムフィルタの再生限界値を高めるには、ガス流出側のセル壁にＰＭが多く捕集されることを防止し、ハニカムフィルタの構成をガス流入側からガス流出側に向かって、ＰＭができるだけ均一に捕集されるようにすればよいことに想到し、本発明を完成した。
【００１２】
即ち、請求項１に記載のハニカムフィルタは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルのいずれか一方の端部が封止された柱状のハニカム焼成体からなり、一方の端面側から流入したガスが他方の端面側から流出するハニカムフィルタであって、
上記ハニカムフィルタの上記ガスが流入する側が開口したセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の総和が、上記ハニカムフィルタの上記ガスが流出する側が開口したセルの上記長手方向に垂直な断面の面積の総和の１．５〜３．０倍であり、
上記ハニカムフィルタには、そのガス流出側端面から上記ハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が形成されておらず、
上記ハニカムフィルタのガス流入側端面から上記ハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうち、上記ハニカムフィルタの全長の２５％〜９０％の領域には触媒担持層が形成され、
上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率は、上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高いことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載のハニカムフィルタでは、ガスが流入する側が開口したセル（以下、ガス流入セルともいう）の上記長手方向に垂直な断面の面積の総和が、ガスが流出する側が開口したセル（以下、ガス流出セルともいう）の上記長手方向に垂直な断面の面積の総和の１．５〜３．０倍であり、このような構成を備えるため、ガスがハニカム構造体に流入した際に、ガス流入セルを流れるガスの流速は、ガス流出セルを流れるガスの流速よりも遅くなる傾向にある。
以下、上記ハニカムフィルタのセルの上記長手方向に垂直な断面の面積を断面積ともいう。
そのため、ガス流入セルの断面積の総和とガス流出セルの断面積の総和とが略同一のハニカムフィルタと比較すると、ハニカムフィルタの流入側において、パティキュレート（ＰＭ）を含む排ガスがセル壁を通過しやすくなり、ハニカムフィルタの流入側において捕集されるＰＭの量が多くなり、ハニカムフィルタの流入側から流出側に向かってＰＭが均一に捕集されやすくなる。
【００１４】
そして、このように、ＰＭがハニカムフィルタの流出側に偏って捕集されず、ハニカムフィルタの流入側から流出側に向かって均一に捕集される傾向にあると、ＰＭを燃焼させた際（再生処理を行った際）に、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差が小さくなり、再生処理において、ハニカムフィルタにクラックが発生しにくくなると考えられる。そのため、請求項１に記載のハニカムフィルタは、高い再生限界値を備えることとなる。
【００１５】
これに対し、ガス流入セルの断面積の総和がガス流出セルの断面積の総和の１．５倍未満では、ガス流入セル内を流れるＰＭの流速が充分に遅くならず、ハニカムフィルタのガス流出側にＰＭが偏って捕集されやすいため、再生限界値が低くなりやすい。
一方、ガス流入セルの断面積の総和がガス流出セルの断面積の総和の３．０倍を超えると、ガス流入セルからガス流出セルへガスが流れにくくなるため、ＰＭが偏って捕集されやすく、再生限界値が低くなりやすい。
【００１６】
また、請求項１に記載のハニカムフィルタにおいては、ハニカムフィルタのガス流出側の端面からハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が形成されておらず、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率は、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成された領域の熱伝導率に比べて高くなっている。
このようにガス流出側端面からハニカムフィルタの全長の１０％の領域を熱伝導率の高い部材からなる領域とすることにより、ガス流出側端面近傍からの放熱を促進させることができる。その結果、ハニカムフィルタのガス流出側の温度上昇が防止されるため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差に起因する熱衝撃が発生しにくく、再生限界値の高いハニカムフィルタとなる。
【００１７】
また、触媒が担持されているとガスの反応による発熱が生じるため、触媒が担持されている領域は、触媒が担持されていない領域と比べて発熱量が大きくなる。さらに、触媒担持層が形成された領域は、触媒担持層が形成されていない領域に比べて、熱伝導率が低くいため、放熱が起こりにくくなっている。そのため、触媒が担持されている領域が狭すぎる場合には、狭い領域で大量の熱が発生し、触媒担持層の上に触媒が担持された領域と、触媒担持層が形成されていない領域との温度差がより大きくなり、ハニカムフィルタに加わる熱衝撃が大きくなる。
これに対し、請求項１に記載のハニカムフィルタのように、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成した場合には、触媒を担持させた際に触媒が担持されている領域が狭すぎず、触媒担持層の上に触媒が担持された領域と、触媒担持層が形成されていない領域との温度差が大きくなりすぎないため、再生限界値の高いハニカムフィルタとなる。
【００１８】
このように、請求項１に記載のハニカムフィルタでは、ガス流入セルの断面積の総和と、ガス流出セルの断面積の総和とが、所定の比率で形成されており、さらに、触媒担持層が所定の領域に形成されている。そのため、請求項１に記載のハニカムフィルタは、高い再生限界値を備えることとなる。
【００１９】
請求項２に記載のハニカムフィルタは、上記触媒担持層に触媒が担持されている。
請求項２に記載のハニカムフィルタでは、上記触媒担持層に担持された触媒によって排ガスの浄化を行うことができる。
【００２０】
請求項３に記載のハニカムフィルタは、上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率が、上記ハニカムフィルタの上記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍である。
