(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部と、
前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層であり、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域から該直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記隔壁部上に形成されている捕集層と、を備え、
前記捕集層は、前記中央領域での形成厚に対する前記外周領域での形成厚の割合が６０％以上９５％以下の範囲で形成されている、ハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記捕集層は、前記中央領域では前記隔壁部上に第１形成厚で形成され、前記外周領域では前記隔壁部上に前記第１形成厚よりも薄い第２形成厚で形成されている、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は、前記隔壁部を有する２以上のハニカム構造体が接合層によって接合されて形成されており、
前記捕集層は、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域から該直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記隔壁部上に形成されている、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記直交面に含まれるハニカム構造体の中央領域から該直交面に含まれるハニカム構造体の外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記捕集層が前記隔壁部上に形成されている前記ハニカム構造体を少なくとも１以上含む、請求項３に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部と、該隔壁部上に形成され前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層と、を有する２以上のハニカム構造体と、
前記２以上のハニカム構造体を接合する接合層と、を備え、
前記流路に直交する直交面に含まれるハニカム構造体の中央領域から該直交面に含まれるハニカム構造体の外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記隔壁部上へ前記捕集層が形成されているハニカム構造体を少なくとも１以上含み、
前記捕集層は、前記中央領域での形成厚に対する前記外周領域での形成厚の割合が６０％以上９５％以下の範囲で形成されている、ハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記ハニカム構造体の中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記捕集層が形成されているハニカム構造体を少なくとも前記直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域に配設している、
請求項５に記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記捕集層には、白金及びパラジウムのうち少なくとも１つを含む触媒が担持されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項８】
流体に含まれる固体成分を捕集・除去するハニカムフィルタの製造方法であって、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部を形成する隔壁部形成工程と、
前記セルへのスラリーの供給を調整する供給調整部を調節し、流体に含まれる固体成分を捕集・除去する捕集層を形成する原料を含むスラリーの前記セルへの供給量を変更することにより、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域から該直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向となるよう前記捕集層を前記隔壁部上に形成する捕集層形成工程と、
を含むハニカムフィルタの製造方法。
【請求項９】
流体に含まれる固体成分を捕集・除去する２以上のハニカム構造体を接合したハニカムフィルタの製造方法であって、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部を有するハニカム構造体を作製する構造体作製工程と、
前記作製したハニカム構造体を接合層により接合する接合工程のまえに、又は該接合工程のあと、前記セルへのスラリーの供給を調整する供給調整部を調節し、流体に含まれる固体成分を捕集・除去する捕集層を形成する原料を含むスラリーの前記セルへの供給量を変更することにより、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカム構造体の中央領域から該直交面に含まれるハニカム構造体の外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向となるよう前記捕集層を前記隔壁部上に形成する捕集層形成工程と、
を含むハニカムフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハニカムフィルタとしては、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセルと、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口するセルとが交互に配設されるよう形成された多孔質の隔壁部と、この隔壁部上に形成された排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集・除去する層が形成されているものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このハニカムフィルタでは、捕集層によりＰＭを捕集することにより、圧力損失を低減させつつＰＭの捕集を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１６２２６号公報
【特許文献２】特開平６−３３７３４号公報
【特許文献３】特開平１−３０４０２２号公報
【発明の開示】
【０００４】
ところで、このようなハニカムフィルタを配設する流路を流通する排気には、ハニカムフィルタの軸方向の中央側の流速が外周側に比して大きいという流速分布が生じることがある。しかしながら、この特許文献１に記載されたハニカムフィルタでは、捕集層を隔壁部上へ形成することによりＰＭの捕集性を高めてはいるものの、この流路内の流速分布については検討しておらず、中央側と外周側とで捕集量に差が生じ、十分にＰＭの捕集をすることができないことがあった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができるハニカムフィルタ及びその製造方法を提供することを主目的とする。
【０００６】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
即ち、本発明のハニカムフィルタは、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部と、
前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層であり、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域から該直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記隔壁部上に形成されている捕集層と、
を備えたものである。
【０００８】
このハニカムフィルタでは、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部の上に流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層が形成されている。この捕集層は、流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域からこの直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと隔壁部上の形成厚がより薄くなる傾向に形成されている。ここで、流体は、管内を流通する際、中央領域側が外周領域側に比してより流速が大きい流速分布を有する。ここでは、外周側の捕集層の厚さがより薄い傾向に形成されているため、外周側へより流体が流れやすく、外周側へより多くの流体を流通させ、より外周側で固体成分を捕集・除去可能である。したがって、流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。ここで、「中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に」とは、中央領域から外周領域へ向かうと一部で形成厚が変わらない部分や厚くなる部分などがあってもこれを許容し、直交面全体の傾向として外周領域側の形成厚が薄くなっていればよい趣旨である。
【０００９】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記捕集層は、前記中央領域での形成厚に対する前記外周領域での形成厚の割合が６０％以上９５％以下の範囲で形成されていることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、９０％以下であることがより好ましい。この割合が６０％以上では、圧力損失をより低減することができ、９５％以下では、ＰＭの堆積限界（再生限界）をより向上することができる。
【００１０】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記捕集層は、前記中央領域では前記隔壁部上に第１形成厚で形成され、前記外周領域では前記隔壁部上に前記第１形成厚よりも薄い第２形成厚で形成されているものとしてもよい。ここで、ハニカムフィルタの中央領域からハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に形成するに際して、ハニカムフィルタの中央領域からハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚が徐々に薄くなるよう隔壁部上に捕集層が形成されているものとしてもよいし、ハニカムフィルタの中央領域からハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚が段階的に薄くなるよう隔壁部上に捕集層が形成されているものとしてもよい。
