(57)【要約】【課題】  排気ガス中の微粒子状物質を効率よく処理することができる排気ガス浄化用フィルターを提供する。【解決手段】  本発明によれば、複数の多孔質の隔壁から構成される基材を含み、隔壁が排気ガスの流路を形成し、隔壁上に細孔を有する触媒層が設けられ、１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が隔壁の長さ方向の全長の２０％以上に設けられ、流出側から１５ｍｍの隔壁上には１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が存在しない、排気ガス浄化用フィルターが提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の多孔質の隔壁から構成される基材を含み、
隔壁が排気ガスの流路を形成し、
隔壁上に細孔を有する触媒層が設けられ、１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が隔壁の長さ方向の全長の２０％以上に設けられ、
流出側から１５ｍｍの隔壁上には１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が存在しない、排気ガス浄化用フィルター。
【請求項２】
触媒層を構成する触媒成分の塗布量が、触媒成分の比重や触媒層の細孔容積により異なる、請求項１に記載の排気ガス浄化用フィルター。
【請求項３】
触媒層の細孔の平均直径が１から５μｍである、請求項１又は２に記載の排気ガス浄化用フィルター。
【請求項４】
触媒層の空隙率が５０％以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用フィルター。
【請求項５】
隔壁の空隙率が４０％から６０％である、請求項１から４のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用フィルター。
【請求項６】
隔壁の細孔の平均直径が１０μｍから２０μｍである、請求項１から５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用フィルター。
【請求項７】
触媒成分が、白金、パラジュームのうちの少なくとも１種類と、アルカリ金属、希土類金属の少なくとも１種を含んでもよい、請求項１から６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用フィルター。
【請求項８】
触媒層の厚さが、１０μｍから５０μｍである、請求項１から７のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用フィルター。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用フィルターの製造方法であって、触媒層の細孔を形成するため、触媒成分と有機造孔材とを含むスラリーを塗布する工程を含む、排気ガス浄化用フィルターの製造方法。
【請求項１０】
有機造孔材の平均長さ／直径比が１．５以下である、請求項９に記載の排気ガス浄化用フィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化用フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料燃焼機関、特に燃料高圧噴射型の内燃機関から排出される排気ガスには微粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ）が含まれている。ＰＭは、燃料の燃焼により生じた煤およびその他の炭素原子を含む成分（例えば、炭素系物質）と、未燃焼燃料（炭化水素）または未燃焼オイルからなる可溶性有機成分（以下、適宜「ＳＯＦ」という）と、少量の硫酸塩とから構成されている。ＰＭは動植物に悪影響を及ぼす大気汚染物質として知られており、現在、自動車業界にあっては、このＰＭを低減することが重要な課題となっている。
【０００３】
この為、従来から、ＰＭを低減する方法として、ディーゼルパテキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）によりＰＭを捕捉する方法が開発されている。しかしながら、ＤＰＦは捕捉できるＰＭの量に限界があり、捕捉したＰＭを外部エネルギー等を用いて除去する必要がある。このため、排気ガスの連続的な処理には不向きであり、また外部装置の設置が必要となるため、費用が掛かり、また排気ガス処理装置が大きくなる等の問題がある。
【０００４】
また、排気ガス中のＳＯＦと、炭化水素と、一酸化炭素とを排気ガス触媒（酸化触媒）により処理する方法が提案されている。一般に、排気ガス触媒は、触媒成分をスラリーとし、このスラリーを担体に均一に浸漬し焼成して調製されるものが殆どである。このため、排気ガスが触媒成分（触媒層）に流入した場合、排気ガス（特に炭素鎖の長い炭化水素のガス）のガス拡散性が低下し、その結果、排気ガスの浄化能力が十分に発揮できないことが見受けられた。また、一般に、触媒層を保持する担体は多孔質構造体が用いられるが、その細孔サイズでは、空間速度の大きな条件において排気ガスの拡散律速により排気ガス除去率が低下することがあった。
