(57)【要約】本発明のハニカムフィルタは、流体を流通させるための多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルの流体流入側又は流体流出側のいずれかの端部が封止されてなるセラミックハニカム基材と、上記セル壁の表面のうち、上記流体流入側の端部が開口され、上記流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面に形成された濾過層と、上記濾過層が形成されたセル壁において、上記流体流入側の端部が封止され、上記流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面に担持されたＳＣＲ触媒とを備え、上記濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ（μｍ）、上記ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂ（μｍ）としたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むことを特徴とする。
2013145316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流通させるための多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、前記セルの流体流入側又は流体流出側のいずれかの端部が封止されてなるセラミックハニカム基材と、
前記セル壁の表面のうち、前記流体流入側の端部が開口され、前記流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面に形成された濾過層と、
前記濾過層が形成されたセル壁において、前記流体流入側の端部が封止され、前記流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面に担持されたＳＣＲ触媒とを備え、
前記濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ（μｍ）、前記ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂ（μｍ）としたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むことを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項２】
ａは０．５〜３．０μｍであり、ｂは０．７〜５．０μｍである請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記ａ＜ｂを満たす部分は、ハニカムフィルタ全体の４０％以下である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記セル壁の平均気孔径は、１５〜３０μｍである請求項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ＳＣＲ触媒の担持量は、８０〜２００ｇ／Ｌである請求項１〜４のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記セル壁の気孔率は、５５〜７０％である請求項１〜５のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記濾過層の厚さは、３〜６０μｍである請求項１〜６のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項８】
前記濾過層は、耐熱性酸化物からなる請求項１〜７のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項９】
前記耐熱性酸化物は、アルミナ、シリカ、ムライト、セリア、コージェライト、ジルコニア及びチタニアからなる群から選択される少なくとも一種である請求項８に記載のハニカムフィルタ。
【請求項１０】
前記濾過層は、中空粒子を含む請求項１〜９のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項１１】
前記ＳＣＲ触媒は、ゼオライトである請求項１〜１０のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項１２】
前記ＳＣＲ触媒は、前記濾過層の表面に担持されていない請求項１〜１１のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項１３】
前記ＳＣＲ触媒は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面側よりも、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面側の方に多く担持されている請求項１〜１２のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載のハニカムフィルタの製造方法であって、
セラミック粉末を用いて、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、前記セルの流体流入側又は流体流出側のいずれかの端部が封止された多孔質のハニカム焼成体を製造するハニカム焼成体製造工程と、
前記セル壁の表面に濾過層を形成する濾過層形成工程と、
前記セル壁にＳＣＲ触媒を担持させる触媒付与工程とを含み、
前記濾過層形成工程は、
セラミック粒子の原材料を含む液滴をキャリアガス中に分散させる液滴分散工程と、
前記キャリアガスを、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルに流入させるキャリアガス流入工程とを含み、
前記触媒付与工程では、
流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルにＳＣＲ触媒を導入することにより、前記セル壁にＳＣＲ触媒を担持させることを特徴とするハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１５】
前記液滴分散工程において、スプレーを用いて前記液滴を前記キャリアガス中に分散させる請求項１４に記載のハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１６】
前記液滴には、前記セラミック粒子の原材料として、加熱により耐熱性酸化物となる耐熱性酸化物前駆体が含まれている請求項１４又は１５に記載のハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１７】
前記キャリアガスを１００〜８００℃で乾燥する乾燥工程をさらに含む請求項１４〜１６のいずれかに記載のハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１８】
前記キャリアガスを流入させたセラミックハニカム基材を９００〜１５００℃に加熱する加熱工程をさらに含む請求項１４〜１７のいずれかに記載のハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１９】
前記液滴には、前記セラミック粒子の原材料として、加熱により耐熱性酸化物となる耐熱性酸化物前駆体が含まれており、
前記乾燥工程では、前記液滴から球形状の前記セラミック粒子が形成される請求項１７に記載のハニカムフィルタの製造方法。
【請求項２０】
前記キャリアガス流入工程では、前記セラミック粒子が前記セル壁の表面に堆積されることにより、前記濾過層が形成される請求項１４〜１９のいずれかに記載の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ハニカムフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、スス等のパティキュレート（以下、ＰＭともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境又は人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境又は人体に及ぼす影響についても懸念されている。【０００３】
そこで、排ガス中のＰＭを捕集したり、有害なガス成分を浄化したりするために、排ガス浄化装置が用いられている。
このような排ガス浄化装置は、セラミック等の材料からなるハニカム構造体を用いて作製される。ハニカム構造体内に排ガスを通過させることによって排ガスを浄化することができる。【０００４】
排ガス浄化装置において排ガス中のＰＭを捕集するために用いられるハニカム構造体では、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ている。そのため、一のセルに流入した排ガスは、必ずセル同士を隔てるセル壁を通過した後、他のセルから流出するようになっている。すなわち、このようなハニカム構造体が排ガス浄化装置に備えられていると、排ガス中に含まれるＰＭは、ハニカム構造体を通過する際に、セル壁により捕捉される。従って、ハニカム構造体のセル壁は、排ガスが浄化されるフィルタとして機能する。【０００５】
ハニカム構造体がＰＭを捕集する初期の段階では、セル壁の細孔にＰＭが侵入し、セル壁の内部でＰＭが捕集され、セル壁の細孔が閉塞される「深層濾過」の状態になる。深層濾過の状態では、セル壁の内部（細孔）にＰＭが堆積していく。そのため、ＰＭの捕集開始直後に、セル壁の実質的な気孔率が低下し、急激に圧力損失が上昇するという問題がある。【０００６】
一方、排ガス浄化装置において排ガス中のＮＯｘを浄化するために用いられるハニカム構造体として、セルのいずれの端部も封止されておらず、セル壁にＮＯｘを浄化するための触媒が担持されているＮＯｘ浄化用のハニカム構造体が用いられている。【０００７】
近年、排ガス中のＮＯｘを浄化するために、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ、選択的触媒還元）装置が提案されている。
尿素ＳＣＲ装置では、セル壁にゼオライト等のＳＣＲ触媒が担持されたハニカム構造体を備えた排ガス浄化装置内に尿素水を噴霧する。そして、尿素の熱分解によってアンモニアを発生させて、ゼオライトの作用によりＮＯｘを還元させる。
このように、尿素ＳＣＲ装置ではＮＯｘを浄化することができる。【０００８】
従来、排ガス中のＰＭを捕集するために用いられるハニカム構造体とＮＯｘ浄化用のハニカム構造体は別の部材からなり、別の金属容器内にそれぞれ配置されており、排気ラインにおいて大きな体積を占めていた。そのため、排ガス浄化装置が占める体積を減らすことが要望されていた。【０００９】
このような背景の下、排ガス中のＰＭを捕集するために用いられるハニカム構造体、すなわち、セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム構造体に、ゼオライト等のＳＣＲ触媒を担持させたハニカムフィルタの開発が進められている。このようなハニカムフィルタによれば、排ガス中のＰＭを捕集するとともに、ＮＯｘを浄化することが可能である。