【００１１】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記ハニカムフィルタは、前記隔壁部を有する２以上のハニカム構造体（ハニカム構成体ともいう）が接合層によって接合されて形成されており、前記捕集層は、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域から該直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記隔壁部上に形成されているものとしてもよい。こうすれば、ハニカム構造体を接合したハニカムフィルタにおいて、流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。このとき、前記直交面に含まれるハニカム構造体の中央領域から該直交面に含まれるハニカム構造体の外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記捕集層が前記隔壁部上に形成されている前記ハニカム構造体を少なくとも１以上含むものとしてもよい。こうすれば、外周領域がより薄い形成厚で形成されているハニカム構造体については、流体の流速分布をより均一とすることが可能であるから、ハニカム構造体の単位においても流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。
【００１２】
あるいは、本発明のハニカムフィルタは、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部と、該隔壁部上に形成され前記流体に含まれる固体成分を捕集・除去する層である捕集層と、を有する２以上のハニカム構造体と、
前記２以上のハニカム構造体を接合する接合層と、を備え、
前記流路に直交する直交面に含まれるハニカム構造体の中央領域から該直交面に含まれるハニカム構造体の外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記隔壁部上へ前記捕集層が形成されているハニカム構造体を少なくとも１以上含むものとしてもよい。
【００１３】
このハニカムフィルタでは、流路に直交する直交面に含まれるハニカム構造体の中央領域からこの直交面に含まれるハニカム構造体の外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に捕集層が前記隔壁部上に形成されているハニカム構造体を少なくとも１以上含んでいる。このように、外周領域がより薄い形成厚で形成されているハニカム構造体については、流体の流速分布をより均一とすることが可能であり、ハニカム構造体の外周側へより多くの流体を流通させ、より外周側で固体成分を捕集・除去可能である。したがって、ハニカム構造体の単位において流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができ、ひいては、ハニカムフィルタにおいても流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。
【００１４】
２以上のハニカム構造体を有する本発明のハニカムフィルタにおいて、前記捕集層は、前記中央領域での形成厚に対する前記外周領域での形成厚の割合が６０％以上９５％以下の範囲で形成されていることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、９０％以下であることがより好ましい。この割合が６０％以上では、圧力損失をより低減することができ、９５％以下では、ＰＭの堆積限界（再生限界）をより向上することができる。
【００１５】
外周領域がより薄い形成厚であるハニカム構造体を少なくとも一つ含む態様を採用した本発明のハニカムフィルタにおいて、前記ハニカム構造体の中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に前記捕集層が形成されているハニカム構造体を少なくとも前記直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域に配設しているものとしてもよい。こうすれば、より流体の流量の大きいハニカムフィルタの中央領域において、流体の流速分布をより均一とすることが可能であり、流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができるから、ハニカムフィルタにおいても、流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。
【００１６】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記隔壁部は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセルと、他方の端部が開口され且つ一方の端部が目封止されたセルと、が交互に配置されるよう形成されており、前記捕集層は、前記流体の入口側の前記隔壁部上に形成されているものとしてもよい。こうすれば、より圧力損失を低減して流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。
【００１７】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記捕集層には、白金及びパラジウムのうち少なくとも１つを含む触媒が担持されているものとしてもよい。こうすれば、より容易に捕集層上の固体成分を除去することができる。
【００１８】
本発明のハニカムフィルタの製造方法は、
流体に含まれる固体成分を捕集・除去するハニカムフィルタの製造方法であって、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部を形成する隔壁部形成工程と、
前記セルへのスラリーの供給を調整する供給調整部を調節し、流体に含まれる固体成分を捕集・除去する捕集層を形成する原料を含むスラリーの前記セルへの供給量を変更することにより、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域から該直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向となるよう前記捕集層を前記隔壁部上に形成する捕集層形成工程と、
を含むものである。
【００１９】
このハニカムフィルタの製造方法では、供給調整部を調節し、ハニカムフィルタの中央領域から外周領域へ向かうと隔壁部上の形成厚がより薄くなる傾向に捕集層を形成する。このように、外周側の捕集層の厚さがより薄い傾向に形成されているため、外周側へより流体が流れやすく、外周側へより多くの流体を流通させ、より外周側で固体成分を捕集・除去可能である。したがって、流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。また、供給調整部の調節により比較的簡単に外周領域側の捕集層をより薄く形成することができる。
【００２０】
あるいは、本発明のハニカムフィルタの製造方法は、
流体に含まれる固体成分を捕集・除去する２以上のハニカム構造体を接合したハニカムフィルタの製造方法であって、
一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部を有するハニカム構造体を作製する構造体作製工程と、
前記作製したハニカム構造体を接合層により接合する接合工程のまえに、又は該接合工程のあと、前記セルへのスラリーの供給を調整する供給調整部を調節し、流体に含まれる固体成分を捕集・除去する捕集層を形成する原料を含むスラリーの前記セルへの供給量を変更することにより、前記流路に直交する直交面に含まれるハニカム構造体の中央領域から該直交面に含まれるハニカム構造体の外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向となるよう前記捕集層を前記隔壁部上に形成する捕集層形成工程と、
を含むものとしてもよい。
【００２１】
このハニカムフィルタの製造方法では、ハニカム構造体を接合した構成のハニカムフィルタの、接合前、又は接合したハニカム構造体に対して、供給調整部を調節し、中央領域から外周領域へ向かうと隔壁部上の形成厚がより薄くなる傾向に捕集層を形成する。このように、外周側の捕集層の厚さがより薄い傾向に形成されているため、外周側へより流体が流れやすく、外周側へより多くの流体を流通させ、より外周側で固体成分を捕集・除去可能である。したがって、流体に含まれている固体成分をより効率よく除去することができる。また、供給調整部の調節により比較的簡単に外周領域側の捕集層をより薄く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ハニカムフィルタ２０の構成の概略の一例を示す説明図。
【図２】捕集層２４の形成厚の一例の説明図。
【図３】捕集層２４の形成厚の測定点の一例の説明図。
【図４】ＳＥＭ観察による捕集層の平均細孔径及び気孔率の算出方法の説明図。
【図５】捕集層２４の形成厚の算出方法の説明図。
【図６】排気の流通状態及び再生実行検出ポイントの説明図。
【図７】ハニカムフィルタ３０の構成の概略の一例を示す説明図。
【図８】捕集層３４の形成厚の一例の説明図。
【図９】捕集層の形成厚の一例の説明図。
【図１０】捕集層３４の形成厚の測定点の一例の説明図。
【図１１】ハニカムフィルタ４０の構成の概略の一例を示す説明図。
【図１２】捕集層の形成厚の一例の説明図。
【図１３】捕集層形成装置５０を用いた捕集層の形成方法の説明図。
【図１４】実験例１〜７の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果。
【図１５】実験例８〜１１の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果。
【図１６】実験例１２〜１６の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果。
【図１７】実験例１７〜２３の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。本発明のハニカムフィルタは、例えば、自動車のエンジンの排気浄化用にエンジンの排気管に配設されるものであり、排気中に含まれる固体成分（粒子状物質、以下ＰＭとも称する）を捕集・除去するものである。このハニカムフィルタでは、ＰＭの捕集量が所定値に達すると、燃料濃度を高めて捕集したＰＭを燃焼する処理（再生処理）を実行する。本発明のハニカムフィルタは、出力変動し排気に含まれるＰＭの量に変動があるような用途や、再生処理が比較的不定期に、また再生処理中でのエンジン停止も前提となるような用途に用いることが好ましい。【００２４】
［第１実施形態］