【０００５】
例えば、特許文献１や特許文献２では、特定の孔径を有する細孔を設けた多孔質構造体からなるコート層に貴金属とＮＯｘ吸蔵剤とを担持させることにより、排気ガスのガス拡散性を高めて、ＮＯｘの浄化効率を向上させたＮＯｘ吸蔵還元型触媒が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９１９８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２５３９６８号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明の発明者は、排気ガス中の微粒子状物質を効率よく処理することを実現できる排気ガス浄化用フィルターの構成を見出した。本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、ＰＭ再生処理を繰り返した場合に発生する圧力損失のヒステリシスを改善し、排気ガス中の微粒子状物質を効率よく処理することができる排気ガス浄化用フィルターの提供を目的とする。また、上記の排気ガス浄化用フィルターの構造とその製造方法の提供を目的とする。
【０００８】
本発明によれば、複数の多孔質の隔壁から構成される基材を含み、隔壁が排気ガスの流路を形成し、隔壁上に細孔を有する触媒層が設けられ、１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が隔壁の長さ方向の全長の２０％以上に設けられ、流出側から１５ｍｍの隔壁上には１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が存在しない、排気ガス浄化用フィルターが提供される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、触媒層を構成する触媒成分の塗布量が、触媒成分の比重や触媒層の細孔容積により異なる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、触媒層の有機造孔材によって形成される細孔の平均直径が１から５μｍである。
【００１１】
本発明の一態様によれば、触媒層の空隙率が５０％以下である。
【００１２】
本発明の一態様によれば、触媒層を形成するため、触媒成分と有機造孔材とを含むスラリーを塗布する。
【００１３】
本発明の一態様によれば、有機造孔材の平均長さ／直径比が１．５以下である。
【００１４】
本発明の一態様によれば、基材隔壁の空隙率が４０％から６０％である。
【００１５】
本発明の一態様によれば、基材隔壁の細孔の平均直径が１０μｍから２０μｍである。
【００１６】
本発明の一態様によれば、触媒成分が、白金、パラジュームのうちの少なくとも１種類を含み、さらにアルカリ金属、希土類金属の少なくとも１種を含んでもよい。
【００１７】
本発明の一態様によれば、触媒層の厚さが、１０μｍから５０μｍである。
【００１８】
本発明の一態様によれば、上記に記載の排気ガス浄化用フィルターの製造方法であって、触媒層の細孔を形成するため、触媒成分と有機造孔材とを含むスラリーを塗布する工程を含む、排気ガス浄化用フィルターの製造方法が提供される。
【００１９】
本発明の一態様によれば、上記に記載の排気ガス浄化用フィルターの製造方法では、有機造孔材の平均長さ／直径比が１．５以下である。
【００２０】
本発明は、ＰＭの捕集効率に係る性能を損なうことなく、触媒によるＣＯ、ＨＣの酸化処理効率も確保することが可能なフィルターを提供することができるとともに、排ガス浄化用フィルター製造時の、乾燥時間の短縮を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターを説明するための概略的な図である。
【図２】ＳＥＭ画像から求めた空隙率と水銀ポロシメータの測定結果から求めた空隙率の相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、本発明がこれらの実施形態に限定されないことは自明である。
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、複数の多孔質の隔壁から構成される基材を含み、隔壁が排気ガスの流路を形成し、隔壁上に有機造孔材によって形成される細孔を有する触媒層が設けられ、１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が隔壁の長さ方向の全長の２０％以上に設けられ、流出側から１５ｍｍの気体の流入側隔壁上には１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が存在しないことを特徴とする。
【００２４】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、適切な細孔構造を持つ一定の厚さ以上の厚みを有する触媒層が隔壁上の気体の流入側に塗布される（ｏｎ−ｗａｌｌ型）ことにより、ＰＭの深層濾過を抑制し、ＰＭの堆積と再生の繰り返しにおける「圧力損失のヒステリシス」を改善できる。