特許文献１には、ハニカム構造体のセル壁の気孔率を制御することによって、ハニカムフィルタを尿素ＳＣＲ装置に用いた場合におけるＮＯｘ浄化率を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開２０１１／０４２９９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ハニカムフィルタのセル壁に堆積したＰＭを燃焼し除去する際（再生の際）には、ハニカムフィルタが非常に高温になる。ゼオライト等のＳＣＲ触媒は、９００℃以上の温度にさらされると、劣化してしまうため、再生を繰り返すたびに、ＮＯｘ浄化性能が落ちてしまうという問題があった。【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＭとＮＯｘの双方を浄化することができ、且つ、長期間に亘ってＰＭ及びＮＯｘの浄化機能を確保することが可能なハニカムフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載のハニカムフィルタは、
流体を流通させるための多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルの流体流入側又は流体流出側のいずれかの端部が封止されてなるセラミックハニカム基材と、
上記セル壁の表面のうち、上記流体流入側の端部が開口され、上記流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面に形成された濾過層と、
上記濾過層が形成されたセル壁において、上記流体流入側の端部が封止され、上記流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面に担持されたＳＣＲ触媒とを備え、
上記濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ（μｍ）、上記ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂ（μｍ）としたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むことを特徴とする。【００１４】
請求項１に記載のハニカムフィルタにおいて、セラミックハニカム基材のセル壁の表面のうち、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面には、濾過層が形成されている。排ガス中のＰＭは、当該濾過層により捕集される。
一方で、濾過層が形成されたセル壁において、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面には、ＳＣＲ触媒が担持されている。
従って、捕集されたＰＭとＳＣＲ触媒との接触を防ぐことができるため、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際に、熱によってＳＣＲ触媒が劣化してしまうことを抑制することができる。これにより、長期間に亘ってＮＯｘの浄化機能を確保することができる。【００１５】
さらに、請求項１に記載のハニカムフィルタでは、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂとしたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むことを特徴としている。
濾過層が有する気孔の平均気孔径ａがＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂよりも小さいと、ＳＣＲ触媒が濾過層に詰まりにくくなる。従って、圧力損失の上昇を抑制することができる。【００１６】
請求項２に記載のハニカムフィルタにおいて、ａは０．５〜３．０μｍであり、ｂは０．７〜５．０μｍである。
ａが０．５μｍ未満であると、ガスが濾過層を透過しにくくなるため、透過抵抗が大きくなってしまう。一方、ａが３．０μｍを超えると、ＰＭが濾過層を通過しやすくなるため、充分なＰＭの捕集効率が得られにくくなる。
また、ｂが０．７μｍ未満であると、ＳＣＲ触媒を構成する粒子が小さすぎるため、該粒子が濾過層に詰まりやすくなる。一方、ｂが５．０μｍを超えると、ＳＣＲ触媒を構成する粒子は濾過層に詰まりにくくはなるものの、該粒子の比表面積が小さくなるため、充分なＮＯｘ浄化率が得られにくくなる。【００１７】
請求項３に記載のハニカムフィルタにおいて、上記ａ＜ｂを満たす部分は、ハニカムフィルタ全体の４０％以下である。
ａ＜ｂを満たす部分をハニカムフィルタ全体の４０％以下とすることにより、ＳＣＲ触媒が濾過層に詰まることを防止することができる。従って、圧力損失の上昇を抑制することができる。【００１８】
請求項４に記載のハニカムフィルタにおいて、上記セル壁の平均気孔径は、１５〜３０μｍである。
セル壁の平均気孔径が１５μｍ未満であると、セル壁にＳＣＲ触媒を担持させた後の圧力損失が上昇しやすくなる。一方、セル壁の平均気孔径が３０μｍを超えると、セル壁の表面に濾過層を形成することが困難となる。【００１９】
請求項５に記載のハニカムフィルタにおいて、上記ＳＣＲ触媒の担持量は、８０〜２００ｇ／Ｌである。
ＳＣＲ触媒の担持量が８０〜２００ｇ／Ｌであると、上記ハニカムフィルタを尿素ＳＣＲ装置に用いた場合に、排ガス中のＮＯｘを充分に浄化することができる。
ＳＣＲ触媒の担持量が８０ｇ／Ｌ未満であると、尿素ＳＣＲ装置用のハニカムフィルタとしてのＮＯｘ浄化性能が充分ではない。一方、ＳＣＲ触媒の担持量が２００ｇ／Ｌを超えると、ＳＣＲ触媒がセルを塞いでしまい、ＰＭが堆積しない状態でも圧力損失が上昇しやすくなる。【００２０】
請求項６に記載のハニカムフィルタにおいて、上記セル壁の気孔率は、５５〜７０％である。
セラミックハニカム基材のセル壁の気孔率が５５〜７０％であると、セル壁に多量のＳＣＲ触媒を担持させることができる。
セル壁の気孔率が５５％未満であると、セラミックハニカム基材に多量のＳＣＲ触媒を担持させた場合、セル壁の気孔部分にＳＣＲ触媒が詰まってしまい、排ガスがセル壁を通りにくくなるため、排ガスが拡散しにくくなり、ＳＣＲ触媒の作用が充分に発揮されにくくなる。一方、セル壁の気孔率が７０％を超えると、セラミックハニカム基材の強度が低下しやすくなる。【００２１】
請求項７に記載のハニカムフィルタにおいて、上記濾過層の厚さは、３〜６０μｍである。
濾過層の厚さが３μｍ未満であると、濾過層が薄すぎるため、ＰＭが捕集されにくくなる。一方、濾過層の厚さが６０μｍを超えると、濾過層が厚すぎるため、圧力損失が上昇しやすくなる。【００２２】
請求項８に記載のハニカムフィルタにおいて、上記濾過層は、耐熱性酸化物からなる。
また、請求項９に記載のハニカムフィルタにおいて、上記耐熱性酸化物は、アルミナ、シリカ、ムライト、セリア、コージェライト、ジルコニア及びチタニアからなる群から選択される少なくとも一種である。
濾過層が耐熱性酸化物から構成されていると、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際にも、濾過層が溶融する等の不都合が発生しない。そのため、耐熱性に優れたハニカムフィルタとすることができる。【００２３】
請求項１０に記載のハニカムフィルタにおいて、上記濾過層は、中空粒子を含む。【００２４】
請求項１１に記載のハニカムフィルタにおいて、上記ＳＣＲ触媒は、ゼオライトである。【００２５】
請求項１２に記載のハニカムフィルタにおいて、上記ＳＣＲ触媒は、上記濾過層の表面に担持されていない。
この場合、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際に、熱によるＳＣＲ触媒の劣化を抑制することができる。【００２６】
請求項１３に記載のハニカムフィルタにおいて、上記ＳＣＲ触媒は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面側よりも、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面側の方に多く担持されている。
この場合、捕集されたＰＭとＳＣＲ触媒との接触を防ぐことができる。【００２７】
請求項１４に記載のハニカムフィルタの製造方法は、
請求項１〜１３のいずれかに記載のハニカムフィルタの製造方法であって、
セラミック粉末を用いて、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルの流体流入側又は流体流出側のいずれかの端部が封止された多孔質のハニカム焼成体を製造するハニカム焼成体製造工程と、
上記セル壁の表面に濾過層を形成する濾過層形成工程と、
上記セル壁にＳＣＲ触媒を担持させる触媒付与工程とを含み、
上記濾過層形成工程は、
セラミック粒子の原材料を含む液滴をキャリアガス中に分散させる液滴分散工程と、
上記キャリアガスを、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルに流入させるキャリアガス流入工程とを含み、
上記触媒付与工程では、
流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルにＳＣＲ触媒を導入することにより、上記セル壁にＳＣＲ触媒を担持させることを特徴とする。【００２８】
請求項１４に記載のハニカムフィルタの製造方法では、キャリアガス流入工程において、後述する乾燥工程等で形成されたセラミック粒子を含むキャリアガスを流体流入側からセルに流入させる。そのため、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面にセラミック粒子が堆積し、濾過層が形成される。
一方、触媒付与工程においては、流体流出側、つまり、キャリアガス流入工程においてキャリアガスを流入させた側とは反対の側から、ＳＣＲ触媒がセルの内部に導入される。
すなわち、キャリアガス流入工程においてキャリアガスを流入させる方向と、触媒付与工程においてＳＣＲ触媒を導入する方向とが、逆方向である。これにより、ＳＣＲ触媒は、セル壁と濾過層とのうちセル壁にのみ担持されているか、又は、セル壁と濾過層との双方に担持され、セル壁に担持されているＳＣＲ触媒の量が濾過層に担持されているＳＣＲ触媒の量よりも単位体積あたりで多くなる。
従って、捕集されたＰＭとの距離が遠いＳＣＲ触媒の量を多くすることができる。すなわち、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際に、熱によって劣化してしまわないＳＣＲ触媒の量を多くすることができるため、長期間に亘ってＮＯｘの浄化機能を確保することができる。【００２９】
さらに、請求項１４に記載のハニカムフィルタの製造方法では、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂとしたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むハニカムフィルタを製造する。
従って、触媒付与工程において、ＳＣＲ触媒が濾過層に詰まることを防止することができる。その結果、圧力損失の低いハニカムフィルタを製造することができる。【００３０】
請求項１５に記載のハニカムフィルタの製造方法では、上記液滴分散工程において、スプレーを用いて上記液滴を上記キャリアガス中に分散させる。
