(57)【要約】【課題】排ガス中のパティキュレートを十分に捕集することができると共に、捕集したパティキュレートを効率よく燃焼させることができる排ガス浄化フィルタ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】排ガス浄化フィルタ１は、隔壁２を格子状に配して多数のセル３を設けた基材１１と栓部１２とを有する。隔壁２は平均細孔径の異なる複数の層からなり、少なくとも最も上流側の層である第１隔壁層２１には触媒が担持されている。第１隔壁層２１の表面積をＳ（ｍｍ2／ｍｍ3）、平均細孔径をＤ（μｍ）とした場合に、表面積Ｓに有効表面積係数Ａ（Ａ＝−４×１０-8・Ｄ4＋１．１５３×１０-5・Ｄ3−１．２２５×１０-3・Ｄ2＋５．６７３×１０-2・Ｄ−２．２９３×１０-1）を乗じて算出される有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上であり、隔壁２において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の隔壁を格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを設けた基材と、上記セルの両端のいずれか一方の端部を封止する栓部とを有する排ガス浄化フィルタにおいて、
上記隔壁は、平均細孔径の異なる複数の層からなり、
該複数の層のうち、少なくとも、上記隔壁を通過する際の排ガスの流れ方向において最も上流側の層である第１隔壁層には、排ガス中のパティキュレートを燃焼させるための触媒が担持されており、
上記第１隔壁層について、Ｘ線ＣＴスキャンを用いた３次元解析により求めた表面積をＳ（ｍｍ2／ｍｍ3）、平均細孔径をＤ（μｍ）とした場合に、上記表面積Ｓに有効表面積係数Ａ（Ａ＝−４×１０-8・Ｄ4＋１．１５３×１０-5・Ｄ3−１．２２５×１０-3・Ｄ2＋５．６７３×１０-2・Ｄ−２．２９３×１０-1）を乗じて算出される有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上であり、
上記隔壁の上記複数の層において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記隔壁の上記第１隔壁層は、平均細孔径が２０〜４０μｍであり、気孔率が６５〜９０％であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記隔壁は、上記第１隔壁層と、該第１隔壁層の下流側に隣接する第２隔壁層とからなることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記第２隔壁層は、上記第１隔壁層よりも平均細孔径が小さく、その平均細孔径が５〜１５μｍであることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記隔壁の上記第２隔壁層は、上記第１隔壁層よりも気孔率が低く、その気孔率が３５〜５５％であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタにおいて、上記隔壁の上記第１隔壁層は、上記第２隔壁層よりも厚みが大きいことを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成する他層用材料を押出成形し、該他層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流入させる入口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層を形成するスラリー状の第１隔壁層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記他層用材料からなる上記基材中間体及び上記第１隔壁層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、該他の層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記第１隔壁層よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料であることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記スラリー塗布工程の後に、上記栓部を形成する栓部用材料を上記セルの両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、上記焼成工程では、上記他層用材料からなる上記基材中間体、上記第１隔壁層用材料及び上記栓部用材料を同時に焼成し、上記基材及び上記栓部を作製することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記第１隔壁層用材料は、少なくとも、シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加したコーディエライト化原料であり、上記原材料中のシリカとして多孔質シリカを用いることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記焼成工程の後、上記基材の上記隔壁全体に触媒を担持させる触媒担持工程を行うことを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層を形成する第１隔壁層用材料を押出成形し、該第１隔壁層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流出させる出口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成するスラリー状の他層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体及び上記他層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、上記第１隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記他の層よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料であることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記スラリー塗布工程の後に、上記栓部を形成する栓部用材料を上記セルの両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、上記焼成工程では、上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体、上記他層用材料及び上記栓部用材料を同時に焼成し、上記基材及び上記栓部を作製することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記第１隔壁層用材料は、少なくとも、シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加したコーディエライト化原料であり、上記原材料中のシリカとして多孔質シリカを用いることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記焼成工程の後、上記基材の上記隔壁全体に触媒を担持させる触媒担持工程を行うことを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層を形成する第１隔壁層用材料を押出成形し、該第１隔壁層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流出させる出口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成するスラリー状の他層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体及び上記他層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程と、
上記基材の上記隔壁に触媒を担持させる触媒担持工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、上記触媒担持工程では、上記隔壁の上記第１隔壁層にのみ上記触媒を担持させることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層を形成する第１隔壁層用材料を押出成形し、該第１隔壁層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流出させる出口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成するスラリー状の他層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体及び上記他層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程と、
上記基材の上記隔壁に触媒を担持させる触媒担持工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、上記触媒担持工程では、上記第１隔壁層における上記触媒の担持量が上記他の層よりも多くなるように、上記隔壁に上記触媒を担持させることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記触媒担持工程では、上記隔壁全体に上記触媒を担持させる第１触媒担持工程と、その後に上記隔壁の上記第１隔壁層にのみ上記触媒をさらに担持させる第２触媒担持工程とを行うことを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記第１触媒担持工程で担持させた上記触媒の重量をＷ１、上記第２触媒担持工程で担持させた上記触媒の重量をＷ２とした場合に、（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ１＝１．１〜２．０の関係を満たすことを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記スラリー塗布工程の後に、上記栓部を形成する栓部用材料を上記セルの両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、上記焼成工程では、上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体、上記他層用材料及び上記栓部用材料を同時に焼成し、上記基材及び上記栓部を作製することを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法において、上記第１隔壁層用材料は、少なくとも、シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加したコーディエライト化原料であり、上記原材料中のシリカとして多孔質シリカを用いることを特徴とする排ガス浄化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、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のパティキュレート（以下、適宜、ＰＭという）を捕集して排ガスの浄化を行う排ガス浄化用フィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジン等の内燃機関より排出される排ガス中のＰＭを捕集して排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタが知られている。