一体成形された構造を有するものを第１実施形態として説明する。図１は、本発明の第１実施形態であるハニカムフィルタ２０の構成の概略の一例を示す説明図である。また、図２は、捕集層２４の形成厚の一例の説明図であり、図３は、捕集層２４の形成厚の測定点の一例の説明図であり、図４は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察による捕集層の平均細孔径及び気孔率の算出方法の説明図であり、図５は、捕集層２４の形成厚の算出方法の説明図であり、図６は、排気の流通状態及び再生実行検出ポイントの説明図である。このハニカムフィルタ２０は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止部２６により目封止され流体としての排気の流路となる複数のセル２３を形成する多孔質の隔壁部２２と、流体に含まれる固体成分（ＰＭ）を捕集・除去する層であり流路に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域からこの直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと隔壁部２２上の形成厚がより薄くなる傾向に形成されている捕集層２４と、を備えている。このハニカムフィルタ２０では、隔壁部２２は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセル２３と一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口したセル２３とが交互に配置されるよう形成されている。また、ハニカムフィルタ２０では、入口側からセル２３へ入った排気が捕集層２４及び隔壁部２２を介して出口側のセル２３を通過して排出され、このとき、排気に含まれるＰＭが捕集層２４上に捕集される。【００２５】
このハニカムフィルタ２０の外形は、特に限定されないが、円柱状、四角柱状、楕円柱状、六角柱状などの形状とすることができる。また、セル２３は、その断面の形状として四角形、三角形、六角形、円形、楕円形などの形状とすることができる。ここでは、ハニカムフィルタ２０の外形が円柱状に形成され、セル２３の形状が断面四角形に形成されている場合について主として説明する。【００２６】
隔壁部２２は、多孔質であり、例えば、コージェライト、Ｓｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ及びシリカから選択される１以上の無機材料を含んで形成されているものとしてもよい。このうち、コージェライトやＳｉ結合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣなどが好ましい。隔壁部２２は、その気孔率が３０体積％以上８５体積％以下であることが好ましく、３５体積％以上６５体積％以下であることがより好ましい。この気孔率は、水銀圧入法により測定した結果をいう。この隔壁部２２は、その平均細孔径が１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲であることが好ましい。この平均細孔径は、水銀圧入法により測定した結果をいう。また、隔壁部２２は、その厚さが２００μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上４００μｍ以下であることがより好ましい。厚さが２００μｍ以上であれば、機械的強度を高めることができ、６００μｍ以下であれば、圧力損失をより低減することができる。このような気孔率、平均細孔径、厚さで隔壁部２２を形成すると、排気が通過しやすく、ＰＭを捕集・除去しやすい。【００２７】
捕集層２４は、排気に含まれるＰＭを捕集・除去する層である。捕集層２４は、平均細孔径が、２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましく、気孔率が４０体積％以上８０体積％以下であることが好ましく、捕集層を構成する粒子の平均粒子径が１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。平均細孔径が２μｍ以上であればＰＭが堆積していない初期の圧力損失が過大になるのを抑制することができ、８μｍ以下であれば捕集効率が良好なものとなり、捕集層２４を通り抜け細孔内部にＰＭが到達するのを抑制可能であり、ＰＭ堆積時の圧力損失低減効果の低下を抑制することができる。また、気孔率が４０体積％以上であると、ＰＭが堆積していない初期の圧力損失が過大となるのを抑制することができ、８０体積％以下では耐久性のある捕集層２４としての表層を作製することができる。また、捕集層を構成する粒子の平均粒子径が１μｍ以上であれば捕集層を構成する粒子の粒子間の空間のサイズを十分に確保可能であるため捕集層の透過性を維持でき急激な圧損の上昇を抑制することができ、１５μｍ以下であれば粒子同士の接触点が十分に存在するから粒子間の結合強度を十分に確保可能であり捕集層の剥離強度を確保することができる。このように、良好なＰＭ捕集効率の維持、ＰＭ捕集開始直後の急激な圧力損失上昇防止、ＰＭ堆積時の圧力損失低減、捕集層の耐久性を実現することができる。ここで、捕集層２４の平均細孔径及び気孔率は、詳しくは後述するが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察による画像解析によって求めるものとする。【００２８】
この捕集層２４は、セル２３に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタ２０の中央領域からこの直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと隔壁部上の形成厚がより薄くなる傾向に形成されている。即ち、捕集層２４は、中央領域では隔壁部２２上に第１形成厚で形成され、外周領域では隔壁部２２上に第１形成厚よりも薄い第２形成厚で形成されているものとしてもよい。ここで、図１に示すように、排気は、管内を流通する際、ハニカムフィルタ２０の中央領域側が外周領域側に比してより流速が大きい流速分布を有する。ここでは、外周領域側の捕集層の厚さがより薄い傾向に形成されているため、外周領域側へより排気が流れやすく、より外周領域側でＰＭを捕集・除去可能である。また、中央領域では、排気の流通の集中が緩和される。したがって、排気に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。【００２９】
ここで、「中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に」とは、中央領域から外周領域へ向かうと一部で形成厚が変わらない部分や厚くなる部分などがあってもこれを許容し、直交面全体の傾向として外周領域側の形成厚が薄くなっていればよい趣旨である。この捕集層２４は、ハニカムフィルタ２０の中央領域から外周領域へ向かうと隔壁部２２上の形成厚が徐々に薄くなるよう形成されていてもよいし、ハニカムフィルタ２０の中央領域から外周領域へ向かうと隔壁部２２上の形成厚が段階的に薄くなるよう形成されていてもよい。また、図２に示すように、捕集層２４の形成厚の傾向は、図２（ａ）に示すように、ハニカムフィルタ２０の断面の形状に合わせて円柱状に外周領域側が薄くなるものとしてもよい。また、図２（ｂ）に示すように、ハニカムフィルタ２０の断面形状と異なる形状、例えば、四角柱状に外周領域側が薄くなるものとしてもよい。【００３０】
一体構造を有するハニカムフィルタ２０の「中央領域」とは、ハニカムフィルタ２０の中央に配設されているセル２３を含む領域としてもよい。また、「外周領域」とは、最外周の欠けていないセルより３セルまで内側に外周に沿って配設されているセルを含む領域としてもよい。次に、一体構造を有するハニカムフィルタ２０における捕集層２４の形成厚の算出方法について説明する。図３に示すように、セル２３に直交する直交面において、中央領域の形成厚は、ハニカムフィルタ２０の中央付近の４セルの形成厚を測定し、これを平均して求めるものとする。また、外周領域の形成厚は、最外周の欠けていないセルより３セルまで内側に配設されているセルから外周に沿って８セルを選択して形成厚を測定し、これを平均して求めるものとする。更に、例えばハニカムフィルタ２０の軸方向（セル２３の形成方向）に上流側端面から２０％の位置、中央位置、下流側端面の２０％の位置など３カ所で測定した平均として求めるものとする。捕集層２４の形成厚の測定は、隔壁部２２の断面のＳＥＭ観察による画像解析により求めるものとする（図４参照）。まず、隔壁部２２の厚さの半分の厚さの領域について厚さ方向に１０００又はそれ以上の正方形の領域に分割する。次に、表面に近い領域から画像上の空間／固体面積比を求め、これをその正方形の領域での気孔率とする。続いて、図５に示すように、表面からの距離に対して求めた気孔率をプロットする。ここで、各距離における２０視野の平均値をその距離での気孔率としてプロットするものとする。そして、最も表面に近い１点を除く表面近傍の３点の平均を求め、これを表層の気孔率Ｘとする。一方、表面から充分に離れた位置、隔壁部２２の中央部分において、画像上の２０視野の空間／固体面積比の平均値を求めこれを隔壁部２２の気孔率Ｙとする。そして、気孔率Ｘと気孔率Ｙとの算術平均による直線と、上記プロットを結ぶ直線とが交差する位置（表面からの距離）を捕集層２４の厚さとする。また、上述した捕集層２４の平均細孔径は、このＳＥＭ観察による画像解析により求めるものとする。図４に示すように、ＳＥＭ観察した画像上で、捕集層２４の空隙領域に対し、捕集層２４の構造体に内接する内接円を描く処理を行う。このとき、空隙部分には、直径が最大になるよう内接円を描くものとし、観察した画像範囲において、描いた内接円の直径の平均値を平均細孔径とするものとする。
【００３１】
