(57)【要約】本発明の目的は、ハニカムフィルタの再生処理において、壁部に堆積したパティキュレートを略完全に燃焼除去することができ、また、再生処理後に壁部に残留したアッシュが剥がれやすいため、当該アッシュを貫通孔内で容易に移動させることができる排気ガス浄化用ハニカムフィルタを提供することである。本発明は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の前記貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成された排気ガス浄化用ハニカムフィルタであって、前記貫通孔の前記長手方向に垂直な断面の最長辺の長さｌ（ｍｍ）と、前記柱状体の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００であり、かつ、前記貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍであることを特徴とする排気ガス浄化用ハニカムフィルタである。
2003074848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の前記貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成された排気ガス浄化用ハニカムフィルタであって、
前記貫通孔の前記長手方向に垂直な断面の最長辺の長さｌ（ｍｍ）と、前記柱状体の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００であり、かつ、
前記貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍであることを特徴とする排気ガス浄化用ハニカムフィルタ。
【請求項２】
多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の前記貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成された排気ガス浄化用ハニカムフィルタであって、
前記貫通孔の前記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ（ｍｍ２）と、前記柱状体の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００であり、かつ、
前記貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍであることを特徴とする排気ガス浄化用ハニカムフィルタ。
【請求項３】
貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、１．０μｍ≦Ｒａ≦１００μｍである請求の範囲第１又は２項記載の排気ガス浄化用ハニカムフィルタ。
【請求項４】
柱状体は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状の多孔質セラミック部材が接着剤層を介して複数個結束されて構成されている請求の範囲第１、２又は３項記載の排気ガス浄化用ハニカムフィルタ。
【請求項５】
触媒が担持されていることを特徴とする請求の範囲第１、２、３又は４項記載の排気ガス浄化用ハニカムフィルタ。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に接続するケーシング内に加熱手段とともに請求の範囲第１、２、３、４又は５項記載の排気ガス浄化用ハニカムフィルタが設置された排気ガス浄化装置であって、
前記排気ガス浄化用ハニカムフィルタの再生処理を行う際に、前記加熱手段により加熱されたガスを、流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件で前記排気ガス浄化用ハニカムフィルタに流入させることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
関連出願の記載
本出願は、２００２年３月４日に出願された日本国特許出願２００２−５７８８７号を基礎出願として優先権主張する出願である。
技術分野
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気ガス中のパティキュレート等を除去するフィルタとして用いられる排気ガス浄化用ハニカムフィルタ、及び、該排気ガス浄化用ハニカムフィルタを用いた排気ガス浄化装置に関する。
背景技術
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるＰＭ（粒子状物質、以下、パティキュレートという）が環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
この排気ガスを多孔質セラミックを通過させ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガスを浄化することができるセラミックフィルタが種々提案されている。
このようなセラミックフィルタとして、従来、一方向に多数の貫通孔が並設され、該貫通孔同士を隔てる隔壁がフィルタとして機能するようになっているハニカムフィルタが提案されている。即ち、このようなハニカムフィルタに形成された貫通孔は、排気ガスの入り口側又は出口側の端部のいずれかが充填材により目封じされ、一の貫通孔に流入した排気ガスは、必ず貫通孔を隔てる隔壁を通過した後、他の貫通孔から流出するようになっている。
排気ガス浄化装置では、このような構成のハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置され、内燃機関から排出された排気ガス中のパティキュレートは、このハニカムフィルタを通過する際に隔壁により捕捉され、排気ガスが浄化される。
このような排気ガスの浄化作用に伴い、ハニカムフィルタの貫通孔を隔てる隔壁には、次第にパティキュレートが堆積し、目詰まりを起こして通気を妨げるようになる。このため、上記ハニカムフィルタでは、定期的にヒータ等の加熱手段を用いて加熱したガスを貫通孔内に流通させ、目詰まりの原因となっているパティキュレートを燃焼除去して再生する再生処理を施す必要がある。
しかし、従来のハニカムフィルタの再生処理では、隔壁に堆積したパティキュレートを完全に燃焼除去することは難しく、また、このようなハニカムフィルタの再生処理を行うと、上記隔壁にはパティキュレートの金属成分として灰分（アッシュ）が残留する。通常、このアッシュは上記隔壁の略全面に均一な状態で残留しているのであるが、従来のハニカムフィルタでは、上記アッシュは隔壁から剥がれにくく、ハニカムフィルタの再生処理において、貫通孔に流入してくるガスにより、上記アッシュを貫通孔内で殆ど移動させることができなかった（図９参照）。
なお、図９（ａ）は、このようなハニカムフィルタの長手方向に平行な断面を示した断面写真であり、（ｂ）は、（ａ）に示したハニカムフィルタの断面の排気ガス流入側付近、中央部付近、及び、排気ガス流出側付近を拡大した部分拡大断面写真であり、（ｃ）は、上記ハニカムフィルタの排気ガス流入側付近、中央部付近、及び、排気ガス流出側付近の、長手方向に垂直な断面の様子を示した部分拡大断面写真であるが、上記ハニカムフィルタでは、隔壁の略全面に白くアッシュが残留していることが確認できる。
そのため、従来のハニカムフィルタを用いた排気ガス浄化装置を用いてパティキュレートの捕集を行うと、ハニカムフィルタの再生処理における再生効率が低いため、すぐに圧損が高くなり、頻繁にハニカムフィルタの再生処理を行う必要があった。
また、上記パティキュレートの捕集と再生処理とを繰り返し行うと、ハニカムフィルタの隔壁の略全面に均一な状態で残留するアッシュの量がすぐに増加して当該アッシュによる隔壁の目詰まりが発生してしまう。すると、当該アッシュに起因したハニカムフィルタの再生処理後における初期の圧損が高くなってしまうため、上記アッシュを除去するための洗浄処理を頻繁に行う必要があった。
上記アッシュを除去するための洗浄処理は、通常、内燃機関の排気通路に設置した排気ガス浄化装置から上記ハニカムフィルタを取り外し、水洗や化学的処理等により行う必要があったため、従来の排気ガス浄化装置は、長期間にわたって連続して使用することができないものであった。
発明の要約
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ハニカムフィルタの再生処理において、壁部に堆積したパティキュレートを略完全に燃焼除去することができ、また、再生処理後に壁部に残留したアッシュが剥がれやすいため、当該アッシュを貫通孔内で容易に移動させることができる排気ガス浄化用ハニカムフィルタ、及び、ハニカムフィルタの再生処理を繰り返し行っても、ハニカムフィルタの初期の圧損が高くなりにくく、長期間にわたって連続して使用することができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とするものである。
第一の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の上記貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成された排気ガス浄化用ハニカムフィルタであって、
上記貫通孔の上記長手方向に垂直な断面の最長辺の長さｌ（ｍｍ）と、上記柱状体の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００であり、かつ、
上記貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍであることを特徴とするものである。
第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の上記貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成された排気ガス浄化用ハニカムフィルタであって、
上記貫通孔の上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ（ｍｍ２）と、上記柱状体の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００であり、かつ、
上記貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍであることを特徴とするものである。
また、本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に接続するケーシング内に加熱手段とともに本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタが設置された排気ガス浄化装置であって、
上記排気ガス浄化用ハニカムフィルタの再生処理を行う際に、上記加熱手段により加熱されたガスを、流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件で上記排気ガス浄化用ハニカムフィルタに流入させることを特徴とするものである。
発明の詳細な開示
以下、第一及び第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタ、及び、本発明の排気ガス浄化装置について図面を用いて説明する。
まず、第一及び第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタについて説明する。
第一の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の上記貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成された排気ガス浄化用ハニカムフィルタであって、
上記貫通孔の上記長手方向に垂直な断面の最長辺の長さｌ（ｍｍ）と、上記柱状体の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００であり、かつ、
上記貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍであることを特徴とするものである。
第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された、多孔質セラミックからなる柱状体の上記貫通孔を隔てる壁部の一部又は全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成された排気ガス浄化用ハニカムフィルタであって、
上記貫通孔の上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ（ｍｍ２）と、上記柱状体の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００であり、かつ、
上記貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍであることを特徴とするものである。
即ち、第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、関係式６０≦Ｌ／ｌ≦５００を満たす代りに、関係式２０≦Ｌ／Ｓ≦４００を満たすこと以外は、第一の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタと同様であり、貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状によっては、第一の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタと第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタとは同一のものとなる。
従って、以下の説明では、第一の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタと第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタとを併せて、本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタとして同時に説明するとともに、異なる部分については、それぞれ説明を行う。