【００２１】
請求項３に記載のハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成されていない領域は、ハニカムフィルタの触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍の熱伝導率を有しているため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側の温度差に起因する熱衝撃の発生が抑制されることとなる。そのため、請求項３に記載のハニカムフィルタは、より高い再生限界値を備えることとなる。
【００２２】
請求項４に記載のハニカムフィルタは、上記ハニカムフィルタの主成分が、炭化物セラミックス、窒化物セラミックス、金属と炭化物セラミックスの複合体、金属と窒化物セラミックスとの複合体のいずれかからなる。
また、請求項５に記載のハニカムフィルタは、上記ハニカムフィルタの主成分が、炭化ケイ素からなる。
ハニカムフィルタの主成分となる上記材料はいずれも熱伝導率が高いため、請求項４及び５に記載のハニカムフィルタは、きわめて高い再生限界値を備えることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第一実施形態）
以下、本発明の一実施形態である第一実施形態について説明する。
図１は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、図２（ａ）は、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００２４】
ハニカムフィルタ１００では、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなハニカム焼成体１１０がシール材層（接着剤層）１０１を介して複数個結束されてセラミックブロック１０３を構成し、さらに、このセラミックブロック１０３の外周にシール材層（コート層）１０２が形成されている。
【００２５】
ハニカム焼成体１１０は、多孔質炭化ケイ素を主成分とし、ハニカム焼成体１１０には、多数のセル１１１Ａ、１１１Ｂがセル壁１１３を隔てて長手方向（図２（ａ）中、矢印ａの方向）に並設されており、セル１１１Ａ、１１１Ｂはいずれか一方の端部が封止材１１２で封止されている。具体的には、セル１１１Ａは、排ガスＧの流出側の端部が封止されており、セル１１１Ｂは、排ガスＧの流入側の端部が封止されている。
ここで、セル１１１Ａの上記長手方向に垂直な断面の形状は８角形であり、セル１１１Ｂの上記長手方向に垂直な断面の形状は４角形である。
また、セル１１１Ａの上記長手方向に垂直な断面の面積は、セル１１１Ｂの上記長手方向に垂直な断面の面積の１．５倍である。また、ハニカム焼成体１１０において、セル１１１Ａの個数とセル１１１Ｂの個数とは同数である。
従って、ハニカム焼成体１１０が複数個結束されたハニカムフィルタ１００では、排ガスＧが流入する側が開口したセルの断面積の総和が、排ガスＧが流出する側が開口したセルの断面積の総和の１．５倍である。
【００２６】
また、ハニカム焼成体１１０では、図２（ｂ）に示すように、ガス流入側端面２１側が開口したセル１１１Ａに流入した排ガスＧは、必ずセル同士を隔てるセル壁１１３を通過した後、ガス流出側端面２２側が開口した他のセル１１１Ｂから流出するようになっている。
従って、ハニカム焼成体１１０（ハニカムフィルタ１００）では、セル壁１１３がＰＭ等を補集するためのフィルタとして機能する。
【００２７】
また、ハニカムフィルタ１００では、ハニカムフィルタ１００の所定の領域に、白金（Ｐｔ）触媒が担持されたアルミナからなる触媒担持層１０が形成されている。従って、ハニカムフィルタ１００の触媒担持層１０が形成されていない領域の熱伝導率は、ハニカムフィルタ１００の触媒担持層１０が形成された領域の熱伝導率に比べて高いこととなる。
また、触媒を触媒担持層に担持させることにより、排ガス中の有害成分の浄化、及び、ＰＭの燃焼を促進することができる。
【００２８】
ここで、触媒担持層を形成する所定の領域について、図面を参照しながら説明しておく。
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ所定の領域に触媒担持層が形成されたハニカム焼成体の一例を模式的に示す断面図である。
詳細には、ハニカム焼成体の全長Ｌに対して（ａ）は、ガス流入側端面２１から５０％の領域に触媒担持層１０が形成され、（ｂ）は、ガス流入側端面２１から２５％の領域に触媒担持層２０が形成され、（ｃ）は、ガス流入側端面２１から２５〜５０％の領域に触媒担持層３０が形成され、（ｄ）は、ガス流入側端面２１から９０％の領域に触媒担持層４０が形成されたハニカム焼成体を示している。
なお、ハニカムフィルタの全長はハニカム焼成体の全長と等しい。
【００２９】
図３（ａ）〜（ｄ）に示すハニカム焼成体１１０、１２０、１３０、１４０においては、いずれもハニカム焼成体の全長Ｌに対してガス流出側端面２２から１０％の領域（図３（ａ）〜（ｄ）中、領域Ｂ）には触媒担持層が形成されていない。そして、ハニカム焼成体の全長Ｌに対してガス流入側端面２１から９０％の領域（図３（ａ）中、領域Ａ）のうち、ハニカム焼成体の全長Ｌの２５％〜９０％の領域（図３（ａ）〜（ｄ）中、領域Ｃ）には、触媒担持層が形成されている。
【００３０】
触媒担持層が形成されている領域Ｃは、図３（ａ）、（ｂ）、（ｄ）のようにガス流入側端面２１から連続して設けられていてもよいし、図３（ｃ）のようにガス流入側端面２１から離間した位置から連続して設けられていてもよい。
なお、図３（ａ）〜（ｄ）に示したハニカム焼成体では、触媒担持層はセル壁１１３の内部に形成されているが、上記触媒担持層は、セル壁１１３の表面に形成されていてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態に係る触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを製造する方法について説明する。
（１）セラミック原料として平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末と有機バインダとを乾式混合して混合粉末を調製するとともに、液状の可塑剤と潤滑剤と水とを混合して混合液体を調製し、続いて、上記混合粉末と上記混合液体とを湿式混合機を用いて混合することにより、成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
【００３２】
（２）上記湿潤混合物を押出成形機に投入し、上記湿潤混合物を押出成形することにより所定の形状のハニカム成形体を作製する。ここでは、各セルが所定の形状となるよう押出成形用金型を選定する。