この捕集層２４は、ハニカムフィルタ２０の中央領域での形成厚に対するハニカムフィルタ２０の外周領域での形成厚の割合が６０％以上９５％以下であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、９０％以下であることがより好ましい。この割合が６０％以上では、圧力損失をより低減することができ、９５％以下では、ＰＭの堆積限界（再生限界）をより向上することができる。この捕集層２４の厚さは、例えば１μｍ以上１８０μｍ以下であるのが好ましく、６μｍ以上９０μｍ以下であるのがより好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるのが更に好ましい。捕集層２４の形成厚は、隔壁部２２の厚さの０．５％以上３０％以下とすることが好ましく、３％以上１５％以下とするのが更に好ましい。捕集層２４の形成厚が隔壁部２２の厚さの０．５％以上ではＰＭの捕集効率を高めることができ、３０％以下では、圧力損失をより低減することができる。また、外周領域の捕集層２４の形成厚を薄くすることによって、外周領域をより利用してＰＭの堆積限界（再生限界）が向上する一方、外周領域では捕集層２４が薄く外周領域自体での捕集性能が低下して隔壁部２２にＰＭが入り込むなどして圧力損失が高くなることがある。このため、外周領域の捕集層２４の形成厚は、ハニカムフィルタ２０全体での再生限界値とＰＭ堆積後の圧力損失値との関係を考慮して上記範囲内で適宜設定することが好ましい。この捕集層２４は、排気の入口側及び出口側の隔壁部２２に形成されているものとしてもよいが、図１に示すように、排気の入口側の隔壁部２２上に形成されており、排気の出口側には形成されていないものとするのが好ましい。こうすれば、より圧力損失を低減して流体に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。また、ハニカムフィルタ２０の作製が容易となる。また、捕集層２４は、セラミック又は金属の無機繊維を７０重量％以上含有しているものとするのがより好ましい。こうすれば、繊維質によりＰＭを捕集しやすい。また、捕集層２４は、無機繊維がアルミノシリケート、アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリア及びムライトから選択される１以上の材料を含んで形成されているものとすることができ、このうちアルミノシリケートであることがより好ましい。【００３２】
ハニカムフィルタ２０において、隔壁部２２や捕集層２４は、触媒を担持していることが好ましい。この触媒としては、例えば、貴金属元素、元素周期表での６属及び８属の元素を１種以上含むものとするのがより好ましい。また、ハニカムフィルタ２０では、他の触媒や浄化材が担持されていてもよい。例えば、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）やアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）などを含むＮＯx吸蔵触媒、少なくとも１種の希土類金属、遷移金属、三元触媒、セリウム（Ｃｅ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（Ｈｙｄｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）吸着材等が挙げられる。具体的には、貴金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）や、金及び銀などが挙げられる。希土類金属としては、例えば、Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等が挙げられる。また、触媒に含まれる遷移金属としては、例えば、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ等が挙げられる。このうち、白金及びパラジウムがより好ましい。こうすれば、捕集層２４上に捕集されたＰＭをより容易に除去することができる。【００３３】
ハニカムフィルタ２０において、セル密度は、１５個／ｃｍ2以上６５個／ｃｍ2以下とするのが好ましい。ＰＭ堆積時の圧力損失は、濾過面積が大きいほど小さい値を示す。一方、初期の圧力損失は、セル直径が小さいほど大きい値を示す。したがって、初期圧力損失、ＰＭ堆積時の圧力損失、ＰＭの捕集効率のトレードオフを考慮して、セル密度や隔壁部２２の厚さを設定するものとすればよい。【００３４】
ハニカムフィルタ２０において、４０℃〜８００℃におけるセル２３の通過孔方向の熱膨張係数は、６．０×１０-6／℃以下であることが好ましく、１．０×１０-6／℃以下であることがより好ましく、０．８×１０-6／℃以下であることが更に好ましい。この熱膨張係数が６．０×１０-6／℃以下であると、高温の排気に晒された際に発生する熱応力を許容範囲内に抑えることができる。【００３５】
次に、このハニカムフィルタ２０の製造方法について説明する。このハニカムフィルタ２０の製造方法は、例えば、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止され流体の流路となる複数のセルを形成する多孔質の隔壁部２２を形成する隔壁部形成工程と、セル２３に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタ２０の中央領域からこの直交面に含まれるハニカムフィルタの外周領域へ向かうと隔壁部２２上の形成厚がより薄くなる傾向となるよう排気に含まれるＰＭを捕集・除去する捕集層２４を形成する捕集層形成工程と、を含むものとしてもよい。また、ハニカムフィルタ２０に触媒を担持する触媒担持工程を行うことが好ましい。【００３６】
このハニカムフィルタの製造方法において、隔壁部形成工程では、隔壁部２２の原料を混合し、所定の成形方法で隔壁部２２を成形する。ここでは、隔壁部２２は、捕集層２４の形成前且つ焼成前の成形体であるハニカム成形体の成形に伴い成形される。隔壁部２２の原料としては、例えば基材と造孔材と分散媒とを混合して坏土やスラリーを調製してもよい。基材としては、上述した無機材料を用いることができる。例えば、ＳｉＣを基材とするものにおいてはＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、水等の分散媒、造孔材を加えて、更に、これに有機バインダ等を添加して混練し、可塑性の坏土を形成することができる。ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末原料（成形原料）を混練して坏土を調製する手段は、特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。造孔材としては、のちの焼成により燃焼するものが好ましく、例えば澱粉、コークス、発泡樹脂などを用いることができる。この坏土には、適宜、バインダーや分散剤などを添加してもよい。バインダーとしては、例えばセルロース系などの有機系バインダを用いることが好ましい。分散剤としては、エチレングリコールなど界面活性剤を用いることができる。この隔壁部２２は、例えば、セル２３が並んで配設される形状の金型を用いて上述した任意の形状に押出成形することによりハニカム成形体として形成するものとしてもよい。続いて、ハニカム成形体に目封止部２６を形成する処理を行う。この目封止部２６は、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止されたセル２３と、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口されたセル２３と、が交互に配置されるよう形成することが好ましい。目封止に用いる原料は、上述した隔壁部２２を形成する原料を用いるものとしてもよい。また、得られたハニカム成形体は、乾燥処理・仮焼処理・焼成処理を行うことが好ましい。仮焼処理は、焼成温度よりも低い温度でハニカム成形体に含まれる有機物成分を燃焼除去する処理である。焼成温度は、コージェライト原料では、１４００℃〜１４５０℃とし、Ｓｉ結合ＳｉＣでは、１４５０℃とすることができる。このような工程を経て、捕集層２４を形成する前のハニカム構造体を作製することができる。【００３７】
このハニカムフィルタの製造方法において、捕集層形成工程では、捕集層２４の原料を含むスラリーを調製し、このスラリーをセル２３へ供給することにより捕集層２４を形成するものとしてもよい。このスラリーは、捕集層２４の原料として、例えば、無機繊維と結合材とバインダーと分散媒とを混合して調製してもよい。あるいは、捕集層２４の原料として、例えば、無機粒子と結合材とバインダーと分散媒とを混合して調製してもよい。無機繊維は、上述したものを用いることができ、例えば平均径が０．５μｍ以上８μｍ以下、平均長さが１００μｍ以上５００μｍ以下であるものが好ましい。無機粒子としては、上述した無機材料の粒子を用いることができる。例えば、ＳｉＣを基材とするものにおいては、例えば平均粒径が０．１μｍ以上３０μｍ以下のＳｉＣ粒子を用いることができる。結合材としては、コロイダルシリカや粘土などを用いることができる。バインダーとしては、例えばセルロース系の有機系バインダを用いることが好ましい。分散剤としては、エチレングリコールなど界面活性剤を用いることができる。なお、平均粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用い、水を分散媒として測定したメディアン径（Ｄ５０）をいうものとする。【００３８】
この捕集層形成工程では、ハニカムフィルタ２０の中央領域から外周領域へ向かって形成厚がより薄くなるよう捕集層２４を形成するに際して、捕集層２４を形成する原料を含むスラリーの供給量をより外周側で少なくなるようにするものとしてもよいし、より外周側にはより薄いスラリーを供給するものとしてもよい。スラリーの供給を少なくする方法としては、例えば、セル２３の入口近傍に供給量調整板を配置しこの供給量調整板とセル２３の入口との距離を調節することなどが挙げられる。この方法によると、外周領域に向かって徐々に形成厚が薄くなるような捕集層２４を形成することができる。また、スラリーの濃度を薄くしたスラリーを用いるときには、例えばハニカムフィルタ２０の直交面における中央領域ではより濃いスラリーを用いて捕集層２４を形成し、捕集層２４を形成したセル２３にはシールを施し、次の濃度のスラリーを用いて捕集層２４を形成するという工程を繰り返し行うものとしてもよい。この方法によると、外周領域に向かって段階的に形成厚が薄くなるような捕集層２４を形成することができる。捕集層２４の形成では、セル２３の出口側から吸引することによりスラリーに含まれる固形分を隔壁部２２上に形成するものとしてもよいし、セル２３の入口側からスラリーを圧送することによりスラリーに含まれる固形分を隔壁部２２上に形成するものとしてもよい。このうち、後者の方が捕集層２４の厚さをより均一にすることができ、より好ましい。この捕集層２４は、ハニカムフィルタ２０の中央領域での形成厚に対するハニカムフィルタ２０の外周領域での形成厚の割合が６０％以上９５％以下で形成することが好ましく、７０％以上で形成することがより好ましく、９０％以下で形成することがより好ましい。この割合が６０％以上では、圧力損失をより低減することができ、９５％以下では、ＰＭの堆積限界（再生限界）をより向上することができる。また、この中央領域の捕集層２４の厚さは、例えば５μｍ以上１００μｍ以下で形成するのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下で形成するのがより好ましい。捕集層２４は、隔壁部２２上に原料の層を形成したあと乾燥及び熱処理を行い固定化することが好ましい。熱処理での温度としては、例えば２００℃以上９００℃以下の温度とすることが好ましく、６５０℃以上７５０℃以下の温度とするのがより好ましい。熱処理温度が２００℃以上では含まれている有機物を十分除去することができ、９００℃以下では細孔の減少を抑制することができる。【００３９】