図１（ａ）は、本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタ（以下、単に本発明のハニカムフィルタともいう）の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したハニカムフィルタのＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）に示したように、本発明のハニカムフィルタ１０は、多数の貫通孔１１が壁部１３を隔てて長手方向に並設された多孔質セラミックからなる柱状体であり、壁部１３の全部が粒子捕集用フィルタとして機能するように構成されている。
即ち、ハニカムフィルタ１０に形成された貫通孔１１は、図１（ｂ）に示したように、排気ガスの入り口側又は出口側のいずれかが充填材１２により目封じされ、一の貫通孔１１に流入した排気ガスは、必ず貫通孔１１を隔てる壁部１３を通過した後、他の貫通孔１１から流出されるようになっている。
そして、本発明のハニカムフィルタ１０に流入された排気ガス中に含まれるパティキュレートは、壁部１３を通過する際、壁部１３で捕捉され、排気ガスが浄化されるようになっている。
本発明のハニカムフィルタ１０は、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の最長辺の長さ（内径）ｌ（ｍｍ）と、ハニカムフィルタ１０（柱状体）の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００の関係を有するもの、又は、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の面積Ｓ（ｍｍ２）と、ハニカムフィルタ１０（柱状体）の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の関係を有するものである。
なお、本発明のハニカムフィルタ１０は、全ての貫通孔１１が６０≦Ｌ／ｌ≦５００の関係式、又は、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の関係式を満たすものであることが好ましいが、貫通孔毎に上記Ｌ／ｌ又は上記Ｌ／Ｓの値が異なる場合には、その平均値が６０≦Ｌ／ｌ≦５００の関係式、又は、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の関係式を満たすものであってもよい。
特に、排気ガス流入側がこの関係を満たしていることが望ましい。
上記Ｌ／ｌ又はＬ／Ｓをこのような範囲にすることで、ハニカムフィルタ１０の再生処理において、図示しない加熱手段により高温に加熱されたガスを、貫通孔１１の内部に層流の状態で排気ガス流出側の端部にまで流通させることができるため、壁部１３に堆積したパティキュレートを排気ガス流入側から逐次的に燃焼させることができ、該パティキュレートを略完全に燃焼除去することができると推定される。
上記Ｌ／ｌが６０未満であると、又は、上記Ｌ／Ｓが２０未満であると、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の最長辺の長さ（ｌ）が長くなりすぎるか、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の面積（Ｓ）が大きくなりすぎるか、又は、ハニカムフィルタ１０の長手方向の長さ（Ｌ）が短くなりすぎることになる。貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の最長辺の長さ（ｌ）が長くなりすぎる場合、又は、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の面積（Ｓ）が大きくなりすぎる場合、ハニカムフィルタ１０における貫通孔１１が大きなものとなり、ハニカムフィルタ１０の再生処理において、貫通孔１１の内部を流通するガスを層流状とすることができない。その結果、ハニカムフィルタ１０の再生処理において、壁部１３に堆積したパティキュレートを排気ガス流入側端部から逐次的に燃焼させることができないため、アッシュが途中に残ってしまったり、パティキュレートを完全に除去することができず、ハニカムフィルタの再生効率に劣り、頻繁にハニカムフィルタ１０の再生処理を行う必要がある。また、ハニカムフィルタ１０の長手方向の長さ（Ｌ）が短くなりすぎる場合、ハニカムフィルタ１０の他端の封止部に、ガスが簡単にぶつかるために貫通孔内で渦巻くような流れが生じることになる。このため、ハニカムフィルタ１０の流入部から燃焼が開始せず、内部のあらゆる部分からほぼ同時に燃焼が開始するので、アッシュが貫通孔内全体に均一に蓄積されて、排気ガス流出側に移動することができないと考えられる。勿論、当然に壁部１３の長手方向の長さが短くなる（即ち、濾過面積が小さくなる）ため、すぐにパティキュレートによる目詰まりが発生し、やはり頻繁にハニカムフィルタ１０の再生処理を行う必要が生じ、このため燃費が悪くなる。
一方、上記Ｌ／ｌが５００を超えると、又は、上記Ｌ／Ｓが４００を超えると、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の最長辺の長さ（ｌ）が短くなりすぎるか、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の面積（Ｓ）が小さくなりすぎるか、又は、ハニカムフィルタ１０の長手方向の長さ（Ｌ）が長くなりすぎる。貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の最長辺の長さ（ｌ）が短くなりすぎる場合、又は、貫通孔１１の長手方向に垂直な断面の面積（Ｓ）が小さくなりすぎる場合、排気ガスが貫通孔１１の内部を流通しにくく、パティキュレートが均一に捕集されず、ハニカムフィルタ１０の排気ガス流入側部分にパティキュレートが堆積して、ブリッジを引き起してしまう。すると、ハニカムフィルタ１０の再生処理時において、パティキュレートの燃焼が排気ガス流入側でのみ発生し、アッシュが排気ガス流出側に移動することができず、また、ハニカムフィルタ１０に熱応力に起因するクラックが発生してしまうと推定される。
また、ハニカムフィルタ１０の長手方向の長さ（Ｌ）が長くなりすぎる場合、ハニカムフィルタ１０の再生処理において、排気ガスが貫通孔１１の内部を流通しにくく、パティキュレートが均一に捕集されず、ハニカムフィルタ１０の排気ガス流入側部分にパティキュレートが堆積して、ブリッジを引き起してしまう。また、ハニカムフィルタ１０の排気ガス流出側を高温に加熱することができず、排気ガス流出側付近の壁部１３に堆積したパティキュレートを燃焼除去することができない。すると、ハニカムフィルタ１０の再生処理において、パティキュレートの燃焼が排気ガス流入側から中央部付近までで発生し、ハニカムフィルタ１０に熱応力に起因するクラックが発生してしまう。
また、上記Ｌ／ｌは、１００≦Ｌ／ｌ≦３００であることが望ましい。より好適に、壁部１３に堆積したパティキュレートを燃焼除去させることができるからである。
また、本発明のハニカムフィルタ１０では、貫通孔１１の内壁の面粗度Ｒａは、Ｒａ≦１００μｍである。そのため、上記再生処理により壁部１３に残留したアッシュが壁部１３から剥がれやすくなっている。従って、上記再生処理において、層流の状態で流通する高温のガスにより、壁部１３に堆積したアッシュを容易に移動させることができ、壁部１３の全面に均一な状態でアッシュが残留することを防止することができると推定される。
なお、上述した通り、従来のハニカムフィルタでは、壁部に残留したアッシュが剥がれにくいという問題があり、その原因についてはよく判らなかったが、本発明者らの研究により、壁部の内壁の面粗度ＲａをＲａ≦１００μｍとすることで、上記壁部に残留したアッシュを剥がれやすくすることができることが判明した。
貫通孔１１の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍを超えると、ハニカムフィルタ１０の再生処理後に壁部１３に堆積したアッシュが壁部１３から剥離しにくく、上記再生処理において、貫通孔１１の内部に流入してきた高温のガスによって上記アッシュが貫通孔１１の排気ガス流出側へ移動することがない。そのため、上記アッシュが壁部１３の全体に存在することとなり、ハニカムフィルタ１０の再生処理を繰り返し行うと、ハニカムフィルタ１０の初期の圧損がすぐに高くなり、長期間にわたって連続して使用することができなくなる。
貫通孔１１の内壁の面粗度Ｒａの望ましい上限は５０μｍであり、より望ましい上限は１０μｍである。ハニカムフィルタ１０の再生処理において、貫通孔１１に流入してきた層流状のガスにより、貫通孔１１に堆積したアッシュを、より好適に壁部１３から剥離させ、該アッシュを貫通孔１１の内部で移動させることができるからだと推定される。
貫通孔１１の内壁の面粗度Ｒａの望ましい下限は１．０μｍである。貫通孔１１の内壁の面粗度Ｒａが１．０μｍ未満であると、パティキュレートが蓄積されて、貫通孔１１の内壁を構成する多孔質セラミックの粒子間の隙間が充填されてしまうので、貫通孔１１の内壁が目詰まりしてしまうことがある。よって、再生後にアッシュが粒子間にたまりやすくなるため、アッシュの剥離が困難となる。加えて貫通孔１１の内壁を構成する粒子間の隙間を充填するように捕集されているパティキュレートは、凝集して反応しにくいので、再生は困難なものとなる。貫通孔１１の内壁の面粗度Ｒａが１．０μｍ以上であると、排気ガスに多種多様な流れを生じさせることができるので、貫通孔１１の内壁の目詰まりを防止しつつパティキュレートの捕集を行い、再生処理における反応性の低下を防止することができる。また、排気ガスに多種多様な流れを生じさせることにより、排気ガスの流出入を激しくすることができるので、貫通孔１１の内壁からアッシュを剥離しやすくなると推定される。
本発明のハニカムフィルタ１０は多孔質セラミックからなるものである。
上記セラミックとしては特に限定されず、例えば、コージェライト、アルミナ、シリカ、ムライト等の酸化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、及び、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミックを挙げることができるが、通常、コージェライト等の酸化物セラミックが使用される。安価に製造することができるとともに、比較的熱膨張係数が小さく、使用中に酸化されることがないからである。なお、上述したセラミックに金属珪素を配合した珪素含有セラミック、珪素や珪酸塩化合物で結合されたセラミックも用いることができる。
また、本発明のハニカムフィルタ１０の気孔率は特に限定されないが、４０〜８０％程度であることが望ましい。気孔率が４０％未満であると、ハニカムフィルタ１０がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が８０％を超えると、ハニカムフィルタ１０の強度が低下して用意に破壊されることがある。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観測等、従来公知の方法により測定することができる。
また、ハニカムフィルタ１０の平均気孔径は５〜１００μｍ程度であることが望ましい。平均気孔径が５μｍ未満であると、パティキュレートが容易に目詰まりを起こすことがある。一方、平均気孔径が１００μｍを超えると、パティキュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パティキュレートを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがある。
また、図１（ｂ）に示した通り、ハニカムフィルタ１０には、排気ガスを流通させるための多数の貫通孔１１が壁部１３を隔てて長手方向に並設されており、この貫通孔１１の入り口側又は出口側のいずれかが充填材１２により目封じされている。
充填材１２を構成する材料としては特に限定されず、例えば、上述したセラミックを挙げることかでき、特に、ハニカムフィルタ１０を構成するセラミック材料と同様の材料であることが望ましい。熱膨張率を同じものとすることができるため、使用時や再生処理時における温度変化に起因するクラックの発生を防止することができるからである。
ハニカムフィルタ１０の大きさとしては特に限定されず、使用する内燃機関の排気通路の大きさ等を考慮して適宜決定される。
また、その形状としては、柱状であれば特に限定されず、例えば、円柱状、楕円柱状、角柱状等任意の形状を挙げることができるが、通常、図１に示したように円柱状のものがよく用いられる。
また、本発明のハニカムフィルタにおいて、柱状体は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状の多孔質セラミック部材が接着剤層を介して複数個結束されて構成されていることが望ましい。上記柱状体が複数の多孔質セラミック部材に分割されているため、使用中に多孔質セラミック部材に作用する熱応力を低減させることができ、本発明のハニカムフィルタを非常に耐熱性に優れたものとすることができる。また、多孔質セラミック部材の個数を増減させることで自由にその大きさを調整することができる。
図２は、本発明のハニカムフィルタの別の一例を模式的に示した斜視図であり、図３（ａ）は、図２に示したハニカムフィルタを構成する多孔質セラミック部材の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。
図２に示したように、本発明のハニカムフィルタ２０は、多孔質セラミック部材３０が接着剤層２４を介して複数個結束されてセラミックブロック２５を構成し、このセラミックブロック２５の周囲にシール材層２６が形成されている。また、この多孔質セラミック部材３０は、図３に示したように、長手方向に多数の貫通孔３１が並設され、貫通孔３１同士を隔てる隔壁３３がフィルタとして機能するようになっている。
即ち、多孔質セラミック部材３０に形成された貫通孔３１は、図３（ｂ）に示したように、排気ガスの入り口側又は出口側の端部のいずれかが充填材３２により目封じされ、一の貫通孔３１に流入した排気ガスは、必ず貫通孔３１を隔てる隔壁３３を通過した後、他の貫通孔３１から流出されるようになっている。
また、シール材層２６は、ハニカムフィルタ２０を内燃機関の排気通路に設置した際、セラミックブロック２５の外周部から排気ガスが漏れ出すことを防止する目的で設けられているものである。
なお、図３（ｂ）中、矢印は排気ガスの流れを示している。
このような構成のハニカムフィルタ２０が内燃機関の排気通路に設置され、内燃機関より排出された排気ガス中のパティキュレートは、このハニカムフィルタ２０を通過する際に隔壁３３により捕捉され、排気ガスが浄化される。