【００２５】
これにより、排気ガス浄化用フィルターとして、ＰＭ堆積にともなう圧力損失の上昇を抑制でき、また、圧力損失の上昇を堆積ＰＭ再生処理のトリガーとする場合には、より適切な再生タイミングを検知することができるようになる。
【００２６】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、図１に例示されるように、基材１と基材１内に設けられた触媒物質（図示せず）とを含み、基材１が、気体の流入側端部２と流出側端部３とを有し気体（排気ガス）の流路となる複数のセル４と、これらセル４を画定する複数の多孔質の隔壁５とを備える。隔壁５上には、細孔を有する触媒層（図示せず）が設けられる。
【００２７】
基材１は触媒物質を担持して排気ガスの流路を形成するものであり、可能な限り低圧損で接続される内燃機関の燃焼効率を低下させず、耐久性のあるものが好ましい。基材１を構成する多孔質の材料としては、少なくとも隔壁５に細孔を設けられるものであれば特に限定されないが、多孔質のセラミック材料が好ましく用いられる。
【００２８】
基材１の材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２：シリカ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の三成分からなるコージライトセラミックス、シリコンカーバイド、チタン酸アルミニウム等が好ましい。これらの材料と、有機物造孔材を用いることにより、基材１の隔壁５等の細孔の気孔率を好ましい範囲に設定することができる。
【００２９】
基材１としては、これらの材料からなるハニカム型形状であることが好ましい。ハニカム型形状のフィルターでは、気体の流路となる複数のセルを含むが、セルの断面形状は特に限定されず、例えば、図１に示すような碁盤の目状でもよいし、六角形としてもよいが、その形状に制約されるものではない。あるいは出入り口のセルの大きさが異なる非対称セル構造と呼ばれるものでもよい。
【００３０】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターでは、基材１の構造は限定されないが、少なくとも基材１は、気体の流入側端部２と流出側端部３とを有する。また、基材１は、少なくとも、気体の流路となる複数のセル４とこれらセル４を画定する多孔質の複数の隔壁５とを備える。
【００３１】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターでは、複数のセル４について、少なくとも一部のセル４の端部において、出入り口が交互に目封じされる。このような構成とすることで、排気ガスは流路を効率よく通過し、排気ガス中の微粒子状物質を効率よく処理することができる。
【００３２】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、上記のような構成の基材を採用することがより好ましいが、触媒物質を担持する基材はこれらの構成に限定されない。
【００３３】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、隔壁上に細孔を有する触媒層が設けられ、１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が隔壁の長さ方向の全長の２０％以上に設けられ、流出側から１５ｍｍの気体の流入側隔壁上には１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が存在しない。
【００３４】
圧量損失のヒステリシスの軽減の観点からは、より好ましくは、１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が、隔壁の長さ方向の全長の５０％以上（但し出口から１５ｍｍを除く）である。また、触媒の酸化活性の向上の観点からは入り口部から５０％未満とし高濃度の貴金属成分を共存させることが好ましい。
【００３５】
より好ましくは、流出側から１５ｍｍ以内の入り口セルの気体の流入側隔壁上には１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が存在しない。また、流出側から１５ｍｍの隔壁上の触媒層の厚さは１０〜４０μｍであるか、ｉｎ−ｗａｌｌ状態の分布であることがより好ましい。
例えば、流出側から１０ｍｍの範囲が、目止めのプラグに用いられる場合、プラグ端部から５ｍｍ以内の範囲に触媒層を設けないことが好ましい。
【００３６】
本来、一定の厚みを有する触媒層を全長の１００％塗布することは、ＤＰＦの機能上にはメリットがあるが、部分的に未コート部があってもある程度そのメリットが維持できる。また、ウェット・スラリー（Ｗｅｔ‐ｓｌｕｒｒｙ）を用いて形成したｏｎ‐ｗａｌｌ層を短くすると、隔壁内の細孔に満たされた水分の乾燥時間を短縮することができ量産性を向上させることができる。また、空気流通下での圧力損失を下げることができる。