スプレーを用いて液滴をキャリアガス中に分散させることにより、球形の液滴を作製することができる。球形の液滴から得られるセラミック粒子は球形になるので、球形のセラミック粒子をセル壁の表面に堆積させることができる。【００３１】
請求項１６に記載のハニカムフィルタの製造方法では、上記液滴には、上記セラミック粒子の原材料として、加熱により耐熱性酸化物となる耐熱性酸化物前駆体が含まれている。
液滴に耐熱性酸化物前駆体が含まれている場合、キャリアガスを加熱することによって耐熱性酸化物の粒子を得ることができる。そして、耐熱性酸化物の粒子をセルに流入させることによって、耐熱性酸化物の粒子から構成される濾過層を形成することができる。
また、耐熱性酸化物前駆体を含む液滴をセルに流入させた後、耐熱性酸化物前駆体を加熱することによって耐熱性酸化物の粒子を得ることによっても、耐熱性酸化物の粒子から構成される濾過層を形成することができる。【００３２】
請求項１７に記載のハニカムフィルタの製造方法は、上記キャリアガスを１００〜８００℃で乾燥する乾燥工程をさらに含む。
キャリアガスを加熱することによって、例えば、上述のように耐熱性酸化物の粒子から構成される濾過層を形成することができる。【００３３】
請求項１８に記載のハニカムフィルタの製造方法は、上記キャリアガスを流入させたセラミックハニカム基材を９００〜１５００℃に加熱する加熱工程をさらに含む。
キャリアガスを流入させたセラミックハニカム基材を加熱することによって、例えば、上述のように耐熱性酸化物の粒子から構成される濾過層を形成することができる。【００３４】
請求項１９に記載のハニカムフィルタの製造方法において、上記液滴には、上記セラミック粒子の原材料として、加熱により耐熱性酸化物となる耐熱性酸化物前駆体が含まれており、上記乾燥工程では、上記液滴から球形状の上記セラミック粒子が形成される。【００３５】
請求項２０に記載のハニカムフィルタの製造方法において、上記キャリアガス流入工程では、上記セラミック粒子が上記セル壁の表面に堆積されることにより、上記濾過層が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る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】図２（ａ）は、図１に示す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る。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すハニカム焼成体のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すハニカム焼成体のセル壁の部分拡大断面図である。
【図４】図４は、濾過層の厚さの測定方法を説明するための模式図である。
【図５】図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体のセル構造の一例を模式的に示す側面図である。
【図６】図６は、液滴分散工程及びキャリアガスの流入工程の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、捕集効率測定装置の説明図である。
【図８】図８は、圧力損失測定装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００３８】
（第一実施形態）
以下、本発明のハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法の一実施形態である第一実施形態について説明する。
【００３９】
まず、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタについて説明する。
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタは、
流体を流通させるための多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルの流体流入側又は流体流出側のいずれかの端部が封止されてなるセラミックハニカム基材と、
上記セル壁の表面のうち、上記流体流入側の端部が開口され、上記流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面に形成された濾過層と、
上記濾過層が形成されたセル壁において、上記流体流入側の端部が封止され、上記流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面に担持されたＳＣＲ触媒とを備え、
上記濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ（μｍ）、上記ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂ（μｍ）としたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むことを特徴とする。
【００４０】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタでは、セラミックハニカム基材（セラミックブロック）が複数個のハニカム焼成体から構成されている。また、ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体が有する多数のセルが、大容量セルと小容量セルとからなり、大容量セルの長手方向に垂直な断面の面積は、小容量セルの長手方向に垂直な断面の面積よりも大きい。
【００４１】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタは、ハニカム焼成体を含むセラミックハニカム基材のセル壁の表面に濾過層を形成したものである。
本明細書においては、セル壁の表面に濾過層が形成されていないものを「セラミックハニカム基材」、セル壁の表面に濾過層が形成されたものを「ハニカムフィルタ」として両者を区別する。
また、以下の説明において、単に、ハニカム焼成体の断面と表記した場合、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面を指す。同様に、単に、ハニカム焼成体の断面積と表記した場合、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面の面積を指す。
【００４２】
図１は、本発明の第一実施形態に係る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、図１に示す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る。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すハニカム焼成体のＡ−Ａ線断面図である。
図３は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すハニカム焼成体のセル壁の部分拡大断面図である。
【００４３】
図１に示すハニカムフィルタ１００では、複数個のハニカム焼成体１１０が接着材層１０１を介して結束されてセラミックハニカム基材（セラミックブロック）１０３を構成し、さらに、このセラミックハニカム基材（セラミックブロック）１０３の外周には、排ガスの漏れを防止するための外周コート層１０２が形成されている。なお、外周コート層は、必要に応じて形成されていればよい。
このような、複数個のハニカム焼成体が結束されてなるハニカムフィルタは、集合型ハニカムフィルタともいう。
ハニカムフィルタ１００を構成するハニカム焼成体１１０については後述するが、炭化ケイ素又はケイ素含有炭化ケイ素からなる多孔質体であることが好ましい。
【００４４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すハニカム焼成体１１０には、多数のセル１１１ａ及び１１１ｂがセル壁１１３を隔てて長手方向（図２（ａ）中、矢印ａの方向）に並設されるとともに、その外周に外周壁１１４が形成されている。セル１１１ａ及び１１１ｂのいずれかの端部は、封止材１１２ａ又は１１２ｂで封止されている。
そして、図２（ｂ）及び図３に示すように、ハニカム焼成体１１０のセル壁１１３の表面には、濾過層１１５が形成されている。
さらに、図３に示すように、ハニカム焼成体１１０のセル壁１１３には、ＳＣＲ触媒１１６が担持されている。
なお、図２（ａ）に示すハニカム焼成体１１０では、濾過層１１５及びＳＣＲ触媒１１６を図示していない。また、図２（ｂ）に示すハニカム焼成体１１０では、ＳＣＲ触媒１１６を図示していない。
【００４５】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すハニカム焼成体１１０においては、長手方向に垂直な断面の面積が小容量セル１１１ｂより相対的に大きい大容量セル１１１ａと、長手方向に垂直な断面の面積が大容量セル１１１ａより相対的に小さい小容量セル１１１ｂとが、交互に配設されている。
大容量セル１１１ａの長手方向に垂直な断面の形状は略八角形であり、小容量セル１１１ｂの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である。
【００４６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すハニカム焼成体１１０において、大容量セル１１１ａは、ハニカム焼成体１１０の第１の端面１１７ａ側の端部が開口され、第２の端面１１７ｂ側の端部が封止材１１２ａにより封止されている。一方、小容量セル１１１ｂは、ハニカム焼成体１１０の第２の端面１１７ｂ側の端部が開口され、第１の端面１１７ａ側の端部で封止材１１２ｂにより封止されている。
従って、図２（ｂ）に示すように、大容量セル１１１ａに流入した排ガスＧ１（図２（ｂ）中、排ガスをＧ１で示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、必ず、大容量セル１１１ａと小容量セル１１１ｂとを隔てるセル壁１１３を通過した後、小容量セル１１１ｂから流出するようになっている。排ガスＧ１がセル壁１１３を通過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集されるため、大容量セル１１１ａ及び小容量セル１１１ｂを隔てるセル壁１１３は、フィルタとして機能する。
このように、ハニカム焼成体１１０の大容量セル１１１ａ及び小容量セル１１１ｂには、排ガス等の気体を流通させることができる。図２（ｂ）に示す方向に排ガス等の気体を流通させる場合、ハニカム焼成体１１０の第１の端面１１７ａ側の端部（小容量セル１１１ｂが封止されている側の端部）を流体流入側の端部といい、ハニカム焼成体１１０の第２の端面１１７ｂ側の端部（大容量セル１１１ａが封止されている側の端部）を流体流出側の端部という。
【００４７】
すなわち、流体流入側の端部が開口している大容量セル１１１ａは、流体流入側のセル１１１ａであり、流体流出側の端部が開口している小容量セル１１１ｂは、流体流出側のセル１１１ｂといえる。
【００４８】
以下、濾過層について説明する。
【００４９】
濾過層は、セラミック粒子からなり、好ましくは球状セラミック粒子からなる。
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層を形成するセラミック粒子は、耐熱性酸化物からなることが好ましい。