このようなハニカムフィルタ２０は、極めて耐熱性に優れ、再生処理等も容易であるため、種々の大型車両やディーゼルエンジン搭載車両等に使用されている。
なお、このような構造の本発明のハニカムフィルタ２０においては、多孔質セラミック部材３０の貫通孔３１の最長辺の長さが、上述したハニカムフィルタ１０におけるｌとなり、多孔質セラミック部材３０の貫通孔３１の面積が、上述したハニカムフィルタ１０におけるＳとなり、多孔質セラミック部材３０の長手方向長さが、上述したハニカムフィルタ１０におけるＬとなる。そして、本発明のハニカムフィルタ２０においても、上記ｌとＬが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００の関係を有するか、上記ＳとＬが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の関係を有し、かつ、貫通孔３１の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による面粗度Ｒａが、Ｒａ≦１００μｍとなる。
多孔質セラミック部材３０の材料としては特に限定されず、上述したセラミック材料と同様の材料を挙げることができるが、これらのなかでは、耐熱性が大きく、機械的特性に優れ、かつ、熱伝導率も大きい炭化ケイ素が望ましい。
また、多孔質セラミック部材３０の気孔率及び平均気孔径は、上記図１を用いて説明した本発明のハニカムフィルタ１０と同様の気孔率及び平均気孔径を挙げることができる。
このような多孔質セラミック部材３０を製造する際に使用するセラミックの粒径としては特に限定されないが、後の焼成工程で収縮が少ないものが望ましく、例えば、０．３〜５０μｍ程度の平均粒径を有する粉末１００重量部と、０．１〜１．０μｍ程度の平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合わせたものが望ましい。上記粒径のセラミック粉末を上記配合で混合することで、多孔質セラミック部材３０を製造することができるからである。
接着剤層２４を構成する材料としては特に限定されず、例えば、無機バインダー、有機バインダー、無機繊維及び無機粒子からなるもの等を挙げることができる。
上記無機バインダーとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機バインダーのなかでは、シリカゾルが望ましい。
上記有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記有機バインダーのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。
上記無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機繊維のなかでは、シリカ−アルミナファイバーが望ましい。
上記無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等からなる無機粉末又はウィスカー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化珪素が望ましい。
図２に示したハニカムフィルタ２０では、セラミックブロック２５の形状は円柱状であるが、本発明のハニカムフィルタにおいては、セラミックブロックの形状は円柱状に限定されることはなく、例えば、楕円柱状や角柱状等任意の形状のものを挙げることができる。
また、セラミックブロック２５の外周には、セラミックブロック２５の外周から排気ガスが流出することを防止する目的でシール材層２６が形成されており、このようなシール材層２６の材料としては特に限定されず、例えば、上述した接着剤層２４と同様の材料を挙げることができる。
シール材層２６の厚さとしては特に限定されず、例えば、０．３〜１．０ｍｍ程度であることが望ましい。０．３ｍｍ未満であると、セラミックブロック２５の外周から排気ガスが漏れ出す場合があり、一方、１．０ｍｍを超えると、排気ガスの漏れ出しは充分に防止することができるものの、経済性に劣るものとなる。
また、本発明のハニカムフィルタには、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化することができる触媒が担持されていてもよい。
本発明のハニカムフィルタは、このような触媒を担持することにより、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタとして機能するとともに、排気ガスに含有される上記ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化するための触媒担持体として機能することができる。
また、本発明のハニカムフィルタでは、触媒により貫通孔の内壁を被覆することで、アッシュを剥がしやすくすることができる。なぜなら、通常、燃料等から排気ガスに含まれる、硫酸化物、燐酸化物といった化合物がアッシュとなって、触媒コート層、フィルタとの反応を引き起こして付着している。しかしながら、上記触媒のような金属を付着させることで、アッシュと触媒コート層、フィルタとの反応を防止することができると推定される。
上記触媒としては、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化することができる触媒であれば特に限定されず、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属等を挙げることができる。また、貴金属に加えて、アルカリ金属（元素周期表１族）、アルカリ土類金属（元素周期表２族）、希土類元素（元素周期表３族）、遷移金属元素が加わることもある。
また、本発明のハニカムフィルタに上記触媒を付与する際には、予めその表面をアルミナ等のサポート材により被覆した後に、上記触媒を付与することが好ましい。これにより、比表面積を大きくして、触媒の分散度を高め、触媒の反応部位を増やすことができる。また、サポート材によって触媒金属のシンタリングを防止することができるので、触媒の耐熱性も向上する。加えて、圧力損失を下げることを可能にする。
上記触媒が担持された本発明のハニカムフィルタは、従来公知の触媒付ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）と同様のガス浄化装置として機能するものである。従って、ここでは、本発明のハニカムフィルタが触媒担持体としても機能する場合の詳しい説明を省略する。
以上、説明したように、本発明のハニカムフィルタは、貫通孔の長手方向に垂直な断面の最長辺の長さｌ（ｍｍ）と、ハニカムフィルタ（柱状体）の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００の関係を有するか、又は、貫通孔の長手方向に垂直な断面の面積Ｓ（ｍｍ２）と、ハニカムフィルタ（柱状体）の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の関係を有し、かつ、貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定する面粗度Ｒａが１００μｍ以下である。
従って、本発明のハニカムフィルタは、その再生処理において、貫通孔の内部に加熱手段により加熱されたガスを層流の状態で流入させることかでき、上記貫通孔の内壁に堆積したパティキュレートを、排気ガス流入側から逐次的に燃焼させることができ、該パティキュレートを略完全に燃焼除去することができる。
また、本発明のハニカムフィルタでは、面粗度Ｒａが１００μｍ以下であるため、上記ハニカムフィルタの再生処理後に壁部に残留するアッシュが剥がれやすくなっている。そのため、上記ハニカムフィルタの再生処理において、貫通孔の内部に流入される層流状の高温のガスによって、上記アッシュを貫通孔内で容易に移動させることができ、壁部の全面に均一な状態でアッシュが残留することを防止することができる。
次に、本発明の排気ガス浄化装置について説明する。
本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に接続するケーシング内に加熱手段とともに本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタが設置された排気ガス浄化装置であって、
上記排気ガス浄化用ハニカムフィルタの再生処理を行う際に、上記加熱手段により加熱されたガスを、流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件で上記排気ガス浄化用ハニカムフィルタに流入させることを特徴とするものである。
図４は、本発明の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。
図４に示したように、本発明の排気ガス浄化装置１００は、主に、上述した本発明のハニカムフィルタ２０、ハニカムフィルタ２０の外方を覆うケーシング１３０、ハニカムフィルタ２０とケーシング１３０との間に配置された保持シール材１２０、及び、ハニカムフィルタ２０の排気ガス流入側に設けられた加熱手段１１０から構成されており、ケーシング１３０の排気ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管１４０が接続されており、ケーシング１３０の他端部には、外部に連結された排出管１５０が接続されている。なお、図４中、矢印は排気ガスの流れを示している。
また、図４において、ハニカムフィルタは図２に示したハニカムフィルタ２０を用いているが、本発明の排気ガス浄化装置において用いるハニカムフィルタは、図１に示したハニカムフィルタ１０であってもよい。
このような構成からなる本発明の排気ガス浄化装置１００では、エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスは、導入管１４０を通ってケーシング１３０内に導入され、ハニカムフィルタ２０の貫通孔３１から隔壁３３を通過してこの隔壁３３でパティキュレートが捕集されて浄化された後、排出管１５０を通って外部へ排出されることとなる。
本発明の排気ガス浄化装置１００では、このようにして排気ガスの浄化を行うのであるが、ハニカムフィルタ２０の隔壁３３に大量のパティキュレートが堆積し、圧損が高くなると、ハニカムフィルタ２０の再生処理が行われる。
上記再生処理では、加熱手段１１０を用いて加熱されたガスをハニカムフィルタ２０の貫通孔３１の内部へ流入させることで、ハニカムフィルタ２０を加熱し、壁部１３に堆積したパティキュレートを燃焼除去させるのである。
加熱手段１１０により加熱されるガスとしては、例えば、エンジン等の内燃機関から排出される排気ガスや空気等を挙げることができる。
本発明の排気ガス浄化装置１００では、上記再生処理において、加熱手段１１０により加熱されたガスを、流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件でハニカムフィルタ２０に流入させる。
本発明のハニカムフィルタ２０は、上述した通り、その再生処理において、隔壁３３に堆積したパティキュレートを略完全に燃焼除去させることができるとともに、再生処理後に隔壁３３に残留したアッシュが剥がれやすい状態となっている。このようなハニカムフィルタ２０を用いた本発明の排気ガス浄化装置１００では、ハニカムフィルタ２０の再生処理において、上述したような条件で加熱手段１１０により加熱された高温のガスをハニカムフィルタ２０に流入させるため、ハニカムフィルタ２０の隔壁３３の略全面に均一な状態で残留したアッシュを貫通孔３１の排気ガス流出側へ移動させ、この部分に堆積するようにすることができると考えられる。
その結果、隔壁３３の排気ガス流出側以外の部分には、アッシュが殆ど存在しないこととなり、隔壁３３の濾過可能領域を長期間にわたって広く確保することができ、ハニカムフィルタ２０のパティキュレートの捕集と再生処理とを繰り返し行っても、ハニカムフィルタ２０の初期の圧損が高くなりにくくなり、長期間にわたって連続して使用することができる。
上記ガスを、流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件でハニカムフィルタ２０に流入させるには、上記ガスとして排気ガスを使用する場合、例えば、導入管１４０の途中又はケーシング１３０の排気ガス流入側端面近傍等に、排気ガスの流速及び酸素濃度を調整することができる装置を取り付け、該装置を用いて排気ガスを、流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件でハニカムフィルタ２０に流入させる。
また、上記ガスとして空気を使用する場合、例えば、導入管１４０の途中又はケーシング１３０の排気ガス流入側端部近傍に、ポンプ等を設け、該ポンプを用いて空気を、流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件でハニカムフィルタ２０に流入させる。
上記ガスの流入速度が０．３ｍ／ｓｅｃ未満であると、上記再生処理後を経ることで隔壁３３に残留したアッシュを、貫通孔３１の排気ガス流出側にまで移動させることができなかったり、上記再生処理において、排気ガス流出側の隔壁３３に堆積したパティキュレートを燃焼させることができず、再生不良を起こしたりする。また、上記ガスの酸素濃度が６％未満であると、隔壁３３に堆積したパティキュレートを燃焼させることが困難となる。
加熱手段１１０は、上述した通り、ハニカムフィルタ２０の再生処理において、隔壁３３に堆積したパティキュレートを燃焼除去させるために、貫通孔３１の内部に流入させるガスを加熱するために設けられており、このような加熱手段１１０としては特に限定されず、例えば、電気ヒータやバーナー等を挙げることができる。
また、本発明の排気ガス浄化装置では、図４に示したように、ハニカムフィルタ２０の排気ガス流入側に設けた加熱手段１１０によりハニカムフィルタ２０を加熱するような方式であってもよく、例えば、ハニカムフィルタに酸化触媒を担持させ、この酸化触媒を担持したハニカムフィルタに炭化水素を流入させることで、上記ハニカムフィルタを発熱させる方式であってもよく、また、ハニカムフィルタの排気ガス流入側に酸化触媒を配置し、該酸化触媒の排気ガス流入側に炭化水素を供給することで、上記酸化触媒を発熱させ、上記ハニカムフィルタを加熱する方式であってもよい。
酸化触媒と炭化水素との反応は、発熱反応であるので、この反応時に発生する多量の熱を利用することにより、排気ガスの浄化と並行して、ハニカムフィルタの再生を行うことができる。なお、このような場合であっても、上記再生処理において、ハニカムフィルタに流入させるガスは、流速が０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度が６％以上である必要がある。