【００３７】
例えば、隔壁の全長（１００％）をウェット・スラリー（Ｗｅｔ‐ｓｌｕｒｒｙ）でコートした場合、隔壁内が水分で満たされるため、水膜が壊れるまでは通風乾燥ができず、乾燥時間が長くなってしまい、量産性に問題があった。しかし、本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、１０μｍ以上の厚みを有する触媒層が全長の１００％塗布されていないことからコート直後から通風乾燥が可能となり、このような問題を解消することができる。
【００３８】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、上記の構成とすることで、ｏｎ‐ｗａｌｌ型触媒層の効果を付与しつつ、製造上のデメリットも克服できる。
【００３９】
また、触媒層が有機造孔材により形成された細孔を有することにより、排気ガスのガス拡散性を高めることができ、その結果、排気ガス触媒においてＣＯ、ＨＣなどのガス状成分を効率よく酸化処理することができる。
【００４０】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいて、「有機造孔材により形成された細孔」とは、触媒層や隔壁の内部、表面、界面等に空間を有することを意味する。「細孔」の形状は特に限定されず、例えば空孔、球状、楕円状、角柱、貫通路、あるいはこれらに類似する形状のいずれのものであってよいがＬ／Ｄが＜１．５であることが好ましい。
【００４１】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、１０μｍ以上の厚みを有する部分の触媒層の厚さが、１０μｍから５０μｍである。より好ましくは、１０μｍ以上の厚みを有する部分の触媒層の厚さは１０〜２０μｍである。
【００４２】
すなわち、低圧損化とｏｎ‐ｗａｌｌのＰＭ捕集層の形成という理由から、１０〜２０μｍの厚みを有する触媒層が好ましく、圧量損失のヒステリシスの軽減の観点からは、隔壁の長さ方向の全長の５０％以上（但し流出側端部から１５ｍｍの範囲を除く）コートされることが好ましい。また、触媒の酸化活性の向上の観点からは、流入側端部から５０％未満がより好ましい。
【００４３】
触媒層は、具体的には、白金やパラジュームなどの貴金属成分、アルミナ、シリカ、チタニアなどの金属酸化物やその複合酸化物やそれらにセリアなどの希土類元素を添加した成分や、助触媒として、Ｂａ，Ｍｎ，Ｃｕ，ＯＳＣ材、および／またはＫ，Ｃｓなどのアルカリ金属などを含むことが好ましい。
さらに好ましくは、触媒層は、貴金属、貴金属のサポート材としてのアルミナを主成分とする複合酸化物、ＰＭ燃焼触媒として作用するＯＳＣ（酸素貯蔵材料）材から構成されることが好ましい。
【００４４】
触媒成分は、排気ガス中の酸素と微粒子状物質とを燃焼することを触媒し、また排気ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に、一酸化炭素を二酸化炭素に、炭化水素を二酸化炭素と水に酸化することを触媒する特性をも有するものが用いられる。このような触媒成分の具体例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移元素、および長周期表第１０〜１２属の元素およびこれらの混合物の群から選択されるもの挙げられる。
【００４５】
アルカリ金属としては、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）およびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくは、カリウム、セシウムおよびこれらの混合物である。アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、バリウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくは、マグネシウム、バリウムおよびこれらの混合物である。
【００４６】
遷移元素としては、ジルコニウム、ランタン、セリウム、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジューム、鉄、銀およびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくは、セリウム、白金、鉄およびこれらの混合物である。長周期表第１２属の元素としては亜鉛が挙げられる。長周期表第１３属の元素としては、アルミニウム、ガリウム、インジウムおよびこれらの混合物の群から選択されるものが挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。
【００４７】
触媒成分は、排気ガス中のガス状成分を酸化する機能を伴うものが好ましい。このような触媒成分としては、上記したもののうち、貴金属、卑金属に属するものが挙げられる。
【００４８】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、触媒成分が、少なくとも白金、パラジュームのうちの少なくとも１種類と、アルカリ金属、希土類元素の少なくとも１種を含むことがより好ましい。