濾過層が耐熱性酸化物から構成されていると、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際にも、濾過層が溶融する等の不都合が発生しない。そのため、耐熱性に優れたハニカムフィルタとすることができる。
耐熱性酸化物としては、アルミナ、シリカ、ムライト、セリア、コージェライト、ジルコニア及びチタニア等が挙げられる。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。
上記耐熱性酸化物の中では、アルミナが好ましい。
【００５０】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層を構成する粒子の平均粒子径は、０．２〜１．２μｍであることが好ましく、０．２〜０．９μｍであることがより好ましく、０．５〜０．８μｍであることがさらに好ましい。
濾過層を構成する粒子の平均粒子径が０．２μｍ未満であると、濾過層を構成する粒子が小さすぎるために、セル壁の表面に濾過層が形成されにくくなる。また、濾過層を構成する粒子の平均粒子径が０．２μｍ未満であると、濾過層を構成する粒子がセル壁の内部（細孔）に侵入して細孔を塞ぐことがあるため、圧力損失が大きくなることがある。一方、濾過層を構成する粒子の平均粒子径が１．２μｍを超えると、濾過層を構成する粒子が大きすぎるために、濾過層を形成しても、濾過層の気孔径が大きくなる。そのため、ＰＭが濾過層を通過してセル壁の細孔に侵入し、セル壁の内部でＰＭが捕集される「深層濾過」の状態になってしまい、圧力損失が大きくなる。
【００５１】
なお、濾過層を構成する粒子の平均粒子径は、以下の方法により測定することができる。
ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を加工して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍのサンプルを作製する。
作製したサンプルの任意の１箇所について、サンプルの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。この際、濾過層を構成する粒子が一視野内に入るようにする。ＳＥＭの観察条件は、加速電圧：１５．００ｋＶ、作動距離（ＷＤ）：１５．００ｍｍ、倍率：１００００倍とする。
次に、一視野内における全ての粒子の粒子径を目視で測定する。一視野内にて測定した全ての粒子の粒子径の平均値を「濾過層を構成する粒子の平均粒子径」とする。
【００５２】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａとしたとき、ａは、０．５〜３．０μｍであることが好ましく、０．７〜２．０μｍであることがより好ましく、１．０〜１．９μｍであることがさらに好ましい。
ａが０．５μｍ未満であると、ガスが濾過層を透過しにくくなるため、透過抵抗が大きくなってしまう。一方、ａが３．０μｍを超えると、ＰＭが濾過層を通過しやすくなるため、充分なＰＭの捕集効率が得られにくくなる。
【００５３】
なお、濾過層が有する気孔の平均気孔径ａは、以下の方法により測定することができる。
まず、濾過層を構成する粒子の平均粒子径を測定する際と同様に、ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を加工して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍのサンプルを作製する。
作製したサンプルの任意の１箇所について、サンプルの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。ＳＥＭの観察条件は、加速電圧：１５．００ｋＶ、作動距離（ＷＤ）：１５．００ｍｍ、倍率：１００００倍とする。
得られたＳＥＭ写真を二値化処理し、粒子間の隙間に内接する円の直径を１０箇所以上測定する。測定した内接円の直径の平均値を「濾過層が有する気孔の平均気孔径ａ」とする。
【００５４】
また、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層には、中空粒子が含まれていてもよい。
【００５５】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層の厚さは、３〜６０μｍであることが好ましく、５〜４０μｍであることがより好ましく、１０〜２５μｍであることがさらに好ましい。
濾過層の厚さが３μｍ未満であると、濾過層が薄すぎるため、ＰＭが捕集されにくくなる。一方、濾過層の厚さが６０μｍを超えると、濾過層が厚すぎるため、圧力損失が上昇しやすくなる。
また、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層の厚さは、一定であることが好ましい。
【００５６】
なお、濾過層の厚さは、以下の方法により測定することができる。
図４は、濾過層の厚さの測定方法を説明するための模式図である。
まず、濾過層を構成する粒子の平均粒子径を測定する際と同様に、ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を加工して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍのサンプルを作製する。
作製したサンプルの任意の１箇所について、セルの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。ＳＥＭの観察条件は、加速電圧：１５．００ｋＶ、作動距離（ＷＤ）：１５．００ｍｍ、倍率：５００〜１０００倍とする。
図４では、分かりやすいように、実際のＳＥＭ写真の代わりに模式図で示している。
次に、図４に示すように、濾過層を構成する粒子の下面に沿って線を引き、これを下面ＬＢとする。また、濾過層を構成する粒子の上面に沿って線を引き、これを上面ＬＳとする。
続いて、ＳＥＭ写真における左右方向（ハニカム焼成体の長手方向）に５０分割する。分割した５０箇所において、上面ＬＳと下面ＬＢとの間の距離を測定し、ｎ番目（ｎは１〜５０の整数）の箇所における濾過層の厚さＬ（ｎ）とする。そして、Ｌ（１）〜Ｌ（５０）の平均値を「濾過層の厚さ」とする。
【００５７】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面のみに形成されている。
排ガスはハニカムフィルタの流体流入側からセル内に流入するため、排ガス中のＰＭは、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁に多く堆積される。従って、濾過層が、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面のみに形成されていると、濾過層でＰＭを捕集することができるため、深層濾過を防止することができる。
なお、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、濾過層は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面の全体に形成されていることが好ましいが、上記セル壁の表面の一部に濾過層が形成されていない部分があってもよい。
【００５８】
以下、ＳＣＲ触媒について説明する。
【００５９】
ＳＣＲ触媒は、選択還元型ＮＯｘ触媒ともいい、アンモニアを用いて排ガス中のＮＯｘを還元浄化する。また、ＳＣＲ触媒は、尿素及びアンモニアを吸着する機能を有する。
【００６０】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒は、ゼオライトであることが好ましい。
【００６１】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒の担持量は、８０〜２００ｇ／Ｌであることが好ましく、１００〜２００ｇ／Ｌであることがより好ましく、１００〜１５０ｇ／Ｌであることがさらに好ましい。
ＳＣＲ触媒の担持量が８０〜２００ｇ／Ｌであると、上記ハニカムフィルタを尿素ＳＣＲ装置に用いた場合に、排ガス中のＮＯｘを充分に浄化することができる。
ＳＣＲ触媒の担持量が８０ｇ／Ｌ未満であると、尿素ＳＣＲ装置用のハニカムフィルタとしてのＮＯｘ浄化性能が充分ではない。一方、ＳＣＲ触媒の担持量が２００ｇ／Ｌを超えると、ＳＣＲ触媒がセルを塞いでしまい、ＰＭが堆積しない状態でも圧力損失が上昇しやすくなる。
【００６２】
本明細書において、ＳＣＲ触媒の担持量とは、ハニカムフィルタの見掛けの体積１リットル当たりのＳＣＲ触媒の重量をいう。
なお、ハニカムフィルタの見掛けの体積は、接着材層及び／又は外周コート層の体積を含むこととする。
【００６３】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂとしたとき、ｂは、０．７〜５．０μｍであることが好ましく、２．０〜４．０μｍであることがより好ましく、２．１〜４．０μｍであることがさらに好ましい。
ｂが０．７μｍ未満であると、ＳＣＲ触媒を構成する粒子が小さすぎるため、該粒子が濾過層に詰まりやすくなる。一方、ｂが５．０μｍを超えると、ＳＣＲ触媒を構成する粒子は濾過層に詰まりにくくはなるものの、該粒子の比表面積が小さくなるため、充分なＮＯｘ浄化率が得られにくくなる。
【００６４】
なお、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂは、濾過層を構成する粒子の平均粒子径と同様の方法により測定することができる。上記平均粒子径ｂを測定する場合には、ＳＣＲ触媒を構成する粒子が一視野内に入るようにＳＥＭ観察を行えばよい。
また、上記平均粒子径ｂは、セラミックハニカム基材に担持させる前のＳＣＲ触媒を構成する粒子（例えば、後述するゼオライトスラリーに含まれるゼオライト粒子等）から求めた平均粒子径を代用することもできる。
【００６５】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒は、濾過層が形成されたセル壁において、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面に担持されている。
なお、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒は、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面の全体に担持されていることが好ましいが、上記セル壁の表面の一部にＳＣＲ触媒が担持されていない部分があってもよい。
【００６６】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒は、セラミックハニカム基材のセル壁が有する気孔にさらに担持されていてもよい。
【００６７】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面にさらに担持されていてもよい。
また、ＳＣＲ触媒は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面側よりも、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面側の方に多く担持されていることが好ましい。