保持シール材１２０を構成する材料としては特に限定されず、例えば、結晶質アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維等の無機繊維や、これらの無機繊維を一種以上含む繊維等を挙げることができる。
また、保持シール材１２０には、アルミナ及び／又はシリカが含有されていることが望ましい。保持シール材１２０の耐熱性及び耐久性が優れたものとなるからである。特に、保持シール材１２０は、５０重量％以上のアルミナが含有されていることが望ましい。９００〜９５０℃程度の高温下であっても、弾性力が高くなり、ハニカムフィルタ１０を保持する力が高まるからである。
また、保持シール材１２０には、ニードルパンチ処理が施されていることが望ましい。保持シール材１２０を構成する繊維同士が絡み合い、弾性力が高くなり、ハニカムフィルタ２０を保持する力が向上するからである。
保持シール材１２０の形状としては、ハニカムフィルタ２０の外周に被覆することができる形状であれば特に限定されず、任意の形状を挙げることができるが、図５に示したような形状であることが望ましい。
図５は、保持シール材の一例を模式的に示した平面図である。
図５に示したように、保持シール材１２０は、平面視長方形の基材部１２１と、基材部１２１の一方の短辺に形成された凸部１２２と、基材部１２１の他の短辺に形成された凹部１２３とから構成されている。
保持シール材１２０の大きさとしては特に限定されず、ハニカムフィルタ２０の大きさに合わせて適宜調整されるが、基材部１２１の長辺の長さは、ハニカムフィルタ２０の外周の長さと同じであることが望ましい。ハニカムフィルタ２０の外周に被覆された状態で保持シール材１２０に隙間が形成されないようにするためである。
また、基材部１２１の短辺の長さは、ハニカムフィルタ２０の全長と略同様であることが望ましい。ハニカムフィルタ２０の保持安定性が優れたものとなるからである。
また、凸部１２２と凹部１２３とは、保持シール材１２０をハニカムフィルタ２０の外周に被覆された状態で、丁度嵌合される大きさ及び位置に形成されている。
保持シール材１２０をこのような形状とすることで、ハニカムフィルタ２０の外径公差や、保持シール材１２０の巻き方による差を調整することができるとともに、ハニカムフィルタ２０の外周で保持シール材１２０にズレが発生することを防止することができる。
なお、本発明の排気ガス浄化装置における保持シール材の形状は、図５に示した保持シール材１２０のような形状に限定されることはなく、例えば、平面視板状や、平面視長方形の基材部の両端に、複数の凸部及び複数の凹部が形成された形状等任意の形状を挙げることができる。
ケーシング１３０の材質としては特に限定されず、例えば、ステンレス等を挙げることができる。
また、その形状は特に限定されず、図６（ａ）に示したケーシング４１のような筒状であってもよく、（ｂ）に示したケーシング４２のような筒をその軸方向に２分割した２分割シェル状であってもよい。
また、ケーシング１３０の大きさは、ハニカムフィルタ１０を、保持シール材１２０を介して内部に設置することができるように適宜調整される。そして、図４に示したように、ケーシング１３０の一端面には、排気ガスを導入させる導入管１４０が接続され、他端面には、排気ガスを排出させる排出管１５０が接続されるようになっている。
このように、本発明の排気ガス浄化装置は、上述した本発明のハニカムフィルタを用いるとともに、ハニカムフィルタの再生処理において、加熱手段により加熱させたガスを流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件で上記ハニカムフィルタに流入させるものである。
そのため、本発明の排気ガス浄化装置を用いてハニカムフィルタの再生処理を行うと、ハニカムフィルタの壁部の略全面に均一な状態で残留したアッシュを貫通孔の排気ガス流出側へ移動させ、この部分に堆積するようにすることができる。
その結果、壁部の排気ガス流出側以外の部分には、アッシュが殆ど存在しないこととなり、壁部の濾過可能領域を長期間にわたって広く確保することができ、ハニカムフィルタのパティキュレートの捕集と再生処理とを繰り返し行っても、ハニカムフィルタの初期の圧損が高くなりにくく、長期間にわたって連続して使用することができる。
次に、本発明のハニカムフィルタ、及び、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法の一例について説明する。
まず、本発明のハニカムフィルタの製造方法について説明する。
本発明のハニカムフィルタの構造が図１に示したような、その全体が一の焼結体から構成されたものである場合、まず、上述したようなセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、図１に示したハニカムフィルタ１０と略同形状のセラミック成形体を作製する。
上記押出成形では、押出成形機の先端部分に設けられ、多数の細孔が形成された金属製のダイスから上記原料ペーストを連続的に押し出し、所定の長さで切断することで上記セラミック成形体を作製するのであるが、本発明のハニカムフィルタを製造するには、上記ダイスに形成された細孔の壁面に研磨処理等を施しておき、その面粗度Ｒａが１００μｍ以下となるように調整しておく。
上記ダイスの細孔の壁面は、押出成形において原料ペーストが直接接触する部分であり、この壁面の面粗度が大きなものとなっていると、作製するセラミック成形体の貫通孔となる開口の内壁の面粗度が大きなものとなってしまい、後工程を経て製造する本発明のハニカムフィルタの貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍを超えるものとなってしまう。
なお、上記原料ペーストの粘度、各材料の粒径、配合比等を調整することによっても、製造するハニカムフィルタの貫通孔の内壁の面粗度Ｒａを１００μｍ以下に調整することも可能である。
また、上記セラミック成形体の長手方向の長さ（Ｌ′（ｍｍ））は、該セラミック成形体の貫通孔となる開口の最長辺（壁を除いた内径）の長さ（ｌ′（ｍｍ））、又は、開口の面積（Ｓ′（ｍｍ２））に合わせて決定されるが、具体的には、上記Ｌ′とｌ′とが、６０≦Ｌ′／ｌ′≦５００となるように、又は、上記Ｌ′とＳ′とが、２０≦Ｌ′／Ｓ′≦４００となるようにＬ′を調整する。
このようにセラミック成形体の長手方向の長さＬ′を調整することで、貫通孔の長手方向に垂直な断面の最長辺（壁を除いた内径）の長さｌ（ｍｍ）と、ハニカムフィルタ（柱状体）の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００の関係を有する第一の本発明のハニカムフィルタ、又は、貫通孔の長手方向に垂直な断面の面積Ｓ（ｍｍ２）と、ハニカムフィルタ（柱状体）の長手方向の長さＬ（ｍｍ）とが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の関係を有する第二の本発明のハニカムフィルタを製造することができる。
次に、上記セラミック成形体に所定の条件で脱脂、焼成を行うことにより、多孔質セラミックからなり、その全体が一の焼結体から構成されたハニカムフィルタを製造する。
上記原料ペーストの組成、セラミック成形体の脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔質セラミックからなるハニカムフィルタを製造する際に用いられている条件を適用することができる。
なお、セラミック成形体の脱脂及び焼成の際に、セラミック成形体の貫通孔に流入させるガスの流入速度を調整することによっても、本発明のハニカムフィルタの貫通孔の内壁の面粗度Ｒａを調整することができ、ガスの流入速度を大きくすることより、本発明のハニカムフィルタの貫通孔の内壁の面粗度Ｒａを大きくすることができる。
本発明のハニカムフィルタに触媒を担持させる場合には、水素ガスで還元しながらセラミック成形体の焼成を行うことが好ましい。これにより、焼成後のセラミック焼成体の表面が改質され、濡れ性が変わり、触媒を付与しやすくなると考えられる。
本発明のハニカムフィルタに触媒を担持させる場合には、セラミック焼成体をフッ化水素酸中に浸漬することが好ましい。これにより、セラミック改質され、濡れ性が変わり、触媒を付与しやすくなると考えられる。
続いて、本発明のハニカムフィルタに触媒を担持させる場合には、焼成後のセラミック成形体の表面にアルミナ膜を形成し、アルミナ膜に触媒を付与することが好ましい。
具体的には、以下に記載する（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の方法をその順番で実施することにより、アルミナ膜、助触媒及び触媒を付与する。
（Ａ）アルミナコート法
（Ａ−１）溶液含浸工程
溶液含浸工程は、焼成後のセラミック成形体の表面に、アルミニウムを含有する金属化合物の溶液をゾル−ゲル法により含浸させることにより、アルミナ膜を被膜するための処理である。
上記アルミニウムを含有する金属化合物の溶液における出発金属化合物としては、金属無機化合物と金属有機化合物を用いることができる。
上記金属無機化合物としては、例えば、Ａｌ（ＮＯ３）３、ＡｌＣｌ３、ＡｌＯＣｌ、ＡｌＰＯ４、Ａｌ２（ＳＯ４）３、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、Ａｌ等が用いられる。なかでも特に、Ａｌ（ＮＯ３）３やＡｌＣｌ３は、アルコール、水等の溶媒に溶解しやすく扱い易いので好適である。
上記金属有機化合物としては、例えば、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートＡｌ等が用いられる。具体例としては、Ａｌ（ＯＣＨ３）３、Ａｌ（ＯＣ２Ｈ３）３、Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）３等がある。
上記アルミニウムを含有する金属化合物の溶液の溶媒としては、水、アルコール、ジオール、多価アルコール、エチレングリコール、エチレンオキシド、トリエタノールアミン、キシレン等から上記金属化合物の溶解度を考慮し少なくとも１つ以上を混合して使う。
また、溶液を作製する際には、溶媒として、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ酸等を加えることもある。
好ましい金属化合物の例としては、Ａｌ（ＮＯ３）３を挙げることができ、比較的低温で溶媒に溶解し、原料溶液の作製が容易である。また、好ましい溶媒の例としては、１，３−ブタンジオールを挙げることができる。第１の理由は、粘度が適当であり、ゲル状態で適当な厚みのゲル膜をつけることが可能だからである。第２の理由は、この溶媒は、溶液中で金属アルコキシドを形成するので酸素・金属・酸素の結合からなる金属酸化物重合体、即ち金属酸化物ゲルの前駆体を形成しやすいからである。
Ａｌ（ＮＯ３）３の量は１０〜５０重量％であることが好ましい。１０重量％未満であると、触媒の活性を長時間維持するだけの表面積をもつアルミナ量を担持することができず、５０重量％を超えると、溶解時に発熱量が多く溶液がゲル化しやすくなってしまうからである。
上記金属化合物の含浸溶液を作製するときの温度は、５０〜１３０℃が望ましい。５０℃未満であると、溶質の溶解度が低いからであり、一方１３０℃を超えると、反応が急激に進行しゲル化に至るため、塗布溶液として使用できないからである。
上記金属化合物の含浸溶液を作製するときの攪拌時間は１〜９時間が望ましい。この理由は、上記範囲内では溶液の粘度が安定しているからである。
溶液含浸工程では、上記のようにして調整した金属化合物の溶液を、焼成後のセラミック成形体に部分的に含浸させて、定着させることが好ましく、例えば、触媒を担持させたい目的のところまで含浸させることにより、担持部位と非担持部位が設けられる。その後次の乾燥工程に進む。
（Ａ−２）乾燥工程
乾燥工程は、ＮＯ２等の揮発成分を蒸発除去し、溶液をゲル化してセラミック粒子表面に固定すると同時に、余分の溶液を除去する処理であって、１２０〜１７０℃で２時間程度の加熱を行う。加熱温度が１２０℃よりも低いと、揮発成分が蒸発し難く、一方１７０℃よりも高いと、ゲル化した膜厚が不均一になるからである。
（Ａ−３）仮焼成工程
仮焼成工程は、残留成分を除去して、アモルファスのアルミナ膜を形成するための仮焼成の処理であり、３００〜５００℃の温度に加熱することが望ましい。仮焼成の温度が３００℃より低いと、残留有機物を除去し難く、一方５００℃より高いと、Ａｌ２Ｏ３が結晶化し、その後の熱水処理により、小繊維突起状のベーマイトが形成できなくなるからである。
（Ａ−４）熱水処理工程
熱水処理工程では、小繊維突起状のベーマイトからなるアルミナ膜を形作るため、仮焼成したセラミック成形体を熱水中へ浸漬する処理を行う。このような熱水処理を行うと、その直後にアモルファスアルミナ膜の表面の粒子が解膠作用を受けてゾル状態で溶液中に放出され、また水和によって生じたベーマイト粒子が小繊維状突起となって凝縮し、解膠に対して安定な状態をつくる。
即ち、この熱水処理により、各セラミック粒子の表面に個別に付着したアルミナは、小繊維状（針状粒子）となって林立し、いわゆる植毛構造を呈して粗い表面となる。それ故に高い比表面積のアルミナ膜が形成される。
上記熱水処理の温度は５０〜１００℃が望ましい。５０℃より低いと、アモルファスアルミナ膜の水和が進行せず、小繊維突起状のベーマイトを形成しないからである。一方、１００℃より高いと、水が蒸発し、工程を長時間維持しがたい。処理時間については１時間以上が望ましい。１時間より短いとアモルファスアルミナの水和が不充分になるからである。
（Ａ−５）本焼成工程
この工程では、水和によって生じたベーマイトを膜水させてアルミナ結晶とするための処理を行う。好ましい本焼成の温度は５００〜１０００℃で、５〜２０時間の処理を行う。本焼成の温度が５００℃より低いと、結晶化が進まないからであり、一方、１０００℃よりも高いと、結晶化が進行しすぎて、表面積が低下する傾向にあるからである。
なお、（Ａ−３）、（Ａ−４）の工程は省略することができる。
別のサポート材の担持方法としては、以下の方法もある。
まず、溶液作成方法としては、サポート材の粉末を粉砕機等で微細に粉砕し、溶剤と攪拌し混合することで、溶液を製作する。