【００４９】
触媒物質として、白金とパラジュームの重量比率が、１：１以上となることがより好ましい。このような構成とすることで、貴金属の、特に白金の酸化雰囲気下における熱的なシンタリング（凝集）が抑制できるという効果が得られる。また、耐硫黄性の観点からは、好ましくは、白金とパラジュームとを、２：１から５：１の割合で含む。
【００５０】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、触媒助剤として、ＯＳＣ材料、アルカリ金属およびペロブスカイト型材料からなる群より選択される少なくとも一種の材料を更に含むことがより好ましい。このような遷移金属群からなるＰＭ燃焼触媒を更に含むことで、炭素質物質の燃焼促進という効果が得られる。
【００５１】
酸素貯蔵材料の例としては、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｚｒ、Ｎｄを含む材料が挙げられる。この中でもＣｅは燃焼促進という理由から特に好ましく用いられる。アルカリ金属の例としては、Ｋ、Ｃｓ、Ｍｇが挙げられる。この中でもＫ、Ｃｓが燃焼促進という理由から特に好ましく用いられる。ペロブスカイト型材料の例としては、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ４（特開２０１０−６９４７１号公報）や、Ｃｅ０．５Ｂｉ０．１Ｐｒ０．４（特開２００９−１１２９０７号公報）等が挙げられる。
【００５２】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、触媒層を構成する触媒成分の塗布量が、触媒成分をγアルミナとした場合で、４０ｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。触媒の塗布量はｏｎ‐ｗａｌｌ触媒層の形成そのものに関わるとともに圧損特性にも影響する。４０ｇ／Ｌは、約０．７ｇ／ｉｎ３と換算できる。
【００５３】
また、触媒機能を付与するために使用される材料で、１０ｇ／Ｌ以下の場合には、ｏｎ‐ｗａｌｌ層を十分に形成できない。触媒成分の塗布量は、圧力損失の大幅な増加を抑制できるという理由から、３０ｇ／Ｌ以下がより好ましいが、使用する材料の比重や細孔容積によっても最低量は影響を受ける。例えば、細孔容積が０．７ｍｌ／ｇのγアルミナを用いた場合には４０ｇ／Ｌ以下の塗布量が好ましく、細孔容積が０．２１ｍｌ／ｇの酸化セリウムを塗布する場合、約２００ｇ／Ｌ以下の塗布量が好ましい。これらは最適な塗布量がスラリーを構成する材料によって変化することを示している。
【００５４】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、さらに触媒助剤が添加されてもよい。触媒助剤の具体例としては、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化マググネシウム、およびこれらの混合物からなる群から選択され、好ましくは、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素である。触媒助剤は、触媒層の形成成分の全量に対して、５０〜９９％である。
【００５５】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、触媒層の細孔の平均直径が１から５μｍ以下であることがより好ましい。触媒層の細孔の平均直径は、ＰＭ粒子の深層ろ過の抑制と圧力損失のバランスの理由から、２〜５μｍがより好ましい。
【００５６】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、触媒層の空隙率が５０％以下であることがより好ましい。触媒層の空隙率は、圧力損失とｏｎ‐ｗａｌｌ層の機械的強度の確保という理由から、５０〜３０％がより好ましい。
【００５７】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、ｏｎ‐ｗａｌｌ構造に触媒層を形成するため、並びに、触媒層の細孔を形成するため、触媒成分と有機造孔材とを含むスラリーを混合して塗布することがより好ましい。
【００５８】
触媒をｏｎ‐ｗａｌｌで塗布するためにはいくつかの方法がある。一つは隔壁細孔よりも大きな固形分粒子を用いる方法。本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターでは、大きな粒子の造孔材を触媒固形分と併用することで、触媒粒子の隔壁細孔への侵入を抑制できる。また、この造孔材はｏｎ‐ｗａｌｌ触媒層の圧力損失低減にも寄与する。
【００５９】
造孔材の粒子サイズは、形成された空孔そのものに深層濾過が発生してしまうことを防ぐため、１から５μｍが好ましく、２から５μｍがより好ましい。
【００６０】
触媒層に空隙を設ける手段の具体例としては、例えば、溶媒（例えば水）に、排気ガス触媒成分と、造孔材を添加撹拌しスラリーを調製し、このスラリーを担体に担持させて焼成し成形剤を燃焼分解させることが挙げられる。従って、成形剤は焼成時に燃焼除去できるものが好ましい。
