(57)【要約】【課題】フィルタの全体に亘ってススを均等に捕集することができると共に均一に再生することができ、しかも高い排ガス除去効率を長い間維持することができる他、耐久性にも優れるセラミックフィルタを提供する。【解決手段】ハニカム構造を有する柱状の、多孔質セラミック焼結体からなるフィルタユニットの複数個を、シール材層を介して組み合わせ一体に結束してなる集合型フィルタであって、軸方向の長さが中央部において長く、周辺部において短い複数個のフィルタユニットを組み合わせたものにする。【選択図】図１
2008309163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造を有する柱状の、多孔質セラミック焼結体からなるフィルタユニットの複数個を、シール材層を介して組み合わせ一体に結束してなる集合体からなり、かつこの集合体は、軸方向長さが異なるフィルタユニットを排気ガス流入状況に応じて組み合わせたものであることを特徴とするセラミックフィルタ。
【請求項２】
長さの異なるフィルタユニトの組み合わせは、中央部に長いものを周辺部に短いものを配置したことを特徴とする請求項１に記載のセラミックフィルタ。
【請求項３】
前記フィルタユニットは、同じセラミックであることを特徴とする請求の範囲１または２に記載のセラミックフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタユニットは、多孔質炭化珪素焼結体であることを特徴とする請求の範囲１〜３のいずれか１に記載のセラミックフィルタ。
【請求項５】
前記フィルタユニットは、触媒が担持されていることを特徴とする請求の範囲１〜４のいずれか１に記載のセラミックフィルタ。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１に記載のセラミックフィルタを、ディーゼル自動車の排気管中に配設したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の表示
この出願は、２００２年３月２９日に出願された、日本国特許出願２００２−９６５４４号および同２００２−９６９０６号を基礎出願とする優先権主張出願である。
【０００２】
本発明は、場所によって各種の特性が異なるセラミックフィルタとこのフィルタを用いた排ガス浄化装置に関し、とくに特性の異なる複数のフィルタユニットを組み合わせて一体化してなるセラミックフィルタ、または触媒の種類や担持量の異なる複数のフィルタユニットを組み合わせ一体化してなるセラミックフィルタラミックフィルタと、このフィルタを用いた排ガス浄化装置を提案する。
【背景技術】
【０００３】
近年、自動車の数は、飛躍的に増加しており、それに比例して自動車の内燃機関から出される排気ガスの量も急激な増加の一途を辿っている。特に、ディーゼルエンジンから出される排気ガス中に含まれる種々の物質は、大気汚染を引き起こす原因となるため、自然環境に深刻な影響を与えつつある。また、最近では排気ガス中の微粒子（ディーゼルパティキュレート）が、アレルギー障害や精子数の減少を引き起こす原因となるとの研究結果も報告されており、この排ガス中の微粒子を除去する対策を講じることが、人類にとって急務の課題であると考えられている。
【０００４】
このような背景のもと、従来より、多種多様の排ガス浄化装置が提案されている。たとえば、一般的な排ガス浄化装置としては、エンジンの排気マニホールドに連結された排気管の途上にケーシングを設け、その中に微細な孔を有するフィルタを配置した構造のものがある。そのフィルタを構成する材料としては、金属や合金のほか、セラミックスがある。セラミックスからなるフィルタの代表例としては、コーディエライト製フィルタがよく知られている。最近では、耐熱性，機械的強度，捕集効率が高く、化学的に安定で、圧力損失が小さい等の利点がある多孔質炭化珪素質焼結体を、フィルタ形成材料として用いる例がある。
【０００５】
一般的なセラミックフィルタおよびこれを用いた排気ガス浄化装置は、フィルタの軸線方向に沿って形成されている多数のセルの中を排ガスが通り抜ける際に、該排ガス中の微粒子がセル壁にトラップされ、その結果として、排ガス中から微粒子を除去するようになっている。ところで、多孔質炭化珪素焼結体製のセラミックフィルタは、一般に、熱膨張が大きいため熱衝撃に対して弱く、そのために、大型化のものほどクラックが生じやすいという問題点があった。この点について、特開平８−２８２４６号公報では、クラックによる破損を避ける手段として、小さな複数のフィルタユニットを組み合わせて１つの集合体としたセラミックフィルタを開示している。この技術は、押出成形機の金型を介してセラミック原料を連続的に押し出すことにより、四角柱状のハニカム成形体（ハニカムユニット）を形成し、そのハニカム成形体を等しい長さに切断し、その後、その切断片を焼成してフィルタユニットとし、そのフィルタユニット複数個を束ねて外周面どうしをセラミック質接着剤を介して接着し、一体化することにより、これらの集合体よりなるセラミックフィルタを得る方法である。
【０００６】
なお、上記セラミックフィルタは、その外周面に、セラミックファイバ等からなるマット状の断熱材を巻き付けたものが好ましく、この状態で、自動車等の排気管の途上に設けられたケーシング内に収容される。
【０００７】
このようなフィルタは、ススを捕集し、燃焼（再生）を繰り返すと、セラミックフィルタの位置によってススの捕集量にばらつきが生じることがあった。
【０００８】
これに対して、従来、特開平１−１４５３７７号公報には、平均気孔径が、中央部の隔壁から、外周部隔壁に向かうにつれて、段階的に又は連続的に大きくなるハニカム構造のフィルタを提案している。
上記従来技術（特開平１−１４５３７７７号公報）の場合、中央部と外周部のみに着目している。このような構造のセラミックフィルタでは、これを配気管のケーシング内に配設すると、均一な捕集、再生が行われないことがある。すなわち、フィルタユニットの一部に、局部的に多めのススが捕集されて不均一になり、再生時等においてフィルタとしての強度が低下してしまうことがあった。また、燃料添加剤、エンジンオイル等に含まれる灰分（アッシュ）が一部のフィルタユニットに蓄積されやすくなり、フィルタとしての寿命が短くなることもあった。
【０００９】
また、上述した従来のセラミックフィルタ全体の再生を行うことを一定期間繰り返して使用すると、初めのうちは、図１３に示す再生率（再生前後の重量変化率）のグラフから明らかなように、ススが確実に燃焼することがわかったが、何度か繰り返すと触媒としての反応性が出次第に低下していくこともまたわかってきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来技術が抱えている上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィルタの軸方向及び半径方向の全体に亘ってススを均等に捕集することができると共に、均一に再生するのに有効で、しかも高い排ガス除去効率（フィルタ効率）を長い間維持することができ、さらには耐久性に優れたセラミックフィルタを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、フィルタ効率が良く、強度や寿命に優れた前記セラミックフィルタを用いた排ガス浄化装置を提供することにある。
【００１２】
上記目的の実現に向けた研究の中で、発明者らは、セラミックフィルタが場所によって、フィルタ効率や再生効率に差が出ることをつきとめた。即ち、その原因としては、該フィルタのうち配気管に近い側と遠い側とでは、流量や流速に大きな差があるためとわかった。一般に、内燃機関としてのディーゼルエンジンの排気マニホールドの下流側にある。ケーシング８は、その中央部断面が第１排気管、第２排気管よりも大径となるように形成されており、このケーシング内に前記セラミックフィルタが収容されている。このようなセラミックフィルタの場合、第１排気管の下流側の端部に近い位置にあるフィルタの方が、遠い位置にあるフィルタよりもガス流量が多く（流速が速く）、とくに、反対側（下端側）に第２排気管があると、そのガス流量，流速はより一層増大することになる。
【００１３】
また、このような構造では、ケーシングを挟むその上流側・下流側に、第１排気管、第２排気管が位置するように連結されているために、該セラミックフィルタの中央部の流量は多く（流速が速く）、周辺部の流量は少なく（流速が遅く）なる。そのため、フィルタの中央部は、周辺部よりも流入してくるガスの影響を大きく受けることになる。そこで、本発明では、セラミックフィルタの軸方向（ガス流方向）またはそれに直交する半径方向の各部位毎に異なる特性を付与すること、例えば、流速の速い中央部と流速の遅い周辺部と分けて、異なる種類のフィルタユニットを適宜に組み合わせてなるセラミックフィルタとすることにより、フィルタ全体に亘って均等な捕集，再生を可能とするセラミックフィルタを得るようにしたのである。１つの具体例としては、圧力損失特性や強度、長さなどが異なるフィルタユニットを組み合わせて束ね、これを接着して一体化したセラミックフィルタとしたものが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、このような着想の下に開発したものであって、基本的な構成は、ハニカム構造を有する多孔質セラミック焼結体からなるフィルタが、ガスの流れ方向（軸方向）および／またはこの方向と直交する半径方向における各部位毎に、異なる特性が付与されてなるセラミックフィルタとしたものである。
【００１５】
（Ａ）特に、本発明の第１の実施形態とするものは、ハニカム構造を有する柱状の、多孔質セラミック焼結体からなるフィルタユニットの複数個を、シール材層を介して組み合わせ一体に結束してなる集合体からなり、かつこの集合体は、軸方向長さが異なるフィルタユニットを排気ガス流入状況に応じて組み合わせたものであることを特徴とするセラミックフィルタである。
【００１６】
本発明において、種類の異なるフィルタユニットとしては、圧力損失特性の異なるフィルタユニットを用いることが好ましい。その圧力損失特性が異なるフィルタユニットとしては、セル壁の厚さが異なるユニット，気孔率が異なるユニット，気孔径が異なるユニットおよびセル構造が異なるユニットのいずれか１種以上のものを組み合わせて用いることが好ましい。具体的には、ガス流速が速い部分に圧力損失の大きいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に圧力損失の小さいフィルタユニットを配置して、これらを一体に組み合わせた下記のような形態が好ましい。
（１）ガス流速が速い部分にセル壁の厚いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル壁の薄いフィルタユニットを配置する。
（２）ガス流速が速い部分に気孔率の低いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔率の高いフィルタユニットを配置する。
（３）ガス流速が速い部分に気孔径の小さいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔径の大きいフィルタユニットを配置する。
（４）ガス流速が速い部分にセル密度の大きいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル密度の小さいフィルタユニットを配置する。
【００１７】
また、本発明において、種類の異なるフィルタユニットの例として、強度の異なるフィルタユニットを用いることができる。そして、ガス流速が速い部分に強度の大きいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に強度の小さいフィルタユニットを配置することが好ましいが、また、その逆の場合であってもよい。
【００１８】
また、本発明においては、種類の異なるフィルタユニットの例として、長さの異なるフィルタユニットを用いることができる。
【００１９】
上記のように構成される本発明によると、全体に均一なモノリスタイプのセラミックフィルタや、同じ種類のフィルタユニットを組み合わせてなるセラミックフィルタよりも、少なくとも２種類以上の柱状フィルタユニット複数個を、軸方向に直角な方向に束ねた状態で組み合わた方が、該セラミックフィルタへの排気ガスの流入状況などに応じてその組み合わせを適宜に変えることができ、ひいては、セラミックフィルタの位置による偏りのない均一な捕集、再生を可能にすることができる。とくに、フィルタの軸方向や半径方向に、特性や材質等が異なるフィルタユニットを組み合わせることで、フィルタを場所によって、熱伝導率等の物理的性質を変化させることができるようになり、ひいてはセラミックフィルタ全体の均一捕集、再生を確保することができる。
【００２０】
たとえば、圧力損失の大きいフィルタユニットと小さいフィルタユニットを組み合わせることで、排ガスが圧力損失の小さいフィルタユニットの方へ流れやすくすることができる。従って、排ガスの流量の少ないところには、圧損の小さいフィルタユニットを配置すると、より効果的なセラミックフィルタの集合体ができるようになる。