さらに、ハニカム成形体を所定の長さに切断した後、乾燥機を用いて乾燥させ、図２（ａ）、（ｂ）に示したハニカム焼成体と略同形状のハニカム成形体とする。
【００３３】
（３）さらに、各セルの所定の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、各セルを目封じする。セルを目封じする際には、ハニカム成形体の端面に目封じ用のマスクを当てて、目封じの必要なセルにのみ封止材ペーストを充填する。
【００３４】
（４）各セルの一方の端部が目封じされたハニカム成形体を脱脂炉中で加熱し、ハニカム成形体中の有機物を分解除去する脱脂処理を行い、ハニカム脱脂体を作製する。
続いて、上記ハニカム脱脂体を焼成炉内に投入し、所定の温度（例えば、２２００〜２３００℃）で焼成処理を行い、ハニカム焼成体を作製する。
【００３５】
（５）上記ハニカム焼成体の側面に、シール材層（接着剤層）となるシール材ペーストを塗布してシール材ペースト層を形成し、このシール材ペースト層の上に、順次他のハニカム焼成体を積層する工程を繰り返して所定数のハニカム焼成体が結束されたハニカム焼成体の集合体を作製する。ここで、シール材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機繊維及び／又は無機粒子とからなるものを使用する。
【００３６】
（６）上記ハニカム焼成体の集合体を加熱してシール材ペースト層を乾燥、固化させてシール材層（接着剤層）とする。その後、ダイヤモンドカッターを用いてハニカム焼成体の集合体に切削加工を施してセラミックブロックとし、セラミックブロックの外周面にシール材ペーストを塗布し、シール材ペーストを乾燥固化させてシール材層（コート層）を形成することによりハニカムフィルタとする。
【００３７】
（７）次に、上記ハニカムフィルタの所定の領域にアルミナからなる触媒担持層を形成し、さらに上記触媒担持層に白金触媒を担持させる。具体的には、下記（ａ）及び（ｂ）の処理を行う。
（ａ）アルミナ粒子を含むアルミナ溶液中に、ハニカムフィルタをガス流入側端面とする面を下にして、触媒担持層を形成する所定の領域がアルミナ溶液中に漬かるようにハニカムフィルタを浸漬し、ハニカムフィルタの所定の領域に選択的にアルミナ粒子を付着させる。
その後、ハニカムフィルタを１１０〜２００℃で２時間乾燥させ、乾燥後のハニカムフィルタを５００〜１０００℃で加熱焼成することにより、ハニカムフィルタの所定の領域に触媒担持層を形成する。
【００３８】
（ｂ）次に、白金を含有する金属化合物の溶液中に、ガス流入側端面とする面を下にして、触媒担持層を形成した所定の領域が溶液中に漬かるようにハニカムフィルタを浸漬し、浸積後のハニカムフィルタを乾燥させ、乾燥後のハニカムフィルタを不活性雰囲気下、５００〜８００℃で加熱焼成することにより触媒担持層に触媒を担持させる。
【００３９】
なお、（ａ）及び（ｂ）に示した方法は、ハニカムフィルタのガス流入側端面から連続して設けられた触媒担持層を形成し、この触媒担持層に触媒を担持する方法であるが、図３（ｃ）に示したようなガス流入側端面から離間した位置から連続して設けられた触媒担持層を形成し、この触媒担持層に触媒を担持させる場合には、例えば、下記のような方法を用いればよい。
即ち、上記（ａ）の工程を行う前に、ハニカムフィルタのガス流入側の触媒担持層を形成しない領域を、シリコーン樹脂でコーティングしておき、アルミナ粒子として白金付きアルミナ粒子を用いて上記（ａ）の工程の乾燥処理までを行い、その後、さらに３００℃程度まで加熱してシリコーン樹脂を融解させて除去し、続いて、上記（ａ）の工程の加熱焼成処理を行った後、ハニカムフィルタに残留したシリコーン樹脂を酸で溶解除去する。
【００４０】
以下、本実施形態のハニカムフィルタの作用効果について列挙する。
（１）本実施形態のハニカムフィルタは、ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５倍と、ガス流入セルの断面積の総和の方が、ガス流出セルの断面積の総和よりも大きいため、パティキュレートがセル壁に均一に捕集されやすく、高い再生限界値を備えることとなる。
これは、ガス流入セル内を流れる排ガスの流速が、ガス流入セルの断面積の総和とガス流出セルの断面積の総和とが同一のハニカムフィルタに比べて遅くなるためと考えられる。
【００４１】
（２）ガス流出側端面からハニカムフィルタの全長の１０％の領域には触媒担持層が設けられておらず、上記領域は、触媒担持層が形成された領域よりも熱伝導率が高いため、ガス流出側端面近傍は放熱性に優れる。そのため、再生処理を行った際に、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側との温度差に起因する熱衝撃が発生しにくく、ハニカムフィルタは高い再生限界値を備えることとなる。
【００４２】
（３）ハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に、触媒が担持された触媒担持層が形成されているため、触媒が担持された領域は充分に広く、再生処理において、ハニカムフィルタの狭い領域で大量の発熱が生じることがないため、再生限界値が高くなる。
【００４３】
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１）
（ハニカム焼成体の作製）
平均粒径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを湿式混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂２．１重量％、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日本油脂社製  ユニルーブ）２．８重量％、グリセリン１．３重量％、及び、水１３．８重量％を加えて混練し、原料組成物を調製した。
次に、この原料組成物を用いて押出成形を行い、図２（ａ）に示した形状と略同形状の生のハニカム成形体を作製した。
【００４５】
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記原料組成物と同様の組成の封止材ペーストを所定のセルに充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。
【００４６】