この排ガス浄化フィルタとしては、例えば、多孔質の隔壁を格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを設けた基材と、セルの両端のいずれか一方の端部を封止する栓部とを有するものがある。
【０００３】
上記構成の排ガス浄化フィルタを用いて排ガスを浄化する際には、排ガスを入口側のセルに導入し、多孔質の隔壁を通過させた後、出口側のセルから排出させる。
このとき、排ガス中のＰＭを多数の細孔が形成された隔壁において捕集することで、排ガスを浄化する。また、隔壁に捕集されたＰＭは、隔壁に担持された触媒との触媒反応によって燃焼させ、除去する。
【０００４】
ところで、従来から、上記排ガス浄化フィルタについて、ＰＭを効率よく捕集して燃焼させるための構造が提案されている。
例えば、特許文献１〜３には、隔壁を複数の層で構成し、排ガスが最初に通過する最表層の細孔径を大きくすることにより、その最表層の内部にＰＭを侵入・堆積させる構造が提案されている。また、特許文献４には、同じく隔壁を複数の層で構成し、その最表層を触媒材料よりなる多孔質の層とすることにより、最表層の内部にＰＭを侵入・堆積させる構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３２３２９号公報
【特許文献２】特開２００４−３００９５１号公報
【特許文献３】特開２００６−１９２３４７号公報
【特許文献４】特開２００５−２１８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１〜４の排ガス浄化フィルタは、隔壁の細孔径を単純に大きくし、ＰＭを隔壁の内部に侵入・堆積させて燃焼させることにより、燃焼性能を高めるというものである。ここで、隔壁において捕集したＰＭを有効に燃焼させるためには、ＰＭと隔壁に担持された触媒とを十分に接触させることが重要となる。つまり、隔壁において捕集したＰＭと触媒との接触面積を十分に確保しなければならない。
【０００７】
しかしながら、従来の構造では、隔壁の細孔径を大きくすることによって内部空間を増やし、ＰＭの侵入量を多くすることができても、細孔径を大きくしたことによる表面積の減少によって内部に侵入・堆積したＰＭと触媒との接触面積を十分に確保することができなかった。そのため、隔壁において捕集したＰＭが効率よく十分に燃焼されているとは言えなかった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、排ガス中のパティキュレートを十分に捕集することができると共に、捕集したパティキュレートを効率よく燃焼させることができる排ガス浄化フィルタ及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、多孔質の隔壁を格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを設けた基材と、上記セルの両端のいずれか一方の端部を封止する栓部とを有する排ガス浄化フィルタにおいて、
上記隔壁は、平均細孔径の異なる複数の層からなり、
該複数の層のうち、少なくとも、上記隔壁を通過する際の排ガスの流れ方向において最も上流側の層である第１隔壁層には、排ガス中のパティキュレートを燃焼させるための触媒が担持されており、
上記第１隔壁層について、Ｘ線ＣＴスキャンを用いた３次元解析により求めた表面積をＳ（ｍｍ2／ｍｍ3）、平均細孔径をＤ（μｍ）とした場合に、上記表面積Ｓに有効表面積係数Ａ（Ａ＝−４×１０-8・Ｄ4＋１．１５３×１０-5・Ｄ3−１．２２５×１０-3・Ｄ2＋５．６７３×１０-2・Ｄ−２．２９３×１０-1・・・式（１））を乗じて算出される有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上であり、
上記隔壁の上記複数の層において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下であることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある（請求項１）。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成する他層用材料を押出成形し、該他層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流入させる入口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層を形成するスラリー状の第１隔壁層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記他層用材料からなる上記基材中間体及び上記第１隔壁層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、該他の層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記第１隔壁層よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料であることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法にある（請求項７）。
【００１１】
第３の発明は、上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層を形成する第１隔壁層用材料を押出成形し、該第１隔壁層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流出させる出口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成するスラリー状の他層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体及び上記他層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、上記第１隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記他の層よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料であることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法にある（請求項１１）。
【００１２】
第４の発明は、上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層を形成する第１隔壁層用材料を押出成形し、該第１隔壁層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流出させる出口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成するスラリー状の他層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体及び上記他層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程と、
上記基材の上記隔壁に触媒を担持させる触媒担持工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、上記触媒担持工程では、上記隔壁の上記第１隔壁層にのみ上記触媒を担持させることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法にある（請求項１５）。
【００１３】
第５の発明は、上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを製造する方法であって、
上記隔壁における上記第１隔壁層を形成する第１隔壁層用材料を押出成形し、該第１隔壁層用材料からなる基材中間体を作製する押出成形工程と、
上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流出させる出口側の上記セルに面する部分に、上記隔壁における上記第１隔壁層以外の他の層を形成するスラリー状の他層用材料を塗布するスラリー塗布工程と、
上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体及び上記他層用材料を同時に焼成し、上記基材を作製する焼成工程と、
上記基材の上記隔壁に触媒を担持させる触媒担持工程とを有し、
上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする上記第１隔壁層及び該第１隔壁層に隣接する上記他の層となり、かつ、上記触媒担持工程では、上記第１隔壁層における上記触媒の担持量が上記他の層よりも多くなるように、上記隔壁に上記触媒を担持させることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法にある（請求項１６）。
【発明の効果】
【００１４】
上記第１の発明の排ガス浄化フィルタは、上記隔壁が複数の層で構成されている。そして、排ガスが最初に通過する上記第１隔壁層の表面積Ｓに、平均細孔径Ｄを用いて上記式（１）で表される有効表面積係数Ａを乗じて算出される有効表面積Ｓ´は、３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である。
【００１５】
ここで、有効表面積係数Ａは、上記第１隔壁層に一定量のＰＭを堆積させた場合に、ＰＭ全体量に対して上記第１隔壁層の内部に侵入して堆積したＰＭ量の割合を示すものである。この有効表面積係数Ａが高いほど、ＰＭが上記第１隔壁層の外表面だけではなく、内部に侵入して堆積し、該第１隔壁層の細孔の内表面に担持された触媒に接触する機会が増える。本発明は、この有効表面積係数Ａが平均細孔径Ｄを用いた上記式（１）によって導き出すことができることを見出したのである。
【００１６】
また、上記第１隔壁層の表面積Ｓに有効表面積係数Ａを乗じて算出される有効表面積Ｓ´は、上記第１隔壁層の表面積のうち、ＰＭとの接触に有効に働く表面積を示すものとなる。この有効表面積Ｓ´が大きいほど、ＰＭが上記第１隔壁層に担持された触媒に接触する面積が大きくなる。本発明は、この有効表面積Ｓ´がＰＭと上記第１隔壁層に担持された触媒との接触性の指標となることを見出したのである。
【００１７】
そして、有効表面積Ｓ´の値を上記特定の範囲とすることにより、上記第１隔壁層の細孔径をＰＭが内部に侵入・堆積することのできる細孔径とし、内部空間を十分に確保すると共に、内部に侵入・堆積したＰＭが上記第１隔壁層の細孔の内表面に担持された触媒に接触する面積を十分に確保することができる。つまり、上記第１隔壁層の細孔径と表面積とのバランスを最適な範囲に制御することにより、内部空間の確保と接触面積の確保とを両立させ、ＰＭと触媒との接触性を高めることができる。これにより、排ガス中のＰＭを上記第１隔壁層の内部に侵入・堆積させて十分に捕集することができると共に、捕集したＰＭを上記第１隔壁層に担持された触媒に接触させて効率よく燃焼させることができる。
【００１８】
また、上記隔壁の上記複数の層における隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である。このように上記隔壁の各層間の熱膨張係数差を小さくしておくことにより、ＰＭ燃焼時の発熱によって層間に剥離やクラック等が発生することを十分に抑制することができる。これにより、上記排ガス浄化フィルタは、耐熱衝撃性に優れ、信頼性の高いものとなる。
【００１９】