具体的には、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の酸化物の粉末をゾルゲル法等によって製作する。このとき、触媒のコート層として用いるために出来るだけ高い比表面積を有したものであることがよく、望ましくは２５０ｍ２／ｇ以上の高い比表面積値を有するものを選択することが望ましい。比表面積が高いことからγ―アルミナを選択することが望ましい。また、硫黄の分解反応を促進させるため、チタニアを加えることが望ましい。
これらの粉末に、水和アルミナ、アルミナゾル、シリカゾルのような、無機質のバインダを加えたり、純水、水、アルコール、ジオール、多価アルコール、エチレングリコール、エチレンオキシド、トリエタノールアミン、キシレン等の溶媒を、５〜２０重量％程度加え、粉砕して攪拌する。このとき、サポート材として用いられる酸化物が５００ｎｍ以下程度になるまで粉砕を行なう。細かく粉砕することで、粒子上に均一にアルミナ膜を形成することができる。
上記金属酸化物の粉末入り溶液を、上述したように、部分的に含浸する。
これを、１１０〜２００℃で２時間程度の加熱を行って乾燥させた後、本焼成を行う。好ましい本焼成の温度は５００〜１０００℃で、１〜２０時間の処理を行う。本焼成の温度が５００℃より低いと、結晶化が進まないからであり、一方、１０００℃よりも高いと、結晶化が進行しすぎて、表面積が低下する傾向にあるからである。また、これらの工程前後の重量を測定することで、担持量を計算することができる。
（Ｂ）  助触媒、ＮＯｘ触媒を担持する方法
（Ｂ−１）溶液含浸工程
溶液含浸工程は、セラミック成形体の表面に希土類元素等を含有する金属化合物の溶液をゾル−ゲル法により含浸させることにより、希土類酸化物膜、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、及び、遷移金属元素を含む膜を被膜するための処理である。
上記希土類元素等を含有する金属化合物の溶液のうち、セリウム含有化合物の溶液としては、例えば、Ｃｅ（ＮＯ３）３、ＣｅＣｌ３、Ｃｅ２（ＳＯ４）３、ＣｅＯ２、Ｃｅ（ＯＨ）３、Ｃｅ２（ＣＯ３）３等が用いられる。
上記混合溶液の溶媒としては、水、アルコール、ジオール、多価アルコール、エチレングリコール、エチレンオキシド、トリエタノールアミン、キシレン等から上記金属化合物の溶解度を考慮し少なくとも１つ以上を混合して使う。
また、溶液を作成するときの触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ酸を加えることもある。
更に、アルミナ膜の耐熱性を向上するために、希土類酸化物の他に、Ｌｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｉ、Ｚｒの単体及び化合物を出発原料に添加してもよい。
好ましい金属化合物の例としては、Ｃｅ（ＮＯ３）３を挙げることができ、比較的低温で溶媒に溶解し、原料溶液の作製が容易である。また、好ましい溶媒の例としては、エチレングリコールを挙げることができる。その理由は、粘度が適当であり、セラミック粒子上に適当な厚みのゲル膜をつけることが可能だからである。
Ｃｅ（ＮＯ３）３の量は１〜３０重量％であることが好ましい。１重量％未満であると、スス酸化を促進することができず、３０重量％を超えると、焼成後ＣｅＯ２の粒成長が起こるからである。
Ａｌ（ＮＯ３）３とＣｅ（ＮＯ３）３との配合割合は、１０：２となるように設定することが好ましい。その理由は、Ａｌ（ＮＯ３）３をリッチにすることで、焼成後のＣｅＯ２粒子の分散度を向上することができるからである。
上記金属化合物の含浸溶液を作製するときの温度は、５０〜１３０℃が望ましい。５０℃未満であると、溶質の溶解度が低いからであり、一方１３０℃を超えると、反応が急激に進行し不均一溶液となって使用できないからである。
上記金属化合物の含浸溶液を作製するときの攪拌時間は１〜９時間が望ましい。この理由は、上記範囲内では溶液の粘度が安定しているからである。
上記セリウム含有金属化合物Ｃｅ（ＮＯ３）３については、上述した例の他、ジルコニウムとの複合酸化物又は固溶体を生成させるために、ジルコニウム源として、例えば、ＺｒＯ（ＮＯ３）２やＺｒＯ２を用い、これらを水やエチレングリコールに溶解して混合溶液とし、その混合溶液に含浸させた後、乾燥、焼成することにより、上記複合酸化物を得るようにすることが好ましい。
溶液含浸工程では、上記のようにして調整された金属化合物の溶液を、焼成後のセラミック成形体に部分的に含浸させて、定着させることが好ましく、例えば、触媒を担持させたい目的のところまで含浸させることにより、担持部位と非担持部位が設けられる。その後次の乾燥工程に進む。
（Ｂ−２）乾燥工程
乾燥工程は、ＮＯ２等の揮発成分を蒸発除去し、溶液をセラミック粒子表面に分散して固定すると同時に、余分の溶液を除去する処理であって、１２０〜１７０℃で２時間程度の加熱を行う。加熱温度が１２０℃よりも低いと、揮発成分が蒸発し難く、一方１７０℃よりも高いと、分散が不均一になるからである。
（Ｂ−３）焼成工程
焼成工程は、残留成分を除去して、アルミナ膜にＣｅＯ２を形成するための焼成の処理であり、窒素雰囲気中で、５００〜８００℃の温度で１〜２時間加熱することが望ましい。仮焼成の温度が５００℃より低いと、残留有機物を除去し難く、一方８００℃より高いと、粒成長が起こるからである。
（Ｃ）触媒（活性成分）の担持方法
セラミック成形体の表面を、例えば、希土類酸化物含有アルミナ膜により被覆し、そのアルミナ膜に対して白金等の活性成分を担持させる。上記活性成分の担持量は、白金等を含む水溶液を担体の吸水量だけ浸して、表面がわずかに濡れ始める状態になるようにして決定する。
例えば、セラミック成形体が保持する吸水量というのは、乾燥セラミック成形体の吸水量測定値を２２．４６重量％とし、このセラミック成形体の質量が１１０ｇ、容積が０．１６３ｌであれば、このセラミック成形体は２４．７ｇ／ｌの水を吸水する。
ここで、白金の出発物質としては、例えば、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（［Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ２）２］ＨＮＯ３、白金濃度４．５３重量％）を使用する。例えば、１．７ｇ／ｌの白金を、セラミック成形体の全体に担持させるためには、セラミック成形体に１．７（ｇ／ｌ）×０．１６３（ｌ）＝０．２７２ｇの白金を担持させればよいので、蒸留水によりジニトロアンミン白金硝酸溶液（白金濃度４．５３重量％）を希釈する。即ち、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（白金濃度４．５３重量％）／蒸留水の重量比率Ｘ（％）は、Ｘ＝０．２７２（白金量ｇ）／２４．７（含水量ｇ）／４．５３（白金濃度重量％）で計算され、２４．８重量％となる。
（Ｃ−１）液含浸工程
上記のようにして調整した所定量のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を、目的のセラミック成形体に担持させたい量に調整してパレットに注ぐ。
そして、上記条件の場合は、濃度が２４．８重量％で、全体を吸水させる所定時間おく。そして、セラミック成形体を覆うアルミナ担持膜表面に白金を均一に分散固定化させる。
（Ｃ−２）乾燥、焼成工程
水溶液を浸したセラミック成形体は、１１０℃、２時間程度の処理にて乾燥して水分を除去したのち、窒素雰囲気中で、約５００℃で１時間程度の条件の下で焼成を行い白金の金属化を図る。
なお、本実施形態では、白金等の活性成分を担持させる方法として、吸水させて白金を担持させる方法を用いたが、溶液の所定位置に固定し所定時間含浸して、目標位置まで担持させる含浸法、蒸発乾固法、平衡吸着法、インシピアント・ウエットネス法又はスプレー法を用いてもよい。
以上の工程で、焼成後のセラミック成形体の表面に、サポート材、助触媒、ＮＯｘ吸蔵型触媒、触媒が担持される。
このときに、それぞれの担持する高さ（ハニカムフィルタを流れる排気ガスの方向に沿った長さ）については特に限定はされないが、触媒のつける高さに他のものすべてを合わせることが望ましい。なぜなら、サポート材、助触媒、ＮＯｘ吸蔵型触媒、触媒がすべて合わさると、相乗効果を持って、再生効果を増すし、必要ない所には、省くことで圧力損失を低くしたり、原料の無駄を無くしコスト低減につながるからである。
また、本発明のハニカムフィルタの構造が、図２に示したような、多孔質セラミック部材が接着剤層を介して複数個結束されて構成されたものである場合、まず、上述したセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、図３に示した多孔質セラミック部材３０のような形状の生成形体を作製する。
なお、上記押出成形は、上述した一の焼結体からなるハニカムフィルタにおける押出成形と同様の条件で行う。ただし、上記生成形体を作製する場合に使用するダイスは、その形状及び細孔の配置等が、上述した一の焼結体からなるハニカムフィルタを製造する際に使用するダイスと異なる。
次に、上記生成形体に所定の条件で脱脂、焼成を行うことにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された多孔質セラミック部材を製造する。
なお、生成形体の脱脂及び焼成の際に、生成形体の貫通孔に流入させるガスの流入速度を調整することによっても、本発明のハニカムフィルタの貫通孔の内壁の面粗度Ｒａを調整することができ、ガスの流入速度を大きくすることより、本発明のハニカムフィルタの貫通孔の内壁の面粗度Ｒａを大きくすることができる。
本発明のハニカムフィルタに触媒を担持させる場合には、水素ガスで還元しながらセラミック成形体の焼成を行うことが好ましい。これにより、焼成後のセラミック焼成体の表面が改質され、濡れ性が変わり、触媒を付与しやすくなると考えられる。
本発明のハニカムフィルタに触媒を担持させる場合には、セラミック焼成体をフッ化水素酸中に浸漬することが好ましい。これにより、セラミック改質され、濡れ性が変わり、触媒を付与しやすくなると考えられる。
続いて、本発明のハニカムフィルタに触媒を担持させる場合には、上述した一の焼結体からなるハニカムフィルタを製造する際と同様にして、焼成後の生成形体の表面にアルミナ膜を形成し、アルミナ膜に触媒を付与することが好ましい。
次に、図７に示したように、多孔質セラミック部材３０が斜めに傾斜した状態で積み上げることができるように、断面Ｖ字形状に構成された台８０の上に、多孔質セラミック部材３０を傾斜した状態で載置した後、上側を向いた２つの側面３０ａ、３０ｂに、接着剤層２４となるペースト状の接着剤を均一な厚さで塗布して接着層８１を形成し、この接着層８１の上に、順次他の多孔質セラミック部材３０を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの角柱状の多孔質セラミック部材３０の積層体を作製する。この際、セラミック積層体の４隅にあたる多孔質セラミック部材３０には、四角柱形状の多孔質セラミック部材を２つに切断して作製した三角柱状の多孔質セラミック部材３０ｃと、三角柱状の多孔質セラミック部材３０ｃと同じ形状の樹脂部材８２とを易剥離性の両面テープ等で貼り合わせてなるものを使用し、多孔質セラミック部材３０の積層が完了した後に、セラミック積層体の４隅を構成する樹脂部材８２を全て取り除くことによって、セラミック積層体を断面多角柱状にしてもよい。これにより、セラミック積層体の外周部を切削加工してセラミックブロックを作製した後に廃棄されることとなる多孔質セラミック部材からなる廃棄物の量を減らすことができる。
上記図７に示した方法以外であっても、断面多角柱状のセラミック積層体を作製する方法としては、作製するハニカムフィルタの形状に合わせて、例えば、４隅の多孔質セラミック部材を省略する方法、三角柱状の多孔質セラミック部材を組み合わせる方法等を用いることができる。また、もちろん四角柱状のセラミック積層体を作製してもよい。
次に、この多孔質セラミック部材３０の積層体を加熱して接着層８１を乾燥、固化させて接着剤層２４とし、その後、例えば、ダイヤモンドカッター等を用いて、その外周部を図２に示したような形状に切削することで、セラミックブロック２５を作製する。
そして、セラミックブロック２５の外周にシール材層２６を形成することで、多孔質セラミック部材が接着剤層を介して複数個結束されて構成されたハニカムフィルタを製造することができる。
なお、上記原料ペースト、接着剤及びシール材ペーストの組成、生成形体の脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔質セラミック部材が接着剤層を介して複数個結束されて構成されたハニカムフィルタを製造する際に用いられている条件等を適用することができる。
このようにして製造したハニカムフィルタはいずれも柱状であり、その構造は、多数の貫通孔が壁部を隔てて並設されている。
ただし、ハニカムフィルタが、図１に示したような、その全体が一の焼結体からなる構造である場合、多数の貫通孔を隔てる壁部は、その全体が粒子捕集用フィルタとして機能するのに対し、ハニカムフィルタが、図２に示したような、多孔質セラミック部材が接着剤層を介して複数個結束された構造である場合、多数の貫通孔を隔てる壁部は、多孔質セラミック部材を構成する隔壁と、当該多孔質セラミック部材を結束する接着剤層とからなるため、その一部、即ち、多孔質セラミック部材の接着剤層と接していない隔壁部分が粒子捕集用フィルタとして機能する。
次に、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法について説明する。
本発明の排気ガス浄化装置を製造するには、まず、上述した本発明のハニカムフィルタの外周に被覆する保持シール材を作製する。
上記保持シール材を作製するには、まず、結晶質アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維等の無機繊維や、これらの無機繊維を一種以上含む繊維等を用いて無機質マット状物（ウェッブ）を形成する。
また、上記無機質マット状物を形成する方法としては特に限定されず、例えば、上述した繊維等を、接着剤を含んだ溶液中に分散させ、紙を作る抄紙機等を利用して無機質マット状物を形成する方法等を挙げることができる。
また、上記無機質マット状物にニードルパンチ処理を施すことが望ましい。ニードルパンチ処理を施すことにより、繊維同士を絡み合わせることができ、弾性力が高く、ハニカムフィルタを保持する力に優れる保持シール材を作製することができるからである。
その後、上記無機質マット状物に切断加工を施して、例えば、図５に示したような形状の保持シール材を作製する。
次に、本発明のハニカムフィルタの外周に上記保持シール材を被覆し、該保持シール材を固定する。