捕集層形成工程としては、気体（空気）を捕集層の原料の搬送媒体とし、捕集層の原料を含む気体を入口セルへ供給することにより捕集層を形成するものとしてもよい。捕集層の原料は、例えば、無機繊維や無機粒子を用いてもよい。あるいは、無機繊維は上述したものを用いることができ、例えば平均径が０．５μｍ以上８μｍ以下、平均長さが１００μｍ以上５００μｍ以下であるものが好ましい。無機粒子としては、上述した無機材料の粒子を用いることができる。例えば、平均粒子径が１μｍ以上１５μｍ以下のＳｉＣ粒子やコージェライト粒子を用いることができる。あるいは、無機繊維や無機粒子と共に結合材も供給してもよい。結合材としてはゾル材料、コロイド材料から選択でき特にコロイダルシリカを用いることが好ましい。捕集層形成工程では、ハニカムフィルタの中央領域から外周領域へ向かって形成厚がより薄くなるよう捕集層を形成するに際して、捕集層を形成する原料を含む気体媒体の流量をより外周側で少なくなるようにするものとしてもよい。気体媒体の流量を少なくする方法としては、例えば、セルの入口近傍に流量調整板を配置し、この流量調製板の外径サイズや、流量調整板とセルの入口との距離を調節することなどが挙げられる。この方法によると、外周領域に向かって徐々に形成厚が薄くなるような捕集層を形成することができる。捕集層は、隔壁部上に原料の層を形成した後熱処理を行い結合することが好ましい。熱処理での温度としては、例えば６５０℃以上１３５０℃以下の温度とするのが好ましい。熱処理温度が６５０℃以上では十分な結合力を確保することができ、１３５０℃以下であると過度な粒子の酸化による細孔の閉塞を抑制することができる。【００４０】
［触媒担持工程］
また、ハニカムフィルタ２０の製造方法では、隔壁部２２や捕集層２４に触媒を担持する触媒担持工程を行うことがことがより好ましい。触媒は、捕集層２４に担持することがより好ましい。捕集層２４への触媒の担持は、捕集層２４の原料に触媒成分を混合してもよいし、隔壁部２２上に捕集層２４を形成したのちにこの捕集層２４に触媒を担持するものとしてもよい。捕集層２４に担持する成分としては、上述したように、ＮＯx吸蔵触媒、少なくとも１種の希土類金属、遷移金属、三元触媒、セリウム（Ｃｅ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（Ｈｙｄｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）吸着材などを適宜選択することができる。  また、酸化触媒、ＮＯx吸蔵触媒等の触媒成分の担持方法は特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体の捕集層２４に対して、触媒成分を含む触媒液をウォッシュコートしたあと、高温で熱処理して焼き付ける方法等が挙げられる。また、例えば、ディッピング法等の従来公知のセラミック膜形成方法を利用して、セラミックスラリーをハニカム構造の基材の隔壁に付着させ、乾燥、焼成する方法等により、触媒担持層を形成してもよい。この際、触媒担持層の厚みは触媒コートスラリーの濃度や触媒担持に要する時間等を制御することにより所望の値に調整することができる。なお、酸化触媒、ＮＯx吸蔵触媒等の触媒成分は、高分散状態で担持させるため、予めアルミナのような比表面積の大きな耐熱性無機酸化物に一旦担持させた後、ハニカム構造体の隔壁等に担持させてもよい。また、触媒は、例えば、吸引法等の従来公知の触媒担持方法を応用して、触媒スラリーを隔壁及び／又はＰＭ捕集層の細孔内に担持させ、乾燥、焼成する方法等により形成してもよい。【００４１】
上述した工程を経て得られたハニカムフィルタ２０の効果について説明する。均一な形成厚で捕集層を形成した場合は、図６（ｂ）に示すように、排気の流速分布と同様に、中央領域を流通する排気が多いことから、中央領域でＰＭ捕集量が多い分布となる。なお、図６では、網掛け領域をＰＭの堆積部分のイメージとして表している。これに対して、上述したハニカムフィルタ２０では、図６（ａ）に示すように、外周側の捕集層２４の厚さがより薄い傾向に形成されているため、外周側へより排気が流れやすく、外周側へより多くの排気を流通させ、より外周側でＰＭを捕集・除去可能である。したがって、流体に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。また、流速分布をより均一にすることができるため、隔壁部２２上に形成された捕集層２４の剥離についても抑制することができる。また、均一な形成厚で捕集層を形成した場合は、図６（ｄ）に示すように、総堆積量Ｍにおいては、中央領域での堆積量が大きくなるが、上述したハニカムフィルタ２０では、図６（ｃ）に示すように、同じ総堆積量Ｍにおいては、中央領域と外周領域との堆積量がより一様となる。このため、再生処理時において、中央領域の温度をより低減し、外周領域の温度をより高めることができ、全体として均一な温度で再生処理を行うことができる。また、均一な形成厚で捕集層を形成したものでは、堆積量の大きな中央領域での燃焼温度を基準として再生処理を行う必要があり、再生処理を行う頻度が高くなるが、ハニカムフィルタ２０では、その頻度を低減可能であり、より燃費を高めることができる。また、ハニカムフィルタ２０では、均一な形成厚で捕集層を形成したものに比して、同じ総堆積量Ｍにおいては再生温度をより低減することができる。【００４２】
［第２実施形態］
ハニカムセグメント（構造体）を接合した構造を有するものを第２実施形態として説明する。図７は、ハニカムフィルタ３０の構成の概略の一例を示す説明図であり、図８は、捕集層３４の形成厚の一例の説明図であり、図９は、捕集層の形成厚の一例の説明図であり、図１０は、捕集層３４の形成厚の測定点の一例の説明図である。ハニカムフィルタ３０は、図７に示すように、隔壁部３２を有する２以上のハニカムセグメント３１が接合層３８によって接合されて形成されている。なお、ハニカムフィルタ３０において、隔壁部３２、セル３３及び目封止部３６は、ハニカムフィルタ２０の隔壁部２２、セル２３及び目封止部２６と同様であるためその基本的な内容の説明は省略する。なお、捕集層３４について、その材質や形成方法などはハニカムフィルタ２０の捕集層２４と同様の形態を採用することができる。このハニカムフィルタ３０においても捕集層３４は、セル３３に直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に隔壁部３２上に形成されている。また、捕集層３４は、ハニカムフィルタの中央領域では隔壁部３２上に第１形成厚で形成され、外周領域では隔壁部３２上に第１形成厚よりも薄い第２形成厚で形成されている。こうすれば、ハニカムセグメント３１を接合したハニカムフィルタ３０において、排気に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。【００４３】
この、ハニカムフィルタ３０は、図７の下段に示すように、ハニカムフィルタ３０において外周領域の形成厚が薄くなるように捕集層３４が形成されていると共に、ハニカムセグメント３１においても直交面に含まれるハニカムセグメント３１の中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に捕集層３４が隔壁部３２上に形成されている。こうすれば、ハニカムセグメント３１の単位においても外周側に排気が流通しやすくなり、流速がハニカムセグメント３１の全体として均一になりやすいため、排気に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。このように、ハニカムフィルタ３０において、ハニカムセグメント３１の中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に捕集層３４が形成されているハニカムセグメント３１を１つ以上備えるものとするのが好ましく、すべてのハニカムセグメント３１がその傾向となっていることがより好ましい。ハニカムフィルタ３０では、図７に示すように、すべてのハニカムセグメント３１が外周領域側でより薄い傾向になっている。この捕集層３４は、ハニカムセグメント３１において、中央領域での形成厚に対する外周領域での形成厚の割合が７０％以上９５％以下であることが好ましい。また、この中央領域の捕集層３４の厚さは、例えば５μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるのがより好ましい。【００４４】
捕集層３４の形成厚の傾向は、図８（ａ）に示すように、ハニカムセグメント３１の形状に関係せず、ハニカムフィルタ３０の断面形状に合わせて円柱状に外周領域側が薄くなるものとしてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、ハニカムフィルタ３０の断面形状とは異なる形状、例えばハニカムセグメント３１ごとに外周領域側が薄くなるものとしてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、ハニカムフィルタ３０においても外周領域側の捕集層３４の形成厚が薄くなる傾向に形成されており、且つ、ハニカムセグメント３１においても外周領域側の捕集層３４の形成厚が薄く形成されているものとしてもよい。このとき、ハニカムセグメント３１において、ハニカムセグメント３１の断面形状に合わせて四角柱状に外周領域側が薄くなるものとしてもよいし、ハニカムセグメント３１の断面形状と異なる形状（円柱状など）で外周領域側が薄くなるものとしてもよい。また、図９（ａ）に示すように、セルと平行方向の断面において、ハニカムフィルタ全体で外周領域側へ向かうと徐々に捕集層の形成厚が薄くなるものとしてもよいし、図９（ｂ）に示すように、ハニカムセグメントにおいては一様な形成厚の捕集層が形成されており、ハニカムフィルタ全体で外周領域側へ向かうと段階的に捕集層の形成厚が薄くなるものとしてもよい。また、図９（ｃ）に示すように、一様な形成厚の捕集層が形成されたハニカムセグメントとハニカムセグメントの外周側ではより形成厚の薄い捕集層が形成されたハニカムセグメントとを組み合わせて接合し、ハニカムフィルタ全体で外周領域側へ向かうと捕集層の形成厚が薄くなる傾向としてもよい。【００４５】