上記第２の発明の排ガス浄化フィルタの製造方法は、上記押出成形工程において、上記他層用材料からなる上記基材中間体を作製し、上記スラリー塗布工程において、上記基材中間体の上記所定の場所にスラリー状の上記第１隔壁層用材料を塗布する。その後、上記焼成工程において、上記他層用材料からなる上記基材中間体及び上記第１隔壁層用材料を同時に焼成する。
【００２０】
そのため、排ガスの流れ方向において上流側に上記第１隔壁層、下流側に上記第１隔壁層以外の他の層が配置された上記隔壁を有する上記基材を作製することができる。これにより、上記隔壁を複数の層で構成することができ、かつ、各層の細孔径の個別制御が容易となるので、上記第１隔壁層の上記有効表面積Ｓ´の調整が必要な上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００２１】
また、上記他層用材料からなる上記基材中間体と上記第１隔壁層用材料とを同時に焼成するため、両者の材料が互いに反応し、層間結合力の強い上記隔壁が形成される。これにより、上記基材の強度を向上させ、さらには上記排ガス浄化フィルタ全体の強度を向上させることができる。
【００２２】
さらに、押出成形された上記基材中間体を焼成してなる上記他の層は、配向性を有するものとなるため、塗布された上記スラリーを焼成してなる上記第１隔壁層に比べて熱膨張係数が小さくなる傾向にある。
そこで、上記他の層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記第１隔壁層よりも１〜４重量％大きくなるように、予め上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料を調整しておく。これにより、上記他の層の熱膨張係数を高め、上記第１隔壁層と上記他の層との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、上記隔壁において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００２３】
上記第３〜第５の発明の排ガス浄化フィルタの製造方法は、上記押出成形工程において、上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体を作製し、上記スラリー塗布工程において、上記基材中間体の上記所定の場所にスラリー状の上記他層用材料を塗布する。その後、上記焼成工程において、上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体及び上記他層用材料を同時に焼成する。
【００２４】
そのため、排ガスの流れ方向において上流側に上記第１隔壁層、下流側に上記第１隔壁層以外の他の層が配置された上記隔壁を有する上記基材を作製することができる。これにより、上記隔壁を複数の層で構成することができ、かつ、各層の細孔径の個別制御が容易となるので、上記第１隔壁層の上記有効表面積Ｓ´の調整が必要な上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００２５】
また、上記第１隔壁層用材料からなる上記基材中間体と上記他層用材料とを同時に焼成するため、両者の材料が互いに反応し、層間結合力の強い上記隔壁が形成される。これにより、上記基材の強度を向上させ、さらには上記排ガス浄化フィルタ全体の強度を向上させることができる。
【００２６】
さらに、上記第３〜第５の発明では、押出成形された上記基材中間体を焼成してなる上記第１隔壁層は、配向性を有するものとなるため、塗布されたスラリーを焼成してなる上記他の層に比べて熱膨張係数が小さくなる傾向にある。
そこで、上記第３の発明では、上記第１隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記他の層よりも１〜４重量％大きくなるように、予め上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料を調整しておく。これにより、上記第１隔壁層の熱膨張係数を高め、上記第１隔壁層と上記他の層との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、上記隔壁において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００２７】
また、上記第４の発明では、上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料を同一の組成とすると共に、上記隔壁の上記第１隔壁層にのみ上記触媒を担持させる。これにより、上記第１隔壁層のマイクロクラックを減少させて熱膨張係数を高め、上記第１隔壁層と上記他の層との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、上記隔壁において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００２８】
また、上記第５の発明では、上記第１隔壁層用材料及び上記他層用材料を同一の組成とすると共に、上記第１隔壁層における上記触媒の担持量が上記他の層よりも多くなるように、上記隔壁に上記触媒を担持させる。これにより、上記第１隔壁層のマイクロクラックを上記他の層よりも減少させて熱膨張係数を高め、上記第１隔壁層と上記他の層との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、上記隔壁において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００２９】
このように、上記第１の発明によれば、排ガス中のパティキュレートを十分に捕集することができると共に、捕集したパティキュレートを効率よく燃焼させることができる排ガス浄化フィルタを提供することができる。
また、上記第２〜第５の発明によれば、上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１における、排ガス浄化フィルタを示す斜視図。
【図２】実施例１における、排ガス浄化フィルタの構造を示す断面図。
【図３】実施例１における、隔壁の構造を示す断面図。
【図４】実施例１における、（ａ）〜（ｃ）基材を作製する際のスラリー塗布工程を示す説明図。
【図５】実施例１における、（ａ）栓部を配置した基材を示す説明図、（ｂ）触媒担持工程を示す説明図。
【図６】実施例２における、基材を作製する際のスラリー塗布工程を示す説明図。
【図７】実施例４における、触媒担持工程（第２触媒担持工程）を示す説明図。
【図８】ＰＭを堆積させた隔壁のＳＥＭ画像模式図。
【図９】隔壁の平均細孔径と有効表面積係数との関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
上記第１の発明において、上記隔壁は、平均細孔径の異なる複数の層からなる。すなわち、上記隔壁は、２層で構成されていてもよいし、３層以上で構成されていてもよい。
また、上記隔壁（基材）を構成する材料としては、コーディエライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ムライト、チタン酸アルミニウム等を用いることができる。
【００３２】
また、上記隔壁における複数の層のうち、少なくとも、上記第１隔壁層には、上記触媒が担持されている。すなわち、上記触媒は、上記第１隔壁層にのみ担持させてもよいし、該第１隔壁層に加えてその他の層に担持させてもよい。
また、上記触媒としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属又はこれらの混合物等を用いることができる。
【００３３】
また、上記隔壁の上記第１隔壁層は、表面積Ｓに有効表面積係数Ａを乗じて算出した有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である。
上記隔壁の上記第１隔壁層の有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3未満の場合には、ＰＭが上記第１隔壁層に担持された触媒に接触する面積を十分に確保することができないおそれがある。
【００３４】
また、上記隔壁の上記第１隔壁層の表面積Ｓは、Ｘ線ＣＴスキャンを用いた３次元解析により求める。
具体的には、上記隔壁の断面層をＸ線ＣＴスキャンにより所定の間隔で撮影し、その撮影した画像から３次元解析モデルを作製する。この３次元解析モデルから上記隔壁の上記第１隔壁層における単位体積当たりの表面積を求める。
【００３５】
また、上記有効表面積係数Ａ（Ａ＝−４×１０-8・Ｄ4＋１．１５３×１０-5・Ｄ3−１．２２５×１０-3・Ｄ2＋５．６７３×１０-2・Ｄ−２．２９３×１０-1・・・式（１））は、次のようにして導き出した。
まず、図８に示すごとく、基材９１２（隔壁９２）に所定量（例えば、４ｇ／Ｌ相当）のＰＭを堆積させ、それをＳＥＭにて撮影する。次いで、画像処理により、隔壁９２の外表面９２１に堆積したＰＭの面積Ｘ１、隔壁９２の内部（細孔の内表面９２２）に堆積したＰＭの面積Ｘ２を求める。そして、有効表面積係数ＡをＸ２／（Ｘ１＋Ｘ２）の式から求める。これを平均細孔径Ｄの異なる隔壁９２を用いて行い、それぞれについて有効表面積係数Ａを求める。
そして、図９に示すごとく、平均細孔径Ｄと有効表面積係数Ａとの関係が得られる。この曲線Ｙを表したものが上記式（１）、すなわちＡ＝−４×１０-8・Ｄ4＋１．１５３×１０-5・Ｄ3−１．２２５×１０-3・Ｄ2＋５．６７３×１０-2・Ｄ−２．２９３×１０-1である。
【００３６】
また、上記隔壁の上記複数の層において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である。
上記隔壁の上記複数の層において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃を超える場合には、ＰＭ燃焼時の発熱によって上記隔壁の各層間に発生する剥離やクラック等を十分に抑制することができず、耐熱衝撃性が低下するおそれがある。
【００３７】
また、上記隔壁の上記第１隔壁層は、平均細孔径が２０〜４０μｍであり、かつ気孔率が６５〜９０％であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記第１隔壁層の内部にＰＭを十分に侵入させることができるといった効果や、上記第１隔壁層の表面積を十分に確保し、ＰＭと触媒との接触性を高めることができるといった効果を十分に得ることができる。
【００３８】
上記第１隔壁層の平均細孔径が２０μｍ未満の場合には、上記第１隔壁層の内部にＰＭを十分に侵入させることができないおそれがある。
一方、平均細孔径が４０μｍを超える場合には、上記第１隔壁層の表面積が小さくなり、ＰＭと触媒との接触性が低下するおそれがある。
【００３９】
上記第１隔壁層の気孔率が６５％未満の場合には、上記第１隔壁層の表面積が小さくなり、ＰＭと触媒との接触性が低下するおそれがある。
一方、気孔率が９０％を超える場合には、上記第１隔壁層の強度を十分に確保することができないおそれがある。
【００４０】
また、上記隔壁は、上記第１隔壁層と、該第１隔壁層の下流側に隣接する第２隔壁層とからなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記第２隔壁層をＰＭ捕集性能や強度の高い層とすることにより、上記隔壁全体としてのＰＭ捕集性能、強度を高めることができる。
【００４１】
また、上記第２隔壁層は、上記第１隔壁層よりも平均細孔径が小さく、その平均細孔径が５〜１５μｍであることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記第１隔壁層を通り抜けたＰＭを上記第２隔壁層において捕集することができ、ＰＭ捕集性能を高めることができる。