この場合、捕集されたＰＭとＳＣＲ触媒との接触を防ぐことができる。
【００６８】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ＳＣＲ触媒は、濾過層の表面に担持されていないことが好ましい。
この場合、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際に、熱によるＳＣＲ触媒の劣化を抑制することができる。
【００６９】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいては、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂとしたとき、ａ＜ｂを満たす部分が含まれていることを特徴としている。
【００７０】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいては、ハニカムフィルタ全体がａ＜ｂを満たしていなくてもよく、ハニカムフィルタの一部がａ＜ｂを満たしていればよい。
具体的には、ａ＜ｂを満たす部分は、ハニカムフィルタ全体の６０％以下であってもよく、４０％以下であってもよい。一方、ａ＜ｂを満たす部分は、ハニカムフィルタ全体の２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。
ａ＜ｂを満たす部分をハニカムフィルタ全体の４０％以下とすることにより、ＳＣＲ触媒が濾過層に詰まることを防止することができる。従って、圧力損失の上昇を抑制することができる。
【００７１】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、セル壁の気孔率は、５５〜７０％であることが好ましい。
セラミックハニカム基材のセル壁の気孔率が５５〜７０％であると、セル壁に多量のＳＣＲ触媒を担持させることができる。
セル壁の気孔率が５５％未満であると、セラミックハニカム基材に多量のＳＣＲ触媒を担持させた場合、セル壁の気孔部分にＳＣＲ触媒が詰まってしまい、排ガスがセル壁を通りにくくなるため、排ガスが拡散しにくくなり、ＳＣＲ触媒の作用が充分に発揮されにくくなる。一方、セル壁の気孔率が７０％を超えると、セラミックハニカム基材の強度が低下しやすくなる。
【００７２】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、セル壁の平均気孔径は、１５〜３０μｍであることが好ましい。
セル壁の平均気孔径が１５μｍ未満であると、セル壁にＳＣＲ触媒を担持させた後の圧力損失が上昇しやすくなる。一方、セル壁の平均気孔径が３０μｍを超えると、セル壁の表面に濾過層を形成することが困難となる。
【００７３】
なお、上記気孔率及び気孔径は、従来公知の水銀圧入法により測定することができる。
【００７４】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、セル壁の厚さは、０．１２〜０．４０ｍｍであることが好ましく、０．２０〜０．３０ｍｍであることがより好ましい。
セル壁の厚さが０．１２ｍｍ未満であると、セル壁の厚さが薄くなり、ハニカム焼成体の強度を保つことができなくなる。一方、セル壁の厚さが０．４０ｍｍを超えると、ハニカム構造体の圧力損失の上昇を引き起こしやすくなる。
なお、セル壁の厚さとは、セルとセルとの間の厚さをいう。
【００７５】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ハニカム焼成体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、好ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎｃｈ２）、好ましい上限は、９３．０個／ｃｍ２（６００個／ｉｎｃｈ２）、より好ましい下限は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎｃｈ２）、より好ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎｃｈ２）である。
【００７６】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ハニカム焼成体が有する大容量セル及び小容量セルの長手方向に垂直な断面の形状としては、以下のような形状を挙げることができる。
図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体のセル構造の一例を模式的に示す側面図である。
なお、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）では、濾過層を図示していない。
【００７７】
図５（ａ）に示すハニカム焼成体１２０においては、大容量セル１２１ａの長手方向に垂直な断面の形状は略八角形であり、小容量セル１２１ｂの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、大容量セル１２１ａと小容量セル１２１ｂとが交互に配列されている。同様に、図５（ｂ）に示すハニカム焼成体１３０においても、大容量セル１３１ａの長手方向に垂直な断面の形状は略八角形であり、小容量セル１３１ｂの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、大容量セル１３１ａと小容量セル１３１ｂとが交互に配列されている。図５（ａ）に示すハニカム焼成体１２０と図５（ｂ）に示すハニカム焼成体１３０とでは、小容量セルの長手方向に垂直な断面の面積に対する大容量セルの長手方向に垂直な断面の面積の面積比（大容量セルの長手方向に垂直な断面の面積／小容量セルの長手方向に垂直な断面の面積）が異なっている。
また、図５（ｃ）に示すハニカム焼成体１４０においては、大容量セル１４１ａの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、小容量セル１４１ｂの長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、大容量セル１４１ａと小容量セル１４１ｂとが交互に配列されている。
【００７８】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、小容量セルの長手方向に垂直な断面の面積に対する大容量セルの長手方向に垂直な断面の面積の面積比（大容量セルの長手方向に垂直な断面の面積／小容量セルの長手方向に垂直な断面の面積）は、１．４〜２．８であることが好ましく、１．５〜２．４であることがより好ましい。
流体流入側のセルを大容量セルとし、流体流出側のセルを小容量セルとすることにより、流体流入側のセル（大容量セル）に多くのＰＭを堆積させることができるが、上記面積比が１．４未満であると、大容量セルの断面積と小容量セルの断面積との差が小さいため、大容量セル及び小容量セルを設けた効果が得られにくくなる。一方、上記面積比が２．８を超えると、小容量セルの長手方向に垂直な断面の面積が小さくなりすぎるため、排ガス等の気体が流体流出側のセル（小容量セル）を通過する際の摩擦に起因する圧力損失が大きくなる。
【００７９】
次に、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法について説明する。
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法は、
セラミック粉末を用いて、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルの流体流入側又は流体流出側のいずれかの端部が封止された多孔質のハニカム焼成体を製造するハニカム焼成体製造工程と、
上記セル壁の表面に濾過層を形成する濾過層形成工程と、
上記セル壁にＳＣＲ触媒を担持させる触媒付与工程とを含み、
上記濾過層形成工程は、
セラミック粒子の原材料を含む液滴をキャリアガス中に分散させる液滴分散工程と、
上記キャリアガスを、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルに流入させるキャリアガス流入工程とを含み、
上記触媒付与工程では、
流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルにＳＣＲ触媒を導入することにより、上記セル壁にＳＣＲ触媒を担持させることを特徴とする。
【００８０】
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法では、ハニカム焼成体を含むセラミックハニカム基材を作製し、セラミックハニカム基材のセル壁の表面に濾過層を形成した後、濾過層が形成されたセル壁にＳＣＲ触媒を担持させる。
以下、濾過層形成工程及び触媒付与工程について説明する。
本実施形態の説明では、濾過層を構成する材料が耐熱性酸化物である場合を例にして説明する。
なお、ハニカム焼成体を含むセラミックハニカム基材を作製する工程については後述する。
【００８１】
まず、濾過層形成工程について説明する。
図６は、液滴分散工程及びキャリアガスの流入工程の実施形態を模式的に示す断面図である。
図６には、キャリアガスをセラミックハニカム基材のセルに流入させる装置である、キャリアガス流入装置１を示している。
キャリアガス流入装置１は、キャリアガス中に液滴を分散させる液滴分散部２０、液滴が分散したキャリアガスが通過する配管部３０、キャリアガスをセラミックハニカム基材のセルに流入させる流入部４０を備える。
以下、キャリアガス流入装置１を用いて液滴分散工程及びキャリアガスの流入工程を行う場合の例を説明する。
【００８２】
キャリアガス流入装置１には、キャリアガスＦが図６中の下方から上方に向かって流れている。キャリアガス流入装置１では、キャリアガスＦはキャリアガス流入装置１の下方から導入され、液滴分散部２０、配管部３０、流入部４０を経て流入部４０の上方から排出される。
【００８３】
キャリアガスＦは、キャリアガス流入装置の下方からの加圧、又は、キャリアガス流入装置の上方からの吸引によって生み出された圧力差によって、図６における下方から上方に加圧されてキャリアガス流入装置１内を上方に流れる。
キャリアガスとしては、８００℃までの加熱で反応せず、また、キャリアガス中に分散する液滴中の成分と反応しないガスが用いられる。
キャリアガスの例としては、空気、窒素、アルゴン等のガスが挙げられる。
【００８４】
キャリアガス流入装置１の液滴分散部２０では、図示しない槽に満たされた酸化物含有溶液がスプレーにより液滴１１となって、キャリアガスＦ中に分散する。
酸化物含有溶液とは、加熱により耐熱性酸化物が形成される耐熱性酸化物前駆体を含む溶液、又は、耐熱性酸化物粒子を含むスラリーを含む概念である。
【００８５】
耐熱性酸化物前駆体とは、加熱により耐熱性酸化物に誘導される化合物を意味する。
例えば、耐熱性酸化物を構成する金属の水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水和物などが挙げられる。
耐熱性酸化物がアルミナの場合の耐熱性酸化物前駆体、すなわちアルミナ前駆体としては硝酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト、ダイアスポアなどが挙げられる。