【００２１】
同様の趣旨の下で、（１）比較的流速の速い部分に圧力損失の大きいフィルタユニットを、比較的流速の遅い部分に圧力損失の小さいフィルタユニットを組み合わせて一体化することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができるし、（２）排ガスの流量の少ないところに壁厚が薄くガスの通りやすいフィルタユニットを配置したり、（３）ガス流速の速い部分に壁厚の厚いフィルタユニットを配置する一方、流速の遅い部分に壁厚の薄いフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができるし、（４）排ガスの流量の少ないところに気孔率の高いフィルタユニットを配置したり、（５）流速の速い部分に気孔率の小さいフィルタユニットを、流速の遅い部分に気孔率の大きいフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができ、（６）また、気孔径の大きいフィルタユニットは、気孔径の小さいフィルタユニットに比べて、捕集中、捕集後の圧損が低く、従って、排ガスの流量の低いところに気孔径の大きいフィルタユニットを配置すると効果的である。すなわち、セラミックフィルタに流体を流したときに、比較的流速の速い部分に気孔径の小さいフィルタユニットを、比較的流速の遅い部分に気孔径の大きいフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができる。
【００２２】
また、本発明の上記構成において、フィルタユニットのセル構造を細かくして、セラミックフィルタの濾過面積を大きくすると、捕集中、捕集後の圧損が低くなる。従って、排ガスの流量の低いところにセル密度の高いフィルタユニットを配置することにより、効果的な均一捕集を行うことができるようになる。
【００２３】
また、前記セラミックフィルタに流体を流したときに、比較的流速の速い部分にセル密度の大きいフィルタユニットを、比較的流速の遅い部分にセル密度の小さいフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができる。
【００２４】
また、本発明によると、強度の異なるフィルタユニットを用いることもできる。すなわち、セラミックフィルタの熱衝撃のかかりやすい部分に、強度の大きいフィルタユニットを用いることにより、セラミックフィルタの集合体としての強度を向上させることができる。
【００２５】
次に、上記目的の実現に向けた研究の中で、発明者らはさらに、フィルタ性能の劣化の原因を解決するために、様々な試験を行った。たとえば、フィルタの触媒担持量を増加させる試験を行った。しかし、これでは、フィルタの圧力損失が高くなるうえ、劣化をくい止めることはできなかった。次に、再生するフィルタに熱電対を差し込み、複数の部位における温度を測定してみた。すると、予想に反して、フィルタの位置によって、たとえば中央部と外周部との間では温度差が生じていることがわかった。即ち、中央部のフィルタの方が、外周部のフィルタよりも高温になっていたのである。
【００２６】
そこで、フィルタとケーシングの連絡関係を、図１２に示したように変更して、温度を測定した。すると、この図１２に示したように、各排気管とケーシングの接続位置の違いによって、フィルタに現れる温度分布が異なったものとなり、とくに排気管に近い部分でのフィルタ温度が高くなる傾向が見られた。従って、フィルタの温度制御を行うとき、触媒がよく反応する６００℃程度に制御をしようとすると、高温となる部分では８００℃を越えてしまうことがわかった。また、触媒自体の構成について調査してみると、触媒として用いられる貴金属は、８００℃を越えるとすぐにシンタリング（金属が大きい粒子に変化してしまう）して反応性が悪くなり、使えなくなってしまうことが判明した。
【００２７】
このような事実から、発明者らは、例えば、セラミックフィルタが、上述した例のように、半径方向に分割可能な柱状のフィルタユニットの集合体にて構成されている場合、それぞれの柱状フィルタユニットの触媒として、異なるものを担持させるか、担持量を変えたものを製作することが有効であるとの知見を得た。
【００２８】
（Ｂ）すなわち、本発明の第２の実施形態とするものは、ハニカム構造を有する柱状の、多孔質セラミック焼結体からなるフィルタユニットの複数個を、シール材層（好ましくは、接着性を示すシール材：接着剤層）を介して組み合わせ一体に接合してなる集合体からなり、かつこの集合体は、２種以上の種類の異なる前記フィルタユニットを組み合わせたものにて構成すると共に、それらのフィルタユニットには担持量もしくは種類の異なる触媒が担持されていることを特徴とするセラミックフィルタである。
【００２９】
この実施形態において、担持量や異種触媒を担持させる種類の異なるフィルタユニットとしては、上述したように、圧力損失特性の異なるフィルタユニット、強度が異なるフィルタユニットおよび長さの異なるフィルタユニットのいずれか１以上のものを用いることができる。
【００３０】
圧力損失特性が異なるフィルタユニットとしては、セル壁の厚さが異なるユニット，気孔率が異なるユニット，気孔径が異なるユニットおよびセル構造が異なるユニットのいずれか１種以上のものを用いることができる。
【００３１】
本発明において、種類の異なる触媒としては、耐熱性が異なるものか触媒活性が異なるものを用いることが好ましい。
【００３２】
本発明の適用形態は、セラミックフィルタに高温ガスを流したときに、ガス流速が速いかガス流量の多い部分に、耐熱性を重視した触媒を担持してなるフィルタユニットを配置し、および／または、ガス流速が遅いかガス流量の少ない部分に、耐熱性の悪い触媒を担持してなるフィルタユニットを配置して一体に組み合わせたセラミックフィルタとすることが好ましい。
【００３３】
あるいは、セラミックフィルタに高温ガスを流したときに、ガス流速が速いかガス流量の多い部分に、活性の大きい触媒を担持してなるフィルタユニットを配置し、および／または、ガス流速が遅いかガス流量の少ない部分に、活性の小さい触媒を担持してなるフィルタユニットを配置したものが好ましい。
本発明においてはさらに、触媒担持量の異なるフィルタユニットの複数個を組み合わせて一体に接合してなるものが好ましい。
【００３４】
さらにまた、本発明においては、セラミックフィルタを、排ガス浄化装置のケーシング内にセットして高温ガスを流したときに、そのガス流速が速いかガス流量の多い部分に、触媒担持量の少ないフィルタユニットを配置し、および／または、ガス流速が遅いかガス流量の少ない部分に、触媒担持量の多いフィルタユニットを配置したものが好ましい。
【００３５】
また、本発明においては、ハニカム構造を有する柱状の、多孔質セラミック焼結体からなるフィルタユニットの複数個を、シール材層を介して一体に接合してなる集合体からなり、かつこの集合体は、２種以上の種類の異なる前記フィルタユニットを組み合わせたものにて構成すると共に、それらのフィルタユニットは、触媒が担持されていないユニットと、少なくとも１種類以上の触媒を担持したユニットとを組み合わせて一体化したセラミックフィルタであってもよい。
【００３６】
とくに、本発明は、セラミックフィルタに高温ガスを流したときに、ガス流速が遅いか流量の少ない部分に、触媒を担持したフィルタユニットを配置したものが好ましい。
【００３７】
本発明は、上記のように構成することで、以下に述べるような作用効果が得られる。即ち、本発明は、基本的に、セラミックフィルタとして、組み合わせるフィルタユニットの全てに同じ触媒を担持させるのではなく、フィルタユニット毎に異なる触媒をそれぞれ担持させたものであり、ガス流が偏流するような自動車の排ガス浄化装置用として好適なセラミックフィルタを提供することができるようになる。
【００３８】
たとえば、フィルタの半径方向の位置によって耐熱性の異なる触媒を配置する例や触媒活性の異なる触媒を担持する例は、セラミックフィルタの使用に最も適した触媒をそれぞれの位置に選択的に取り付けることを意味している。
とくに、前記セラミックフィルタ、たとえば排ガス浄化装置のケーシング内にセットして高温の排ガスを流したときに、その高温ガスの流速が速いかガス流量が多い部分に、耐熱性が優れた触媒を担持したフィルタを用いることで、高温部にさらされる位置の触媒を長期間使用することができるようになる。
同様に、前記セラミックフィルタに高温ガスを流したときに、ガス流速が遅いかガス流量の少ない部分に、活性が大きい触媒を担持したフィルタを用いることで、比較的温度の低いところでも効率よく再生を行うことができるようになる。
【００３９】
また、本発明においては、セラミックフィルタの半径方向の各部位に応じて、触媒の担持量を変えたものであってもよい（フィルタに同じ触媒量を担持しなくてもよい）。この場合、セラミックフィルタの使用時に、触媒重量、密度を調整してフィルタにつけることが可能になる。このような構造にすることで、セラミックフィルタへは同じ触媒量を担持しなくてもよくなる。従って、セラミックフィルタの使用時において、比較的温度が低くなるところには、触媒重量、密度を多めに調整したフィルタユニットを取付け、逆に比較的温度が高くなるところでは、触媒重量、密度を少なめに調整したフィルタユニットを取付けることが可能になる。
【００４０】
さらに、本発明においては、触媒を担持したフィルタユニットと担持しないフィルタユニットの両方を用いてセラミックフィルタの集合体を形成することもできる。このようにすることで、比較的高温になって触媒が無くてもススの再生が促される部分には、触媒のないフィルタユニットを用いて、比較的低温で触媒効果が必要である所では触媒を担持したフィルタユニットを用いることができる。
【００４１】
この場合において、セラミックフィルタの使用時において、排ガス流量が少なく比較的温度が低くなるところには、触媒を担持したフィルタユニットを取付け、逆に排ガス流量が多くて比較的温度が高くなるところでは、触媒を担持しないフィルタユニットを取付けることが可能になる。
【００４２】
また、本発明によると、上記特性を備えたセラミックフィルタを第１・２排気管の間に介挿配設することで、高強度で、長時間使用可能な排ガス浄化装置とすることができる。
【００４３】
また、本発明によると、前記セラミックフィルタに流体を流したときに、比較的流速の速い部分に強度の大きいフィルタユニットを、そして比較的流速の遅い部分に強度の小さいフィルタユニットを組み合わせて一体化させることで、排気ガスの急激な温度変化にも対応できるセラミックフィルタを提供できる。
また、本発明によると、前記セラミックフィルタに流体を流したときに、比較的流速の速い部分に強度の小さいフィルタユニットを、そして比較的流速の遅い部分に強度の大きいフィルタユニットを組み合わせて、一体化させることで、流速の遅い部分でのススの燃え残りによる異常燃焼が生じたときの温度変化に対応できるセラミックフィルタを提供できる。これらは、エンジンの仕様、再生システムによって適宜選択して使用することができる。
【００４４】
さらに本発明によると、フィルタ長さを変更して、ススの捕集量が少ないところに短いフィルタユニットを組み合わせたセラミックフィルタであってもよい。このような構成のセラミックフィルタとすることで、前端面からのスス量の位置を同じにすることができる。よって、フィルタ集合体を全体的にススの捕集、再生を促すことができる。
【００４５】
なお、本発明については、セラミックフィルタの材質として多孔質炭化珪素焼結体を用いることにより、濾過効力が高くかつ圧力損失が小さく、しかも、耐熱性及び熱伝導性に優れたセラミックフィルタを得ることができる。
【００４６】
（Ｃ）また、本発明の第３の実施形態としては、軸方向および／または半径方向における諸特性が異なる構成とした各種のセラミックフィルタを、第１配管と第２排気管の間のケーシング内に介挿配設することで、高強度で、長時間使用可能な排ガス浄化装置としたものを提案する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の一実施形態であるディーゼルエンジン用排ガス浄化装置１と、これに用いるセラミックフィルタについて、図１〜図１３に基づき説明する。
図１に示す排ガス浄化装置１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２から排出される排ガスを浄化するための装置である。ディーゼルエンジン２は、図示しない複数の気筒を備え、各気筒には、金属材料からなる排気マニホールド３の分岐部４がそれぞれ連結されている。各分岐部４は１本のマニホールド本体５にそれぞれ接続されている。従って、各気筒から排出された排気ガスはマニホールド本体に集中する。
【００４８】
上記排気マニホールド３の下流側には、金属材料からなる第１排気管６及び第２排気管７が配設されている。第１排気管６の上流側の端部は、マニホールド本体５に連結され、その第１排気管６と第２排気管７との間には、同じく金属材料からなる筒状のケーシング８が配設されている。すなわち、該ケーシング８の上流側の端部は、第１排気管６の下流側の端部に連結され、該ケーシング８の下流側の端部は、第２排気管７の上流側の端部に連結されている。つまり、排気管６，７の途中にケーシング８が介挿された状態になっている。そしてその結果、第１排気管６、ケーシング８及び第２排気管７の内部領域が互いに連通し、その中を排気ガスが流れるようになっている。上記ケーシング８は、その中央部断面が排気管６，７よりも大径にしてあり、それゆえに、ケーシング８の内部領域は、排気管６，７の内部領域に比べて広くなっている。このケーシング８内には、セラミックフィルタ９が収容される。