接合構造を有するハニカムフィルタ３０の「中央領域」とは、ハニカムフィルタ３０の中央に配設されているハニカムセグメント３１の更に中央に配設されているセル３３を含む領域としてもよい。また、「外周領域」とは、ハニカムフィルタ３０の外周を形成するハニカムセグメント３１において、更に最外周の欠けていないセルより３セルまで内側の範囲に外周に沿って配設されているセルを含む領域としてもよい。ここで、接合構造を有するハニカムフィルタ３０の捕集層３４の厚さの算出方法について説明する。図１０に示すように、セル３３に直交する直交面において、中央領域の形成厚は、ハニカムフィルタ３０の中央付近に配設されたハニカムセグメント３１の更に中央に配設されている４セル分の形成厚を測定し、これを平均して求めるものとする。また、外周領域の形成厚は、最外周の欠けていないセルより３セルまで内側の範囲に配設されているセルのうち外周に沿って８セルを選択して形成厚を測定し、これを平均して求めるものとする。更に、例えばハニカムフィルタ３０の軸方向（セル３３の形成方向）に上流側端面から２０％の位置、中央位置、下流側端面の２０％の位置など３カ所で測定した平均として求めるものとする。また、ハニカムフィルタ３０におけるハニカムセグメント３１の「中央領域」「外周領域」における形成厚とは、外周を切除していないセグメントにおいては、ハニカムフィルタ２０と同様に、それぞれセグメントの中央付近に配設されている４セルの平均値及び、最外周セルの８セルの平均としてそれぞれ求めるものとする。一方、外周を切除したセグメントにおいては、セグメントの重心付近に配設されている４セルの平均値を中央領域の値とし、切除されていない外周の最外周セルの平均値を外周領域の値として求めるものとする。
【００４６】
次に、このハニカムセグメントが接合した構造を有するハニカムフィルタの製造方法について説明する。このハニカムフィルタの製造方法は、例えば、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止された複数のセルを形成する多孔質の隔壁部を有するハニカムセグメントを作製するセグメント作製工程と、作製したハニカムセグメントを接合層により接合してハニカム接合体を得る接合工程と、接合したハニカム接合体に対して、セルに直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域からハニカムフィルタの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向となるよう捕集層を隔壁部上に形成する捕集層形成工程と、を含むものとしてもよい。あるいは、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止された複数のセルを形成する多孔質の隔壁部を有するハニカムセグメントを作製するセグメント作製工程と、異なる形成厚を有するハニカムセグメントとなるよう複数の条件で捕集層を隔壁部上に形成する捕集層形成工程と、複数の形成厚で捕集層を形成した２以上のハニカムセグメントをハニカムフィルタの外周領域でより形成厚が薄くなる傾向となるように接合層により接合する接合工程と、を含むものとしてもよい。このとき、捕集層形成工程では、ハニカムセグメントの中央領域からハニカムセグメントの外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向となるようハニカムセグメントに対して捕集層を隔壁部上に形成するものとしてもよい。また、上述した触媒担持工程を行うことが好ましい。【００４７】
この製造方法において、セグメント作製工程では、上述した隔壁部形成工程によるハニカム成形体の成形と同様の処理を行うものとしてもよい。このとき、ハニカムセグメントは、平らな接合面を有する形状、例えば四角柱状などに成形することが好ましい。また、この製造方法において、捕集層形成工程は、上述した捕集層形成工程と同様の処理を行うものとしてもよい。ハニカムフィルタ３０の製造方法においては、ハニカムフィルタ３０の中央領域用の捕集層の形成厚がより厚い傾向のハニカムセグメント３１と、ハニカムフィルタ３０の外周領域用の捕集層がより薄い傾向のハニカムセグメント３１との複数の条件で捕集層形成工程を行うものとする。また、捕集層形成工程では、ハニカムセグメント３１の中央領域での形成厚に対するハニカムセグメント３１の外周領域での形成厚の割合が７０％以上９５％以下の範囲に形成するのが好ましい。また、この中央領域の捕集層３４の厚さは、例えば５μｍ以上１００μｍ以下で形成するのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下で形成するのがより好ましい。また、複数のハニカムセグメント３１を接合したハニカムフィルタでの捕集層形成工程では、接合する前の段階でセグメントに対して捕集層を形成してもよい。この場合、捕集層の原料量を変えた気体をハニカムセグメント３１に供給する、または捕集層の同原料量を含む気体の供給時間を調整することにより捕集層の形成厚さが異なる複数のハニカムセグメントを用意し、外周セグメントよりも中央セグメントの方が捕集層の形成厚が厚くなるように各セグメントを配置して接合するものとしてもよい。また、捕集層形成工程では、接合したあとの段階でセグメントに対して捕集層を形成してもよい。この場合、ハニカムフィルタの外周側を構成するセグメント部分にマスキングを行い捕集層の原料を含む気体が供給されない状態として中央側を構成するセグメント部分のみに捕集層の原料を含む気体を供給し、更にその後、中央側を構成するセグメント部分のみにマスキングをして外周側のセグメントのみに、中央を構成するセグメントへ供給した捕集層の原料を含む気体よりも少なく気体を供給することで外周セグメントよりも中央セグメントの方が形成厚が厚くなるような捕集層を形成することができる。構成するセグメントの数に応じて、捕集層を形成する領域、すなわち捕集層を形成する工程を２回以上の複数回行うことで中央側を構成するセグメントから外周側を構成するセグメントへ向かって段階的に捕集層の厚さが薄くなるようにしてもよい。【００４８】
このハニカムフィルタの製造方法において、接合工程では、まず、無機繊維、結合材、無機粒子、造孔材、有機バインダ、分散媒及び分散剤などを適宜混合し、ペースト状の接合材を調製する。無機繊維、造孔材、有機バインダ、分散媒、分散剤などは上述したものを利用することができる。無機粒子としては、上述した無機材料を用いることができる。結合材としてはコロイダルシリカや粘土などを用いることができる。接合材は、ハニカムセグメントの表面に０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲で塗布することが好ましい。この塗布面に他のハニカムセグメントを載置する処理を繰り返し、２個以上のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製し、外部より圧力を加え、全体を接合することが好ましい。得られたハニカムセグメント積層体は、所定温度で乾燥・熱処理を行うことが好ましい。こうすれば、接合強度をより高めることができる。【００４９】
このハニカムフィルタの製造方法において、セグメント作製工程、接合工程、捕集層形成工程の順でハニカムフィルタを作製すると、ハニカムフィルタ全体で外周領域側へ向かうと徐々に捕集層の形成厚が薄くなるものとすることができる（図９（ａ）参照）。また、セグメント作製工程、捕集層形成工程、接合工程の順でハニカムフィルタを作製すると、ハニカムフィルタの外周領域側へ向かうと段階的に捕集層の形成厚が薄くなるものとすることができる（図７及び図９（ｂ），（ｃ）参照）。この製造方法によって作製したハニカムフィルタでは、外周側の捕集層の厚さがより薄い傾向に形成されているため、外周側へより排気が流れやすく、外周側へより多くの排気を流通させ、より外周側でＰＭを捕集・除去可能である。したがって、排気に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。【００５０】
［第３実施形態］
ハニカムセグメント（構造体）を接合した構造を有し、且つハニカムフィルタ全体では均一な形成厚で捕集層が形成されているものを第３実施形態として説明する。図１１は、ハニカムフィルタ４０の構成の概略の一例を示す説明図であり、図１２は、捕集層の形成厚の一例の説明図である。ハニカムフィルタ４０は、図１１に示すように、隔壁部４２を有する２以上のハニカムセグメント４１が接合層４８によって接合された構造を有する。なお、ハニカムフィルタ４０において、隔壁部４２、セル４３、目封止部４６及び接合層４８は、ハニカムフィルタ３０の隔壁部３２、セル３３、目封止部３６及び接合層３８と同様であるためその基本的な内容の説明は省略する。なお、捕集層４４について、その材質や形成方法などはハニカムフィルタ２０の捕集層２４と同様の形態を採用することができる。また、ハニカムフィルタ４０の製造方法についても、ハニカムフィルタ全体で均一な捕集層を形成する以外はハニカムフィルタ３０の製造方法と同様であるため、その説明を省略する。このハニカムフィルタ４０において、捕集層４４は、セル４３に直交する直交面に含まれるハニカムセグメント４１の中央領域から外周領域へ向かうと形成厚がより薄くなる傾向に隔壁部４２上に形成されている。また、捕集層４４は、ハニカムセグメント４１の中央領域では隔壁部４２上に第１形成厚で形成され、外周領域では隔壁部４２上に第１形成厚よりも薄い第２形成厚で形成されている。こうすれば、ハニカムセグメント４１において、排気の流速分布をより均一とすることが可能であり、ハニカムセグメント４１の外周側へより多くの排気を流通させ、より外周側でＰＭを捕集・除去可能である。したがって、ハニカムセグメント４１の単位において排気に含まれているＰＭをより効率よく除去することができ、ひいては、ハニカムフィルタ４０においても排気に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。【００５１】
このハニカムフィルタ４０では、すべてのハニカムセグメント４１において外周領域では形成厚がより薄くなる傾向に捕集層４４が隔壁部４２上に形成されているものとしたが、図１２に示すように、外周領域では形成厚がより薄くなる傾向に捕集層が隔壁部上に形成されているハニカムセグメントを少なくとも１以上備えるものとしてもよい。このとき、ハニカムフィルタは、外周領域では形成厚がより薄くなる傾向に捕集層が隔壁部上に形成されているハニカムセグメントを少なくともセルに直交する直交面に含まれるハニカムフィルタの中央領域に配設しているものとすることがより好ましい。こうすれば、排気の流量が大きいハニカムフィルタの中央領域において、少なくとも排気の流速分布をより均一とすることが可能であり、排気に含まれているＰＭをより効率よく除去することができる。【００５２】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。【００５３】
例えば、上述した実施形態では、流体を排気としたが、特にこれに限定されない。また、上述した実施形態では、エンジンの配管に配設されるハニカムフィルタとしたが、特にこれに限定されない。
【実施例】
【００５４】
以下には、ハニカムフィルタを具体的に製造した例を実験例として説明する。【００５５】
［ハニカムセグメントの作製］