【００４２】
上記第２隔壁層の平均細孔径が上記第１隔壁層の平均細孔径よりも大きい場合には、ＰＭが上記第２隔壁層をすり抜け易くなり、ＰＭ捕集性能が低下するおそれがある。
上記第２隔壁層の平均細孔径が５μｍ未満の場合には、圧力損失が増大するおそれがある。
一方、平均細孔径が１５μｍを超える場合には、ＰＭが上記第２隔壁層をすり抜け易くなり、ＰＭ捕集性能が低下するおそれがある。
【００４３】
また、上記隔壁の上記第２隔壁層は、上記第１隔壁層よりも気孔率が低く、その気孔率が３５〜５５％であることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記第１隔壁層を通り抜けたＰＭを上記第２隔壁層において捕集することができ、ＰＭ捕集性能を高めることができる。また、上記第２隔壁層の強度を十分に確保し、さらには上記隔壁全体の強度を十分に確保することができる。
【００４４】
上記第２隔壁層の気孔率が上記第１隔壁層の気孔率よりも高い場合には、上記第１隔壁層を通過したＰＭが上記第２隔壁層をすり抜け易くなり、上記隔壁のＰＭ捕集性能が低下するおそれがある。
上記第２隔壁層の気孔率が３５％未満の場合には、圧力損失が増大するおそれがある。
一方、気孔率が５５％を超える場合には、ＰＭが上記第２隔壁層をすり抜け易くなり、ＰＭ捕集性能が低下するおそれがある。
【００４５】
また、上記隔壁の上記第１隔壁層は、上記第２隔壁層よりも厚みが大きいことが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記第１隔壁層の内部にＰＭを十分に侵入させることができるといった効果や、上記第１隔壁層の表面積を十分に確保し、ＰＭと触媒との接触性を高めることができるといった効果を有効に発揮することができる。
【００４６】
上記第２の発明において、上記隔壁を上記第１隔壁層及び上記第２隔壁層の２層で構成する場合には、上記他層用材料が上記第２隔壁層を形成する第２隔壁層用材料となり、上記他の層が上記第２隔壁層となる。
また、上記隔壁を３層以上で構成する場合には、上記スラリー塗布工程において、上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流入させる出口側の上記セルに面する部分に、上記第１隔壁層以外の各層を形成するスラリー状の他層用材料を塗布すればよい。また、上記基材中間体と上記第１隔壁層用材料との間に塗布してもよい。これにより、３層以上で構成された上記隔壁を形成することができる。
【００４７】
また、最終的に得られる上記排ガス浄化フィルタの上記基材の上記隔壁では、上記他の層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記第１隔壁層よりも１〜４重量％大きい。
例えば、上記他の層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記第１隔壁層よりも大きく、その量が１重量％未満の場合には、上記他の層の熱膨張係数を高めて熱膨張係数差を小さくするという効果が十分に得られないおそれがある。一方、４重量％を超える場合には、上記他の層の熱膨張係数が高くなりすぎて熱膨張係数差を小さくするという効果が十分に得られないおそれがある。
【００４８】
また、上記スラリー塗布工程の後に、上記栓部を形成する栓部用材料を上記セルの両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、上記焼成工程では、上記他層用材料からなる上記基材中間体、上記第１隔壁層用材料及び上記栓部用材料を同時に焼成し、上記基材及び上記栓部を作製することが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを製造する際に必要な焼成回数を減らすことができ、生産性を向上させ、製造コストを削減することができる。
【００４９】
また、上記焼成工程の後に、上記栓部用材料配置工程を行い、上記栓部用材料を焼成して上記栓部を作製する方法を用いることもできる。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを製造する際に必要な焼成回数が増えるものの、焼成時の割れ等の発生を抑制することができる。
【００５０】
また、上記第１隔壁層用材料は、少なくとも、シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加したコーディエライト化原料であり、上記原材料中のシリカとして多孔質シリカを用いることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記第１隔壁層の有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００５１】
また、上記有機系造孔材としては、例えば、樹脂やカーボン等を用いることができる。
また、上記多孔質シリカとしては、ケイ酸をゲル化させた三次元構造のコロイダル状の多孔質のシリカ粉末であって、嵩密度が０．２〜１．０ｇ／ｃｃであり、平均粒子径が２０〜１５０μｍ（好ましくは１０５〜１５０μｍ）のもの等を用いることができる。
また、上記コーディエライト化原料は、上記原材料に対して上記有機系造孔材の他、バインダー、水等を添加して作製することができる。
なお、上記の内容は、後述する上記第３〜第５の発明においても同様である。
【００５２】
また、上記焼成工程の後、上記基材の上記隔壁全体に触媒を担持させる触媒担持工程を行うことが好ましい（請求項１０）。
この場合には、上記第１隔壁層において捕集することができなかった微量のＰＭを上記触媒によって確実に燃焼させることができる。これにより、ＰＭ堆積による圧力損失の増大を抑制することができる。
ただし、上記隔壁の各層のＡｌ2Ｏ3の化学組成を調整して熱膨張係数を制御するという効果を十分に発揮するためには、上記隔壁全体に上記触媒を均一に担持させることが好ましい。
【００５３】
また、上記触媒担持工程において、上記触媒を上記隔壁に担持させる際には、スラリー状の触媒材料を上記隔壁における所望の場所に塗布し、乾燥させた後、熱処理を行う。これにより、上記触媒を上記隔壁における所望の場所に担持させることができる。
また、上記触媒としては、アルカリ金属等を用いることができる。特に、ＰＭ燃焼性能が高いデラフォサイト型のＡｇ−Ａｌ2Ｏ3を用いることが好ましい。
なお、上記の内容は、後述する上記第３〜第５の発明においても同様である。
【００５４】
上記第３〜第５の発明において、上記隔壁を上記第１隔壁層及び上記第２隔壁層の２層で構成する場合には、上記他層用材料が上記第２隔壁層を形成する第２隔壁層用材料となり、上記他の層が上記第２隔壁層となる。
また、上記隔壁を３層以上で構成する場合には、上記スラリー塗布工程において、上記基材中間体の表面のうち、排ガスを流入させる入口側の上記セルに面する部分に、上記第１隔壁層以外の各層を形成するスラリー状の他層用材料を重ねて塗布すればよい。これにより、３層以上で構成された上記隔壁を形成することができる。
【００５５】
上記第３の発明において、最終的に得られる上記排ガス浄化フィルタの上記基材の上記隔壁では、上記第１隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記他の層よりも１〜４重量％大きい。
例えば、上記第１隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が上記他の層よりも大きく、その量が１重量％未満の場合には、上記第１隔壁層の熱膨張係数を高めて熱膨張係数差を小さくするという効果が十分に得られないおそれがある。一方、４重量％を超える場合には、上記第１隔壁層の熱膨張係数が高くなりすぎて熱膨張係数差を小さくするという効果が十分に得られないおそれがある。
【００５６】
また、上記スラリー塗布工程の後に、上記栓部を形成する栓部用材料を上記セルの両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、上記焼成工程では、上記第１隔壁層用材料からなる基材中間体、上記他層用材料及び上記栓部用材料を同時に焼成し、上記基材及び上記栓部を作製することが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを製造する際に必要な焼成回数を減らすことができ、生産性を向上させ、製造コストを削減することができる。
【００５７】
また、上記焼成工程の後に、上記栓部用材料配置工程を行い、上記栓部用材料を焼成して上記栓部を作製する方法を用いることもできる。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを製造する際に必要な焼成回数が増えるものの、焼成時の割れ等の発生を抑制することができる。
【００５８】
また、上記第１隔壁層用材料は、少なくとも、シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加したコーディエライト化原料であり、上記原材料中のシリカとして多孔質シリカを用いることが好ましい（請求項１３）。
この場合には、上記第１隔壁層の有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００５９】
また、上記焼成工程の後、上記基材の上記隔壁全体に触媒を担持させる触媒担持工程を行うことが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記第１隔壁層において捕集することができなかった微量のＰＭを上記触媒によって確実に燃焼させることができる。これにより、ＰＭ堆積による圧力損失の増大を抑制することができる。
ただし、上記隔壁の各層のＡｌ2Ｏ3の化学組成を調整して熱膨張係数を制御するという効果を十分に発揮するためには、上記隔壁全体に上記触媒を均一に担持させることが好ましい。
【００６０】
上記第４及び第５の発明において、上記スラリー塗布工程の後に、上記栓部を形成する栓部用材料を上記セルの両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、上記焼成工程では、上記第１隔壁層用材料からなる基材中間体、上記他層用材料及び上記栓部用材料を同時に焼成し、上記基材及び上記栓部を作製することが好ましい（請求項１９）。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを製造する際に必要な焼成回数を減らすことができ、生産性を向上させ、製造コストを削減することができる。
【００６１】
また、上記焼成工程の後に、上記栓部用材料配置工程を行い、上記栓部用材料を焼成して上記栓部を作製する方法を用いることもできる。
この場合には、上記排ガス浄化フィルタを製造する際に必要な焼成回数が増えるものの、焼成時の割れ等の発生を抑制することができる。
【００６２】
また、上記第１隔壁層用材料は、少なくとも、シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加したコーディエライト化原料であり、上記原材料中のシリカとして多孔質シリカを用いることが好ましい（請求項２０）。
この場合には、上記第１隔壁層の有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である上記第１の発明の排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【００６３】
上記第５の発明において、上記触媒担持工程では、上記隔壁全体に上記触媒を担持させる第１触媒担持工程と、その後に上記隔壁の上記第１隔壁層にのみ上記触媒をさらに担持させる第２触媒担持工程とを行うことが好ましい（請求項１７）。