ハニカム成形体の乾燥体を４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間の条件で焼成を行うことにより、ガス流入セルの断面形状が８角形、ガス流出セルの断面形状が４角形で、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の１．５倍、気孔率が４５％、平均気孔径が１５μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セルの数（セル密度）が４６．５個／ｃｍ２（３００個／ｉｎｃｈ２）、セル壁の厚さが０．３ｍｍの炭化ケイ素焼結体からなるハニカム焼成体を製造した。
【００４７】
（ハニカムフィルタの製造）
平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材ペーストを用いてハニカム焼成体を多数接着させ、さらに、１２０℃で乾燥させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、シール材層（接着剤層）の厚さ１ｍｍの円柱状のセラミックブロックを作製した。
【００４８】
次に、上記シール材ペーストを用いて、セラミックブロックの外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、外周にシール材層（コート層）が形成された直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカムフィルタを製造した。
【００４９】
（触媒担持層の形成）
γ−アルミナ粉末を充分量の水と混合して攪拌し、アルミナスラリーを作製した。このアルミナスラリー中にハニカムフィルタをガス流入側端面を下にして、その全長の５０％の領域まで浸漬し、１分間保持した。
続いて、このハニカムフィルタを１１０℃で１時間加熱する乾燥工程を行い、さらに７００℃で１時間焼成する焼成工程を行って、ハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の５０％の領域に触媒担持層を形成した。
このとき、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたり４０ｇとなるように、アルミナスラリーへの浸漬と乾燥工程、焼成工程を繰り返し行った。
【００５０】
（白金触媒の担持）
ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（［Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ２）２］ＨＮＯ３、白金濃度４．５３重量％）中に、ハニカムフィルタをガス流入側端面を下にして、その全長の５０％の領域まで浸漬し、１分間保持した。
続いて、このハニカムフィルタを１１０℃で２時間乾燥し、窒素雰囲気中５００℃で１時間焼成することによって触媒担持層に白金触媒を担持させた。
触媒の担持量は、触媒担持層であるアルミナ２０ｇに対して白金が３ｇ担持されるようにした。
以上の工程によって、アルミナからなる触媒担持層がハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の５０％の領域に形成され、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。
【００５１】
（実施例２〜４）
実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表１に示す領域（実施例２：ガス流入側端面から０〜２５％の領域、実施例３：同２５〜５０％の領域、実施例４：同０〜９０％の領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表１に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。
【００５２】
なお、実施例３では、図３（ｃ）に示すようにハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％である位置から５０％の位置まで、全長の２５％の領域に下記の方法で触媒担持層を形成した。
ハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％の領域をシリコーン樹脂を用いてコーティングした後、アルミナスラリーにハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の５０％である位置まで浸漬した。
次に、１１０℃で１時間加熱する乾燥工程を行い、さらに３００℃まで加熱することによってシリコーン樹脂を融解させて除去した。その後７００℃で焼成して触媒担持層を形成して、最後に残存したシリコーン樹脂を１％塩酸で溶解させた。
上記手順によって、図３（ｂ）に示すようにハニカムフィルタのガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の２５％である位置から５０％の位置まで、ハニカムフィルタの全長の２５％の領域に触媒担持層を形成した。
【００５３】
（比較例１、２）
実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表１に示す領域（比較例１：ガス流入側端面から０〜２０％の領域、比較例２：全領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表１に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。
【００５４】
（熱伝導率の測定）
実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、ハニカムフィルタのセル壁の一部分（例えば、図２（ｂ）中、破線で囲んだ部分）を切り出してガス流入側熱伝導率測定部位３１及びガス流出側熱伝導率測定部位３２とし、各熱伝導率測定部位のセル壁の熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定した。
結果を表１に示した。
【００５５】
（再生限界値の測定）
実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、再生限界値を測定した。ここでは、図４に示したようなハニカムフィルタをエンジンの排気通路に配置した排ガス浄化装置を用いて測定した。
排ガス浄化装置２２０は、主に、ハニカムフィルタ１００、ハニカムフィルタ１００の外方を覆うケーシング２２１、ハニカムフィルタ１００とケーシング２２１との間に配置された保持シール材２２２から構成されており、ケーシング２２１の排ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管２２４が接続されており、ケーシング２２１の他端部には、外部に連結された排出管２２５が接続されている。なお、図４中、矢印は排ガスの流れを示している。