接合構造を有するハニカム構造体の作製に用いるハニカムセグメントを作製した。まず、ＳｉＣ原料として、ＳｉＣ粉末、金属Ｓｉ粉末とを重量比で８０：２０となるように混合した。このＳｉＣの混合原料を１００重量部、造孔材を１３重量部、分散媒を３５重量部、有機バインダーを６重量部、分散剤を０．５重量部、それぞれ添加し、坏土を調製した。ここでは、分散媒として水を使用し、造孔材としては澱粉及び発泡樹脂を使用し、有機バインダとしてセルロース及びヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてエチレングリコールを使用した。次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体の形状が四角柱のセグメント成形体を得た（構造体作製工程）。ここでは、隔壁部の厚さが３１０μｍ、セル密度が４６．５セル／ｃｍ2（３００セル／平方インチ）、断面の一辺が３５ｍｍ、長さが１５２ｍｍの形状に成形した。このセグメント成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥したあと、セグメント成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、セグメント成形体の一方の端面のセル開口部に交互にマスクを施し、マスクした端面をＳｉＣ原料を含有する目封止スラリーに浸漬し、開口部と目封止部とが交互に配設されるように目封止部を形成した。また、他方の端面にも同様にマスクを施し、一方が開口し他方が目封止されたセルと一方が目封止され他方が開口したセルとが交互に配設されるように目封止部を形成した。その後、目封止部を形成したセグメント成形体を熱風乾燥機で乾燥し、大気雰囲気中、４００℃で脱脂した。更に、Ａｒ不活性雰囲気下、１４５０℃で２時間焼成することにより、ＳｉＣ結晶粒子をＳｉで結合させたＳｉＣを主成分とするハニカムセグメントを得た。【００５６】
［接合構造のハニカム構造体の作製］
無機繊維、結合材、無機粒子、造孔材、有機バインダ、分散媒及び分散剤などを混合し、ペースト状の接合材を調製した。ここでは、無機繊維としてアルミノシリケート繊維、結合材としてコロイダルシリカ及び粘土、無機粒子としてＳｉＣを用いた。また、造孔材として発泡樹脂、有機バインダとしてＣＭＣ及びＰＶＡ、分散媒として水を用いた。このペーストを上記作製したハニカムセグメントの外壁面に厚さ１ｍｍとなるように塗布し、この塗布面に他のハニカムセグメントを載置する工程を繰り返し、１６個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製し、外部より圧力を加え、全体を接合したあと、１４０℃で２時間乾燥して接合構造のハニカム構造体を得た（接合工程）。この接合構造のハニカム構造体の外周を切削加工し、切削加工後の外周に保護材を塗布し、外形を円柱状とする接合形状のハニカム構造体とした（図７参照）。ここでは、ハニカムフィルタのセル密度が４６．５セル／ｃｍ2（３００／平方インチ）、断面の直径が１４４ｍｍ、長さが１５２ｍｍの形状とした。【００５７】
［捕集層の形成］
この捕集層の形成は、上記作製した接合構造のハニカム構造体及びハニカムセグメントのうちいずれかを用いて行った。ここでは、説明の便宜のため、これらをハニカム構造体と称して説明する。無機粒子としてＳｉＣ（平均粒径１５μｍ）を２．５重量％、有機バインダとしてカルボキシメチルセルロースを０．５重量％、結合材としてコロイダルシリカを２重量％、分散媒としての水を９５重量％となるよう混合し、捕集層形成用のスラリーを得た。次に、図１３に示す捕集層形成装置５０を用いて捕集層を形成したハニカム構造体を作製した。まず、作製したハニカム構造体の一端を治具５１に固定すると共に、ハニカム構造体の他端に供給固定筒５４を固定した。治具５１の中央には貫通孔５２が形成されている。また、供給固定筒５４の先端には、スラリー供給用の供給口５３が形成されている。供給固定筒５４とハニカムフィルタ２０との間には、スラリーの供給量を調整する供給量調整板５６が配設されている。この供給量調整板５６は、中央に貫通孔を有しハニカムフィルタの中央領域に比して外周領域へのスラリーの供給量が小さくなるようにスラリーの流量を調整する部材である。次に、所定の膜厚が形成されるよう予め経験的に得た位置に供給量調整板５６を固定し、供給口５３からスラリーを圧送し供給口５３側に目封止部２６が形成されていないハニカム構造体のセル内部にスラリーを供給した（図１３の左図）。次に、治具５１の貫通孔５２を吸引し、スラリーの溶媒である水を隔壁部２２を介して排出させた（図１３の中央図）。このとき、供給固定筒５４側に開口部を有するセル２３の内部にスラリーの固体分が残留し隔壁部上に捕集層が形成された。そして、得られたハニカム構造体を熱風乾燥機で乾燥させたのち、７００℃で１時間熱処理してハニカムフィルタ（ハニカムセグメント）を得た（図１３右図）。なお、捕集層を形成したハニカムセグメントは、上述した接合工程に用いた。【００５８】
［一体構造のハニカム構造体の作製］
一体構造のハニカムフィルタを作製した。まず、コージェライト原料として、アルミナ（平均粒径２．５μｍ）、カオリン（平均粒径２．６μｍ）、タルク（平均粒径３μｍ）及びシリカ（平均粒径３．６μｍ）を使用した。このコージェライト原料を１００重量部、造孔材を１３重量部、分散媒を３５重量部、有機バインダーを６重量部、分散剤を０．５重量部、それぞれ添加し、坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては、平均粒径１０μｍのコークスを使用し、有機バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてエチレングリコールを使用した。次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体の形状が円柱形（円筒状）のハニカム成形体を得た（図１参照）。ここでは、ハニカムフィルタの隔壁部の厚さが３１０μｍ、セル密度が４６．５セル／ｃｍ2（３００／平方インチ）、断面の直径が１４４ｍｍ、長さが１５２ｍｍの形状とした。このハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥したあと、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、ハニカム成形体の一方の端面のセル開口部に市松模様状に交互にマスクを施し、マスクした端面をコージェライト原料を含有する目封止スラリーに浸漬し、開口部と目封止部とが交互に配設されるように目封止部を形成した。また、他方の端面にも同様にマスクを施し、一方が開口し他方が目封止されたセルと一方が目封止され他方が開口したセルとが交互に配設されるように目封止部を形成した。その後、目封止部を形成したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に１４１０℃〜１４４０℃で５時間焼成することによりコージェライトを主成分とするハニカム構造体を得た。
【００５９】
［捕集層の形成］
この捕集層の形成は、上記作製した一体構造のハニカム構造体を用いて行った。まず、繊維材料として平均径が３μｍ、平均長さが１０５μｍのアルミノシリケート繊維を用い、無機粒子として平均粒子径１μｍのシリカ、有機バインダとしてセルロースを、それぞれ重量比で、９０：１０：５となるよう混合した。この混合物を、全体で１００重量部となるようにしたものを５Ｌの水に混合し、捕集層形成用のスラリーを得た。次に、上述した接合構造を有するハニカムフィルタの作製と同様に、図１３に示す捕集層形成装置５０を用いて捕集層を形成したハニカムフィルタを作製した。捕集層を形成したあと、ハニカム構造体を熱風乾燥機で乾燥させたのち、７００℃で１時間熱処理してハニカムフィルタを得た。【００６０】
［触媒担持工程］
上記作製した一体構造又は接合構造を有するハニカムフィルタに触媒を担持した。触媒スラリーは、Ｐｔを担持したγ−Ａｌ2Ｏ3触媒とＣｅＯ2粉末（助触媒）にＡｌ2Ｏ3ゾルと水を添加して調製した。次いで、触媒スラリーを、ウォッシュコートにより、白金成分がハニカムフィルタに対し１．０６ｇ／Ｌ、全触媒成分が３０ｇ／Ｌとなるように担持した。触媒の担持は、ハニカムフィルタの排ガス流出側の端面から触媒スラリーをセル（排ガス流出側のセル）内に流入させ、隔壁に多くの触媒が存在するよう担持した。そして、１２０℃の温度で乾燥後、更に５００℃、３時間の熱処理を行うことにより、触媒を担持したハニカムフィルタを得た。【００６１】
［実験例１］
上記作製したハニカムセグメントを接合した接合構造を有するハニカムフィルタにおいて、ハニカムフィルタの中央領域から外周領域に向かうと形成厚が薄くなるよう捕集層が隔壁部上に形成されたハニカムフィルタを作製した（図９（ａ）参照）。なお、説明の便宜のため、この構造を以下Ａ型とも称する。実験例１では以下のように作製した。ハニカムフィルタの中央領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域及び外周領域では捕集層を５０μｍで形成した。また、ハニカムフィルタの外周領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域の捕集層を５０μｍで形成し、この外周領域では捕集層を４９μｍで形成した。この実験例１の捕集層の形成厚（μｍ）、中央領域に対する外周領域の捕集層の形成厚の割合（％）及び再生限界（ｇ／Ｌ）をまとめて表１に示した。この表１には、後述する実験例２〜１６の値も示した。【００６２】
【表１】
0005634983.tif 000002
【００６３】
［実験例２〜５］
ハニカムフィルタの中央領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域での捕集層の形成厚及び外周領域での捕集層の形成厚、また、ハニカムフィルタの外周領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域での捕集層の形成厚及び外周領域での捕集層の形成厚、をそれぞれ５０μｍ、５０μｍ、４５μｍ、４２μｍとした以外は上述した実験例１と同様に作製して得られたＡ型のハニカムフィルタを実験例２とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、５０μｍ、４２μｍ、３９μｍとして作製したものを実験例３とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、５０μｍ、３８μｍ、３４μｍとして作製したものを実験例４とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、５０μｍ、３０μｍ、２７μｍとして作製したものを実験例５とした。【００６４】
［実験例６，７］
上記作製したハニカムセグメントを接合した接合構造を有するハニカムフィルタにおいて、捕集層の原料を含む気体をセルへ供給することにより捕集層を形成したハニカムフィルタを作製した。捕集層の形成は、以下のように行った。無機粒子としてＳｉＣ（平均粒子径３μｍ）を準備し、ハニカムセグメントサイズ用の捕集層形成装置を用いて、装置入口側より空気を搬送媒体として供給すると共に装置出口側より吸引して、所定の量の粒子を含む空気をハニカムセグメントの入口側のセルより供給した。その後、１３００℃で熱処理することにより捕集層を構成する粒子を結合させて捕集層形成セグメントを得た。セグメントに供給する粒子の量を調整することで異なる所定の捕集層の厚さを持つ複数のセグメントを製作し、中央を構成する４本のセグメントに比べ外周側を構成する１２本のセグメントの方が捕集層が厚くなるように各セグメントを接合した。無機粒子量を調整し、実験例２と同様の捕集層を形成したものを実験例６とし、実験例４と同様の捕集層を形成したものを実験例７とした。【００６５】