【００８６】
また、耐熱性酸化物粒子を含むスラリーとは、耐熱性酸化物粒子が水中に懸濁した溶液である。
【００８７】
キャリアガスＦ中に分散した液滴１１は、キャリアガスＦの流れに乗ってキャリアガス流入装置１の上方に流れていき、配管部３０を通過する。
【００８８】
キャリアガス流入装置１の配管部３０は、液滴１１が分散したキャリアガスＦが通過する配管である。
配管部３０の、キャリアガスＦが通過する通路３２は、配管の管壁３１で囲まれた空間である。
【００８９】
本実施形態で使用するキャリアガス流入装置１では、配管部３０に加熱機構３３が設けられている。
加熱機構３３としては、電気ヒーター等が挙げられる。
【００９０】
本実施形態では、加熱機構３３を用いて配管の管壁３１を加熱し、液滴１１が分散したキャリアガスＦを通過させる。そして、配管部３０を通過するキャリアガスＦを加熱し、キャリアガスＦに分散した液滴１１を加熱することが好ましい。
液滴１１が加熱されると、液滴に含まれる液体成分が蒸発し、球状セラミック粒子１２が形成される。図６では、球状セラミック粒子１２を、白い丸で示している。
液滴に耐熱性酸化物前駆体が含まれている場合、キャリアガスの加熱により耐熱性酸化物前駆体は耐熱性酸化物（球状セラミック粒子）となる。
【００９１】
本実施形態では、加熱機構３３を用いて配管の管壁３１を１００〜８００℃に加熱し、液滴１１が分散したキャリアガスＦを０．１〜３．０秒間通過させることが好ましい。
加熱された配管の温度が１００℃未満であり、かつ、キャリアガスを配管に通過させる時間が０．１秒間未満であると、液滴中の水分を充分に蒸発させにくくなる。一方、加熱された配管の温度が８００℃を超え、かつ、キャリアガスを配管に通過させる時間が３．０秒間を超えると、ハニカムフィルタを製造するために必要なエネルギーが大きくなりすぎてしまうため、ハニカムフィルタの製造効率が低下する。
【００９２】
本実施形態において、配管の長さは、特に限定されないが、５００〜３０００ｍｍであることが好ましい。
配管の長さが５００ｍｍ未満であると、キャリアガスを配管に通過させる速度を遅くしても、液滴中の水分を充分に蒸発させにくくなる。一方、配管の長さが３０００ｍｍを超えると、ハニカムフィルタを製造するための装置が大きくなりすぎてしまい、ハニカムフィルタの製造効率が低下する。
【００９３】
球状セラミック粒子１２は、キャリアガスＦ中に分散したまま、キャリアガスＦの流れに乗ってキャリアガス流入装置１の上方に流れていき、流入部４０においてセラミックハニカム基材１０３のセルに流入する。
【００９４】
本実施形態では、セラミックハニカム基材として、ハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックを用いる。
セラミックハニカム基材１０３は、キャリアガス流入装置１の上部において、キャリアガス流入装置１の出口を塞ぐように配置されている。
そのため、キャリアガスＦは必ずセラミックハニカム基材１０３の内部に流入する。
【００９５】
図６には、セラミックハニカム基材１０３の断面として、セラミックブロックを構成するハニカム焼成体の断面（図２（ｂ）に示すものと同様の断面）を模式的に示している。
セラミックハニカム基材１０３においては、流体流入側のセル１１１ａの端部が開口しており、流体流出側のセル１１１ｂが封止されている。
そのため、キャリアガスＦは流体流入側のセル１１１ａの開口からセラミックハニカム基材１０３の内部に流入する。
そして、セラミックハニカム基材１０３の流体流入側のセル１１１ａに、球状セラミック粒子１２が分散したキャリアガスＦが流入すると、球状セラミック粒子１２はセラミックハニカム基材１０３のセル壁１１３の表面に堆積する。
【００９６】
そして、本実施形態では、セラミックハニカム基材１０３を１００〜８００℃に加熱しておき、加熱されたセルにキャリアガスＦを流入させることが好ましい。
セラミックハニカム基材１０３が１００〜８００℃に加熱されていると、球状セラミック粒子１２に液体成分が残っていたとしても液体成分が蒸発し、球状セラミック粒子が乾燥した粉末の状態でセル壁の表面に堆積する。
【００９７】
キャリアガスＦは、流体流入側のセル１１１ａの開口からセラミックハニカム基材１０３の内部に流入し、セラミックハニカム基材１０３のセル壁１１３を通過し、流体流出側のセル１１１ｂの開口から流出する。
このような手順によりキャリアガスの流入工程が行われる。
キャリアガスの流入工程によって、球状セラミック粒子をセル壁の表面に堆積させることができる。
【００９８】
続いて、セラミックハニカム基材の加熱工程を行うことが好ましい。
キャリアガスの流入工程を経て球状セラミック粒子がセル壁に付着したセラミックハニカム基材を、加熱炉を用いて炉内温度９００〜１５００℃で加熱することが好ましい。
加熱雰囲気としては大気雰囲気、窒素雰囲気、又は、アルゴン雰囲気とすることが望ましい。
【００９９】
そして、セル壁の表面に付着した球状セラミック粒子は、加熱焼結により熱収縮を生じて、セル壁の表面に強固に固着する。
【０１００】
以上の工程により、セル壁の表面に濾過層を形成することができる。
なお、キャリアガスを加熱する工程（乾燥工程）、セラミックハニカム基材を加熱しながらキャリアガスを流入させる工程、及び、キャリアガスを流入させた後にセラミックハニカム基材を加熱する工程（加熱工程）については、必ずしも全ての工程を行う必要はなく、少なくとも１つの工程を行えばよい。
その中でも、乾燥工程及び加熱工程を行うことが好ましい。
【０１０１】
次に、触媒付与工程について説明する。
触媒付与工程では、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルにＳＣＲ触媒を導入することにより、セル壁にＳＣＲ触媒を担持させる。
【０１０２】
セル壁にＳＣＲ触媒を担持させる方法としては、例えば、ＳＣＲ触媒を含むスラリーにセラミックハニカム基材を浸漬した後、引き上げて加熱する方法等が挙げられる。
ＳＣＲ触媒の担持量の調整は、例えば、スラリーにセラミックハニカム基材を浸漬する工程及び加熱する工程を繰り返す方法、又は、スラリー濃度を変更する方法等により行うことができる。
また、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂは、スラリーに含まれるＳＣＲ触媒を構成する粒子の粒度を制御することにより調整することができる。すなわち、予め求めておいた濾過層が有する気孔の平均気孔径ａよりもＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂが大きくなるように、スラリーに含まれるＳＣＲ触媒を構成する粒子の粒度を調整すればよい。
【０１０３】
なお、流体流出側のセル（小容量セル）のセル壁にのみＳＣＲ触媒を担持させるには、例えば、セラミックハニカム基材に対し、上記引き上げ後の加熱において消失するような材料（例えば、プラスチック材料等）を用いて流体流入側のセル（大容量セル）にのみもう一方の端部にも封止を行い、その後、ＳＣＲ触媒を含むスラリーにセラミックハニカム基材を浸漬する方法等が挙げられる。
【０１０４】
また、流体流入側のセル（大容量セル）及び流体流出側のセル（小容量セル）においてセル壁に担持させる触媒量に差を設けるには、例えば、流体流入側のセルをなすセル壁にのみＳＣＲ触媒を担持させる手順と同様の手順にて片方のセルをなすセル壁に触媒を付着させた後、もう一方のセルをなすセル壁にもＳＣＲ触媒を担持させるが、その際に、ＳＣＲ触媒を含むスラリーへのセラミックハニカム基材の浸漬時間を変えたり、上記スラリーの濃度を変えたりする方法や、スラリー中の触媒の粒子径を大きくしておき、流体流入側のセルにスラリーを注入する方法や、スラリー付着後にエアーブローにより濃度を変える方法等が挙げられる。
【０１０５】
以下、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法における、ハニカム焼成体を含むセラミックハニカム基材を作製する工程について説明する。
以下で作製するセラミックハニカム基材は、ハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックである。
なお、セラミック粉末として、炭化ケイ素を用いる場合について説明する。
（１）セラミック粉末とバインダとを含む湿潤混合物を押出成形することによってハニカム成形体を作製する成形工程を行う。
具体的には、まず、セラミック粉末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、液状の可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入し、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。
この際、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すセル構造（セルの形状及びセルの配置）を有する断面形状が作製されるような金型を用いてハニカム成形体を作製する。
【０１０６】
（２）ハニカム成形体を所定の長さに切断し、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させた後、所定のセルに封止材となる封止材ペーストを充填して上記セルを目封じする封止工程を行う。
ここで、封止材ペーストとしては、上記湿潤混合物を用いることができる。
【０１０７】
（３）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除去する脱脂工程を行った後、脱脂されたハニカム成形体を焼成炉に搬送し、焼成工程を行うことにより、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したようなハニカム焼成体を作製する。
なお、セルの端部に充填された封止材ペーストは、加熱により焼成され、封止材となる。
また、切断工程、乾燥工程、封止工程、脱脂工程及び焼成工程の条件は、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。
【０１０８】
（４）支持台上で複数個のハニカム焼成体を接着材ペーストを介して順次積み上げて結束する結束工程を行い、ハニカム焼成体が複数個積み上げられてなるハニカム集合体を作製する。
接着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粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
【０１０９】
（５）ハニカム集合体を加熱して接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、四角柱状のセラミックブロックを作製する。
接着材ペーストの加熱固化の条件は、従来からハニカムフィルタを作製する際に用いられている条件を適用することができる。
【０１１０】
（６）セラミックブロックに切削加工を施す切削加工工程を行う。
具体的には、ダイヤモンドカッターを用いてセラミックブロックの外周を切削することにより、外周が略円柱状に加工されたセラミックブロックを作製する。
【０１１１】