上記エンジンを回転数３０００ｍｉｎ−１、トルク５０Ｎｍで所定の時間運転し、所定量のＰＭを捕集した。その後、エンジンを回転数４０００ｍｉｎ−１、フルロードにして、フィルタ温度が７００℃付近で一定になったところで、エンジンを回転数１０５０ｍｉｎ−１、トルク３０ＮｍにすることによってＰＭを強制燃焼させた。
そして、この再生処理を行う実験を、ＰＭの捕集量を変化させながら行い、フィルタにクラックが発生するか否かを調査した。そして、クラックが発生しない最大ＰＭ量を再生限界値とした。
【００５６】
実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表１にまとめて示した。
なお、触媒担持層の形成位置はガス流入側端面の位置を０％、ガス流出側端面の位置を１００％としたときのハニカムフィルタの全長に対するガス流入側からの位置（％）で示しており、実施例１においてはガス流入側端面から５０％の領域に触媒担持層が形成されているため、「０〜５０」と示している。
また、触媒担持層の形成量は、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの形成量として示した。
【００５７】
【表１】
2008126329.tif 000015
【００５８】
図５は、実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
表１及び図５に示した結果から明らかなように、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうちハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成することにより、再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。これに対し、触媒担持層の形成範囲が２０％と狭い場合（比較例１）や、ハニカムフィルタの全体に触媒担持層を形成した場合（比較例２）には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。
【００５９】
（実施例５）
実施例１で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の２．３倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例１と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。
【００６０】
（実施例６〜８）
実施例５と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表２に示す領域（実施例６：ガス流入側端面から０〜２５％の領域、実施例７：同２５〜５０％の領域、実施例８：同０〜９０％の領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表２に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。
【００６１】
（比較例３、４）
実施例５と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表２に示す領域（比較例３：ガス流入側端面から０〜２０％の領域、比較例４：全領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表２に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。
【００６２】
実施例５〜８、比較例３、４で製造したハニカムフィルタについて、既に説明した方法により、熱伝導率の測定と再生限界値の測定とを行った。
実施例５〜８、及び、比較例３、４で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表２にまとめて示した。
【００６３】
【表２】
2008126329.tif 000016
【００６４】
図６は、実施例５〜８、及び、比較例３、４で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
表２及び図６に示した結果から明らかなように、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうちハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成することにより、再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。これに対し、触媒担持層の形成範囲が２０％と狭い場合（比較例３）や、ハニカムフィルタの全体に触媒担持層を形成した場合（比較例４）には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。
【００６５】
（実施例９）
実施例１で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の３．０倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例１と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。
【００６６】
（実施例１０〜１２）
実施例９と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表３に示す領域（実施例１０：ガス流入側端面から０〜２５％の領域、実施例１１：同２５〜５０％の領域、実施例１２：同０〜９０％の領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表３に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。
【００６７】
（比較例５、６）
実施例９と同様にしてハニカムフィルタを作製した後、触媒担持層を形成する際にハニカムフィルタをスラリー中に浸漬する深さを変更して表３に示す領域（比較例５：ガス流入側端面から０〜２０％の領域、比較例６：全領域）に触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを作製した。
この際、アルミナスラリーの濃度を調整して、ハニカムフィルタのうち触媒担持層が形成されている領域の体積１リットルあたりの触媒担持層の形成量が、表３に示す量となるようにした。
これは、触媒担持層の形成量が、ハニカムフィルタ全体の体積１リットルあたり２０ｇとなるように定めた形成量である。