上記保持シール材を固定する手段としては特に限定されず、例えば、接着剤で貼着したり、紐状体で縛る手段等を挙げることができる。また、特別な手段で固定をせず、ハニカムフィルタに被覆しただけの状態で、次の工程に移行しても差し支えない。なお、上記紐状体は、熱で分解する材料であってもよい。ケーシング内にハニカムフィルタを設置した後であれば、紐状体が熱により分解してもハニカムフィルタはケーシング内に設置されているので、保持シール材が剥がれてしまうことはないからである。
次に、上記工程を経たハニカムフィルタをケーシング内に設置する。
なお、上記ケーシングの材料、形状及び構成等については、上述した通りであるのでここでは、その説明を省略する。
ハニカムフィルタを、ケーシング内に設置する方法としては、上記ケーシングが筒状のケーシング４１である場合（図６（ａ））、例えば、保持シール材が被覆されたハニカムフィルタをその一端面から押し込み、所定の位置に設置した後、導入管、配管及び排出管等と接続するための端面を、ケーシング４１の両端部に形成する方法を挙げることができる。なお、ケーシング４１は有底の筒状であってもよい。
この際、固定したハニカムフィルタが容易に移動しないように、かなりの力を加えた状態で、ようやく押し込むことができる程度に、保持シール材の厚さ、ハニカムフィルタの大きさ、ケーシング４１の大きさ等を調整する必要がある。
また、図６（ｂ）に示したように、上記ケーシングの形状が２分割シェル状のケーシング４２である場合には、例えば、ハニカムフィルタを半筒状の下部シェル４２ｂ内の所定箇所に設置した後、上部固定部５３に形成した貫通孔４３ａと、下部固定部４４に形成した貫通孔４４ａとが丁度重なるように、半筒状の上部シェル４２ａを下部シェル４２ｂの上に載置する。そして、ボルト４５を貫通孔４３ａ、４４ａに挿通しナット等で固定することで、上部シェル４２ａと下部シェル４２ｂとを固定する。そして、導入管、配管及び排出管等と接続するための開口を有する端面を、ケーシング４２の両端部に形成する方法を挙げることができる。この場合にも、固定したハニカムフィルタが移動しないように、保持シール材の厚さ、ハニカムフィルタの大きさ、ケーシング４２の大きさ等を調整する必要がある。
この２分割シェル状のケーシング４２は、内部に設置したハニカムフィルタの取替えが、筒状のケーシング４１よりも容易である。
次に、本発明のハニカムフィルタの再生処理を行う際に、ハニカムフィルタの貫通孔内に流入させるガスを加熱するための加熱手段を設ける。
上記加熱手段としては特に限定されず、例えば、電気ヒータやバーナー等を挙げることがでる。
また、上記加熱手段は、通常、ケーシング内に設置したハニカムフィルタの排気ガス流入側の端面近傍に設ける。
次に、本発明のハニカムフィルタと加熱手段とを内部に設置したケーシングを内燃機関の排気通路に接続する。
具体的には、上記ケーシングの加熱手段が設けられた側の端面をエンジン等の内燃機関に連結された導入管に接続し、他端面を外部へ連結された排出管に接続する。
そして、上記導入管の途中や、ケーシングの排気ガス流入側付近に、ハニカムフィルタの再生処理を行う際に使用するガスを、上記ハニカムフィルタに流入させるためのポンプ等を設ける。
このようなポンプ等を設けることで、ハニカムフィルタの再生処理を行う際に、上記加熱手段により加熱されたガスを、流入速度０．３ｍ／ｓｅｃ以上、酸素濃度６％以上の条件で、上記ハニカムフィルタに流入させることができる。
また、上記ポンプ等設ける代わりに、エンジン等の内燃機関から排出される排気ガスの流入速度、及び、酸素濃度を調整することができる装置等を導入管の途中やケーシングの排気ガス流入側端面近傍に設けてもよい。
以上、説明した工程を行うことにより、本発明のハニカムフィルタ、及び、排気ガス浄化装置を確実に製造することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１、２及び比較例１）
（１）平均粒径５μｍのα型炭化珪素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末４０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５重量部、水を１０重量部加えて混練して原料ペーストを得た。次に、上記原料ペーストに可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練した後、上記原料ペーストと直接接触する細孔の壁面の面粗度Ｒａが１００μｍ、５０μｍ及び１２０μｍのダイスを用いて、上記原料ペーストの押出成形を行い、長手方向に並設して形成された開口の内壁の面粗度が異なる三種類の生成形体を作製した。
次に、上記生成形体を、マイクロ波乾燥機を用いて乾燥させ、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定の貫通孔に充填した後、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間で焼成を行うことにより、図３に示したような、その大きさが３４．４ｍｍ×３４．４ｍｍ×３００ｍｍで、貫通孔が１４４個、該貫通孔の最長辺の長さｌが２．３９ｍｍ、長手方向の長さＬが３００ｍｍ、隔壁の厚さが０．４４ｍｍの炭化珪素焼結体からなる多孔質セラミック部材を製造した。
（２）次に、この多孔質セラミック部材を、セラミックファイバー等の無機繊維や炭化珪素等の無機粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、図２に示したような直径が１６５ｍｍでその長さが３００ｍｍの円柱形状のセラミックブロックを作製した。
次に、上記セラミックブロックの外周に、上記耐熱性の接着剤を用いてシール材層を形成することで、図２に示したような円柱形状のハニカムフィルタを製造した。
このようにして製造したハニカムフィルタの貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａは１００μｍ（実施例１）、５０μｍ（実施例２）及び１２０μｍ（比較例１）であり、Ｌ／ｌは１２５．５であった。
（実施例３、４及び比較例２）
（１）実施例１、２及び比較例１の（１）において、多孔質セラミック部材の長手方向の長さＬが５００ｍｍであるほかは、実施例１、２及び比較例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（実施例３）、５０μｍ（実施例４）及び１２０μｍ（比較例２）であり、Ｌ／ｌが２０９．２であるハニカムフィルタを製造した。
（比較例３〜５）
（１）実施例１、２及び比較例１の（１）において、多孔質セラミック部材の長手方向の長さＬが１００ｍｍであるほかは、実施例１、２及び比較例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（比較例３）、５０μｍ（比較例４）及び１２０μｍ（比較例５）であり、Ｌ／ｌが４１．８であるハニカムフィルタを製造した。
（実施例５、６及び比較例６）
（１）実施例１、２及び比較例１の（１）において、多孔質セラミック部材の大きさが３４．４２ｍｍ×３４．４２ｍｍ×１００ｍｍで、貫通孔が３２４個、該貫通孔の最長辺の長さｌが１．４９ｍｍ、長手方向の長さＬが１００ｍｍであるほかは、実施例１、２及び比較例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（実施例５）、５０μｍ（実施例６）及び１２０μｍ（比較例６）であり、Ｌ／ｌが６７．１であるハニカムフィルタを製造した。
（実施例７、８及び比較例７）
（１）実施例５、６及び比較例６の（１）において、多孔質セラミック部材の長手方向の長さＬが３００ｍｍであるほかは、実施例５、６及び比較例７と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（実施例７）、５０μｍ（実施例８）及び１２０μｍ（比較例７）であり、Ｌ／ｌが２０１．３であるハニカムフィルタを製造した。
（実施例９、１０及び比較例８）
（１）実施例５、６及び比較例６の（１）において、多孔質セラミック部材の長手方向の長さＬが５００ｍｍであるほかは、実施例５、６及び比較例７と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（実施例９）、５０μｍ（実施例１０）及び１２０μｍ（比較例８）であり、Ｌ／ｌが３３５．６であるハニカムフィルタを製造した。
（実施例１１、１２及び比較例９）
（１）実施例１、２及び比較例１の（１）において、多孔質セラミック部材の大きさが３４．４３ｍｍ×３４．４３ｍｍ×１００ｍｍで、貫通孔が４８４個、該貫通孔の最長辺の長さｌが１．２２ｍｍ、長手方向の長さＬが１００ｍｍであるほかは、実施例１、２及び比較例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（実施例１１）、５０μｍ（実施例１２）及び１２０μｍ（比較例９）であり、Ｌ／ｌが８２．０であるハニカムフィルタを製造した。
（実施例１３、１４及び比較例１０）
（１）実施例１１、１２及び比較例９の（１）において、多孔質セラミック部材の長手方向の長さＬが３００ｍｍであるほかは、実施例１１、１２及び比較例９と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（実施例１３）、５０μｍ（実施例１４）及び１２０μｍ（比較例１０）であり、Ｌ／ｌが２４５．９であるハニカムフィルタを製造した。
（実施例１５、１６及び比較例１１）
（１）実施例１１、１２及び比較例９の（１）において、多孔質セラミック部材の長手方向の長さＬが５００ｍｍであるほかは、実施例１１、１２及び比較例９と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）実施例１、２及び比較例１の（２）と同様にして貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１００μｍ（実施例１５）、５０μｍ（実施例１６）及び１２０μｍ（比較例１１）であり、Ｌ／ｌが４０９．８であるハニカムフィルタを製造した。
実施例１〜１６及び比較例１〜１１で製造したハニカムフィルタを、図４に示したような排気ガス浄化装置のケーシングに設置し、パティキュレートの捕集と再生処理とを繰り返し１００回行う評価試験を行った後、各ハニカムフィルタを取り出して切断した。各ハニカムフィルタの切断面について、パティキュレートの再生状況を目視により確認し、排気ガス流出側端部近傍（フィルタ中央付近の流出側から１／３の地点）でのアッシュの蓄積量（Ａ）と排気ガス流入側端部近傍（フィルタ中央付近の流入側から１／３の地点）でのアッシュの蓄積量（Ｂ）とのアッシュ蓄積量比（Ｂ／Ａ）を測定した。なお、蓄積量は、アッシュの厚さを測定することにより測定した。なお、パティキュレートが残っていた場合は、電気炉で、燃やした後に測定した。
なお、上記再生処理において、ケーシングの排気ガス流入側端部近傍に設けたポンプにより、ハニカムフィルタに空気（酸素濃度２１％）を流入速度０．８ｍ／ｓｅｃで流入させた。
その結果を、下記表１に示す。
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表１に示した通り、実施例１〜１６に係るハニカムフィルタでは、隔壁にパティキュレートは殆ど堆積しておらず、また、アッシュも、その殆どが隔壁から剥離し、貫通孔の排気ガス流出側へ移動していた。
なお、図８（ａ）は、上記評価試験後の実施例１に係るハニカムフィルタを、多孔質セラミック部材の長手方向に平行な方向に切断した断面を示す断面写真であり、（ｂ）は、実施例１に係るハニカムフィルタの排気ガス流入側付近、中央部付近、及び、排気ガス流出側付近を、多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な方向に切断した断面を示す部分拡大断面写真である。
図８（ａ）、（ｂ）に示したように、実施例１に係るハニカムフィルタでは、隔壁にパティキュレートは殆ど堆積しておらず、貫通孔の排気ガス流出側にアッシュが堆積していることが目視により確認することができた。
実施例２〜１６に係るハニカムフィルタでも略同様となっていた。
一方、比較例１、２及び比較例６〜１１に係るハニカムフィルタでは、隔壁にパティキュレートは殆ど堆積していなかったが、アッシュは隔壁に略均一に残留していた。また、比較例３、４に係るハニカムフィルタでは、隔壁に多くのパティキュレートが完全に燃焼されず残留していたが、パティキュレートを燃焼して確認すると、多くのアッシュは隔壁から剥離し、貫通孔の排気ガス流出側へ移動していた。さらに、比較例５に係るハニカムフィルタでは、隔壁に多くのパティキュレートが燃焼されず残留するとともに、アッシュは隔壁に略均一に残留していた。
なお、図９（ａ）は、比較例１に係るハニカムフィルタを、多孔質セラミック部材の長手方向に平行な方向に切断した断面を示す断面写真であり、（ｂ）は、（ａ）に示した断面写真の排気ガス流入側付近、中央部付近、及び、排気ガス流出側付近の拡大断面写真であり、（ｃ）は、比較例１に係るハニカムフィルタの排気ガス流入側付近、中央部付近、及び、排気ガス流出側付近を、多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な方向に切断した断面を示す部分拡大断面写真である。
図９（ａ）〜（ｃ）に示したように、比較例１に係るハニカムフィルタでは、隔壁にパティキュレートは殆ど堆積していなかったが、アッシュは隔壁の全面に略均一な状態で残留していることが目視により確認できた。
また、比較例２、６〜１１に係るハニカムフィルタでも略同様となっていた。
表１に示した結果より明らかなように、ハニカムフィルタの貫通孔の最長辺の長さｌと、多孔質セラミック部材の長さＬとが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００の範囲内であり、ハニカムフィルタの貫通孔の面積Ｓと、多孔質セラミック部材の長さＬとが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の範囲内であると、ハニカムフィルタの再生処理により、隔壁に堆積したパティキュレートを略完全に燃焼除去することができ、さらに、貫通孔の内壁の面粗度ＲａがＲａ≦１００μｍであると、隔壁に残留したアッシュが剥がれやすくなり、ハニカムフィルタの再生処理において、貫通孔に流入されるガスにより、上記アッシュを該貫通孔内で容易に移動させることができる。
（実施例１７、１８及び比較例１２）