【００６１】
成形剤は空隙を形成させるものであればいずれのもの利用でき、形状、種類、大きさ等が同一または異なるものであってよい。好ましくは、成形剤は熱分解性または可燃性の球体、円柱体等の形成物であることが好ましい。成形剤として、有機造孔材を用いることがより好ましい。
【００６２】
有機造孔材は、スラリー水溶液と同レベルの比重をもった可燃性材料であれば好ましく使用できる。有機造孔材の比重が、軽すぎても重すぎても、水溶液中で他の材料と均一な分散状態になりにくいためである。
【００６３】
このような成形剤の具体例としては、発泡剤、界面活性剤、発泡性合成樹脂、活性炭、グラファイト粉末、パルプ粉末等が挙げられる。発泡剤の具体例としては、Ｌａ２（ＣＯ３）３、Ａｌ２（ＣＯ）３、Ｃｅ２（ＣＯ）３、が挙げられ、好ましくは排気ガス触媒成分と同様な元素を含んでいることが好ましい。界面活性剤の具体例としては、例えば、スルホン酸型、カルボン酸型等のアニオン性界面活性剤、アミン型等のカチオン性界面活性剤、脂肪酸エステル型等の両性イオン性界面活性剤等が挙げられる。発泡性合成樹脂等としては、ポリウレタン系、ポリスチレン系（例えば、ポリスチレン）、ポリエチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系（例えば、ポリメチルメタクリレート）等の合成樹脂が挙げられる。
【００６４】
有機造孔材を用いる場合、有機造孔材の平均長さ／直径比は１．５以下であることが好ましい。一般には球状粒子は球体同士が点接触となり、空孔の連通性に乏しくなると考えられるが、これまでの結果ではメリットは維持できている。Ｌ／Ｄが球状に近いことは、造孔材の向きの違いによる隔壁細孔への侵入量を予測することを容易にし、使用量設定の信頼性を上げることができると考えられる。
【００６５】
より好ましい有機造孔材の例としては、ポリ乳酸系ポリマー等のポリマーである。
【００６６】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、隔壁の細孔の空隙率が４０％から６０％であることが好ましい。圧力損失の低減と、ＰＭ捕集性能の両立の観点から、隔壁の細孔の空隙率が４０〜５５％がより好ましい。
【００６７】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、隔壁の細孔の平均直径が１０μｍから２０μｍであることが好ましい。ＤＰＦの圧力損失の観点から、隔壁の細孔の平均直径は１０μｍ以上が好ましく、ＰＭ捕集性効率が初期から高いという理由から、２０μｍ以下であることが好ましい。細孔の平均直径は、１０〜１５μｍがより好ましい。
【００６８】
上記の実施形態において、細孔の形態や触媒物質の空隙率については、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）／ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）を用いて求めることができる。例えば、ＳＥＭ／ＥＰＭＡにより、１５０倍から５００倍の視野で、触媒物質の塗布前の基材の細孔面積（Ａ）を画像処理で求めることができる。また触媒塗布後の細孔面積（Ｂ）も同様な方法で求めることができる。また、基材部分の面積も同様の２次元的な方法で、画像処理により求めることで、相対的な基材１の孔の細孔面積の割合および面積占有率を算出できる。
【００６９】
また、一般的には３次元の細孔構造容積測定法として、水銀圧入法が用いられるが、この方法と上記画像による方法との相関については図２のような結果があり、ＳＥＭ画像から求める２次元的な空隙率（占有面積の割合）と、３次元情報である水銀ポロシメータの測定結果から求めた空孔占有体積率は相関がある。
【００７０】
ここで、ＳＥＭ・ＥＰＭＡによる方法では、倍率１５０〜２００倍の組成像が好ましく用いられ、例えば、ＲＧＢ法で基材と触媒の占有面積を色別に分離することで占有面積を求めることができる。
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターにおいては、画像処理で占有面積を求める際に、画像を２値化し、人為的な誤差を防ぐために自動モード等で計算をすることが好ましい。
【００７１】
上記の実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、排気ガスの浄化に用いられ、上記の実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターを用いた装置は、内燃機関、特に、火花点火型エンジン（例えば、ガソリンエンジン）、圧縮着火型エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）の排気系に好ましく用いられる。
【００７２】