［実験例８〜１１］
上記作製したハニカムセグメントを接合した接合構造を有するハニカムフィルタにおいて、ハニカムフィルタ全体では均一な形成厚であり、ハニカムセグメントの外周領域に向かうと形成厚が薄くなるよう捕集層が隔壁部上に形成されたハニカムフィルタを作製した（図１１参照）。なお、説明の便宜のため、この構造を以下Ｂ型とも称する。実験例８では以下のように作製した。ハニカムフィルタの中央領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域での捕集層の形成厚及び外周領域での捕集層の形成厚、また、ハニカムフィルタの外周領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域での捕集層の形成厚及び外周領域での捕集層の形成厚、をそれぞれ５０μｍ、４９μｍ、５０μｍ、４８μｍとなるように作製して得られたＢ型のハニカムフィルタを実験例８とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、４６μｍ、５０μｍ、４５μｍとして作製したものを実験例９とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、３７μｍ、５０μｍ、３８μｍとして作製したものを実験例１０とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、２８μｍ、５０μｍ、２９μｍとして作製したものを実験例１１とした。【００６６】
［実験例１２〜１６］
上記作製したハニカムセグメントを接合した接合構造を有するハニカムフィルタにおいて、ハニカムフィルタ全体において外周領域に向かうと形成厚が薄くなる傾向に捕集層が隔壁部上に形成され、且つハニカムセグメントにおいて外周領域に向かうと形成厚が薄くなるよう捕集層が隔壁部上に形成されたハニカムフィルタを作製した（図７参照）。なお、説明の便宜のため、この構造を以下Ｃ型とも称する。実験例１２では以下のように作製した。ハニカムフィルタの中央領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域での捕集層の形成厚及び外周領域での捕集層の形成厚、また、ハニカムフィルタの外周領域に配設されたハニカムセグメントの更に中央領域での捕集層の形成厚及び外周領域での捕集層の形成厚、をそれぞれ５０μｍ、４９μｍ、４９μｍ、４８μｍとなるように作製して得られたＣ型のハニカムフィルタを実験例１２とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、４７μｍ、４９μｍ、４５μｍとして作製したものを実験例１３とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、４５μｍ、４２μｍ、３８μｍとして作製したものを実験例１４とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、４２μｍ、３５μｍ、３２μｍとして作製したものを実験例１５とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、４０μｍ、３６μｍ、２７μｍとして作製したものを実験例１６とした。【００６７】
［実験例１７〜２１］
上記作製した一体構造を有するハニカムフィルタにおいて、ハニカムフィルタ全体において外周領域に向かうと形成厚が薄くなるように捕集層が隔壁部上に形成されたハニカムフィルタを作製した（図１参照）。ハニカムフィルタの中央領域での捕集層の形成厚及び外周領域での捕集層の形成厚をそれぞれ５０μｍ、４８μｍとなるように作製して得られた一体構造のハニカムフィルタを実験例１７とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、４６μｍとして作製したものを実験例１８とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、４１μｍとして作製したものを実験例１９とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、３２μｍとして作製したものを実験例２０とした。同様に、それぞれの形成厚を５０μｍ、２７μｍとして作製したものを実験例２１とした。この実験例１７〜２１の捕集層の形成厚（μｍ）、中央領域に対する外周領域の捕集層の形成厚の割合（％）及び再生限界（ｇ／Ｌ）をまとめて表２に示した。この表２には、後述する実験例２２〜２３の値も示した。【００６８】
【表２】
0005634983.tif 000003
【００６９】
［実験例２２〜２３］
上記作製した一体構造を有するハニカムフィルタにおいて、捕集層の原料を含む気体をセルへ供給することにより捕集層を形成したハニカムフィルタを作製した。捕集層の形成は、以下のように行った。捕集層の原料としてはコージェライト基材を粉砕することで得たコージェライトセルベン粒子（平均粒子径３μｍ）を用いた。捕集層形成装置を用いて、装置入口側より空気を搬送媒体として供給すると共に装置出口側より吸引して、所定の量の粒子を含む空気をハニカム構造体の入口側のセルより供給した。その際、供給気体の流量分布を調製するための流量調整板をハニカム構造体の入口側に配置した。この流量調製板は複数の貫通孔を有しハニカム構造体の外周領域に比して中央領域への気体の搬送量が多くなるように調製されている。その後、１３００℃で熱処理することにより捕集層を構成する粒子を結合させて捕集層を形成したハニカムフィルタを得た。無機粒子量を調整し、実験例１８と同様の捕集層を形成したものを実験例２２とし、実験例２０と同様の捕集層を形成したものを実験例２３とした。【００７０】
（再生限界試験）
エンジンベンチ試験において、エンジン回転数を１８００ｒｐｍｍ、エンジントルクを９０Ｎｍに保った状態でポストインジェクションを入れ、ハニカムフィルタに堆積したＰＭを燃焼させ、ハニカムフィルタの前後の圧力損失が落ち始めたところでポストインジェクションを切り、エンジンをアイドル状態に切り替えた。この時、ハニカムフィルタの入口ガスの酸素濃度が急上昇し、ハニカムフィルタへの流入ガス流量が低下する事から、ハニカムフィルタの内部温度が急上昇する。この試験モードにて順次ＰＭ堆積量を増加させていき、ハニカムフィルタにクラックが発生する直前のＰＭ堆積量である許容ＰＭ堆積量〔ｇ／Ｌ〕をハニカムフィルタの再生限界値とし、結果を表１，２に示した。許容ＰＭ堆積量が５．０〔ｇ／Ｌ〕以下となると、車両走行時の再生インターバルが短くなることによって、車両燃費が５％以上悪化し、車両の商品性が著しく低下するため、許容ＰＭ堆積量は５．０〔ｇ／Ｌ〕を超える値であることが必要である。なお、クラックの発生の有無については、端面クラック及びリングオフクラックについて光学顕微鏡にて観察した。【００７１】
（圧力損失試験）
上記再生限界試験と同様に、エンジン条件である回転数２０００ｒｐｍ、トルク５０Ｎｍの定常状態にて、ハニカムフィルタのＰＭ堆積量が、４．０〔ｇ／Ｌ〕の時の圧力損失値を測定し、結果を表１，２に示した。なお、４．０〔ｇ／Ｌ〕は、車両搭載時における一般的なＰＭ堆積限界設定値である８．０〔ｇ／Ｌ〕の中央値であり、ＰＭ堆積による圧力損失の走行燃費へ与える影響を評価する際に用いられる。ＰＭ堆積時の圧力損失値が１３．０〔ｋＰａ〕を超えると、車両走行時の燃費が５％以上悪化し、車両としての商品性が著しく低下するため、圧力損失値は１３．０〔ｋＰａ〕以下であることが必要である。【００７２】
（実験結果）
実験例１〜７の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果を図１４に示し、実験例８〜１１の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果を図１５に示し、実験例１２〜１６の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果を図１６に示し、実験例１７〜２３の一体品としての形成厚の割合に対する圧力損失及び再生限界の関係を示す測定結果を図１７に示した。なお、この「一体品での形成厚の割合」は、一体品としての中央領域での形成厚に対する外周領域での形成厚の割合である。その結果について考察する。再生限界試験に関しては、表１及び図１４に示すように、実験例１と実験例２において、外周領域側の捕集層の形成厚の薄さを示す、形成厚の割合が９８％から８４％となると再生限界が格段に向上した。これは、捕集層の形成厚の割合が９５％以下では、流速分布の関係から捕集層の薄い外周部に排気が流れやすくなり、それがＰＭの堆積分布として均一に堆積するよう作用し、この結果としてＰＭ再生限界が上がるものと推察された。また、中央側と外周側との捕集層の厚みの差が小さい段階で再生限界に寄与する部分が大きいことがわかった。また、実験例８と実験例９との関係、実験例１２と実験例１３との関係及び実験例１７と実験例１８との関係においても、同様の傾向が見られた。【００７３】
次に、圧力損失試験に関しては、表１及び図１４に示すように、実験例３と実験例５において、捕集層の形成厚の割合が５４％から６８％となると圧力損失が格段に向上した。これは、外周部の捕集層の形成厚の割合が６０％以上では、捕集層の捕集機能がより発揮され、隔壁部の細孔内にＰＭが堆積してしまうのを抑制し、その分圧力損失の増加を抑制するものと推察された。また、捕集層の形成厚の割合が６０％近傍で圧力損失に寄与する部分が大きいことがわかった。また、実験例１０と実験例１１との関係、実験例１５と実験例１６との関係及び実験例２０と実験例２１との関係においても、同様の傾向が見られた。このように、圧力損失の低減と、再生限界の向上との間にはトレードオフの関係があり、捕集層の形成厚の割合が６０％以上９５％以下の範囲で特に好ましい圧力損失の低減効果及び再生限界の向上効果が得られることがわかった。【００７４】
本出願は、２００９年３月３１日に出願された日本国特許出願第２００９−８６９８５号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、自動車用、建設機械用及び産業用の定置エンジン並びに燃焼機器等から排出される排ガスを浄化するためのフィルターとして好適に使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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