【００４９】
上記セラミックフィルタ９の外周面とケーシング８の内周面との間には、断熱材１０が介在させてある。その断熱材１０は、セラミックファイバを含むマット状であり、その厚さは２ｍｍ〜６０ｍｍである、断熱材１０は、弾性構造を有し熱応力を解放する機能があることが望ましい。断熱材は、フィルタ９の最外周部から熱が逃げることを防止することにより、再生時のエネルギーロスを最小限に抑えることができるし、弾性構造を有するので、排気ガスの圧力や走行による振動等のもたらすセラミックフィルタ９の位置ずれを防止することができる。
【００５０】
この実施形態において、セラミックフィルタ９の主たる用途は、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のディーゼルパティキュレートを除去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）である。図２に示すフィルタの元となるブロック９は、ハニカム構造を有する複数個のセラミック製のフィルタユニットＦ１を、軸方向に直角な方向の面どうしを隣り合わせに組み合わせて束ね、一体化してなる集合体（ブロック）によって形成されている。この集合体の中心部分に位置するフィルタユニットＦ１は四角柱状であって、その外形寸法は３３ｍｍ×３３ｍｍ×１５０ｍｍである。図示例は四角柱状のフィルタユニットＦ１を縦４本横４本合計１６本を束ねて方形に形造り、全体としてみると、四角柱状のハニカムフィルタユニットの集合体（セラミックフィルタ）としたものである。
【００５１】
これらのフィルタユニットＦ１は、多孔質炭化珪素質焼結体にて形成することが好ましい。炭化珪素質焼結体は、他のセラミックに比較して、とりわけ耐熱性及び熱伝導性に優れるからである。もちろん炭化珪素以外の焼結体として、窒化珪素やサイアロン、アルミナ、コーディエライト、ムライト等の焼結体を使用することができる。さらには、前記ユニットＦ１としては、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、珪素や珪素塩化合物で結合されたセラミックを用いることができる。
【００５２】
また、これらのフィルタユニットＦ１は、各々がハニカム構造を備えているので、微粒子の捕集量が増加したときでも、圧力損失が小さいという利点がある。そして、これらのフィルタユニットＦ１は、断面略正方形状をなす複数の貫通孔１２がその軸線方向に沿って規則的に形成されており、各貫通孔１２は、薄いセル壁１３によって互いに仕切られ、そのセル壁１３には、白金族元素（例えばＰｔ等）やその他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持されている。もちろん、ＣＯ、ＨＣ、Ｎｏｘ等を浄化する触媒を担持してもよく、希土類元素、アルカリ土類金属、アルカリ金属、遷移金属が担持されていてもよい。
【００５３】
前記各貫通孔１２の開口部は、図１３に示すように、いずれか一方の端面９ａ，９ｂの側が封止体１４（ここでは多孔質炭化珪素焼結体）により封止され、端面９ａ，９ｂ全体としてみると、封止部と開口部とが市松模様状を呈するように構成してある。
【００５４】
その結果、かかるフィルタユニットＦ１は、断面四角形状をした多数のセルにて構成された状態になっており、そうしたセル構造は、セルの密度が１００〜４００個／インチ２程度であり、セル壁１３の厚さが０．０５〜０．５ｍｍ程度である。
【００５５】
なお、一般に、セル構造はセル壁１３の厚みの単位をミル（１ミルは０．０２５４ｍｍ）として、セル密度で割ったもので表わし、上記の例では、１４／２００と表記される。従って、多数あるセルのうち、約半数のものは上流側端面９ａにおいて開口し、残りのものは下流側端面９ｂにおいて開口している。
上記フィルタユニットＦ１の平均気孔径は、１μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜２０μｍ程度とする。その理由は、平均気孔径が１μｍ未満だと、微粒子の堆積によるフィルタユニットＦ１の目詰まりが著しくなる。一方、平均気孔径が５０μｍを越えると、細かい微粒子を捕集することができなくなるため、濾過能力が低下してしまう。
【００５６】
このフィルタユニットＦ１の気孔率は、３０％〜８０％、好ましくは３５％〜７０％である。この理由は、気孔率が３０％未満だと、緻密になりすぎてしまい、内部に排気ガスを流通させることができなくなるおそれがある。一方、気孔率が８０％を越えると、フィルタユニットＦ１中に空隙が多くなりすぎてしまうため、強度的に弱くなると共に微粒子の捕集効率が低下してしまうおそれがある。
【００５７】
図３に例示した、ケーシング内に装置したセラミックフィルタ９は、合計１６個のフィルタユニットＦ１の外周面どうしがセラミック質シール材（好ましくは、接着性シール材（接着剤）を用いる）１５を介して互いに接着されている。そのシール材層１５は厚さが０．３ｍｍ〜３ｍｍ程度であることが好ましく、さらには０．５ｍｍ〜２ｍｍであることがより好ましい。この理由は、厚さが３ｍｍを超えるようになると、たとえ熱伝導率が高いとしてもシール材層１５が依然として大きな熱抵抗となり、フィルタユニットＦ１間の熱伝導が阻害されてしまう。しかも、セラミックフィルタ９において、フィルタユニットＦ１部分の占める割合が相対的に減少するため、濾過能力の低下につながる。逆に、シール材層１５の厚さが０．３ｍｍ未満になると、大きな熱抵抗にはならない反面、フィルタユニットＦ１どうしの密着性が不足し、セラミックフィルタ９が壊われやすくなる。
【００５８】
上記シール材層１５は、たとえば無機繊維、無機バインダ、有機バインダ及び無機粒子からなり、かつ三次元的に交錯する無機繊維と無機粒子とを、無機バインダ及び有機バインダを介して互いに結合してなる弾性質素材からなるものが望ましい。かかる無機繊維としては、シリカ−アルミナファイバ、ムライトファイバ、アルミナファイバ及びシリカファイバから選ばれる１種以上のセラミックファイバを用いることができる。なかでも、シリカ−アルミナセラミックファイバを用いることが望ましい。それは、このシリカ−アルミナセラミックファイバの場合、弾性に優れるとともに熱応力を吸収する作用を示すからである。
【００５９】
この場合、シール材層１５に占めるシリカ−アルミナセラミックファイバの含有量は、固形分で１０重量％〜７０重量％、好ましくは１０重量％〜４０重量％、より好ましくは２０重量％〜３０重量％とする。その含有量が１０重量％未満だと、弾性体としての作用効果が低下するからである。一方、その含有量が７０重量％を超えると、熱伝導率の低下を招くばかりでなく、弾力性の低下を招くからである。
【００６０】
上記シリカ−アルミナセラミックファイバは、１重量％〜１０重量％、好ましくは１重量％〜５重量％、より好ましくは１重量％〜３重量％のショットを含有するものが好ましい。ショット含有量を１重量％未満にすることは製造上困難であり、一方、５０重量％を超えるとフィルタユニットＦ１の外周面が傷付いてしまう。
【００６１】
シリカ−アルミナセラミックファイバは、繊維長が１ｍｍ〜１００ｍｍのもの、好ましくは１ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍのものが用いられる。それは、この繊維長が１ｍｍ未満だと、弾性構造体を形成することができないからであり、一方、この繊維長が１００ｍｍを超えると、繊維が毛玉化して無機微粒子の分散性が悪化するからであり、さらには、シール材層１５を３ｍｍ以下に薄くすることが困難になり、フィルタユニットＦ１間の熱伝導性の改善を図れなくなるからである。
【００６２】
前記シール材層１５に含まれる無機バインダとしては、シリカゾル及びアルミナゾルから選ばれる少なくとも１種以上のコロイダルゾルが望ましい。なかでも、シリカゾルを選択することが望ましい。その理由は、シリカゾルは入手しやすく、焼成により容易にＳｉＯ２となるため、高温領域での接着剤として好適だからである。しかも、シリカゾルは絶縁性にも優れているからである。
【００６３】
また、シール材層１５中におけるシリカゾルの含有量は、固形分で１重量％〜３０重量％、好ましくは１重量％〜１５重量％、より好ましくは５重量％〜９重量％である。この含有量が１重量％未満だと、接着強度の低下を招くからであり、逆に、その含有量が３０重量％を超えると、熱伝導率の大幅な低下を招くからである。
【００６４】
かかるシール材層１５に含まれる有機バインダとしては、親水性有機高分子が好ましく、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース及びカルボキシメチルセルロースから選ばれる少なくとも１種以上の多糖類がより好ましい。これらのなかでは、特にカルボキシメチルセルロースを選択することが望ましい。その理由は、カルボキシメチルセルロースは、シール材層に好適な流動性を付与するため、常温領域において優れた接着性を示すからである。この場合、接着剤層におけるカルボキシメチルセルロースの含有量は、固形分で０．１重量％〜５．０重量％、好ましくは０．２重量％〜１．０重量％、より好ましくは０．４重量％〜０．６重量％である。この含有量が０．１重量％未満だと、マイグレーションを十分に抑制することができない。
【００６５】
なお、「マイグレーション」とは、被シール体間に充填されたシール材層が硬化する際に、そのバインダが、溶媒の乾燥除去に伴って移動する現象のことをいう。一方、含有量が５．０重量％を超えると、高温によって有機バインダが焼失し、シール材層１５の強度が低下するからである。
【００６６】
かかるシール材層１５に含まれる無機粒子としては、炭化珪素、窒化珪素および窒化硼素から選ばれる１種以上の無機粉末またはウィスカーを用いた弾性質素材であることが好ましい。このような炭化物や窒化物は、熱伝導率が非常に大きく、セラミックファイバ表面やコロイダルゾルの表面及び内部に介在して熱伝導性の向上に寄与するからである。上記炭化物及び窒化物の無機粒子のなかでも、特に炭化珪素粉末を選択することが望ましい。その理由は、炭化珪素は熱伝導率が極めて高いことに加え、セラミックファイバと馴染みやすいという性質があるからである。しかも、この実施形態では、被シール体であるフィルタユニットＦ１が同種のもの、即ち多孔質炭化珪素製だからである。
この場合、炭化珪素粉末の含有量は、固形分で３重量％〜８０重量％、好ましくは１０重量％〜６０重量％、より好ましくは２０重量％〜４０重量％である。この理由は、含有量が３重量％未満だと、シール材層１５の熱伝導率の低下を招き、シール材層１５が依然として大きな熱抵抗となるからである。一方、含有量が８０重量％を超えると、高温時における接着強度の低下を招くからである。
【００６７】
かかる炭化珪素粉末の粒径は、０．０１μｍ〜１００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１５μｍ、より好ましくは０．１μｍ〜１０μｍである。粒径が１００μｍを超えると、接着力及び熱伝導性の低下を招くからである。一方、粒径が０．０１μｍ未満であると、シール材層１５のコスト高につながるからである。
【００６８】
次に、上記のセラミックフィルタの製造方法について説明する。
（１）まず、押出成形工程で使用するセラミック原料スラリー、端面封止工程で使用する封止用ペースト、フィルタ接着工程で使用するシール材用ペーストをあらかじめ準備する。そのセラミック原料スラリーとしては、炭化珪素粉末に有機バインダ及び水を所定分量ずつ配合し、かつ混練したものを用いる。封止用ペーストとしては、炭化珪素粉末に有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を配合し、かつ混練したものを用いる。シール材層形成用ペーストとしては、無機繊維、無機バインダ、有機バインダ、無機粒子及び水を所定分量ずつ配合し、かつ混練したものを用いる。
【００６９】
（２）次に、前記セラミック原料スラリーを押出成形機に投入し、金型に連続的に押し出す。その後、押出成形されたハニカム成形体を等しい長さに切断し、四角柱状のハニカム成形体切断片を得る。その後、切断片の各セルの片側開口部に所定量ずつ封止用ペーストを充填し、各切断片の両端面を封止する。
【００７０】
（３）次に、温度・時間等を所定の条件に設定して本焼成を行い、ハニカム成形体切断片及び封止体１４を完全に焼結する。なお、平均気孔径を６μｍ〜１５μｍとしかつ気孔率を３５％〜７０％とするためには、焼成温度を２１００℃〜２３００℃、焼成時間を０．１時間〜５時間に設定し、焼成時の炉内雰囲気を不活性雰囲気、雰囲気圧力は常圧とした。
【００７１】