【００６８】
実施例９〜１２、比較例５、６で製造したハニカムフィルタについて、既に説明した方法により、熱伝導率の測定と再生限界値の測定とを行った。
実施例９〜１２、及び、比較例５、６で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表３にまとめて示した。
【００６９】
【表３】
2008126329.tif 000017
【００７０】
図７は、実施例９〜１２、及び、比較例５、６で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
表３及び図７に示した結果から明らかなように、ガス流入側端面からハニカムフィルタの全長の９０％の領域のうちハニカムフィルタの全長の２５％以上の領域に触媒担持層を形成することにより、再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。これに対し、触媒担持層の形成範囲が２０％と狭い場合（比較例５）や、ハニカムフィルタの全体に触媒担持層を形成した場合（比較例６）には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。
【００７１】
以上、実施例１〜１２、及び、比較例１〜６に示した結果より、本実施形態のハニカムフィルタは、高い再生限界値を備えることが明らかとなった。
【００７２】
（第二実施形態）
次に、本発明の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本発明の本実施形態のハニカムフィルタでは、ガス流入セルの断面積の総和は、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍である。
また、各セルの具体的な断面形状は、第一の実施形態のように、ガス流入セルの断面形状が８角形で、ガス流出セルの断面形状が４角形である形状に限定されず、ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍であればどのような形状であってもよい。
【００７３】
具体的には、例えば、図８（ａ）〜（ｆ）に示すような断面形状等が挙げられる。
図８（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面を示した模式図である。
【００７４】
図８（ａ）に示すハニカム焼成体１５０は、図２（ａ）、（ｂ）に示したハニカム焼成体１１０と同じく、断面形状が８角形のガス流入セル１５１Ａと、断面形状が４角形のガス流出セル１５１Ｂとを備えており、ガス流入セル１５１Ａの断面積は、ガス流出セル１５１Ｂの断面積の２．８倍である。
なお、図８（ａ）中、１５３はセル壁である。
【００７５】
図８（ｂ）に示すハニカム焼成１６０は、断面形状が４角形のガス流入セル１６１Ａと、断面形状が４角形のガス流出セル１６１Ｂとを備えており、ガス流入セル１６１Ａの断面積は、ガス流出セル１６１Ｂの断面積の１．８倍である。
なお、図８（ｂ）中、１６３はセル壁である。
【００７６】
図８（ｃ）に示したハニカム焼成体１７０は、断面の形状が異なる４種類のセル、即ち、断面形状が４角形のガス流出セル１７１Ｂ、断面形状が６角形のガス流入セル１７４Ａ、１７５Ａ、及び、断面形状が８角形のガス流入セル１７１Ａを備えており、各セルをセル壁１７３の厚さが均一となるように配設している。このハニカム焼成体１７０では、ガス流入セルの断面積は、ガス流出セルの断面積の１．８〜２．８倍である。
【００７７】
図８（ｄ）に示すハニカム焼成体１８０では、ガス流入セル１８１Ａの断面形状は５角形であり、そのうちの３つの角がほぼ直角となっており、一方、ガス流出セル１８１Ｂの断面形状は４角形であり、それぞれ大きな四角形の斜めに対向する部分を占めるように構成されている。そして、ガス流入セル１８１Ａの断面積は、ガス流出セル１８１Ｂの断面積の２．１倍である。
なお、図８（ｄ）中、１８３はセル壁である。
【００７８】
図８（ｅ）に示すハニカム焼成体１９０は、図８（ａ）に示した断面形状を変形したものであって、ガス流入セル１９１Ａとガス流出セル１９１Ｂとが共有するセル壁をガス流出セル側にある曲率を持って広げた形状である。そして、ガス流入セル１９１Ａの断面積は、ガス流出セル１９１Ｂの断面積の３．０倍である。
なお、図８（ｅ）中、１９３はセル壁である。
【００７９】
図８（ｆ）に示すハニカム焼成体２００は、いずれも４角形（長方形）のガス流入セル２０１Ａとガス流出セル２０１Ｂとが上下に隣接して設けられて長方形の構成単位を形成しており、上記構成単位が上下方向に連続し、左右方向に互い違いになって構成されている。そして、ガス流入セル２０１Ａの断面積は、ガス流出セル２０１Ｂの断面積の２．９倍である。
なお、図８（ｆ）中、２０３はセル壁である。
【００８０】
以上のように、本発明のハニカムフィルタは、ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍であればよい。
【００８１】
また、図８（ａ）〜（ｆ）に示したような形状のセルを備えるハニカムフィルタは、押出成形用金型をセルの形状に応じて選定する以外は、第一実施形態のハニカムフィルタを製造する方法と同様の方法により製造することができる。
【００８２】
また、本実施形態のハニカムフィルタにおいても、第一実施形態のハニカムフィルタと同様の作用効果（１）〜（３）を発揮することができる。
【００８３】
以下、本発明の第二実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００８４】
（実施例１３）
実施例５で押出成形を行う際に金型を変更して、セルの形状が、図８（ｅ）に示したようなガス流入セルとガス流出セルとが共有するセル壁をガス流出セル側にある曲率を持って広げた形状であり、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の２．３倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例５と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。
【００８５】
（実施例１４）
実施例５で押出成形を行う際に金型を変更して、セルの形状が、図８（ｆ）に示したような、いずれも長方形のガス流入セルとガス流出セルとが上下に隣接して設けられて長方形の構成単位を形成し、上記構成単位が上下方向に連続し、左右方向に互い違いになって構成されている形状であり、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の２．３倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例５と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。