発明の詳細な開示において説明した方法により、実施例１に係るハニカムフィルタを、図４に示したような排気ガス浄化装置のケーシングに設置し、排気ガス浄化装置を製造した。この排気ガス浄化装置のケーシングの排気ガス流入側の端部近傍には、ハニカムフィルタの再生処理において、空気（酸素濃度２１％）を任意の流入速度でハニカムフィルタに流入させることができるポンプ、及び、ハニカムフィルタの圧力損失を測定する背圧センサを設けた。
なお、上記ハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させる空気の流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ（実施例１７）、１．０ｍ／ｓｅｃ（実施例１８）及び０．２ｍ／ｓｅｃ（比較例１２）に設定した。
（実施例１９、２０及び比較例１３）
実施例２に係るハニカムフィルタを用いたほかは、実施例１７、１８及び比較例１２と同様に排気ガス浄化装置を製造した。
なお、上記ハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させる空気の流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ（実施例１９）、１．０ｍ／ｓｅｃ（実施例２０）及び０．２ｍ／ｓｅｃ（比較例１３）に設定した。
（比較例１４、１５）
比較例１に係るハニカムフィルタを用いたほかは、実施例１７、１８及び比較例１２と同様に排気ガス浄化装置を製造した。
なお、上記ハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させる空気の流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ（比較例１４）、１．０ｍ／ｓｅｃ（比較例１５）に設定した。
（比較例１６、１７）
比較例３に係るハニカムフィルタを用いたほかは、実施例１７、１８及び比較例１２と同様に排気ガス浄化装置を製造した。
なお、上記ハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させる空気の流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ（比較例１６）、１．０ｍ／ｓｅｃ（比較例１７）に設定した。
（実施例２１〜２４）
上記ハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させる気体を酸素濃度６％の酸素−窒素混合ガスにしたほかは、実施例１７〜２０と同様にした。
（比較例１８〜２１）
上記ハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させる気体を酸素濃度４％の酸素−窒素混合ガスにしたほかは、実施例１７〜２０と同様にした。
実施例１７〜２４及び比較例１２〜２１で製造した排気ガス浄化装置をエンジンの排気通路に設置し、パティキュレートの捕集と、ハニカムフィルタの再生処理とを１００回行う評価試験を行い、各再生処理後におけるハニカムフィルタの初期の圧損（以下、初期圧損という）を測定した。また、評価試験後に、各排気ガス浄化装置で使用したハニカムフィルタを取り出して切断し、排気ガス流出側端部近傍でのアッシュの蓄積量（Ａ）と排気ガス流入側端部近傍でのアッシュの蓄積量（Ｂ）とのアッシュ蓄積量比（Ｂ／Ａ）を測定した。なお、蓄積量は、アッシュの厚さを測定することにより測定した。
その結果を、下記表２及び図１０に示す。
2003074848.tif 000004
表２に示した通り、実施例１７〜２４に係る排気ガス浄化装置のハニカムフィルタでは、アッシュは、貫通孔の排気ガス流入側及び中央部の隔壁には殆ど残留しておらず、貫通孔の排気ガス流出側に蓄積していた。
一方、比較例１２〜１５に係る排気ガス浄化装置のハニカムフィルタでは、アッシュが隔壁に略均一な状態で残留していた。
また、図１０は上記評価試験において、実施例１７及び比較例１２に係るハニカムフィルタの再生処理を行った回数と、再生処理後におけるハニカムフィルタの初期圧損との関係とを示したグラフである。
図１０に示したように、実施例１７に係るハニカムフィルタでは、１回目の再生処理後の初期圧損は４ｋＰａであり、再生処理を繰り返す毎に初期圧損は緩やかな二次曲線状に高くなっていき、１００回目の再生処理後の初期圧損は９ｋＰａであり、初期圧損が低い状態を長時間確保することができるものであった。
なお、実施例１８〜２４に係るハニカムフィルタの再生処理の回数と、初期圧損との関係も実施例１７と略同様であった。
従って、実施例１７〜２４に係る排気ガス浄化装置では、上記評価試験の後でも、ハニカムフィルタの濾過可能領域が広く確保されており、再生処理後のハニカムフィルタの初期圧損も余り高くならず、上記評価試験の後に連続して使用することができた。
また、比較例１２に係るハニカムフィルタでは、１回目の再生処理後の初期圧損は４ｋＰａであったが、再生処理を繰り返す毎に初期圧損は比較的急な直線状で高くなっていき、１００回目の再生処理後の初期圧損は１６ｋＰａであり、初期圧損はすぐに高くなってしまうものであった。
なお、比較例１３〜１５に係るハニカムフィルタの再生処理の回数と、初期圧損との関係も比較例１２と略同様であった。
従って、比較例１２〜１５に係る排気ガス浄化装置では、上記評価試験の後で、ハニカムフィルタの隔壁にアッシュによる目詰まりが発生しており、ハニカムフィルタの初期圧損が高くなってしまい、上記評価試験後に、水洗等によるハニカムフィルタの洗浄処理を施す必要があり、連続して使用することができなかった。
また、比較例１６、１７に係る排気ガス浄化装置のハニカムフィルタでは、アッシュの一部が貫通孔の排気ガス流出側に蓄積されていたが、貫通孔の排気ガス流入側及び中央部の隔壁に多くのパティキュレートとともにアッシュが残留しており、再生処理後の初期の圧損がすぐに高くなり、実施例１７〜２０に係る排気ガス浄化装置よりも頻繁にパティキュレートの再生処理を行う必要があった。また、この比較例１６、１７に係る排気ガス浄化装置では、評価試験後に水洗等によるハニカムフィルタの洗浄処理を施す必要はなかったが、実施例１７〜２４に係る排気ガス浄化装置よりも短期間で上記洗浄処理を施す必要があった。
また、比較例１８〜２１に係る排気ガス浄化装置のハニカムフィルタでは、パティキュレートが燃え残り、アッシュの蓄積量も高かった。
表２に示した結果より明らかなように、本発明のハニカムフィルタを用いた排気ガス浄化装置のハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させるガスの流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上とすることで、隔壁に残留したアッシュを貫通孔の排気ガス流出側へ移動させることができ、隔壁の濾過可能領域を広く確保することができ、長期間にわたって連続して使用することができる。
また、例えハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させるガスの流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上とした場合であっても、本発明のハニカムフィルタを用いないと、隔壁に残留したアッシュを貫通孔の排気ガス流出側へ移動させることができず、長期間にわたって連続して使用することができない。
また、ハニカムフィルタに流入させるガスの酸素濃度が低いと、パティキュレートが燃え残り、アッシュの蓄積量も高かった。
（実施例２５、２６及び参考例１）
（１）平均粒径５μｍのα型炭化珪素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末４０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）５重量部、水１０重量部を加えて混練して原料ペーストを得た。次に、上記原料ペーストに可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練した後、上記原料ペーストと直接接触する細孔の壁面の面粗度Ｒａが０．１μｍのダイスを用いて、上記原料ペーストの押出成形を行い、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された生成形体を作製した。
次に、上記生成形体を、マイクロ波乾燥機を用いて乾燥させた後、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定の貫通孔に充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。
次いで、上記生成形体の全ての貫通孔にアルゴンガスが流入速度１５ｍ／ｓｅｃ（実施例２５）、１２ｍ／ｓｅｃ（実施例２６）又は５ｍ／ｓｅｃ（参考例１）で流入するようにして、４００℃で脱脂を行い、２２００℃で３時間焼成を行った。その結果、図３に示したような、その大きさが３４．４ｍｍ×３４．４ｍｍ×３００ｍｍで、貫通孔が１４４個、該貫通孔の最長辺の長さｌが２．３９ｍｍ、長手方向に垂直な断面における該貫通孔の面積Ｓが５．７１ｍｍ２、長手方向の長さＬが３００ｍｍ、隔壁の厚さが０．４４ｍｍの炭化珪素焼結体からなる多孔質セラミック部材を製造した。
（２）次に、この多孔質セラミック部材を、セラミックファイバー等の無機繊維や炭化珪素等の無機粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、図２に示したような直径が１６５ｍｍでその長さが３００ｍｍの円柱形状のセラミックブロックを作製した。
次に、上記セラミックブロックの外周に、上記耐熱性の接着剤を用いてシール材層を形成することで、図２に示したような円柱形状のハニカムフィルタを製造した。
こうして製造されたハニカムフィルタの貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａは１０μｍ（実施例２５）、１μｍ（実施例２６）及び０．５μｍ（参考例１）であり、Ｌ／ｌは１２５．５、Ｌ／Ｓは２１．９７であった。
（実施例２７、２８及び比較例２２）
（１）平均粒径５μｍのα型炭化珪素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末４０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５重量部、水を１０重量部加えて混練して原料ペーストを得た。次に、上記原料ペーストに可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練した後、上記原料ペーストと直接接触する細孔の壁面の面粗度Ｒａが１００μｍ、５０μｍ及び１２０μｍのダイスを用いて、上記原料ペーストの押出成形を行い、長手方向に並設して形成された開口の内壁の面粗度が異なる三種類の生成形体を作製した。
次に、上記生成形体を、マイクロ波乾燥機を用いて乾燥させ、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定の貫通孔に充填した後、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間で焼成を行うことにより、図３に示したような、その大きさが３４．４ｍｍ×３４．４ｍｍ×３００ｍｍで、貫通孔が１４４個、該貫通孔の最長辺の長さｌが２．３９ｍｍ、長手方向の長さＬが３００ｍｍ、隔壁の厚さが０．４４ｍｍの炭化珪素焼結体からなる多孔質セラミック部材を製造した。
更に、上記多孔質セラミック部材をフッ化水素酸（濃度０．１％）中に５分間浸漬し、表面を改質した。
（２）Ａｌ（ＮＯ３）３を１，３−ブタンジオール中に投入し、６０℃で５時間攪拌することによりＡｌ（ＮＯ３）３を３０重量％含有する１，３−ブタンジオール溶液を作製した。この１，３−ブタンジオール溶液中に上記多孔質セラミック部材を浸漬した後、１５０℃で２時間、４００℃で２時間加熱し、更に８０℃の水に２時間浸漬した後、７００℃で８時間加熱して多孔質セラミック部材の表面にアルミナ層を形成した。
Ｃｅ（ＮＯ３）３をエチレングリコール中に投入し、９０℃で５時間攪拌することによりＣｅ（ＮＯ３）３を６重量％含有するエチレングリコール溶液を作製した。このエチレングリコール溶液中に上記多孔質セラミック部材を浸漬した後、１５０℃で２時間、窒素雰囲気中で６５０℃で２時間加熱して、多孔質セラミック部材の表面に触媒を担持させるための希土類酸化物含有アルミナ層を形成した。
白金濃度４．５３重量％のジニトロジアンミン白金硝酸（［Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ２）２］ＨＮＯ３）を蒸留水で希釈し、吸水量２８．０ｇ／Ｌの上記多孔質セラミック部材にＰｔが２ｇ／Ｌとなるように浸漬した後、１１０℃で２時間、窒素雰囲気中で５００℃で１時間加熱して、多孔質セラミック部材の表面に白金触媒を担持させた。
（３）次に、この多孔質セラミック部材を、セラミックファイバー等の無機繊維や炭化珪素等の無機粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、図２に示したような直径が１６５ｍｍでその長さが３００ｍｍの円柱形状のセラミックブロックを作製した。
次に、上記セラミックブロックの外周に、上記耐熱性の接着剤を用いてシール材層を形成することで、図２に示したような円柱形状のハニカムフィルタを製造した。
このようにして製造したハニカムフィルタの貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａは１００μｍ（実施例２７）、５０μｍ（実施例２８）及び１２０μｍ（比較例２２）であり、Ｌ／ｌは１２５．５であった。
（実施例２９、３０及び参考例２）
（１）平均粒径５μｍのα型炭化珪素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末４０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）５重量部、水１０重量部を加えて混練して原料ペーストを得た。次に、上記原料ペーストに可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練した後、上記原料ペーストと直接接触する細孔の壁面の面粗度Ｒａが０．１μｍのダイスを用いて、上記原料ペーストの押出成形を行い、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された生成形体を作製した。