（４）次に、必要に応じ、ハニカム状のフィルタユニットＦ１の外周面にセラミック質からなる下地層を形成した後、さらにその上にシール材層形成用ペーストを塗布する。そして、このようにして得られたフィルタユニットＦ１を合計で１６個用い、これらの外周面どうしを互いに接着して柱状の集合体とし、目的とするセラミックフィルタとする。もちろん、目的とする形状に加工を加えて、円柱、楕円柱状として、周りをシール材で塗布して、セラミックフィルタとしてもかまわない。
【００７２】
次に、ケーシング８内に収容されたセラミックフィルタ９による微粒子捕集作用について説明する。このセラミックフィルタ９には、上流側端面９ａの側から排気ガスが供給される。すなわち、第１排気管６から流れてくる排気ガスは、まず、該セラミックフィルタの上流側端面９ａに開口しているセル内に流入する。そして、この排気ガスは、セル壁１３を通り抜けて、隣接している他のセル（即ち、下流側端面９ｂが開口している側の隣接するセル）の方に流入し、そのセルを流れて開口している下流側端面９ｂから排出される。このようなガスの流れの中で、該排気ガス中に含まれる微粒子（ディーゼルパティキュレート）は、セル壁１３を通り抜けることができないから、そのままセル壁１３の表面にトラップされる。その結果、浄化された排気ガスが各フィルタユニットＦ１の下流側端面９ｂから排出されるのである。そして、浄化された排気ガスは、第２排気管７を通過した後、最終的には大気中へと放出される。
【００７３】
なお、セル壁１３にトラップされた微粒子は、セラミックフィルタ９の内部温度が所定の温度に達すると、前記触媒の作用により燃焼するようになっている。
【００７４】
次に、本発明（Ａ）に係る上記セラミックフィルタについて、このフィルタの半径方向に異なる特性、例えば、圧力損失特性の異なるフィルタユニットＦ１を組み合わせた集合体の例について説明するが、これは例示であって、この例示のものだけに限定されるものではない。
【００７５】
一般に、セル壁１３を排気ガスが通過するときの圧力損失特性は、次のように考えられる。前記フィルタユニットＦ１をディーゼル排気ガスが通過するときの圧力損失は、図４のように示すことができる。この場合、抵抗ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３はそれぞれのフィルタユニットＦ１のセル構造に依存する値であって、ディーゼルパティキュレートの堆積量や時間の経過に依存しない一定の値Δｐｉ＝（ΔＰ１＋ΔＰ２＋ΔＰ３）であり、これを初期圧力損失という。一方、ΔＰ４はディーゼルパティキュレートが堆積したあとのフィルタユニットＦ１のセル壁１３を通過するときの抵抗であり、これは初期圧力損失の２〜３倍以上の値となる。
【００７６】
（１）セル壁１３を厚くしたとき、この場合の圧力損失は、セル壁１３内を通過する抵抗ΔＰ３が増加する。しかも、開口が小さくなりΔＰ１も大きくなる。そのため、セル壁１３の薄いフィルタに比較して圧力損失か著しく大きくなり、その傾向は、フィルタにパティキュレートが堆積した場合に、より一層顕著になる。
【００７７】
（２）気孔率を上げたとき、この場合の圧力損失は、セル壁１３内を通過する抵抗ΔＰ３が低下する。そのため、気孔率の低いフィルタと比較して圧力損失か小さくなり、その傾向は、フィルタにパティキュレートが堆積した場合に、より一層顕著になる。
【００７８】
（３）気孔径を上げたとき、この場合の圧力損失は、セル壁１３内を通過する抵抗ΔＰ３が低下する。そのため、気孔径の低いフィルタと比較して圧力損失か小さくなり、その傾向は、フィルタにパティキュレートが堆積した場合に、より一層顕著になる。
【００７９】
（４）セル密度を大きくしたとき、この場合の圧力損失は、各セル通路の開口が狭くなることによる抵抗ΔＰ１、細管を通るときの抵抗ΔＰ２が増加する。しかし、堆積したススを通り抜けるときの抵抗ΔＰ４が著しく低下するため、セル密度が小さいフィルタと比較して圧力損失が小さくなる。
【００８０】
そこで、本発明においては、セラミックフィルタ９を構成している各フィルタユニットＦ１のそれぞれの損失特性に応じ、異なる種類（セル壁厚さ、気孔率、気孔径、セル構造）フィルタユニットＦ１の組み合わせを考えた。たとえば、ガス流速が速い部分には、圧力損失の大きいフィルタユニットＦ１を配置し、ガス流速が遅い部分には圧力損失の小さいフィルタユニットＦ１を配置して、これらを一体に組み合わせたことにした。その具体例を下記に列挙する。
【００８１】
（１）ガス流速が速い部分にセル壁の厚いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル壁の薄いフィルタユニットを配置する。
（２）ガス流速が速い部分に気孔率の低いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔率の高いフィルタユニットを配置する。
（３）ガス流速が速い部分に気孔径の小さいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔径の大きいフィルタユニットを配置する。
（４）ガス流速が速い部分にセル密度の大きいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル密度の小さいフィルタユニットを配置する。
【００８２】
また、本発明において、種類の異なるフィルタユニットＦ１の例として、強度の異なるフィルタユニットを用いることもできる。この場合、エンジンの仕様、再生システムによって、ガス流速が速い部分に強度の大きいハニカムフィルタを配置し、ガス流速が遅い部分に強度の小さいフィルタユニットを配置したり、その逆にしたり、適宜選択して使用することができる。
【００８３】
また、本発明においては、種類の異なるフィルタユニットＦ１の例として、長さの異なるハニカムフィルタを用いることができる。
【００８４】
次に、本発明（Ｂ）に係る上記セラミックフィルタについて、とくにフィルタユニットＦ１に担持する触媒の種類および／または担持量が異なるフィルタユニットＦ１を組み合わせた集合体について説明するが、これは例示であってこの例示のものにのみ限定されるものではない。以下に、各フィルタユニットＦ１に形成する触媒について述べる。
本発明（Ｂ）において用いられる触媒は、フィルタユニットＦ１の各セルを仕切るセル壁１３を構成しているＳｉＣ焼結体の各ＳｉＣ粒子１６を対象として、それぞれのＳｉＣ粒子１６の表面に、個別に被覆した希土類酸化物含有アルミナ膜１７が好ましい。
一般に、アルミナは高い比表面積を有し、触媒担持膜として好適である。特に、より高温で安定して作動する耐熱性の高いフィルタユニットＦ１の開発が望まれている現在、それに伴って、アルミナ膜１７についても、より高い耐熱性が要求されている。
【００８５】
この点について、本発明では、アルミナの耐熱性を向上させるべく、（１）各アルミナ粒子の形状を小繊維状にすると共に、（２）セリア（酸化セリウム）等の希土類酸化物を含有させることにした。とくに、前者（１）の構成を採用することにより、各アルミナ粒子間の接点を減らすことができ、焼結速度の低下を通じて粒成長を抑制し、もって比表面積を大きくすることができ、ひいては耐熱性が向上する。即ち、この実施形態においては、フィルタユニットＦ１の各ＳｉＣ粒子１６の表面を覆うアルミナ膜１７は、各アルミナ粒子のミクロ断面形状が小繊維状か林立した植毛構造を呈している。それ故に、こうしたフィルタユニットＦ１は、隣接するアルミナ小繊維の互いの接触点が減少するため、著しく耐熱性が向上するのである。後者の（２）について、セリア等の添加によっても耐熱性は改善される。その理由は、アルミナ膜１７を構成する結晶粒子の表面に新しく化合物を形成し、アルミナ粒子同士の成長を妨げる効果によるものである。
【００８６】
なお、この実施形態の場合、ＳｉＣやそのごく表層に存在するＳｉＯ２から、熱処理時にＳｉが供給され、物質移動経路を遮断する作用を担うことからも耐熱性が向上する。発明者らの研究によれば、意図的にＳｉＣを高温で処理して酸化膜を形成させると、耐熱性がさらに向上することがわかっている。
【００８７】
次に、アルミナ膜１７の再生特性について説明する。上記アルミナ膜１７は、その中にセリア（ＣｅＯ２）やランタナ（Ｌａ２Ｏ３）の如き希土類酸化物を、Ａｌ２Ｏ３に対して１０〜８０ｍａｓｓ％程度、好ましくは２０〜４０ｍａｓｓ％程度添加して、アルミナ膜１７の表面や内部にこれらの酸化物を均一分散させたものである。アルミナ膜１７中にセリア等を添加すると（好ましくはＰｔ等の触媒と共に添加することの方が望ましい）、セリアのもつ酸素濃度調節作用により、排気ガス中への酸素の供給を活発にして、フィルタユニットＦ１に付着した“スス（ディーゼルパティキュレート）”の燃焼除去効率が向上し、ひいてはフィルタユニットＦ１の再生率が著しく向上することになる。また、フィルタユニットＦ１の耐久性を向上させることができる。
【００８８】
すなわち、セリア等の希土類酸化物は、アルミナの耐熱性を向上させるだけではなく、フィルタユニットＦ１の表面での酸素濃度を調節する役割も果たす。一般に、排気ガス中に存在する炭化水素や一酸化炭素は酸化反応により、またＮＯｘは、還元反応により除去される。ところで、触媒に添加されるセリアは、Ｃｅ３＋とＣｅ４＋の酸化還元電位が比較的小さく、次式２ＣｅＯ２⇔Ｃｅ２Ｏ３＋１／２Ｏ２の反応が可逆的に進行する。すなわち、排気ガスがリッチ域になると上記の反応は右に進行して雰囲気中に酸素を供給するが、逆にリーン域になると左に進行して雰囲気中の余剰酸素を吸蔵する。このようにして、雰囲気中の酸素濃度を調節することにより、該セリアは、炭化水素や一酸化炭素あるいはＮＯｘを効率よく除去できる空燃比の幅を広げる作用を担う。
【００８９】
一方、ＣｅＯ２が存在しない触媒は、排気ガス中の酸素を活性化することにより、スス（煤）を酸化させる。この反応は、流体中の酸素を活性化させなければならないために効率が悪い。
【００９０】
他方、ＣｅＯ２が存在する触媒については、次のような反応；
ＣｅＯ２⇔ＣｅＯ２−ｘ＋ｘ／２Ｏ２
によって、酸素が供給される。つまり、雰囲気中に吐き出された酸素及び排気ガス中の酸素は、触媒（貴金属）によって活性化されてスス（カーボン）と反応し、ＣＯ２となる（ＣｅＯ２−ｘは、酸化して元のＣｅＯ２に戻る）。また、ＣｅＯ２とススは、直接接触するために、吐き出される酸素量は少量であっても、このすすを効率よく酸化できるのである。
【００９１】
しかも、この場合のＣｅＯ２は、触媒（貴金属）を担持することによりＯＳＣ（酸素貯蔵機能）を増大させる。というのは、触媒（貴金属）は、排気ガス中の酸素を活性化し、貴金属近傍のＣｅＯ２表面の酸素も活性化するため、前記ＯＳＣが増大するのである。
【００９２】
なお、上記希土類酸化物については、上述した例にある単独酸化物（ＣｅＯ２）の他に、例えば、希土類元素とジルコニウムとの複合酸化物を用いることがより好ましい。それは、希土類酸化物中にジルコニウム酸化物を含有していることで、該希土類酸化物の粒成長の抑制を通じて酸素濃度の制御特性が向上するからであると考えられる。
【００９３】
ジルコニウムとの複合酸化物の形態をとる前記希土類酸化物は、その粒子径を１〜３０ｎｍ程度にすることが好ましく、より好ましくは２〜２０ｎｍの大きさにすることがよい。その理由は、粒子径が１ｎｍ未満の複合酸化物は製造上困難である。一方、粒子径が３０ｎｍ超になると、粒子がシンタリングしやすくなり、粒子表面積が小さくなり、ひいては排ガスとの接触面積が小さくなって、活性が弱まるという問題が残るからである。しかも、排ガス通過時の圧力損失も大きくなると懸念される。
【００９４】
上記のＳｉＣ粒子１６の各々の表面がアルミナ膜１７にてそれぞれ個別に被覆され、あたかもフィルタユニットＦ１の表面がアルミナ膜（担持膜）１７にて完全に被覆されているかの如き様相を呈する上記フィルタユニットＦ１に対し、触媒である貴金属元素、元素周期表のＶＩａ族及び元素周期表のＶＩＩＩ族の中から選ばれる元素を担持させる。これらの元素を具体的にあげると、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、セリウム（Ｃｅ）、銅（Ｃｕ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等がある。
【００９５】
従って、触媒を貴金属元素としてのＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、元素周期表ＶＩａ族の元素としてのＭｏ、Ｗ、元素周期表ＶＩＩＩ族の元素としてのＦｅ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、それら以外の周期表の元素としてのＶ、Ｃｅの中から選ばれる少なくとも１つの単体または化合物をアルミナ膜１７に担持させてもよい。
【００９６】
例えば、化合物として前記元素の組み合わせによる二元系合金や三元系合金が用いられる。これらの合金は、上述したように助触媒として作用するセリアやランタナの如き希土類酸化物とともに用いた方が有利である。こうしたフィルタユニットＦ１は被毒劣化（鉛被毒，燐被毒，硫黄被毒）が少なく、かつ熱劣化も小さいので耐久性に優れる。なお、上記元素の組み合わせによる合金以外にも、他の元素との組み合わせによる化合物（酸化物、窒化物又は炭化物）であってもよい。
【００９７】