【００８６】
（比較例７）
ハニカム焼成体を作製する際に、全てのセルの断面形状が、同一の正方形であるハニカム焼成体を作製した以外は実施例１と同様にして、ガス流入側端面から０〜５０％の領域に白金触媒が担持された触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを製造した。
【００８７】
（比較例８）
ハニカム焼成体を作製する際に、全てのセルの断面形状が、同一の正方形であるハニカム焼成体を作製した以外は実施例４と同様にして、ガス流入側端面から０〜９０％の領域に白金触媒が担持された触媒担持層が形成されたハニカムフィルタを製造した。
【００８８】
（比較例９）
実施例１で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の３．５倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例１と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。
【００８９】
（比較例１０）
実施例４で押出成形を行う際に金型を変更して、ガス流入セルの断面積がガス流出セルの断面積の３．５倍であるハニカム焼成体を製造した以外は、実施例４と同様にして、触媒担持層に白金触媒が担持されたハニカムフィルタを製造した。
【００９０】
実施例１３、１４、比較例７〜１０で製造したハニカムフィルタについて、既に説明した方法により、熱伝導率の測定と再生限界値の測定とを行った。
実施例１３、１４、比較例７〜１０で製造したハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果について表４にまとめて示した。
また、表４には、参考のため、実施例１、４、５、８、９、１２のハニカムフィルタのセル形状、セル壁厚、触媒担持層の形成範囲、形成位置及び形成量、並びに、熱伝導率及び再生限界値の測定結果についても付記した。
【００９１】
【表４】
2008126329.tif 000018
【００９２】
表４に示した結果から明らかなように、ガス流入セルの断面積の総和をガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍にすることにより、ハニカムフィルタの再生限界値を６．０ｇ／Ｌ以上と高くすることができる。
これに対し、ガス流入セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５倍未満の場合、及び、３．０場合を超える場合には、ハニカムフィルタの再生限界値は低くなってしまう。
【００９３】
（第三実施形態）
次に、本発明の一実施形態である第三実施形態について説明する。
本実施形態のハニカムフィルタでは、触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率が、前記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍である。
ここで、触媒担持層が形成されていない領域、及び、触媒担持層が形成された領域のそれぞれの熱伝導率は、図２（ｂ）に示すように、セル壁１１３のうち触媒担持層が形成された領域の一部を切り出してガス流入側熱伝導率測定部位３１とし、触媒担持層が形成されていない領域の一部を切り出してガス流出側熱伝導率測定部位３２とし、各熱伝導率測定部位のセル壁の熱伝導率を測定することにより求める。
【００９４】
本実施形態のハニカムフィルタでは、触媒担持層が形成されていない領域の熱伝導率が、前記触媒担持層が形成された領域の熱伝導率の１．３〜５．０倍であるため、ハニカムフィルタのガス流入側とガス流出側の温度差に起因する熱衝撃の発生が抑制されることとなり、より高い再生限界値を備えることとなる。また、本実施形態のハニカムフィルタにおいても、第一実施形態のハニカムフィルタと同様の作用効果（１）〜（３）を発揮することができる。
【００９５】
（他の実施形態）
本発明のハニカムフィルタの構成は、ガス流出セルの断面積の総和が、ガス流出セルの断面積の総和の１．５〜３．０倍であれば、第一〜第三の実施形態のように、必ずしもガス流入セルのそれぞれの断面積が、ガス流出セルのそれぞれの断面積の１．５〜３．０倍である必要はなく、各セルの断面積はすべて同一で、ガス流入側が開口したセルの断面積の総和が、ガス流出側が開口したセルの断面積の総和の１．５〜３．０倍となるように各セルが封止された構成を備えていてもよい。
【００９６】
本発明のハニカムフィルタの構成は、第一〜第三実施形態のように、複数のハニカム焼成体がシール材層（接着剤層）を介して複数個結束された構成に限定されず、１つのハニカム焼成体から構成されていてもよい。
【００９７】
このような１つのハニカム焼成体から構成されるハニカムフィルタを製造する場合には、押出成形により成形するハニカム成形体の大きさ、形状をハニカムフィルタと略同形状とする以外は第一実施形態と同様の方法により、ハニカム焼成体を作製し、その後、必要に応じて、ハニカム焼成体の周囲にシール材層（コート層）を形成し、さらに、触媒担持層の形成、触媒の担持を行う。
【００９８】
本発明のハニカムフィルタの形状は、図１に示した円柱状に限定されるものではなく、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱形状であればよい。
【００９９】
本発明のハニカムフィルタの気孔率は、３０〜７０％であることが望ましい。ハニカムフィルタの強度を維持することが可能であるとともに、排ガスがセル壁を通過する際の抵抗を低く保つことができるからである。
これに対し、上記気孔率が３０％未満であると、セル壁が早期に目詰まりを起こすことがあり、一方、上記気孔率が７０％を超えると、ハニカムフィルタの強度が低下して容易に破壊されることがある。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等、従来公知の方法により測定することができる。
【０１００】
上記ハニカムフィルタの長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎ２）、望ましい上限は、９３個／ｃｍ２（６００個／ｉｎ２）、より望ましい下値は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎ２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎ２）である。