また、これらのエンジンは、空燃比を調製して燃料を燃焼するエンジンであってよく、その好ましい具体例として、リーンバーンエンジン、直噴型エンジン、好ましくはこれらを組み合わせたエンジン（即ち、直噴型リーンバーンエンジン）が挙げられる。直噴型エンジンは、高圧縮比化、燃焼効率の向上、さらには排気ガスの低減化を図ることができる燃料供給システムを採用したエンジンである。このため、リーンバーンエンジンと組み合わせることによって、さらに燃焼効率の向上と排気ガスの低減化を図ることが可能となる。
【００７３】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、運搬機、機械等に搭載された内燃機関の排気系に好ましく用いられる。運搬機、機械の具体例としては、例えば、自動車、バス、トラック、ダンプカー、気道車、オートバイ、原動機付き自転車、船舶、タンカー、モーターボート、航空機等の運送機；耕耘機、トラクター、コンバイン、チェンソー、木材運搬機等の農林産業機械；漁船等の水産漁業機械；タンクローリー、クレーン、圧搾機、掘削機等の土木作業機械；発電機；等が挙げられる。
【００７４】
本実施形態に係る排気ガス浄化用フィルターは、例えば、車両の排気系の場合、スタートキャタリスト、アンダーフロアー、マニホールドコンバータとして設置することができる。
【実施例】
【００７５】
以下に、本発明に係る実施例を示す。本発明の内容はこれらの実施例によって限定して解釈されるものではない。
【００７６】
［隔壁上にＰＭ捕集用の触媒層を持つ排気ガス浄化用フィルターの作成例］
ＤＰＦは、直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０．２ｍｍ、平均細孔径１２μｍ、気孔率４２％のＩＢＩＤＥＮ製ＳＤ０８２を使用した。
【００７７】
アルミナを主成分とし、白金、パラジウムを含有したスラリーに有機造孔材を混練したウォッシュコート（以下ＷＣ）を調製し、上記のＤＰＦに、フィルターコーティング設備により触媒量が２０ｇ／Ｌとなるようにコートを実施した。１００℃で乾燥後、５００℃で１時間焼成した。ここで、有機造孔材は、ポリ乳酸系ポリマー、ランディＰＬ−１０００（ミヨシ油脂株式会社製）からなる、アスペクト比が１：１の球状のものを用いた。
【００７８】
（実施例１、比較例１、２）
［表１］のように、隔壁上の触媒層の長さを変えて排気ガス浄化用フィルターを作製した。有機造孔材含有ＷＣの長さがそれぞれ１５ｍｍ，７６ｍｍ，１５０ｍｍとなるように塗布し、それぞれを実施例１と比較例１、２とした。有機造孔材含有ＷＣで塗布されていない箇所は、有機造孔材を含有していないＷＣを用いて塗布した。排気ガス浄化用フィルター１個あたりの白金、パラジウム量、ＷＣ量は同じとなるようにした。
【００７９】
１０μｍ以上の厚みを持つ触媒層が隔壁の長さ方向の全長の２０％以上塗布されており、流出側から１５ｍｍの位置に１０μｍ以上の厚みを持った触媒層が存在しない排気ガス浄化用フィルターは、量産工程を考えた場合のスラリー乾燥工程時間が短く、ＣＯ５０％浄化率温度とＰＭ堆積圧損、ＰＭ堆積圧損ヒステリシスにおいて優位な性能を持つことがわかった。ＰＭ堆積圧損はガス流量２４０ｋｇ／ｈｒ、ガス温度２５０℃の煤発生条件において測定した。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
（実施例３〜５）
上記実施例１を基準に、触媒成分の塗布量を３５ｇ／Ｌ，５５ｇ／Ｌ，５ｇ／Ｌとして排気ガス浄化用フィルターを作成、実施例３、４、５とした。
【００８２】
実施例４のように、触媒成分の塗布量が４０ｇ／Ｌを超えると、隔壁上の触媒層の厚みが増しＰＭ堆積圧損が悪化する。また、実施例５のように触媒成分の塗布量が１０ｇ／Ｌ以下であると、隔壁上の触媒層の厚みが減少しｏｎ‐ｗａｌｌ層としての効果を発現できない。
【００８３】
【表２】
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【００８４】
（実施例６、７）
上記実施例２を基準に、実施例６では有機造孔材の種類（形状）を球状ではない不定形の粒子（コーンスターチ）、とし、実施例７ではメラミン系ポリマー（ＭＣ６０００（日産化学工業株式会社）球状（Ｌ／Ｄ＝１とした。実施例６、７ともに隔壁上に良好な触媒層は得られなかった。
【００８５】
【表３】
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【００８６】
（実施例８、９）
上記実施例２を基準に、有機造孔材の添加量を４ｇ／Ｌ、１５ｇ／Ｌと変更し排気ガス浄化用フィルターを作成を作成したものを実施例８、９とした。［表４］中では、有機造孔材の添加量（ｇ／Ｌ）を、ＷＣ中の有機造孔材の体積分率（％）で換算している。実施例８、９ともに隔壁上に良好な触媒層は得られず空隙率を定義できる状態ではなかった。
【００８７】
【表４】
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【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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