ちなみに、二元系合金としては、Ｐｔ／Ｐｄ、Ｐｔ／Ｒｈ、Ｐｔ／Ｎｉ、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｔ／Ｍｏ、Ｐｔ／Ｗ、Ｐｔ／Ｃｅ、Ｐｔ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｖ、Ｐｔ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｇ、Ｐｄ／Ｒｈ、Ｐｄ／Ｎｉ、Ｐｄ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｍｏ、Ｐｄ／Ｗ、Ｐｄ／Ｃｅ、Ｐｄ／Ｃｕ、Ｐｄ／Ｖ、Ｐｄ／Ｆｅ、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｒｈ／Ｎｉ、Ｒｈ／Ｃｏ、Ｒｈ／Ｍｏ、Ｒｈ／Ｗ、Ｒｈ／Ｃｅ、Ｒｈ／Ｃｕ、Ｒｈ／Ｖ、Ｒｈ／Ｆｅ、Ｒｈ／Ａｕ、Ｒｈ／Ａｇ、Ｎｉ／Ｃｏ、Ｎｉ／Ｍｏ、Ｎｉ／Ｗ、Ｎｉ／Ｃｅ、Ｎｉ／Ｃｕ、Ｎｉ／Ｖ、Ｎｉ／Ｆｅ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｃｏ／Ｍｏ、Ｃｏ／Ｗ、Ｃｏ／Ｃｅ、Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｏ／Ｖ、Ｃｏ／Ｆｅ、Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｏ／Ａｇ、Ｍｏ／Ｗ、Ｍｏ／Ｃｅ、Ｍｏ／Ｃｕ、Ｍｏ／Ｖ、Ｍｏ／Ｆｅ、Ｍｏ／Ａｕ、Ｍｏ／Ａｇ、Ｗ／Ｃｅ、Ｗ／Ｃｕ、Ｗ／Ｖ、Ｗ／Ｆｅ、Ｗ／Ａｕ、Ｗ／Ａｇ、Ｃｅ／Ｃｕ、Ｃｅ／Ｖ、Ｃｅ／Ｆｅ、Ｃｅ／Ａｕ、Ｃｅ／Ａｇ、Ｃｕ／Ｖ、Ｃｕ／Ｆｅ、Ｃｕ／Ａｕ、Ｃｕ／Ａｇ、Ｖ／Ｆｅ、Ｖ／Ａｕ、Ｖ／Ａｇ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｆｅ／Ａｇ、Ａｕ／Ａｇがある。
【００９８】
また、三元系合金の例としては、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｒｈ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｎｉ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｃｏ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｍｏ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｗ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｃｅ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｖ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｎｉ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｃｏ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｍｏ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｗ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｃｅ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｖ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｒｈ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｃｏ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｍｏ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｗ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｃｅ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｖ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ｍｏ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ｗ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ｃｅ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ｖ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｃｏ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｍｏ／Ｗ、Ｐｔ／Ｍｏ／Ｃｅ、Ｐｔ／Ｍｏ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｍｏ／Ｖ、Ｐｔ／Ｍｏ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｍｏ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｍｏ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｗ／Ｃｅ、Ｐｔ／Ｗ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｗ／Ｖ、Ｐｔ／Ｗ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｗ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｗ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｃｅ／Ｃｕ、Ｐｔ／Ｃｅ／Ｖ、Ｐｔ／Ｃｅ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｃｅ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｃｅ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｃｕ／Ｖ、Ｐｔ／Ｃｕ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｃｕ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｃｕ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｖ／Ｆｅ、Ｐｔ／Ｖ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｖ／Ａｇ、Ｐｔ／Ｆｅ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｆｅ／Ａｇ、Ｐｔ／Ａｕ／Ａｇがある。
【００９９】
これらの触媒をアルミナ膜１７に担持するには、種々の方法が考えられるが、この実施形態に有利に適合する方法としては、含浸法，例えば蒸発乾固法、平衡吸着法、インシピアント・ウェットネス法あるいはスプレー法が適用できる。なかでもインシピアント・ウェットネス法が有利である。この方法は、所定量の触媒を含む水溶液をフィルタユニットＦ１に向けて少しずつ滴下し、担体表面が均一にわずかに濡れはじめた状態（インシピアント：Ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ）となった時点で、触媒がフィルタユニットＦ１の孔中に含浸するのを停止し、その後、乾燥、焼成する方法である。即ち、フィルタユニットＦ１の表面にビュレットや注射器を用いて触媒含有溶液を滴下することによって行う。触媒の担持量は、その溶液の濃度を調節することによって行う。
【０１００】
次に、フィルタユニットＦ１に触媒を担持する製造方法について説明するが、この製造方法も下記の方法に限定されるものではない。
この実施形態にかかるフィルタユニットＦ１に触媒を担持する製造方法の特徴は、上記フィルタユニットＦ１の凹凸表面に、ゾル−ゲル法によって希土類酸化物を含有するアルミナ膜１７を形成することにある。特に、溶液の浸漬によるセル壁１３を形成するＳｉＣ粒子１６の各々の表面に対し、希土類酸化物含有アルミナ膜１７をそれぞれ個別に被覆する。そして、仮焼成の後に、熱水処理工程を経ることにより、前記アルミナ膜１７のミクロ断面構造をセリア等が分散しているアルミナの小繊維を林立させたような植毛構造を呈するアルミナ薄膜（担持膜）１７に変化させ、次いで、そのアルミナ膜１７の表面に所定量の触媒を吸着させて固定化（担持）させる点にある。
【０１０１】
以下、各工程（（１）アルミナ膜１７の形成、（２）触媒の担持について説明する。
（１）フィルタユニットＦ１へのアルミナ膜１７の被覆
ａ．予備処理工程
この工程では、ＳｉＣ粒子１６の各々の表面に、アルミナとの化学的な結合を助成するために必要な量のＳｉを提供すべく、８００〜１６００℃で５〜１００時間加熱して酸化する処理を行う。もちろん、ＳｉＣ粒子１６の表面に十分な酸化膜があれば、この工程は省略可能である。例えば、ＳｉＣ焼結体はそもそも、０．８ｍａｓｓ％程度のＳｉＯ２を含んでいる。さらに、耐熱性を向上さするべく、ＳｉＯ２を増加する意味もあり、この場合、酸化雰囲気で８００〜１６００℃で５〜１００時間加熱することが望ましい。これは、８００℃未満だと、酸化反応が起こり難く、一方１６００℃を越えると酸化反応が進みすぎて、フィルタの強度低下を招くからである。推奨条件は１０００〜１５００℃、５〜２０時間である。それは、この条件であれば、Ｓｉを供給するのに十分なＳｉＯ２を表面に形成することができ、かつ、フィルタユニットＦ１の気孔率、気孔径を殆ど変化させないので、圧力損失特性を損なうことがないからである。
【０１０２】
ｂ．溶液含浸工程
この工程では、セル壁１３を構成する各ＳｉＣ粒子１６の表面にそれぞれ、アルミニウムと希土類元素とを含有する金属化合物の溶液、たとえば、硝酸アルミニウムと硝酸セリウムとの混合水溶液等を用いてゾル−ゲル法により含浸させることにより、希土類酸化物含有アルミナ膜１７を被覆する処理を行う。
【０１０３】
上記混合水溶液のうち、アルミニウム含有化合物の溶液については、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とが用いられる。金属無機化合物としては、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。金属有機化合物の例としては、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がある。具体例としてはＡｌ（ＯＣＨ３）３、Ａｌ（ＯＣ２Ｈ３）３、Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）３等がある。
一方、上記混合水溶液のうち、セリウム含有化合物の溶液については、Ｃｅ（ＮＯ３）３、ＣｅＣｌ３、Ｃｅ２（ＳＯ４）３、ＣｅＯ２、Ｃｅ（ＯＨ）３、Ｃｅ２（ＣＯ３）３等が用いられる。
【０１０４】
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、キシレン等のうち選ばれる少なくとも１つ以上を混合して使う。
また、溶液を作製するときには触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ酸を加えることもある。さらに、アルミナ膜１７の耐熱性を向上させるために、希土類酸化物の他に、Ｃｅ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｉ、Ｚｒの中から選ばれる少なくとも１つの単体または酸化物以外の化合物（硝酸塩、塩化物、硫酸塩、水酸化物又は炭酸塩）を、出発原料に添加してもよい。
【０１０５】
この実施形態において、好ましい金属化合物の例としては、Ａｌ（ＮＯ３）３及びＣｅ（ＮＯ３）３をあげることができるが、これらは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ブタンジオールを推奨する。推奨の第１の理由は、粘度が適当であり、ゲル状態でＳｉＣ粒子１６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。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、すなわち金属酸化物ゲルの前駆体を形成しやすいからである。
【０１０６】
かかるＡｌ（ＮＯ３）３の量は、１０〜５０ｍａｓｓ％であることが望ましい。１０ｍａｓｓ％未満だ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、一方、５０ｍａｓｓ％より多いと溶解時に発熱量が多くゲル化しやすくなるからである。
【０１０７】