この場合には、上記第１隔壁層における上記触媒の担持量が上記他の層よりも多くなるようにすることができる。
【００６４】
また、上記第１触媒担持工程で担持させた上記触媒の重量をＷ１、上記第２触媒担持工程で担持させた上記触媒の重量をＷ２とした場合に、（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ１＝１．１〜２．０の関係を満たすことが好ましい（請求項１８）。
この場合には、上記第１隔壁層と該第１隔壁層に隣接する上記他の層との熱膨張係数差を十分に小さくすることができる。
【００６５】
上記触媒重量比（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ１の値が１．１未満の場合には、上記第１隔壁層の熱膨張係数を高めて熱膨張係数差を小さくするという効果が十分に得られないおそれがある。
一方、上記触媒重量比（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ１の値が２．０を超える場合には、上記第１隔壁層に担持された触媒が細孔を埋めてしまうことにより、熱膨張係数が高くなりすぎて熱膨張係数差を小さくするという効果が十分に得られないおそれがある。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる排ガス浄化フィルタ及びその製造方法について説明する。
本例の排ガス浄化フィルタ１は、図１、図２に示すごとく、多孔質の隔壁２を格子状に配して軸方向に延びる多数のセル３を設けた基材１１と、セル３の両端のいずれか一方の端部を封止する栓部１２とを有する。
隔壁２は、平均細孔径の異なる複数の層からなり、複数の層のうち、少なくとも、隔壁２を通過する際の排ガスＧの流れ方向において最も上流側の層である第１隔壁層２１には、排ガスＧ中のパティキュレート（ＰＭ）を燃焼させるための触媒（図示略）が担持されている。
【００６７】
そして、第１隔壁層２１について、Ｘ線ＣＴスキャンを用いた３次元解析により求めた表面積をＳ（ｍｍ2／ｍｍ3）、平均細孔径をＤ（μｍ）とした場合に、表面積Ｓに有効表面積係数Ａ（Ａ＝−４×１０-8・Ｄ4＋１．１５３×１０-5・Ｄ3−１．２２５×１０-3・Ｄ2＋５．６７３×１０-2・Ｄ−２．２９３×１０-1・・・式（１））を乗じて算出される有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である。
また、隔壁２の複数の層において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である。
以下、これを詳説する。
【００６８】
図１に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１は、多孔質の隔壁２を四角形格子状に配して軸方向に延びる断面四角形状の多数のセル３を設けた円筒形状の基材１１と、セル３の両端のいずれか一方の端部を封止する栓部１２とを有している。
排ガス浄化フィルタ１は、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分として構成されている。
【００６９】
図２に示すごとく、基材１１のセル３のうち、排ガスＧを流入させる入口側セル３１の下流端と、隔壁２を通過した排ガスＧを流出させる出口側セル３２の上流端とには、栓部１２が配置されており、セル３を封止している。
本例では、隣り合うセル３が交互に入口側セル３１、出口側セル３２となるように、栓部１２が配置されている。基材１１を軸方向から見ると、栓部１２がいわゆる市松模様状に配置されている。
【００７０】
図２、図３に示すごとく、基材１１の隔壁２は、平均細孔径の異なる複数の層からなる。具体的には、隔壁２は、排ガスＧの流れ方向において上流側の層である第１隔壁層２１と、第１隔壁層２１の下流側に隣接する第２隔壁層２２とからなる。第１隔壁層２１の厚みは３００μｍであり、第２隔壁層２２の厚みは３５μｍである。
図３に示すごとく、第１隔壁層２１の表面（外表面２１１及び細孔の内表面２１２）及び第２隔壁層２２の表面（外表面２２１及び細孔の内表面２２２）には、排ガスＧ中のＰＭを燃焼させるための触媒（図示略）が担持されている。本例では、触媒としてデラフォサイト型Ａｇ−Ａｌ2Ｏ3を用いた。
【００７１】
また、第１隔壁層２１は、平均細孔径が２０〜４０μｍであり、気孔率が６５〜９０％である。
また、第２隔壁層２２は、第１隔壁層２１よりも平均細孔径が小さく、その平均細孔径が５〜１５μｍである。また、第２隔壁層２２は、第１隔壁層２１よりも気孔率が低く、その気孔率が３５〜５５％である。
なお、平均細孔径及び気孔率は、ポロシメータを用いた水銀圧入法により細孔容積を測定することにより求めることができる。
【００７２】
また、第１隔壁層２１及び第２隔壁層２２は、上記化学組成のコーディエライトにより構成されている。ここで、第１隔壁層２１におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成は、第２隔壁層２２よりも１〜４重量％大きくなっている。また、隣接する第１隔壁層２１と第２隔壁層２２との熱膨張係数差は、０．４×１０-6／℃以下である。
なお、熱膨張係数は、熱膨張計を用いて熱膨張率を測定することにより求めることができる。
【００７３】
そして、第１隔壁層２１について、表面積をＳ（ｍｍ2／ｍｍ3）、平均細孔径をＤ（μｍ）とした場合に、その表面積Ｓに有効表面積係数Ａ（Ａ＝−４×１０-8・Ｄ4＋１．１５３×１０-5・Ｄ3−１．２２５×１０-3・Ｄ2＋５．６７３×１０-2・Ｄ−２．２９３×１０-1）を乗じて算出される有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である。
なお、第１隔壁層２１の表面積Ｓは、上述したとおり、Ｘ線ＣＴスキャンを用いた３次元解析により求める。また、有効表面積係数Ａは、上述した方法により求めた上記式（１）によって表されるものである（図７参照）。
【００７４】
次に、本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法について説明する。
本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法において、特に基材１１を作製するに当たっては、図４、図５に示すごとく、隔壁２における第１隔壁層２１を形成する第１隔壁層用材料２１０を押出成形し、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０を作製する押出成形工程と、基材中間体１１０の表面のうち、排ガスＧを流出させる出口側のセル３（出口側セル３２）に面する部分に、隔壁２における第１隔壁層２１以外の他の層（第２隔壁層２２）を形成するスラリー状の他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）を塗布するスラリー塗布工程と、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０及び他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）を同時に焼成し、基材１１を作製する焼成工程とを有する。
【００７５】
そして、第１隔壁層用材料２１０及び他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第１隔壁層２１に隣接する他の層（第２隔壁層２２）となり、かつ、第１隔壁層２１におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が他の層（第２隔壁層２２）よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料である。
以下、これを詳説する。
【００７６】
排ガス浄化フィルタ１を製造するに当たっては、まず、多孔質シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料に有機系造孔剤、バインダー、水等を添加した後、混合機にて混合撹拌し、第１隔壁層用材料２１０（図４）を作製した。本例では、多孔質シリカとしては、ケイ酸をゲル化させた三次元構造のコロイダル状の多孔質のシリカ粉末であり、嵩密度が０．２〜１．０ｇ／ｃｃ、平均粒子径が２０〜１５０μｍのものを用いた。また、原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加した。また、有機系造孔材としては、カーボンを用いた。
次いで、溶融シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、アルミナを含有する原材料にバインダー、水等を添加した後、混合機にて混合撹拌し、第２隔壁層用材料２２０（図４）を作製した。
【００７７】
ここで、第１隔壁層用材料２１０（図４）及び第２隔壁層用材料２２０（図４）は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第２隔壁層２２となり、かつ、第１隔壁層２１におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第２隔壁層２２よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料である。
【００７８】
次いで、図４（ａ）に示すごとく、第１隔壁層用材料２１０を押出成形し、乾燥させた後、所望の長さに切断し、第１隔壁層用材料２１０よりなる隔壁を格子状に配して軸方向に延びる多数のセル３を設けた基材中間体１１０を作製した（押出成形工程）。
次いで、同図に示すごとく、基材中間体１１０の一方の端面１１１を覆うようにマスキングテープ８１を貼り付け、第２隔壁層用材料２２０を配置するセル３（出口側セル３２）に対応するマスキングテープ８１にレーザ光を順次照射し、マスキングテープ８１を溶融又は焼却除去した。
【００７９】
次いで、図４（ｂ）に示すごとく、基材中間体１１０を治具８２にセットした後、基材中間体１１０の一方の端面１１１側に配置したスラリー状の第２隔壁層用材料２２０を基材中間体１１０の他方の端面１１２側からエアー吸引し、出口側セル３２内を流通させた。これにより、図４（ｃ）に示すごとく、基材中間体１１の表面のうち、出口側セル３２に面する部分に、スラリー状の第２隔壁層用材料２２０を塗布した。塗布した第２隔壁層用材料２２０は、その後乾燥させた（スラリー塗布工程）。
【００８０】
次いで、図示を省略したが、溶融シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、アルミナを含有する原材料にバインダー、水等を添加した後、混合機にて混合撹拌し、栓部用材料１２０（図５（ａ））を作製した。そして、基材中間体１１０の両端面１１１、１１２を覆うようにマスキングテープを貼り付け、基材中間体１１０の両端面１１１、１１２の栓詰めすべき位置に対応するマスキングテープにレーザ光を順次照射し、マスキングテープを溶融又は焼却除去した。
【００８１】
その後、スラリー状の栓部用材料１２０（図５（ａ））を入れた容器に基材中間体１１０の一方の端面１１１を浸漬させ、栓詰めすべきセル３の端部に栓部用材料１２０（図５（ａ））を適量浸入させ、配置した。また、基材中間体１１０の他方の端面１１２についても同様の工程を行った（栓部用材料配置工程）。
【００８２】
次いで、図５（ａ）に示すごとく、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０を、基材中間体１１０に配置した第２隔壁層用材料２２０、栓部用材料１２０と共に同時に約１４００〜１４５０℃で焼成した。これにより、隔壁２（第１隔壁層２１、第２隔壁層２２）及びセル３を有する基材１１と栓部１２とを作製した（焼成工程）。