（７）略円柱状のセラミックブロックの外周面に、外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する外周コート層形成工程を行う。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。なお、外周コート材ペーストとして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
なお、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
外周コート層を設けることによって、セラミックブロックの外周の形状を整えて、円柱状のセラミックハニカム基材とすることができる。
以上の工程によって、ハニカム焼成体を含むセラミックハニカム基材を作製することができる。
【０１１２】
そして、セラミックハニカム基材に対して、上述した濾過層形成工程及び触媒付与工程を行うことによって、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタを作製することができる。
【０１１３】
以下、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法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において、セラミックハニカム基材のセル壁の表面のうち、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面には、濾過層が形成されている。排ガス中のＰＭは、当該濾過層により捕集される。
一方で、濾過層が形成されたセル壁において、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面には、ＳＣＲ触媒が担持されている。
従って、捕集されたＰＭとＳＣＲ触媒との接触を防ぐことができるため、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際に、熱によってＳＣＲ触媒が劣化してしまうことを抑制することができる。これにより、長期間に亘ってＮＯｘの浄化機能を確保することができる。
【０１１４】
（２）本実施形態のハニカムフィルタでは、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂとしたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むことを特徴としている。
濾過層が有する気孔の平均気孔径ａがＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂよりも小さいと、ＳＣＲ触媒が濾過層に詰まりにくくなる。従って、圧力損失の上昇を抑制することができる。
【０１１５】
（３）本実施形態のハニカムフィルタの製造方法では、キャリアガス流入工程において、後述する乾燥工程等で形成されたセラミック粒子を含むキャリアガスを流体流入側からセルに流入させる。そのため、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面にセラミック粒子が堆積し、濾過層が形成される。
一方、触媒付与工程においては、流体流出側、つまり、キャリアガス流入工程においてキャリアガスを流入させた側とは反対の側から、ＳＣＲ触媒がセルの内部に導入される。
すなわち、キャリアガス流入工程においてキャリアガスを流入させる方向と、触媒付与工程においてＳＣＲ触媒を導入する方向とが、逆方向である。これにより、ＳＣＲ触媒は、セル壁と濾過層とのうちセル壁にのみ担持されているか、又は、セル壁と濾過層との双方に担持され、セル壁に担持されているＳＣＲ触媒の量が濾過層に担持されているＳＣＲ触媒の量よりも単位体積あたりで多くなる。
従って、捕集されたＰＭとの距離が遠いＳＣＲ触媒の量を多くすることができる。すなわち、ＰＭを燃焼させる再生処理を行った際に、熱によって劣化してしまわないＳＣＲ触媒の量を多くすることができるため、長期間に亘ってＮＯｘの浄化機能を確保することができる。
【０１１６】
（４）本実施形態のハニカムフィルタの製造方法では、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂとしたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むハニカムフィルタを製造する。
従って、触媒付与工程において、ＳＣＲ触媒が濾過層に詰まることを防止することができる。その結果、圧力損失の低いハニカムフィルタを製造することができる。
【０１１７】
（実施例）
以下、本発明の第一実施形態のハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１１８】
（実施例１）
（セラミックハニカム基材の作製）
まず、平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５４．６重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２３．４重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．３重量％、潤滑剤（日油社製  ユニルーブ）２．６重量％、グリセリン１．２重量％、及び、水１３．９重量％を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する成形工程を行った。
本工程では、図２（ａ）に示したハニカム焼成体１１０と同様の形状であって、セルの目封じをしていない生のハニカム成形体を作製した。
【０１１９】
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ることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。その後、ハニカム成形体の乾燥体の所定のセルに封止材ペーストを充填してセルの封止を行った。なお、上記湿潤混合物を封止材ペーストとして使用した。セルの封止を行った後、封止材ペーストを充填したハニカム成形体の乾燥体を再び乾燥機を用いて乾燥させた。
【０１２０】
続いて、セルの封止を行ったハニカム成形体の乾燥体を４００℃で脱脂する脱脂処理を行い、さらに、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間の条件で焼成処理を行った。
これにより、四角柱のハニカム焼成体を作製した。
作製したハニカム焼成体は、高さ３４．３ｍｍ×幅３４．３ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、平均気孔径が２４μｍ、気孔率が６４％、セルの数（セル密度）が５４．２個／ｃｍ２（３５０個／ｉｎｃｈ２）、セル壁の厚さが０．２８ｍｍ（１１ｍｉｌ）であった。
【０１２１】
上記工程により得られたハニカム焼成体間に接着材ペーストを塗布して接着材ペースト層を形成し、接着材ペースト層を加熱固化して接着材層とすることにより、１６個のハニカム焼成体が接着材層を介して結束されてなる略角柱状のセラミックブロックを作製した。
なお、接着材ペーストとしては、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％を含む接着材ペーストを使用した。
【０１２２】
その後、ダイヤモンドカッターを用いて、角柱状のセラミックブロックの外周を切削することにより、直径１４２ｍｍの円柱状のセラミックブロックを作製した。
【０１２３】
次に、円柱状のセラミックブロックの外周面に外周コート材ペーストを塗布し、外周コート材ペーストを１２０℃で加熱固化することにより、セラミックブロックの外周部に外周コート層を形成した。
なお、上記外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストと同様のペーストを使用した。
以上の工程によって、直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状のセラミックハニカム基材を作製した。
【０１２４】
（濾過層形成工程）
図６に示すキャリアガス流入装置を用いてセラミックハニカム基材に濾過層を形成した。
図６に示すようにキャリアガス流入装置の上方に、セラミックハニカム基材を配置した。
この際、流体流入側のセルとしての大容量セルの開口部をキャリアガス流入装置の下方に向けてセラミックハニカム基材を配置した。
【０１２５】
酸化物含有溶液として、耐熱性酸化物前駆体であるベーマイトを含有する溶液を準備した。ベーマイトの濃度は３．８ｍｏｌ／Ｌ（固形分濃度：２０重量％）とした。
そして、ベーマイトを含有する液滴をスプレーによりキャリアガス中に分散させた。
【０１２６】
キャリアガス流入装置の配管の管壁の温度を２００℃に加熱しておき、キャリアガスを流速４．６ｍｍ／ｓｅｃでキャリアガス流入装置の上方（セラミックハニカム基材側）に向けて流し、キャリアガス中に分散した液滴中の水分を蒸発させた。キャリアガスが配管を通過する際に液滴中の水分が蒸発することにより、液滴は球状アルミナ粒子となった。
なお、配管の長さは１２００ｍｍであった。
【０１２７】
球状アルミナ粒子が分散したキャリアガスをセラミックハニカム基材のセルに流入させ、５ｇ／Ｌの球状アルミナ粒子をセル壁の表面に付着させた。
その後、セラミックハニカム基材をキャリアガス流入装置から取出し、焼成炉中で１３５０℃、３時間、大気雰囲気下で加熱した。
上記工程により、アルミナ粒子からなる濾過層をセル壁の表面に形成した。
【０１２８】
（触媒付与工程）
まず、鉄イオンによりイオン交換されたβ型ゼオライト粉末を充分量の水と混合し、さらにボールミルで９０ｍｉｎ−１で粉砕して、ゼオライトスラリーを調製した。
ゼオライトの粒子径は、原料粉末の粒子径及び粉砕時間を変えることにより調整した。
【０１２９】
このゼオライトスラリー中に、濾過層がセル壁の表面に形成されたセラミックハニカム基材を、流体流出側のセルとしての小容量セルの開口部を下方にして浸漬し、１分間保持した。
続いて、このセラミックハニカム基材を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、ＳＣＲ触媒を担持させた。
このとき、ＳＣＲ触媒の担持量が１００ｇ／Ｌとなるように、ゼオライトスラリーへの浸漬、乾燥工程、焼成工程を繰り返し行った。
以上により、濾過層がセル壁の表面に形成され、ＳＣＲ触媒（ゼオライト）がセル壁の表面に担持されたハニカムフィルタを製造した。
【０１３０】
（比較例１）
ゼオライトスラリーを調製する際、実施例１よりも粉砕時間を長くすることにより、ゼオライトの粒子径を実施例１よりも小さくしたこと以外は、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを製造した。
【０１３１】
実施例１及び比較例１で製造したハニカムフィルタについて、下記評価を行った。
【０１３２】
（濾過層が有する気孔の平均気孔径ａ及びＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂの測定）
各ハニカムフィルタについて、上述した方法に従って、濾過層が有する気孔の平均気孔径ａ及びＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂを測定した。