また、Ｃｅ（ＮＯ３）３の量は１〜３０ｍａｓｓ％であることが好ましい。その理由は、１ｍａｓｓ％未満だとすすの酸化を促進することができず、３０ｍａｓｓ％より多いと焼成後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により、焼成後のＣｅＯ２粒子の分散度を向上できるからである。
【０１０８】
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℃未満だと溶質の溶解度が低いからであり、一方１３０℃より高い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。
攪拌時間は１〜９時間が望ましい。この理由は、前記範囲内では溶液の粘度が安定しているからである。
【０１０９】
上記のセリウム含有金属化合物（Ａｌ（ＮＯ３）３及び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また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を用いる。そして、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、前記複合酸化物を得るようにすることが好ましい。
【０１１０】
この実施形態において重要なことは、上記のようにして調整した金属化合物の溶液を、セル壁１３内の各ＳｉＣ粒子１６間の間隙である全ての気孔内に行き渡らせて侵入させることである。そのために、例えば、容器内にフィルタユニットＦ１を入れて前記金属化合物溶液を満たして脱気する方法や、フィルタユニットＦ１の一方から該溶液を流し込み、他方より脱気する方法等を採用することが好ましい。この場合、脱気する装置としては、アスピレータの他に真空ポンプ等を用いるとよい。このような装置を用いると、セル壁１３内の気孔内の空気を抜くことができ、ひいては各ＳｉＣ粒子１６の表面に上記金属化合物の溶液をまんべんなく行さ渡らせることができる。
【０１１１】
ｃ．乾燥工程
この工程では、ＮＯ２等の揮発成分を蒸発除去し、溶液をゲル化してＳｉＣ粒子１６の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℃×２時間程度の加熱を行う。それは、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。
【０１１２】
ｄ．仮焼成工程
この工程では、残留成分を除去して、アモルファスのアルミナ膜１７を形成するための仮焼成の処理を行う。具体的には、３００〜５００℃の温度に加熱することが望ましい。仮燃成の温度が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。
【０１１３】
ｅ．熱水処理工程
この工程では、上述した本実施形態に特有の構造のアルミナ膜１７を形成するため、仮焼成したフィルタユニットＦ１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１７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。
【０１１４】
すなわち、この熱水処理により、各ＳｉＣ粒子１６の表面に個別に付着した希土類酸化物含有アルミナは、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１７が形成される。一般に、アルミナの焼結は主に表面拡散で進行し、α−アルミナに相転移するときに急激に比表面積が減少する。しかし、前記アルミナ粒子にシリカが取り込まれているため、このシリカが熱処理過程においてアルミナの空孔サイトを埋め、あるいは針状粒子表面に移動して表面拡散や粒子間の焼結を抑制すると考えられる。したがって、フィルタユニットＦ１の焼結初期には、針状粒子間の接触点からの焼結による粘性流動機構が支配的であるが、後期ではシリカが針状粒子間の物質移動経路を遮断するためにα−アルミナへの転移が阻害され、それ以上の焼結が進行せずに高い比表面積を維持するものと考えられる。
【０１１５】
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１７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十分になるからである。
【０１１６】
ｄ．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℃であり、好ましい本焼成の温度は５〜２０である。この温度が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、焼結が進行しすぎて、表面積が低下する傾向にあるからである。
【０１１７】
（２）触媒の担持
ａ．溶液調整工程
フィルタユニットＦ１の表面に、図４（ｂ）に示すような植毛構造を有する希土類酸化物含有アルミナ膜（担持膜）１７を被覆し、そのアルミナ膜１７の凹凸状表面に対しＰｔ等の触媒を担持させる。この場合、触媒の担持量は、Ｐｔ等を含む水溶液をフィルタユニットＦ１の吸水量だけ滴下して含浸させ、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。
【０１１８】
例えば、フィルタユニットＦ１が保持する吸水量というのは、乾燥担体の吸水量測定値を２２．４６ｍａｓｓ％とし、この担体の質量が１１０ｇ、容積が０．１６３１を有するものであれば、この担体は２４．７９／ｌの水を吸水する。ここで、Ｐｔ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、Ｐｔ濃度４．５３ｍａｓｓｔ％）を使用する。所定の量１．７ｇ／ｌのＰｔを担持させるためには、担体に１．７（ｇ／ｌ）＊０．１６３（ｌ）＝０．２７２ｇのＰｔを担持すれば良いので、蒸留水によりジニトロジアンミン白金硝酸溶液（Ｐｔ濃度４．５３％）を希釈する。即ち、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（Ｐｔ濃度４．５３ｍａｓｓ％）／蒸留水の重量比率Ｘ（％）は、Ｘ＝０．２７２（Ｐｔ量ｇ）／２４．７（含水量ｇ）／４．５３（Ｐｔ濃度ｍａｓｓ％）で計算され、２４．８ｍａｓｓ％となる。
【０１１９】
ｂ．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、上記フィルタユニットＦ１の両端面にピペットにて定間隔に滴下する。例えば、片面に４０〜８０滴づつ定間隔に滴下し、フィルタユニットＦ１を覆うアルミナ薄膜３表面にＰｔを均一に分散固定化させる。
【０１２０】
ｃ．乾燥、焼成工程
水溶液の滴下が終わったセラミック担体は、１１０℃、２時間程度の処理にて乾燥して水分を除去したのち、デシケータの中に移し１時間放置し、電子天秤等を用いて付着量を測定する。次いで、Ｎ２雰囲気中で、約５００℃−１時間程度の条件の下で焼成を行いＰｔの金属化を図る。このフィルタユニットＦ１は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、単に「ＤＰＦ」と略記する）として用いられ、それ自体ではパティキュレート（浮遊粒子状物質：ＰＭ）をセル壁１３で捕集する機能しか持たないが、これに触媒を担持することにより、排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素を酸化することができる。
【０１２１】
また、ディーゼル排気ガスのような酸化雰囲気においても、ＮＯｘを還元できるＮＯｘ選択還元型触媒成分や吸蔵型触媒成分を担持すれば、ＮＯｘの還元も可能である。なお、このＤＰＦ中に捕集される前記パティキュレートは、堆積とともに上記ＤＰＦの圧力損失の増加を招くため、通常は燃焼処理等により除去して再生する必要がある。通常のディーゼル排気ガス中に含まれるパティキュレートの主成分であるスス（炭素）の燃焼が開始される温度は約５５０〜６３０℃である。この点、触媒をＤＰＦに担持すると、そのすすの燃焼反応パスが変わり、エネルギー障壁を低くすることができる。ひいては燃焼温度を３００〜４００℃と大幅に低下させることができ、再生に要するエネルギーを削減でき、いわゆる上述したセリアの作用とも相俟って、再生効率の高いＤＰＦシステムを構築できるようになる。
【０１２２】
以上説明したように、本実施形態にかかるフィルタユニットＦ１は、とくにディーゼル排気ガス処理システムに応用することが好ましいと言えるが、それぞれの次のような機能が期待できる。
【０１２３】
ａ．ディーゼル排ガス用酸化触媒としての機能
（１）排ガス浄化機能…ＴＨＣ（全炭化水素）、ＣＯの酸化
（２）エンジンの運転を妨げない機能…圧力損失
ｂ．触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタとしての機能
（１）排ガス浄化機能…すすの燃焼温度、ＴＨＣ，ＣＯの酸化
（２）エンジンの運転を妨げない機能…圧力損失
【実施例】
【０１２４】
（参考例）
（１）α型炭化珪素粉末５１．５重量％とβ型炭化珪素粉末２２重量％とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ（メチルセルロース）と水とをそれぞれ６．５重量％、２０重量％ずつ加えて混練した。次に、前記混練物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えたのちさらに混練し、押出し成形することにより、ハニカム状の生成形体を得た。
【０１２５】
（２）次に、上記生成形体をマイクロ波乾燥機を用いて乾燥した。その後、成形体の貫通孔１２の一部を多孔質炭化珪素焼結体製の封止用ペーストによって封止した。次いで、再び乾燥機を用いて封止用ペーストを乾燥させた。端面封止工程に続いて、この乾燥生成形体を４００℃で脱脂し、その後、常圧のアルゴン雰囲気下において２２００℃で約３時間焼成した。その結果、多孔質炭化珪素焼結体製のフィルタユニットＦ１を得た。
【０１２６】
（３）セラミックファイバ（アルミナシリケートセラミックファイバ、ショット含有率３％、繊維長さ０．１ｍｍ〜１００ｍｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてのシリカゾル（ゾルのＳｉＯ２の換算量は３０％）７重量％、有機バインダとしてのカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％を混合し混練し、その混練物の粘度を調整して、シール材層１５の形成に使用されるペーストを作製した。
【０１２７】
（４）次に、フィルタユニットＦ１の外周面に前記接着剤層形成用ペーストを均一に塗布するとともに、フィルタユニットＦ１の外周面どうしを互いに密着させた状態で、５０℃〜１００℃×１時間の条件にて乾燥・硬化させ、フィルタユニットＦ１どうしをシール材層１５を介して接着した。ここでは、シール材層１５の厚さは１．０ｍｍに設定した。
【０１２８】
（５）上記フィルタユニットを、４本×４本の１６本で組み合わせて、断面正方形状のセラミックフィルタ９を完成させた。
【０１２９】
上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け、この状態で該セラミックフィルタ９をケーシング８内に収容し、第１排気管６、ケーシング８、第２排気管７の順に設置した。そして、図５に示すような４種類に配管構成としたケーシング８ａ〜８ｄを用い、ディーゼルエンジンの排気ガスを一定時間供給した。それぞれの水準で、捕集を１０時間行った後にセラミックフィルタ９を取り出して切断し、肉眼観察を行った。
【０１３０】
その結果、各種のケーシング８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ内セラミックフィルタ９には、図５に示すような煤（スス）１６が蓄積された。ケーシング８ａの場合、第１排気管６と第２排気管７とが、ケーシング８の断面中央部に配設されているので、スス１６がセラミックフィルタ９の中央部に多く蓄積された。ケーシング８ｂの場合、第１排気管６と第２排気管７とが、ケーシング８のいずれか一方の周辺部に片寄って配設されているため、セラミックフィルタ９の断面周辺部よりの排気管の延長線上にスス１６が多く蓄積された。ケーシング８ｃの場合、第１排気管６は、ケーシング８の断面中央部に、一方、第２排気管７はケーシング８の断面周辺部に配設されているので、セラミックフィルタ９の中央部や第２排気管が配設されている周辺部にスス１６が多く蓄積された。そして、ケーシング８ｄの場合、第１排気管６は、ケーシング８の上側周辺部に、一方、第２排気管７はケーシング８の下側周辺部に位置していて、第１排気管６と対向しない位置にあると、第１排気管６や第２排気管７の配設してある位置のセラミックフィルタ９にスス１６が多く蓄積された。
【０１３１】
以上のことをまとめると、セラミックフィルタ９において、第１排気管６の下流側端や、第２排気管７の上流側端に近い所にあるフィルタユニットＦ１の所に多く蓄積される傾向が見られた。