【００８３】
次いで、酸化銀２．３ｇ、θ−アルミナ１．０ｇをイオン交換水１００ｍｌ中に分散させ、そこに酢酸２．４ｇを加えて撹拌した後、これを圧入容器に封入して１７５℃、２４時間の条件で水熱合成した。これにより、スラリー状の触媒材料４１０（図５（ｂ））を作製した。スラリー状の触媒材料４１０（図５（ｂ））は、セル３の内部まで侵入することができるよう比較的低粘度（せん断速度１０ｓ-1の時、粘度１０〜３００ｍＰａ・ｓ）とした。
【００８４】
次いで、図５（ｂ）に示すごとく、スラリー状の触媒材料４１０を入れた容器に基材１１を浸漬させ、隔壁２全体に触媒材料４１０を含浸させた。そして、基材１１の両端面１１１、１１２のそれぞれの側から吸引速度１０〜４０ｍ／ｓでエアー吸引した。その後、基材１１を１００℃、５時間の条件で乾燥させ、さらに１０００℃、５時間の条件で焼成した。これにより、隔壁２全体、すなわち第１隔壁層２１の表面（外表面２１１及び細孔の内表面２１２）及び第２隔壁層２２の表面（外表面２２１及び細孔の内表面２２２）に触媒を担持させた（触媒担持工程）。
以上により、図１〜図３に示す排ガス浄化フィルタ１を作製した。
【００８５】
次に、本例の排ガス浄化フィルタ１における作用効果について説明する。
本例の排ガス浄化フィルタ１は、隔壁２が複数の層（第１隔壁層２１、第２隔壁層２２）で構成されている。そして、排ガスＧが最初に通過する第１隔壁層２１の表面積Ｓに、平均細孔径Ｄを用いて上記式（１）で表される有効表面積係数Ａを乗じて算出される有効表面積Ｓ´は、３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である。
【００８６】
第１隔壁層２１の有効表面積Ｓ´の値を上記特定の範囲とすることにより、第１隔壁層２１の細孔径をＰＭが内部に侵入・堆積することのできる細孔径とし、内部空間を十分に確保すると共に、内部に侵入・堆積したＰＭが第１隔壁層２１の細孔の内表面２１２に担持された触媒に接触する面積を十分に確保することができる。つまり、第１隔壁層２１の細孔径と表面積とのバランスを最適な範囲に制御することにより、内部空間の確保と接触面積の確保とを両立させ、ＰＭと触媒との接触性を高めることができる。これにより、排ガスＧ中のＰＭを第１隔壁層２１の内部に侵入・堆積させて十分に捕集することができると共に、捕集したＰＭを第１隔壁層２１に担持された触媒に接触させて効率よく燃焼させることができる。
【００８７】
また、隔壁２において、隣接する第１隔壁層２１と第２隔壁層２２との熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である。このように層間の熱膨張係数差を小さくしておくことにより、ＰＭ燃焼時の発熱によって層間に剥離やクラック等が発生することを十分に抑制することができる。これにより、排ガス浄化フィルタ１は、耐熱衝撃性に優れ、信頼性の高いものとなる。
【００８８】
また、本例では、隔壁２において、第１隔壁層２１は、平均細孔径が２０〜４０μｍであり、かつ気孔率が６５〜９０％である。そのため、第１隔壁層２１の内部にＰＭを十分に侵入させることができるといった効果や、第１隔壁層２１の表面積を十分に確保し、ＰＭと触媒との接触性を高めることができるといった効果を十分に得ることができる。
【００８９】
また、第２隔壁層２２は、第１隔壁層２１よりも平均細孔径が小さく、その平均細孔径が５〜１５μｍである。そのため、第１隔壁層２１を通り抜けたＰＭを第２隔壁層２２において捕集することができ、ＰＭ捕集性能を高めることができる。
【００９０】
また、第２隔壁層２２は、第１隔壁層２１よりも気孔率が低く、その気孔率が３５〜５５％である。そのため、第１隔壁層２１を通り抜けたＰＭを第２隔壁層２２において捕集することができ、ＰＭ捕集性能を高めることができる。また、第２隔壁層２２の強度を十分に確保し、さらには隔壁２全体の強度を十分に確保することができる。
【００９１】
また、第１隔壁層２１は、第２隔壁層２２よりも厚みが大きい。そのため、第１隔壁層２１の内部にＰＭを十分に侵入させることができるといった効果や、第１隔壁層２１の表面積を十分に確保し、ＰＭと触媒との接触性を高めることができるといった効果を有効に発揮することができる。
【００９２】
また、本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法は、押出成形工程において、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０を作製し、スラリー塗布工程において、基材中間体１１０の所定の場所にスラリー状の第２隔壁層用材料２２０を塗布する。その後、焼成工程において、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０及び第２隔壁層用材料２２０を同時に焼成する。
【００９３】
そのため、排ガスＧの流れ方向において上流側に第１隔壁層２１、下流側に第２隔壁層２２が配置された隔壁２を有する基材１１を作製することができる。これにより、隔壁２を複数の層で構成することができ、かつ、各層の細孔径の個別制御が容易となるので、第１隔壁層２１の有効表面積Ｓ´の調整が必要な本例の排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
【００９４】
また、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０と第２隔壁層用材料２２０とを同時に焼成するため、両者の材料が互いに反応し、層間結合力の強い隔壁２が形成される。これにより、基材１１の強度を向上させ、さらには排ガス浄化フィルタ１全体の強度を向上させることができる。
【００９５】
さらに、押出成形された基材中間体１１０を焼成してなる第１隔壁層２１は、配向性を有するものとなるため、塗布されたスラリーを焼成してなる第２隔壁層２２に比べて熱膨張係数が小さくなる傾向にある。
そこで、第１隔壁層２１におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第２隔壁層２２よりも１〜４重量％大きくなるように、予め第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０を調整しておく。これにより、第１隔壁層２１の熱膨張係数を高め、第１隔壁層２１と第２隔壁層２２との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、隔壁２において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である本例の排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
【００９６】
また、スラリー塗布工程の後に、栓部１２を形成する栓部用材料１２０をセル３の両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、焼成工程では、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０、第２隔壁層用材料２２０及び栓部用材料１２０を同時に焼成し、基材１１及び栓部１２を作製する。そのため、排ガス浄化フィルタ１を製造する際に必要な焼成回数を減らすことができ、生産性を向上させ、製造コストを削減することができる。
【００９７】
また、第１隔壁層用材料２１０は、少なくとも、シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加したコーディエライト化原料であり、上記原材料中のシリカとして多孔質シリカを用いる。そのため、第１隔壁層２１の有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である本例の排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
【００９８】
また、焼成工程の後、基材１１の隔壁２全体に触媒を担持させる触媒担持工程を行う。そのため、第１隔壁層２１において捕集することができなかった微量のＰＭを触媒によって確実に燃焼させることができる。これにより、ＰＭ堆積による圧力損失の増大を抑制することができる。
【００９９】
このように、本例の排ガス浄化フィルタ１によれば、排ガスＧ中のパティキュレート（ＰＭ）を十分に捕集することができると共に、捕集したパティキュレート（ＰＭ）を効率よく燃焼させることができる。また、本例の製造方法によれば、排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
【０１００】
（実施例２）
本例は、図５、図６に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１の製造方法を変更した例である。
本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法において、特に基材１１を作製するに当たっては、図５、図６に示すごとく、隔壁２における第１隔壁層２１以外の他の層（第２隔壁層２２）を形成する他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）を押出成形し、他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）からなる基材中間体１１０を作製する押出成形工程と、基材中間体１１０の表面のうち、排ガスＧを流入させる入口側のセル３（入口側セル３１）に面する部分に、隔壁２における第１隔壁層２１を形成するスラリー状の第１隔壁層用材料２１０を塗布するスラリー塗布工程と、他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）からなる基材中間体１１０及び第１隔壁層用材料２１０を同時に焼成し、基材１１を作製する焼成工程とを有する。
【０１０１】
そして、第１隔壁層用材料２１０及び他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第１隔壁層２１に隣接する他の層（第２隔壁層２２）となり、かつ、他の層（第２隔壁層２２）におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第１隔壁層２１よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料である。
以下、これを詳説する。
【０１０２】
排ガス浄化フィルタ１を製造するに当たっては、まず、多孔質シリカ、タルク、水酸化アルミニウムを含有する原材料に有機系造孔剤、バインダー、水等を添加した後、混合機にて混合撹拌し、第１隔壁層用材料２１０（図６）を作製した。本例では、多孔質シリカとしては、ケイ酸をゲル化させた三次元構造のコロイダル状の多孔質のシリカ粉末であり、嵩密度が０．２〜１．０ｇ／ｃｃ、平均粒子径が２０〜１５０μｍのものを用いた。また、原材料１００重量部に対して有機系造孔材を３０〜８０重量部添加した。また、有機系造孔材としては、カーボンを用いた。
次いで、溶融シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、アルミナを含有する原材料にバインダー、水等を添加した後、混合機にて混合撹拌し、第２隔壁層用材料２２０（図６）を作製した。
【０１０３】
ここで、第１隔壁層用材料２１０（図６）及び第２隔壁層用材料２２０（図６）は、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第２隔壁層２２となり、かつ、第２隔壁層２２におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第１隔壁層２１よりも１〜４重量％大きくなるように調整されたコーディエライト化原料である。