ＳＥＭとしては、Ｈｉｔａｃｈｉ製、ＦＥ−ＳＥＭ  Ｓ−４８００を使用した。
その結果を表１に示す。
【０１３３】
（補集効率の測定）
図７に示したような捕集効率測定装置５３０を用いてＰＭの補集効率を測定した。図７は、捕集効率測定装置の説明図である。
この捕集効率測定装置５３０は、１．６Ｌ（リットル）のディーゼルエンジン５３１と、エンジン５３１からの排ガスを流通する排ガス管５３２と、排ガス管５３２に接続されアルミナマット５３３を巻いたハニカムフィルタ１００を固定する金属ケーシング５３４と、ハニカムフィルタ１００を流通する前の排ガスをサンプリングするサンプラー５３５と、ハニカムフィルタ１００を流通した後の排ガスをサンプリングするサンプラー５３６と、サンプラー５３５、５３６によりサンプリングされた排ガスを希釈する希釈器５３７と、希釈された排ガスに含まれるＰＭの量を測定するＰＭカウンタ５３８（ＴＳＩ社製、凝集粒子カウンタ３０２２Ａ−Ｓ）とを備えた走査型モビリティ粒径分析装置（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ  ＳＭＰＳ）として構成されている。
【０１３４】
次に、測定手順を説明する。エンジン５３１をトルク：５０Ｎｍ、回転数：３０００ｒｐｍで運転し、エンジン５３１からの排ガスをハニカムフィルタ１００に流通させた。このとき、ハニカムフィルタ１００を流通する前のＰＭ量Ｐ０と、ハニカムフィルタ１００を通過した後のＰＭ量Ｐ１とをＰＭカウンタ５３８を用いて把握した。そして、下記計算式を用いて捕集効率を算出した。
捕集効率（％）＝［（Ｐ０−Ｐ１）／Ｐ０］×１００
捕集効率は、ＰＭをハニカムフィルタの体積１リットルあたり０．１ｇ捕集させた後に測定した。
得られた測定結果を表１に示す。
【０１３５】
（ＮＯｘ浄化率の測定）
各ハニカムフィルタについて、ＮＯｘ浄化率を測定した。
ＮＯｘ浄化率の測定にあたっては、実施例１及び比較例１のハニカムフィルタから、ダイヤモンドカッターを使用することにより１個のハニカム焼成体（３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ）を切り出し、切り出したハニカム焼成体をさらに切断してφ１インチ（２５．４ｍｍ）×３インチ（７６．２ｍｍ）の円柱短尺体を作製した。作製した短尺体では、セルのいずれか一方の端部が封止されており、この短尺体をＮＯｘ浄化率測定用サンプルとした。
ＮＯｘ浄化率の測定は、ＮＯｘ浄化率測定装置（堀場製作所製  触媒評価装置ＳＩＧＵ−２０００）を用いて行った。
ＮＯｘ浄化率測定装置は、ガス発生部と反応部とからなり、ガス発生部で発生させた擬似排ガス及びアンモニアを、ＮＯｘ浄化率測定用サンプルをセットした反応部に流通させた。
擬似排ガスの組成（体積比）は、ＮＯ２：３５０ｐｐｍ（ＮＯ２／ＮＯｘ＝０．２５）、Ｏ２：１４％、Ｈ２Ｏ：１０％、Ｎ２：ｂａｌａｎｃｅであり、また、ＮＨ３／ＮＯｘ＝１である。各ガスの流量を流量調節器を用いて調節することにより上記組成とした。
また、反応部の温度を１５０℃で一定とした。そして、ゼオライトと擬似排ガス及びアンモニアとが接触する条件として、空間速度（ＳＶ）を７００００ｈｒ−１に設定した。
擬似排ガスがＮＯｘ浄化率測定用サンプルを流通する前のＮＯｘ濃度Ｎ０、及び、擬似排ガスがＮＯｘ浄化率測定用サンプルを通過した後のＮＯｘ濃度Ｎ１を測定し、以下の式からハニカムフィルタのＮＯｘ浄化率を測定した。
ＮＯｘ浄化率（％）＝［（Ｎ０−Ｎ１）／Ｎ０］×１００
得られた測定結果を表１に示す。
【０１３６】
（圧力損失の測定）
図８に示したような圧力損失測定装置５１０を用いて圧力損失を測定した。
図８は、圧力損失測定装置の説明図である。
この圧力損失測定装置５１０は、１．６Ｌ（リットル）のディーゼルエンジン５１１の排気ガス管５１２に、ハニカムフィルタ１００を金属ケーシング５１３内に固定して配置し、ハニカムフィルタ１００の前後の圧力を検出可能になるように圧力計５１４が取り付けられている。
そして、エンジン５１１をトルク：５０Ｎｍ、回転数：３０００ｒｐｍで運転し、ハニカムフィルタ１００にＰＭが堆積していない状態での差圧、すなわち初期圧力損失を測定した。
得られた測定結果を表１に示す。
【０１３７】
実施例１及び比較例１のハニカムフィルタにおける濾過層が有する気孔の平均気孔径ａ、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径ｂ、捕集効率、ＮＯｘ浄化率、及び、初期圧力損失をまとめて以下の表１に示す。
【０１３８】
【表１】
2013145316.tif 000003
【０１３９】
表１より、実施例１のハニカムフィルタでは、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ、ＳＣＲ触媒を構成する粒子（ゼオライト粒子）の平均粒子径をｂとしたとき、ａ＜ｂを満たす部分が含まれていることが確認された。
一方、比較例１のハニカムフィルタでは、ａ＜ｂを満たしていないことが確認された。
【０１４０】
また、表１より、実施例１及び比較例１のハニカムフィルタにおいては、いずれも捕集効率が９９．５％と高い数値であった。
【０１４１】
しかしながら、比較例１のハニカムフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が４８％と低い数値であるのに対して、実施例１のハニカムフィルタにおけるＮＯｘ浄化率は５５％と高い数値であった。
上述のように、比較例１のハニカムフィルタでは、濾過層が有する気孔の平均気孔径ａがＳＣＲ触媒を構成する粒子（ゼオライト粒子）の平均粒子径ｂよりも大きい。従って、ゼオライト粒子の一部が濾過層に浸入すると考えられる。その結果、濾過層に浸入したゼオライト粒子が高温にさらされて劣化し、ＮＯｘ浄化率が低下する。
一方、実施例１のハニカムフィルタでは、平均気孔径ａが平均粒子径ｂよりも小さいため、ゼオライト粒子が濾過層に浸入しにくいと考えられる。そのため、高いＮＯｘ浄化率を維持することができる。
【０１４２】
さらに、比較例１のハニカムフィルタにおける初期圧力損失が１５ｋＰａと高い数値であるのに対して、実施例１のハニカムフィルタにおける初期圧力損率は１０ｋＰａと低い数値であった。
実施例１のハニカムフィルタでは、平均気孔径ａが平均粒子径ｂよりも小さいため、ゼオライト粒子が濾過層に詰まりにくいと考えられる。そのため、圧力損失の上昇を防ぐことができると考えられる。
【０１４３】
以上より、実施例１のハニカムフィルタでは、平均気孔径ａが平均粒子径ｂよりも小さい部分を含むことにより、ＰＭの捕集効率及びＮＯｘ浄化率に優れ、かつ、圧力損失の上昇を抑えることができる。
【０１４４】
（その他の実施形態）
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタでは、濾過層は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面のみに形成されている。
しかしながら、本発明の他の実施形態に係るハニカムフィルタでは、濾過層は、流体流入側の端部が開口され、流体流出側の端部が封止されたセルのセル壁の表面に加えて、流体流入側の端部が封止され、流体流出側の端部が開口されたセルのセル壁の表面に形成されていてもよい。
このようなハニカムフィルタは、予め作製しておいた球状セラミック粒子を含むスラリーにセラミックハニカム基材を浸漬した後に加熱することによって製造することができる。
【０１４５】
本発明の実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法では、液滴に、セラミック粒子の原材料として、耐熱性酸化物粒子が含まれていてもよい。
液滴に耐熱性酸化物粒子が含まれている場合、キャリアガスを加熱することによって液滴中の水分を除去して耐熱性酸化物の粒子を得ることができる。そして、耐熱性酸化物の粒子をセルに流入させることによって、耐熱性酸化物の粒子から構成される濾過層を形成することができる。
また、耐熱性酸化物粒子を含む液滴をセルに流入させた後、液滴中の水分を除去することによっても、耐熱性酸化物の粒子から構成される濾過層を形成することができる。
【０１４６】
本発明の実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体が有するセルの長手方向に垂直な断面の形状は、すべて等しい形状であってもよく、ハニカム焼成体の一の端面において封止されているセルと開口されているセルの長手方向に垂直な断面の面積が互いに等しくてもよい。
【０１４７】
本発明の実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、セラミックハニカム基材（セラミックブロック）は、１つのハニカム焼成体から構成されていてもよい。
このような、１つのハニカム焼成体からなるハニカムフィルタは、一体型ハニカムフィルタともいう。一体型ハニカムフィルタの主な構成材料としては、コージェライトやチタン酸アルミニウムを用いることができる。
【０１４８】
本発明の実施形態に係るハニカムフィルタにおいて、ハニカム焼成体の各セルのハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面の形状は、略四角形に限定されるものではなく、例えば、略円形、略楕円形、略五角形、略六角形、略台形、又は、略八角形等の任意の形状であればよい。また、種々の形状を混在させてもよい。
【０１４９】
本発明のハニカムフィルタにおいては、セラミックハニカム基材のセル壁の表面に濾過層が形成されていること、セラミックハニカム基材のセル壁にＳＣＲ触媒が担持されていること、及び、濾過層が有する気孔の平均気孔径をａ（μｍ）、ＳＣＲ触媒を構成する粒子の平均粒子径をｂ（μｍ）としたとき、ａ＜ｂを満たす部分を含むことを必須の構成要素としている。
係る必須の構成要素に、第一実施形態、及び、その他の実施形態で詳述した種々の構成（例えば、濾過層の構成、濾過層の形成方法、ハニカム焼成体のセル構造、ハニカムフィルタの製造工程等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１  キャリアガス流入装置
１１  液滴
１２  球状セラミック粒子
１００  ハニカムフィルタ
１０３  セラミックハニカム基材（セラミックブロック）
１１０、１２０、１３０、１４０  ハニカム焼成体
１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ、１３１ａ、１３１ｂ、１４１ａ、１４１ｂ  セル
１１３  セル壁
１１５  濾過層
１１６  ＳＣＲ触媒
Ｆ  キャリアガス
Ｇ１  排ガス
【図１】
2013145316.tif 000004
【図２】
2013145316.tif 000005
【図３】
2013145316.tif 000006
【図４】
2013145316.tif 000007
【図５】
2013145316.tif 000008
【図６】
2013145316.tif 000009
【図７】
2013145316.tif 000010
【図８】
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【国際調査報告】
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