次に、上記生成形体を、マイクロ波乾燥機を用いて乾燥させた後、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定の貫通孔に充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。
次いで、上記生成形体の全ての貫通孔にアルゴンガスが流入速度１５ｍ／ｓｅｃ（実施例２９）、１２ｍ／ｓｅｃ（実施例３０）又は５ｍ／ｓｅｃ（参考例２）で流入するようにして、４００℃で脱脂を行った。
続いて、上記生成形体の全ての貫通孔に水素ガスが流入速度１５ｍ／ｓｅｃ（実施例２９）、１２ｍ／ｓｅｃ（実施例３０）又は５ｍ／ｓｅｃ（参考例２）で流入するようにして、２２００℃で３時間焼成を行った。
その結果、図３に示したような、その大きさが３４．４ｍｍ×３４．４ｍｍ×３００ｍｍで、貫通孔が１４４個、該貫通孔の最長辺の長さｌが２．３９ｍｍ、長手方向に垂直な断面における該貫通孔の面積Ｓが５．７１ｍｍ２、長手方向の長さＬが３００ｍｍ、隔壁の厚さが０．４４ｍｍの炭化珪素焼結体からなる多孔質セラミック部材を製造した。
更に、上記多孔質セラミック部材をフッ化水素酸（濃度０．１％）中に５分間浸漬し、表面を改質した。
（２）Ａｌ（ＮＯ３）３を１，３−ブタンジオール中に投入し、６０℃で５時間攪拌することによりＡｌ（ＮＯ３）３を３０重量％含有する１，３−ブタンジオール溶液を作製した。この１，３−ブタンジオール溶液中に上記多孔質セラミック部材を浸漬した後、１５０℃で２時間、４００℃で２時間加熱し、更に８０℃の水に２時間浸漬した後、７００℃で８時間加熱して多孔質セラミック部材の表面にアルミナ層を形成した。
Ｃｅ（ＮＯ３）３をエチレングリコール中に投入し、９０℃で５時間攪拌することによりＣｅ（ＮＯ３）３を６重量％含有するエチレングリコール溶液を作製した。このエチレングリコール溶液中に上記多孔質セラミック部材を浸漬した後、１５０℃で２時間、窒素雰囲気中で６５０℃で２時間加熱して、多孔質セラミック部材の表面に触媒を担持させるための希土類酸化物含有アルミナ層を形成した。
白金濃度４．５３重量％のジニトロジアンミン白金硝酸（［Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ２）２］ＨＮＯ３）を蒸留水で希釈し、吸水量２８．０ｇ／Ｌの上記多孔質セラミック部材にＰｔが２ｇ／Ｌとなるように浸漬した後、１１０℃で２時間、窒素雰囲気中で５００℃で１時間加熱して、多孔質セラミック部材の表面に白金触媒を担持させた。
（３）実施例２５、２６及び参考例１の（２）と同様にして円柱形状のハニカムフィルタを製造した。
こうして製造されたハニカムフィルタの貫通孔の内壁のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１よる面粗度Ｒａは１０μｍ（実施例２９）、１μｍ（実施例３０）及び０．５μｍ（参考例２）であり、Ｌ／ｌは１２５．５、Ｌ／Ｓは２１．９７であった。
（実施例３１〜７２、参考例３〜１６及び比較例２３〜５０）
多孔質セラミック部材を製造する際に、表３〜６に示したように、貫通孔の数と貫通孔１個あたりの大きさとを調整することにより、貫通孔の最長辺の長さｌ、及び、長手方向に垂直な断面における該貫通孔の面積Ｓを調整するとともに、長手方向の長さＬを調整したこと以外は、実施例１、２、２５〜３０、比較例１及び参考例１、２と同様にして円柱形状のハニカムフィルタを製造した。
実施例２５〜７２、参考例１〜１６及び比較例２２〜５０で製造したハニカムフィルタを、図４に示したような排気ガス浄化装置のケーシングに設置し、パティキュレートの捕集と再生処理とを繰り返し１００回行う評価試験を行った後、各ハニカムフィルタを取り出して切断した。各ハニカムフィルタの切断面について、パティキュレートの再生状況を目視により確認し、排気ガス流出側端部近傍でのアッシュの蓄積量（Ａ）と排気ガス流入側端部近傍でのアッシュの蓄積量（Ｂ）とのアッシュ蓄積量比（Ｂ／Ａ）を測定した。なお、蓄積量は、アッシュの厚さを測定することにより測定した。
なお、上記再生処理において、ケーシングの排気ガス流入側端部近傍に設けたポンプにより、ハニカムフィルタに空気（酸素濃度２１％）を流入速度０．８ｍ／ｓｅｃで流入させた。
結果を表３〜６に示した。
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表３、４に示した通り、実施例２５〜７２に係るハニカムフィルタでは、隔壁にパティキュレートは殆ど堆積しておらず、また、アッシュも、その殆どが隔壁から剥離し、貫通孔の排気ガス流出側へ移動していた。
一方、表５に示した通り、参考例１〜１６に係るハニカムフィルタでは、隔壁にパティキュレートは殆ど堆積していなかったが、アッシュは貫通孔の排気ガス流入側の隔壁に残留していた。
また、表６に示した通り、比較例２４〜４４に係るハニカムフィルタでは、隔壁に多くのパティキュレートが完全に燃焼されず残留していたり、アッシュが貫通孔の排気ガス流入側の隔壁に残留していた。
表３〜６に示した結果より明らかなように、ハニカムフィルタの貫通孔の最長辺の長さｌと、多孔質セラミック部材の長さＬとが、６０≦Ｌ／ｌ≦５００の範囲内であり、ハニカムフィルタの貫通孔の面積Ｓと、多孔質セラミック部材の長さＬとが、２０≦Ｌ／Ｓ≦４００の範囲内であると、ハニカムフィルタの再生処理により、隔壁に堆積したパティキュレートを略完全に燃焼除去することができ、さらに、貫通孔の内壁の面粗度Ｒａが１〜１０μｍであると、隔壁に残留したアッシュが剥がれやすくなり、ハニカムフィルタの再生処理において、貫通孔に流入されるガスにより、上記アッシュを該貫通孔内で容易に移動させることができる。
（実施例７３〜８８、参考例１７〜２０及び比較例５１〜６６）
発明の詳細な開示において説明した方法により、実施例２５、２６、２９、３０、参考例１、２及び比較例２５、３１に係るハニカムフィルタを、図４に示したような排気ガス浄化装置のケーシングに設置し、排気ガス浄化装置を製造した。この排気ガス浄化装置のケーシングの排気ガス流入側の端部近傍には、ハニカムフィルタの再生処理において、空気（酸素濃度２１％）、酸素濃度６％の酸素−窒素混合ガス、又は、酸素濃度４％の酸素−窒素混合ガスを、任意の流入速度でハニカムフィルタに流入させることができるポンプ、及び、ハニカムフィルタの圧力損失を測定する背圧センサを設けた。
なお、表７に示したように、上記ハニカムフィルタの再生処理において、空気（酸素濃度２１％）、酸素濃度６％の酸素−窒素混合ガス、又は、酸素濃度４％の酸素−窒素混合ガスをハニカムフィルタに流入させ、その流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ、１．０ｍ／ｓｅｃ又は０．２ｍ／ｓｅｃに設定した。
実施例７３〜８８、参考例１７〜２０及び比較例５１〜６６で製造した排気ガス浄化装置をエンジンの排気通路に設置し、パティキュレートの捕集と、ハニカムフィルタの再生処理とを１００回行う評価試験を行い、各再生処理後におけるハニカムフィルタの初期の圧損を測定した。また、評価試験後に、各排気ガス浄化装置で使用したハニカムフィルタを取り出して切断し、排気ガス流出側端部近傍でのアッシュの蓄積量（Ａ）と排気ガス流入側端部近傍でのアッシュの蓄積量（Ｂ）とのアッシュ蓄積量比（Ｂ／Ａ）を測定した。なお、蓄積量は、アッシュの厚さを測定することにより測定した。
結果を表７に示した。
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表７に示した通り、実施例７３〜８８に係る排気ガス浄化装置のハニカムフィルタでは、アッシュは、貫通孔の排気ガス流入側及び中央部の隔壁には殆ど残留しておらず、貫通孔の排気ガス流出側に蓄積していた。また、実施例７３〜８８に係るハニカムフィルタの再生処理の回数と、初期圧損との関係は、実施例１７と略同様であり、図１０に示したように、再生処理を繰り返す毎に初期圧損は緩やかな二次曲線状に高くなっていき、初期圧損が低い状態を長時間確保することができるものであった。
従って、実施例７３〜８８に係る排気ガス浄化装置では、上記評価試験の後でも、ハニカムフィルタの濾過可能領域が広く確保されており、再生処理後のハニカムフィルタの初期圧損も余り高くならず、上記評価試験の後に連続して使用することができた。
一方、参考例１７〜２０に係る排気ガス浄化装置のハニカムフィルタでは、アッシュが貫通孔の排気ガス流入側の隔壁に残留していた。また、参考例１７〜２０に係るハニカムフィルタの再生処理の回数と、初期圧損との関係は、比較例１２と略同様であり、図１０に示したように、再生処理を繰り返す毎に初期圧損は比較的急な直線状で高くなっていき、初期圧損はすぐに高くなってしまうものであった。
従って、参考例１７〜２０に係る排気ガス浄化装置では、上記評価試験の後で、ハニカムフィルタの隔壁にアッシュによる目詰まりが発生しており、ハニカムフィルタの初期圧損が高くなってしまい、上記評価試験後に、水洗等によるハニカムフィルタの洗浄処理を施す必要があり、連続して使用することができなかった。
比較例５１〜６６に係る排気ガス浄化装置のハニカムフィルタでは、アッシュの一部が貫通孔の排気ガス流出側に蓄積されていたが、貫通孔の排気ガス流入側及び中央部の隔壁に多くのパティキュレートとともにアッシュが残留しており、再生処理後の初期の圧損がすぐに高くなり、実施例７３〜８８に係る排気ガス浄化装置よりも頻繁にパティキュレートの再生処理を行う必要があった。また、比較例５１〜６６に係る排気ガス浄化装置では、評価試験後に水洗等によるハニカムフィルタの洗浄処理を施す必要はなかったが、実施例７３〜８８に係る排気ガス浄化装置よりも短期間で上記洗浄処理を施す必要があった。
表７に示した結果より明らかなように、本発明のハニカムフィルタを用いた排気ガス浄化装置のハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させるガスの流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上とすることで、隔壁に残留したアッシュを貫通孔の排気ガス流出側へ移動させることができ、隔壁の濾過可能領域を広く確保することができ、長期間にわたって連続して使用することができる。
また、例えハニカムフィルタの再生処理において、ハニカムフィルタに流入させるガスの流入速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上とした場合であっても、本発明のハニカムフィルタを用いないと、隔壁に残留したアッシュを貫通孔の排気ガス流出側へ移動させることができず、長期間にわたって連続して使用することができない。
また、ハニカムフィルタに流入させるガスの酸素濃度が低いと、パティキュレートが燃え残り、アッシュの蓄積量も高かった。
産業上の利用可能性
第一及び第二の本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタは、上述の通りであるので、ハニカムフィルタの再生処理において、壁部に堆積したパティキュレートを略完全に燃焼除去することができ、また、壁部に残留したアッシュが剥がれやすいため、当該アッシュを貫通孔内で容易に移動させることができる。
また、本発明の排気ガス浄化装置は、上述した通りであるので、ハニカムフィルタのパティキュレートの捕集と再生処理とを繰り返し行っても、壁部の濾過可能領域を広く確保することができ、再生処理後のハニカムフィルタの初期の圧損が高くなりにくく、長期間にわたって連続して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）は、本発明の排気ガス浄化用ハニカムフィルタの一例を模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。
図２は、本発明のハニカムフィルタの別の一例を模式的に示した斜視図である。
図３（ａ）は、図２に示した本発明のハニカムフィルタに用いる多孔質セラミック部材を模式的に示した斜視図であり、図３（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線縦断面図である。
図４は、本発明の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。
図５は、本発明の排気ガス浄化装置において使用する保持シール材の一例を模式的に示した平面図である。
図６（ａ）は、本発明の排気ガス浄化装置において使用するケーシングの一例を模式的に示した斜視図であり、図６（ｂ）は、別のケーシングの一例を模式的に示した斜視図である。
図７は、図３に示したハニカムフィルタを製造する様子を模式的に示した断面図である。
図８（ａ）は、実施例１に係るハニカムフィルタを多孔質セラミック部材の長手方向に平行な方向に切断した断面写真であり、図８（ｂ）は、実施例１に係るハニカムフィルタの排気ガス流入側、中央部、及び、排気ガス流出側を、多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な方向に切断した断面写真である。
図９（ａ）は、比較例１に係るハニカムフィルタを多孔質セラミック部材の長手方向に平行な方向に切断した断面写真であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した断面写真の排気ガス流入側、中央部、及び、排気ガス流出側の部分拡大写真であり、図９（ｃ）は、比較例１に係るハニカムフィルタの排気ガス流入側、中央部、及び、排気ガス流出側を、多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な方向に切断した断面写真である。
図１０は、実施例１７及び比較例１２に係るハニカムフィルタの再生回数と、初期の圧力損失との関係を示したグラフである。
符号の説明
１０、２０  排気ガス浄化用ハニカムフィルタ
１１、３１  貫通孔
１２、３２  充填材
１３  壁部
２４  接着剤層
２５  セラミックブロック
２６  シール材層
３０  多孔質セラミック部材
３３  隔壁
【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】
2003074848.tif 000014
【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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【国際調査報告】
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