【０１０４】
次いで、図６（ａ）に示すごとく、第２隔壁層用材料２２０を押出成形し、乾燥させた後、所望の長さに切断し、第２隔壁層用材料２２０よりなる隔壁を格子状に配して軸方向に延びる多数のセル３を設けた基材中間体１１０を作製した（押出成形工程）。
次いで、同図に示すごとく、基材中間体１１０の一方の端面１１１を覆うようにマスキングテープ８１を貼り付け、第１隔壁層用材料２１０を配置するセル３（入口側セル３１）に対応するマスキングテープ８１にレーザ光を順次照射し、マスキングテープ８１を溶融又は焼却除去した。
【０１０５】
次いで、図６（ｂ）に示すごとく、基材中間体１１０を治具８２にセットした後、基材中間体１１０の一方の端面１１１側に配置したスラリー状の第１隔壁層用材料２１０を基材中間体１１０の他方の端面１１２側からエアー吸引し、入口側セル３１内を流通させた。これにより、図６（ｃ）に示すごとく、基材中間体１１の表面のうち、入口側セル３１に面する部分に、スラリー状の第１隔壁層用材料２１０を塗布した。塗布した第１隔壁層用材料２１０は、その後乾燥させた（スラリー塗布工程）。
【０１０６】
その後は、実施例１と同様に、栓部用材料配置工程、焼成工程及び触媒担持工程を順に行った（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
これにより、図１〜図３に示す排ガス浄化フィルタ１を作製した。
【０１０７】
次に、本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法における作用効果について説明する。
本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法は、押出成形工程において、第２隔壁層用材料２２０からなる基材中間体１１０を作製し、スラリー塗布工程において、基材中間体１１０の所定の場所にスラリー状の第１隔壁層用材料２１０を塗布する。その後、焼成工程において、第２隔壁層用材料２２０からなる基材中間体１１０及び第１隔壁層用材料２１０を同時に焼成する。
【０１０８】
そのため、排ガスＧの流れ方向において上流側に第１隔壁層２１、下流側に第２隔壁層２２が配置された隔壁２を有する基材１１を作製することができる。これにより、隔壁２を複数の層で構成することができ、かつ、各層の細孔径の個別制御が容易となるので、第１隔壁層２１の有効表面積Ｓ´の調整が必要な本例の排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
【０１０９】
また、第２隔壁層用材料２２０からなる基材中間体１１０と第１隔壁層用材料２１０とを同時に焼成するため、両者の材料が互いに反応し、層間結合力の強い隔壁２が形成される。これにより、基材１１の強度を向上させ、さらには排ガス浄化フィルタ１全体の強度を向上させることができる。
【０１１０】
さらに、押出成形された基材中間体１１０を焼成してなる第２隔壁層２２は、配向性を有するものとなるため、塗布されたスラリーを焼成してなる第１隔壁層２１に比べて熱膨張係数が小さくなる傾向にある。
そこで、第２隔壁層２２におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第１隔壁層２１よりも１〜４重量％大きくなるように、予め第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０を調整しておく。これにより、第２隔壁層２２の熱膨張係数を高め、第１隔壁層２１と第２隔壁層２２との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、隔壁２において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である本例の排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
【０１１１】
また、スラリー塗布工程の後に、栓部１２を形成する栓部用材料１２０をセル３の両端のいずれか一方の端部に配置する栓部用材料配置工程を行い、焼成工程では、第２隔壁層用材料２２０からなる基材中間体１１０、第１隔壁層用材料２１０及び栓部用材料１２０を同時に焼成し、基材１１及び栓部１２を作製する。そのため、排ガス浄化フィルタ１を製造する際に必要な焼成回数を減らすことができ、生産性を向上させ、製造コストを削減することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【０１１２】
（実施例３）
本例は、図４、図５（ａ）、図７に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１の製造方法を変更した例である。
本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法において、特に基材１１を作製するに当たっては、図４、図５（ａ）、図７に示すごとく、隔壁２における第１隔壁層２１を形成する第１隔壁層用材料２１０を押出成形し、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０を作製する押出成形工程と、基材中間体１１０の表面のうち、排ガスＧを流出させる出口側のセル３（出口側セル３２）に面する部分に、隔壁２における第１隔壁層２１以外の他の層（第２隔壁層２２）を形成するスラリー状の他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）を塗布するスラリー塗布工程と、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０及び他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）を同時に焼成し、基材１１を作製する焼成工程と、基材１１の隔壁２に触媒を担持させる触媒担持工程とを有する。
【０１１３】
そして、第１隔壁層用材料２１０及び他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第１隔壁層２１に隣接する他の層（第２隔壁層２２）となり、かつ、触媒担持工程では、隔壁２の第１隔壁層２１にのみ触媒を担持させる。
以下、これを詳説する。
【０１１４】
排ガス浄化フィルタ１を製造するに当たっては、実施例１と同様に、第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０を作製した後、押出成形工程、スラリー塗布工程、栓部用材料配置工程及び焼成工程を順に行った（図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）参照）。
ここで、第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第２隔壁層２２となる。すなわち、両者は同一の組成を有する。
【０１１５】
次いで、実施例１と同様に、スラリー状の触媒材料４１０（図７）を作製した。そして、基材１１の他方の端面１１２を覆うように、マスキングテープ８３（図７）を貼り付けた。
次いで、図７に示すごとく、スラリー状の触媒材料４１０を入れた容器に基材１１を浸漬させ、隔壁２の第１隔壁層２１にのみ触媒材料４１０を含浸させた。そして、基材１１の一方の端面１１１側から吸引速度１０〜４０ｍ／ｓでエアー吸引した。その後、基材１１を１００℃、５時間の条件で乾燥させ、さらに１０００℃、５時間の条件で焼成した。これにより、隔壁２における第１隔壁層２１にのみ触媒を担持させた（触媒担持工程）。
以上により、図１〜図３に示す排ガス浄化フィルタ１を作製した。
【０１１６】
次に、本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法における作用効果について説明する。
本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法において、押出成形された基材中間体１１０を焼成してなる第１隔壁層２１は、配向性を有するものとなるため、塗布されたスラリーを焼成してなる第２隔壁層２２に比べて熱膨張係数が小さくなる傾向にある。
そこで、第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０を同一の組成とすると共に、隔壁２の第１隔壁層２１にのみ触媒を担持させる。これにより、第１隔壁層２１のマイクロクラックを減少させて熱膨張係数を高め、第１隔壁層２１と第２隔壁層２２との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、隔壁２において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である本例の排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【０１１７】
（実施例４）
本例は、図４、図５、図７に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１の製造方法を変更した例である。
本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法において、特に基材１１を作製するに当たっては、図４、図５、図７に示すごとく、隔壁２における第１隔壁層２１を形成する第１隔壁層用材料２１０を押出成形し、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０を作製する押出成形工程と、基材中間体１１０の表面のうち、排ガスＧを流出させる出口側のセル３（出口側セル３２）に面する部分に、隔壁２における第１隔壁層２１以外の他の層（第２隔壁層２２）を形成するスラリー状の他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）を塗布するスラリー塗布工程と、第１隔壁層用材料２１０からなる基材中間体１１０及び他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）を同時に焼成し、基材１１を作製する焼成工程と、基材１１の隔壁２に触媒を担持させる触媒担持工程とを有する。
【０１１８】
そして、第１隔壁層用材料２１０及び他層用材料（第２隔壁層用材料２２０）は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第１隔壁層２１に隣接する他の層（第２隔壁層２２）となり、かつ、触媒担持工程では、第１隔壁層２１における触媒の担持量が他の層（第２隔壁層２２）よりも多くなるように、隔壁２に触媒を担持させる。
以下、これを詳説する。
【０１１９】
排ガス浄化フィルタ１を製造するに当たっては、実施例１と同様に、第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０を作製した後、押出成形工程、スラリー塗布工程、栓部用材料配置工程及び焼成工程を順に行った（図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）参照）。
ここで、第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０は、共に、最終的に、化学組成がＳｉＯ2：４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％、ＭｇＯ：１２〜１８重量％よりなるコーディエライトを主成分とする第１隔壁層２１及び第２隔壁層２２となる。すなわち、両者は同一の組成を有する。
【０１２０】