このことは、スス１６の蓄積量がガスの流入量に比例していると考えることができる。たとえば第１排気管の下流側端に近い位置にあるフィルタユニットＦ１の方が、遠い位置にあるフィルタユニットＦ１よりも入射ガス速度が速く（量が多く）、加えて、同じフィルタの逆側に第２排気管の上流側端があれば、より一層その位置のフィルタ内のガス速度が（量が多く）増すことになる。
【０１３２】
従って、以降の実施例において、図５（ａ）のように、第１排気管と第２排気管をケーシングの中央部に連結することとする。すると、セラミックフィルタ９において、中央部４本と周辺部１２本との間には流速の差が生じる別の領域と捉えることができる。以下その２つの領域に様々な種類のフィルタを当てはめて実施、比較試験を行った。
【０１３３】
（実施例１）
実施例１−１において、基本的には参考例と同様にセラミックフィルタ９を製造することとした。ただし、実施例１−１では、表１に表すように、ＳｉＣ製フィルタと、コージェライト製フィルタの２種類を用いて、周辺部を市販のコージェライト製フィルタ１２本、中央部をＳｉＣ製フィルタ４本として、合計１６本でセラミックフィルタ９を製作した。ここでコージェライトの熱伝導率は、２Ｗ／ｍＫであり、ＳｉＣの熱伝導率は、７０Ｗ／ｍＫである。
【０１３４】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け、この状態でケーシング８内に収容し、まず、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に、セラミックフィルタ９を取り出して切断し肉眼観察を行った。その結果、図６（ａ）に示すように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１３５】
そして新しいセラミックフィルタ９を用意し、上記排気ガスを供給した。そして、捕集・再生を１００回繰り返した後に該セラミックフィルタ９を取り出して肉眼観察を行った。その結果、フィルタユニットＦ１にはクラックが全く認められなかった。また、このセラミックフィルタ９の平均再生率は９５％と高く、切断して目視にて確認した結果、スス１６は存在しなかった。
【０１３６】
（比較例１−１、１−２）
比較例１−１、１−２においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、比較例１−１では、表１に表すように、ＳｉＣ製フィルタユニット１６本で、セラミックフィルタ９を製作した。比較例１−２では、ＳｉＣ製フィルタと、コージェライト製フィルタの２種類を用いて、中央部をコージェライト製フィルタ４本、外周部をＳｉＣ製フィルタ１２本として、合計１６本でセラミックフィルタ９を製作した。
【０１３７】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け、この状態でケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に、該セラミックフィルタ９を取り出して切断し肉眼観察を行った。その結果、比較例１−１と比較例１−２は共に、実施例１−１と同様に、図６（ａ）のように、周辺部での蓄積量が少なくなっていた。
【０１３８】
そして、新しいセラミックフィルタ９に代えて、排気ガスを供給し、１００回、捕集・再生を繰り返した後に、そのフィルタを取り出して肉眼観察を行った。
その結果、比較例１−１においては、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。しかし、このセラミックフィルタの平均再生率が８５％と低く、切断して目視にて確認した結果、外周部のフィルタユニットＦ１に若干ススの燃え残りが発生した。また、比較例１−２においては、中央部のフィルタユニットＦ１にクラックが認められた。しかも、平均再生率は８０％と低く、切断して目視にて確認した結果、外周部のハニカムフィルタＦＩには比較例１−１より多くのススの燃え残りが発生した。
【０１３９】
【表１】
2008309163.tif 000003
【０１４０】
（実施例２）
この実施例においては、圧力損失の異なるセラミックフィルタ９を代表例として実験を行った。基本的には上記参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、表２に表すようにＳｉＣ製フィルタユニットのセル壁１３の厚みやセル数や金型を変更することで調整し、表３に表すように原料配合を変更することで気孔率、気孔径を調整してフィルタを製作した。
【０１４１】
そして、それぞれのフィルタユニットＦ１に関して標準的な圧力損失（ＰＭＯｇ／Ｌ、流速１３ｍ／ｓの空気を流したときの差圧を測定したもの）を測定し、その結果を表２、表３に合わせて記載した。
【０１４２】
次に、表４に示したように、中央部と周辺部のフィルタをそれぞれ設定し、周辺部として設定したフィルタ１２本により、周辺部を形成し、中央部として設定した４本のフィルタにより中央部を形成し、セラミックフィルタ９を製作した。
【０１４３】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け後ケーシング８内に収容し、上記参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果も合わせて表４に記載した。
【０１４４】
そして、新しいセラミックフィルタ９を用意し、排気ガスを実際に供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後に、該セラミックフィルタ９を取り出して肉眼観察を行った。その結果と再生率を表４に記載した。
【０１４５】
【表２】
2008309163.tif 000004
【０１４６】
【表３】
2008309163.tif 000005
【０１４７】
【表４】
2008309163.tif 000006
【０１４８】
（実施例３）
実施例３−１においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、実施例３−１では、表５に示すように、ＳｉＣ製フィルタの強度を変えた２種類のフィルタを用いた。強度を変化させるために、高い方の焼成温度は２３００℃−３ｈｒ、低い方の焼成温度は２１００℃−２ｈｒと設定した。その強度は、ＪＩＳ Ｒ１６２５に記載された３点曲げ試験に基づいて測定した。このとき下部スパンは１３５ｍｍとし、ヘッドスピードは０．５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。この試験を２０本行い、その製造ロットの同じものから選んでセラミックフィルタ９を製作した。ここで、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成し、平均曲げ荷重を３５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１４９】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、図６（ａ）に示すように、フィルタの周辺部の蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１５０】
そして、新しいセラミックフィルタ９に代えて排ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後に取り出して肉眼観察を行った。その結果、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。また、平均再生率は９０％と高く、これを切断して目視にて確認した結果、ススは存在しなかった。
【０１５１】
（比較例３−１、３−２）
比較例３−１、３−２においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、比較例３−１では、表５に表すように標準的な、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１６本でセラミックフィルタ９を製作した。比較例７−２では、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成し、標準的な平均曲げ荷重を３５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１５２】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、比較例３−１、比較例３−２でも図６（ａ）のように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１５３】
そして、新しいセラミックフィルタ９を用意して排気ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後にこれを取り出して肉眼観察を行った。その結果、比較例３−１、比較例３−２においては、中央部のフィルタユニットＦ１にクラックが認められた。
【０１５４】
【表５】
2008309163.tif 000007
【０１５５】
（実施例４）
次に、再生時に、ガス流速の遅いエンジンを利用して、捕集・再生を繰り返した。
実施例４−１は、基本的には実施例３と同様にしてセラミックフィルタ９を製造した例である。ただし、実施例４−１では、表６に示すように、ＳｉＣ製フィルタの強度を変えた２種類のフィルタを用いて、セラミックフィルタ９を製作した。
【０１５６】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、図６（ａ）に示すように、フィルタの周辺部の蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１５７】
そして、新しいセラミックフィルタ９に代えて排気ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後に取り出して肉眼観察を行った。このとき、実施例３の条件に比べて流速を遅い条件にして再生をした。その結果、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。また、平均再生率は８０％と低く、これを切断して目視にて確認した結果、ススが存在していた。
【０１５８】
（比較例４−１、４−２）
比較例４−１、４−２においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、比較例４−１では、表６に表すように標準的な、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１６本でセラミックフィルタ９を製作した。比較例４−２では、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成し、標準的な平均曲げ荷重を３５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１５９】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、比較例４−１、比較例４−２でも図６（ａ）のように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１６０】
そして、新しいセラミックフィルタ９を用意して排気ガスを供給し、実施例４のように捕集・再生を１００回繰り返した後にこれを取り出して肉眼観察を行った。その結果、比較例４−１、比較例４−２においては、外周部のフィルタユニットＦ１にクラックが認められた。
【０１６１】
【表６】
2008309163.tif 000008
【０１６２】
（実施例５）
実施例５−１においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造することとした。ただし、実施例５−１では、表７に表すように、ＳｉＣ製のフィルタの長さを変えた２種類のフィルタユニットＦ１を用いた。ここで、標準的長さ１５０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成し、１３０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１６３】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、図７（ａ）に示すように、フィルタの中央部および周辺部がほぼ同じ所までススが蓄積していた。
【０１６４】
そして、新しいセラミックフィルタ９に代えて、引続き排気ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後にこれを取り出して肉眼観察を行った。その結果、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。また、平均再生率は９０％と高く、これを切断して目視にて確認した結果、ススは存在しなかった。
【０１６５】
（比較例５−１、５−２）