【０１０１】
上記ハニカムフィルタの構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料の主成分として挙げられる。また、コージェライトやチタン酸アルミニウム等であってもよい。
【０１０２】
上記ハニカムフィルタの構成材料の主成分は、第一〜第三実施形態のような、複数のハニカム焼成体がシール材層（接着剤層）を介して結束されたハニカムフィルタでは、炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。また、炭化ケイ素に金属ケイ素が配合されたもの（ケイ素含有炭化ケイ素）も望ましい。
また、ハニカムフィルタが１つのハニカム焼成体から構成される場合、その構成材料の主成分は、コージェライトやチタン酸アルミニウムが望ましい。
【０１０３】
湿潤混合物を調製する際に使用する炭化ケイ素粉末の粒径は特に限定されないが、後の焼成工程で収縮の少ないものが望ましい。例えば、１．０〜５０μｍの平均粒径を有する粉末１００重量部と０．１〜１．０μｍの平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを使用することが望ましい。
上記範囲で炭化ケイ素粉末の粒径を調節することが、ハニカム焼成体の気孔径を調節するのに適している。なお、ハニカム焼成体の気孔径の調節は、焼成温度の調節によっても行うことができる。
【０１０４】
湿潤混合物における有機バインダは特に限定されず、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。このなかでは、メチルセルロースが望ましい。有機バインダの配合量は、通常、炭化ケイ素粉末等１００重量部に対して、１〜１０重量部が望ましい。
【０１０５】
湿潤混合物を調製する際に使用する可塑剤や潤滑剤は、特に限定されず、可塑剤としては、例えば、グリセリン等が挙げられる。また、潤滑剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。
潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、湿潤混合物に含まれていなくてもよい。
【０１０６】
また、湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられる。
さらに、湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
【０１０７】
さらに、湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
【０１０８】
また、湿潤混合物中の有機分の含有量は１０重量％以下であることが望ましく、水分の含有量は８〜３０重量％であることが望ましい。
【０１０９】
セルを封止する封止材ペーストとしては特に限定されないが、後工程を経て製造される封止材の気孔率が３０〜７５％となるものが望ましく、例えば、湿潤混合物と同様のものを用いることができる。
【０１１０】
シール材ペーストにおける無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。
【０１１１】
シール材ペーストにおける有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。
【０１１２】
シール材ペーストにおける無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。
【０１１３】
シール材ペーストにおける無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望ましい。
【０１１４】
さらに、シール材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
【０１１５】
上記触媒担持層を形成する材料としては、比表面積が高く触媒を高分散させて担持させることのできる材料であることが望ましく、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ等の酸化物セラミックが挙げられる。これらの材料は、単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。
この中でも、２５０ｍ２／ｇ以上の高い比表面積を有するものを選択することが望ましく、γ−アルミナが特に望ましい。
【０１１６】
上記アルミナからなる触媒担持層を形成する方法は、第一の実施形態において説明した方法に特に限定されるものではなく、ハニカムフィルタをアルミニウムを含有する金属化合物の溶液、例えば、硝酸アルミニウムの水溶液などに含浸して、ゾル−ゲル法によりセル壁にアルミナ膜を被膜させ、ハニカムフィルタを乾燥、焼成する方法を用いてもよい。
【０１１７】
上記触媒担持層の表面に担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、このなかでは、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第一実施形態のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体に触媒担持層が形成されている領域の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】再生限界値を測定する際に使用する排ガス浄化装置の断面図である。
【図５】実施例１〜４、及び、比較例１、２で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
【図６】実施例５〜８、及び、比較例３、４で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
【図７】実施例９〜１２、及び、比較例５、６で製造したハニカムフィルタについて、触媒担持層の形成範囲と再生限界値との関係を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面を示した模式図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０、２０、３０、４０  触媒担持層
２１  ガス流入側端面
２２  ガス流出側端面
１００  ハニカムフィルタ
１１０、１２０、１３０、１４０  ハニカム焼成体
１１１  セル
１１２  封止材
１１３  セル壁
Ｇ  排ガス
【国際調査報告】
2008126329.tif 000019
2008126329.tif 000020