次いで、触媒担持工程を行った。本例では、隔壁２全体に触媒を担持させる第１触媒担持工程と、その後に隔壁２の第１隔壁層２１にのみ触媒をさらに担持させる第２触媒担持工程とを行った。
具体的には、実施例１と同様に、スラリー状の触媒材料４１０（図５（ｂ））を作製した。次いで、図５（ｂ）に示すごとく、スラリー状の触媒材料４１０を入れた容器に基材１１を浸漬させ、隔壁２全体に触媒材料４１０を含浸させた。そして、基材１１の両端面１１１、１１２のそれぞれの側から吸引速度１０〜４０ｍ／ｓでエアー吸引し、基材１１を１００℃、５時間の条件で乾燥させた。その後、第１触媒担持工程前後の基材１１の重量を比較し、担持させた触媒の重量Ｗ１を求めた。
【０１２１】
次いで、基材１１の他方の端面１１２を覆うように、マスキングテープ８３（図７）を貼り付けた。
次いで、図７に示すごとく、スラリー状の触媒材料４１０を入れた容器に基材１１を浸漬させ、隔壁２の第１隔壁層２１にのみ触媒材料４１０を含浸させた。そして、基材１１の一方の端面１１１側から吸引速度１０〜４０ｍ／ｓでエアー吸引し、基材１１を１００℃、５時間の条件で乾燥させた。その後、第２触媒担持工程前後の基材１１の重量を比較し、担持させた触媒の重量Ｗ２を求めた。本例では、（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ１＝１．１〜２．０の関係を満たすようにした。
次いで、基材１１を１０００℃、５時間の条件で焼成した。これにより、第１隔壁層２１における触媒の担持量が第２隔壁層２２よりも多くなるように、隔壁２全体に触媒を担持させた（触媒担持工程）。
以上により、図１〜図３に示す排ガス浄化フィルタ１を作製した。
【０１２２】
次に、本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法における作用効果について説明する。
本例の排ガス浄化フィルタ１の製造方法において、押出成形された基材中間体１１０を焼成してなる第１隔壁層２１は、配向性を有するものとなるため、塗布されたスラリーを焼成してなる第２隔壁層２２に比べて熱膨張係数が小さくなる傾向にある。
そこで、第１隔壁層用材料２１０及び第２隔壁層用材料２２０を同一の組成とすると共に、第１隔壁層２１における触媒の担持量が第２隔壁層２２よりも多くなるように、隔壁２に触媒を担持させる。これにより、第１隔壁層２１のマイクロクラックを第２隔壁層２２よりも減少させて熱膨張係数を高め、第１隔壁層２１と第２隔壁層２２との熱膨張係数差を小さくすることができる。その結果、隔壁２において隣接する層同士の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下である本例の排ガス浄化フィルタ１を容易に製造することができる。
【０１２３】
また、触媒担持工程では、隔壁２全体に触媒を担持させる第１触媒担持工程と、その後に隔壁２の第１隔壁層２１にのみ触媒をさらに担持させる第２触媒担持工程とを行う。これにより、第１隔壁層２１における触媒の担持量が第２隔壁層２２よりも多くなるようにすることができる。
【０１２４】
また、第１触媒担持工程で担持させた触媒の重量をＷ１、第２触媒担持工程で担持させた触媒の重量をＷ２とした場合に、（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ１＝１．１〜２．０の関係を満たす。これにより、第１隔壁層２１と第２隔壁層２２との熱膨張係数差を十分に小さくすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【０１２５】
（実施例５）
本例は、本発明の排ガス浄化フィルタのＰＭ燃焼性能について評価した例である。
本例では、表１に示すごとく、本発明品としての排ガス浄化フィルタ（試料Ｅ１〜Ｅ４）と、比較品としての排ガス浄化フィルタ（試料Ｃ１〜Ｃ６）とを準備し、これらについてＰＭ燃焼性能を調べた。
なお、排ガス浄化フィルタ（試料Ｅ１〜Ｅ４、試料Ｃ１〜Ｃ６）は、実施例１の排ガス浄化フィルタと同様の構成であり、触媒を担持させていないものである。また、セルの仕様は、１２ｍｉｌ、３００ｃｐｓｉである。
【０１２６】
【表１】
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【０１２７】
次に、ＰＭ燃焼性能の評価方法について説明する。
まず、排ガス浄化フィルタから直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのサンプルを切り出し、このサンプルに触媒を１０ｇ／Ｌ担持させた。そして、サンプルにＰＭを４ｇ／Ｌ相当堆積させた。
【０１２８】
次いで、サンプルを排ガス分析装置にセットし、ガス流量２０Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ2：１８Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ2：２Ｌ／ｍｉｎ）の条件でガスを流した。そして、電気炉にサンプルを入れ、電気炉の温度が６５０℃になるまで１０℃／ｍｉｎの条件で昇温させた。このとき、ＰＭが燃焼時に発生するＣＯ2発生量を検知した。
【０１２９】
ＰＭ燃焼性能の判定は、ＣＯ2発生量のピーク時のＣＯ2発生量を１００％とした場合に、ＣＯ2発生量が５０％となった時の温度（酸化時温度）を読み取り、この酸化時温度が従来（６００℃）に比べて２５％低減にあたる４５０℃以下となった場合には○、４５０°を超えた場合には×とした。
【０１３０】
表１にＰＭ燃焼性能の評価結果を示す。
同表から、有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3以上である本発明品Ｅ１〜Ｅ４は、酸化時温度が４５０℃以下となり、判定はすべて○であった。
一方、有効表面積Ｓ´が３８ｍｍ2／ｍｍ3未満である比較品Ｃ１〜Ｃ６は、酸化時温度が４５０℃を超え、判定はすべて×であった。
【０１３１】
以上の結果から、本発明の排ガス浄化フィルタは、優れたＰＭ燃焼性能を有しており、捕集したＰＭを効率よく燃焼させることができることがわかった。また、これによって、ＰＭが堆積した排ガス浄化フィルタを再生するために要する時間を大幅に短縮することができることがわかった。
【０１３２】
（実施例６）
本例は、本発明の製造方法により製造された排ガス浄化フィルタについて評価した例である。
本例では、表１に示すごとく、様々な製造方法を用いて排ガス浄化フィルタ（試料Ａ１〜Ａ１５）を作製し、これらについて第１隔壁層と第２隔壁層との熱膨張係数差を調べた。
【０１３３】
なお、試料Ａ１〜Ａ１５の排ガス浄化フィルタは、実施例１と同様の構成の排ガス浄化フィルタである。
また、試料Ａ１〜Ａ５は、実施例２と同様の製造方法により製造されたものである。また、試料Ａ６〜Ａ１０は、実施例１と同様の製造方法により製造されたものである。また、試料Ａ１１は、実施例３と同様の製造方法により製造されたものである。また、試料Ａ１２〜Ａ１５は、実施例４と同様の製造方法により製造されたものである。
【０１３４】
また、試料Ａ１〜Ａ１５において、第１隔壁層及び第２隔壁層の作製方法及び組成、触媒担持（全体、第１隔壁層のみ、全体＋第１隔壁層のみ）、触媒重量比（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ１は、表２に示すとおりである。
また、試料Ａ１〜Ａ５において、第１隔壁層は、厚みが２００μｍ、平均細孔径が３２μｍ、気孔率が７０％である。また、第２隔壁層は、厚みが１５０μｍ、平均細孔径が１２μｍ、気孔率が５０％である。
また、試料Ａ６〜Ａ１５において、第１隔壁層は、厚みが３００μｍ、平均細孔径が３２μｍ、気孔率が７０％である。また、第２隔壁層は、厚みが５０μｍ、平均細孔径が１２μｍ、気孔率が５０％である。
【０１３５】
【表２】
2011177704.tif 000004
【０１３６】
次に、第１隔壁層と第２隔壁層との熱膨張係数差の評価方法について説明する。
まず、第１隔壁層及び第２隔壁層について、熱膨張計を用いて熱膨張率を測定し、そこから熱膨張係数を求めた。そして、両者の熱膨張係数を比較し、熱膨張係数差を求めた。
熱膨張係数差の判定は、０．４×１０-6／℃以下の場合には○、０．４×１０-6／℃を超える場合には×とした。
【０１３７】
【表３】
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【０１３８】
表３に、第１隔壁層及び第２隔壁層の熱膨張係数と両者の熱膨張係数差を示す。
試料Ａ１〜Ａ５について、第２隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第１隔壁層と同じである試料Ａ１は、熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃を超え、判定は×であった。
一方、第２隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第１隔壁層よりも１〜４重量％大きい試料Ａ２〜Ａ５は、熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下であり、判定は○であった。
【０１３９】
試料Ａ６〜Ａ１０について、第１隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第２隔壁層と同じである試料Ａ６は、熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃を超え、判定は×であった。
一方、第１隔壁層におけるＡｌ2Ｏ3の化学組成が第２隔壁層よりも１〜４重量％大きい試料Ａ７〜Ａ１０は、熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下であり、判定は○であった。
【０１４０】
試料Ａ１１は、第１隔壁層及び第２隔壁層の組成が同じであり、隔壁の第１隔壁層にのみ触媒を担持させたものである。試料Ａ１１は、熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下であり、判定は○であった。
【０１４１】
試料Ａ１２〜Ａ１５について、第１隔壁層及び第２隔壁層の組成が同じであり、触媒重量比が１．０である試料Ａ１２は、熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃を超え、判定は×であった。
一方、第１隔壁層及び第２隔壁層の組成が同じであり、触媒重量比が１．１〜２．０である試料Ａ１３〜Ａ１５は、熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下であり、判定は○であった。
【０１４２】
以上の結果から、本発明の製造方法によれば、隔壁において隣接する層同士（本例では、第１隔壁層と第２隔壁層）の熱膨張係数差が０．４×１０-6／℃以下であり、耐熱衝撃性に優れ、信頼性の高い排ガス浄化フィルタを容易に製造することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１  排ガス浄化フィルタ
１１  基材
１２  栓部
２  隔壁
２１  第１隔壁層
３  セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011177704.tif 000009
【図５】
2011177704.tif 000010
【図６】
2011177704.tif 000011
【図７】
2011177704.tif 000012
【図８】
2011177704.tif 000013
【図９】
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