比較例５−１、５−２においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、比較例５−１では、表７に表すように、標準的長さ１５０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ１６本でセラミックフィルタ９を製作した。比較例５−２では、標準的長さ１５０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成し、１３０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１６６】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、比較例５−１では図６（ａ）に示すように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。また、比較例６−２では、図７（ｂ）のように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっており、図６（ａ）よりもその差が大きかった。
【０１６７】
そして、新しいセラミックフィルタ９を用意して排気ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後にこれを取り出して肉眼観察を行った。その結果、比較例５−１においては、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。しかし、平均再生率は８５％と低く、これを切断して目視にて確認した結果、外周部のフィルタユニットＦ１に若干のススの燃え残りが発生した。また、比較例５−２においては、中央部のフィルタユニットＦ１にクラックが認められた。しかも、セラミックフィルタ９の再生率は平均７０％と低く、これを切断して目視にて確認した結果、外周部のフィルタユニットＦ１には比較例５−１より多くのススの燃え残りが発生した。
【０１６８】
【表７】
2008309163.tif 000009
【０１６９】
以上のことから本発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１実施例のフィルタでは、２種類以上のフィルタユニットの材質を変えて、熱伝導の差を与えススがたまりやすく流速の速い部分を高温にすることができる。よって、フィルタ全体の均一再生を促すことができる。
（２）第２実施例のフィルタでは、圧力損失の高いフィルタユニットと低いフィルタユニットを組み合わせることで、排ガスが圧力損失の低いフィルタへ流れやすくなる。よって、排ガスの流量の低いところに圧損の低いフィルタを配置するとより効果的なフィルタの均一捕集と再生ができる。また、中央部の圧力損失より外周部の圧力損失が１．０〜１．５である方がフィルタ全体として均一に捕集再生することができる。
（３）第２実施例のフィルタでは、排ガスの流量の低いところに壁厚の薄いフィルタを配置して、排ガス流量の高いところに壁厚の厚いフィルタを配置することによって、効果的なフィルタの均一捕集と再生ができる。
（４）第２実施例のフィルタでは、排ガスの流量の低いところに気孔率の高いフィルタを配置して、排ガス流量の高いところに気孔率の低いフィルタを配置することによって、効果的なフィルタの均一捕集と再生ができる。
（５）第２実施例のフィルタでは、排ガスの流量の低いところに気孔径の大きいフィルタを配置して、排ガス流量の高いところに気孔径の小さいフィルタを配置することによって、効果的なフィルタの均一捕集と再生ができる。
（６）第２実施例のフィルタでは、排ガスの流量の低いところにセル密度の高いフィルタを配置して、排ガス流量の高いところに、セル密度の低いフィルタを配置することによって、効果的なフィルタの均一捕集と再生ができる。
（７）第３、４実施例のフィルタでは、強度の異なるフィルタを用いることで熱衝撃のかかりやすい部分に強いフィルタを用いることで、捕集量に適したフィルタを設定できるため、全体的なフィルタとしての強度が向上する。
（８）第５実施例のフィルタでは、流体の流量の多い部分を長く、少ない部分を短くした長さの異なるフィルタを用いて集合体を構成することでススの捕集量をガス流入断面から一定にすることができ効果的な再生を行うことができる。
中央部の圧力損失より外周部の圧力損失が、１．０１〜１．５である方がより均一に捕集・再生することができる。
【０１７０】
なお、本発明の上述した実施形態は、次のように変更してもよい。
ａ．壁厚を厚く、気孔率を低くしたフィルタを、フィルタの中央部となるようにして、壁厚を薄く気孔率を高くしたフィルタをフィルタ集合体の周辺部となるように設置したフィルタ。
ｂ．長さの異なるフィルタを用いて集合体を形成するときに、集合体の両端面とも揃えないように設置したフィルタ。
ｃ．フィルタ集合体の断面形状を円形状、略楕円状、略三角形状に変更すること
また、本発明において、フィルタは、多孔質金属フィルタや、セラミックファイバを利用したフィルタを用いることができる。
【０１７１】
その他、フィルタの断面形状を変えたときに、カットした複数個の四角柱状でない異型のフィルタユニットのみを、他の四角柱のハニカムフィルタより強度の強いものに変更することができる。このようにすることで、異型のフィルタの強度不足を解消してフィルタとしての強度を向上させることができる。
さらには、本発明において、気孔分布をシャープでなくブロードにすることができる。このようにすると、捕集中の低圧力損失が得られる。
【０１７２】
（実施例６）
この実施例は、耐熱性の異なる触媒を用いた上記セラミックフィルタを用い、このフィルタの作用・効果を確認するために行ったものである。表８に示す条件の下に製造したセラミックフィルタ（実施例６−１、比較例６−１及び比較例６−２）を、ディーゼル車の排ガス浄化装置におけるセラミックフィルタとして取付けて浄化試験を行った。例えば、耐熱性の良好な上記触媒としては、ＣｅＣ２のような希土類酸化物１０％を入れたものを用いた。なお、ここでの触媒の耐熱性の良し悪しの区別は、図９に示すように、１２００℃で熱処理した後に、比表面積の変化量を見て判断した。この試験ではセラミックフィルタの再生率、このフィルタの中央部および周辺部の２箇所を測定点とし、セラミックフィルタにおける各フィルタユニットＦ１毎の温度差、耐久性（１０回再生したときの再生率）について調査した。その結果も表８の中に示した。
【０１７３】
表８に示すように、実施例および比較例はそれぞれ、初期はともに９０％以上と高い値を示した。ところが、１０回使用した後の再生率は明らかに耐熱性のある比較例６−１が高い値を示すが、次いで比較例６−３ではなく、実施例６−１となった。また、再生温度に到っては、実施例６−１が、比較例よりも全体の温度差が低い値を示した。すなわち、再生温度の高い所に、耐熱性の高い触媒つきフィルタを設置したので、１０回使用後の再生率が高いものとなったのである。
【０１７４】
【表８】
2008309163.tif 000010
【０１７５】
（実施例７）
この実施例は、活性温度の異なる触媒を担持したセラミックフィルタを利用して、製作したセラミックフィルタについての作用・効果を確認するために行ったものである。すなわち、表９に示す条件の下に製造したセラミックフィルタ（実施例７−１、比較例７−１、比較例７−２、比較例７−３）を、ディーゼル車の排気ガス浄化装置に取付けて浄化試験を行った。なお、ここで活性温度の異なる触媒の区別は、図１０示すように、再生温度と再生率の関係を見て判断した。例えば、このような高温活性の触媒とは、触媒付与後の初期フィルタ（これを活性温度が低くてもよく再生できる低温活性フィルタとする）に対して、８００℃で３時間酸化雰囲気で熱処理することで、触媒の活性を低下させることによって、活性温度が高くないと十分に再生できないようにしたものである。この試験ではセラミックフィルタ（集合体）の再生率、該セラミックフィルタの中央部および周辺部の２箇所を測定点とし、各フィルタユニットＦ１毎の温度差について調査した。その結果を表９の中に示した。
【０１７６】
表９に示すように、各セラミックフィルタ（集合体）の温度は、中央部が６５０℃となり、周辺部が６００℃となった。この結果から、実施例７−１、比較例７−１はそれぞれ、初期段階から９０％以上と高い値を示した。ところが、実施例７−１と同じ種類のセラミックフィルタの中央部と周辺部とを逆にして組み上げた比較例７−３のセラミックフィルタは、周辺部の活性が悪いために実施例７−１よりも低い再生率を示した。
【０１７７】
【表９】
2008309163.tif 000011
【０１７８】
（実施例８）
この実施例は、触媒担持量の異なるセラミックフィルタについての作用・効果を確認するために行ったものである。すなわち、表１０に示す条件の下に製造したセラミックフィルタ（実施例８−１、実施例８−２、比較例８−１、比較例８−２、比較例８−３）を、ディーゼル車の排気ガス浄化装置に取付けて浄化試験を行った。この試験では、触媒担持量を以下のように決定した。まず、該セラミックフィルタの中央部にあるフィルタユニット４本と、外周部にあるフィルタユニット１２本の２つの領域に分けた。そして、その２領域の比率を決定した。そして、その比率になるようにフィルタ１本毎に等分してフィルタの担持量を決定した。このときの、セラミックフィルタ（集合体）の再生率、フィルタの中央部、周辺部の２箇所を測定点とし、各フィルタユニット毎の温度差、耐久性（数回再生したときの再生率）について調査した。その結果を表１０の中に示した。
【０１７９】
表１０に示すように、それぞれのセラミックフィルタ（集合体）の温度は中央部が６５０℃となり、周辺部が６００℃となった。まず、初期の段階では、再生率の高い順番は、比較例８−１、実施例８−１、比較例８−３、実施例８−２、比較例８−２の順となっている。この結果は、セラミックフィルタ全体の触媒担持量を考えて、順番をつけたものとほぼ同じとなる。
【０１８０】
ここで、実施例８−１と比較例８−３とを比べてみる。この両者はセラミックフィルタ自体（集合体）としてみると、同じ量の触媒が担持されているのであるが、再生率については、実施例８−１の方が高い結果となっている。また、実施例８−２と、比較例８−２とを比べてみると、同じ量の触媒が担持されているのであるが、再生率については、実施例８−２の方が高い結果となっている。これらの結果から、触媒担持量は、中央部よりも周辺部を多めに担持する方が効果的である。
【０１８１】
次に、数回再生を繰返した結果について考えてみる。すると、実施例８−１と比較例８−３または、実施例８−２と比較例８−２のように、周辺部の触媒の量が多い方（実施例８−１、実施例８−２）が数回繰返した後の再生率も高くなる傾向がみられた。
【０１８２】
【表１０】
2008309163.tif 000012
【０１８３】
（実施例９）
この実施例は、触媒担持量の担持領域が異なるセラミックフィルタ（集合体）ついての作用・効果を確認するために行ったものである。表１１に示す条件の下に製造したセラミックフィルタ（実施例９−１、比較例９−１、比較例９−２、比較例９−３）を、ディーゼル車の排ガス浄化装置におけるフィルタ集合体として取付けて浄化試験を行った。
【０１８４】
この試験では、触媒担持量を以下のように決定した。まず、セラミックフィルタ（集合体）を中央部のフィルタユニット４本と、外周部のフィルタユニット１２本との２つの領域に分けた。そして、その２領域の比率を決定した。そして、その比率になるようにフィルタユニット１本毎に等分してセラミックフィルタの担持量を決定した。このときの、セラミックフィルタの再生率、全フィルタの中央部、周辺部の２箇所を測定点とし、集合体におけるフィルタユニット毎の温度差、耐久性（１０回再生したときの再生率）について調査した。その結果を表１１中に示した。
【０１８５】
表１１に示すように、それぞれのセラミックフィルタの温度は、中央部が６５０℃となり、周辺部が６００℃となった。まず、初期の段階では、再生率の高い順番は、実施例９−１、比較例９−１、比較例９−３、比較例９−２の順となっている。この結果は、フィルタ集合体全体の触媒担持量を考えて、順番をつけたものとほぼ同じ傾向となる。
【０１８６】
次に、１０回使用後の再生率を測定すると、実施例９−１の方が、比較例９−３よりも、大きな再生率を示す。よって、高温になる中央部分の触媒量を減少することが可能となる。
【０１８７】
【表１１】
2008309163.tif 000013
【０１８８】
以上の説明に明らかなように、本発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）耐熱性が異なる２種以上の触媒を担持したハニカム状フィルタユニットを複数個組み合わせたフィルタ集合体では、高温部での触媒の熱耐性を向上し、シンタリングを防止することで、無駄なく長期間使用することができる。
（２）触媒活性温度が異なる２種類以上の触媒を担持したフィルタユニットを組み合わせたセラミックフィルタ集合体では、低温部での再生率を向上させることが可能となる。
（３）担持量が異なる２種類以上の触媒を担持したフィルタユニットを組み合わせたセラミックフィルタ集合体では、低温部での再生率を向上させることが可能となる。
（４）担持領域が異なる２種類以上のフィルタユニット触媒つきフィルタを組み合わせたセラミックフィルタでは、高温部でのフィルタ触媒量を減少させることができる。
【０１８９】
なお、本発明の上掲の実施形態は以下のように変更してもよい。すなわち、これらの実施形態においては、排気ガスによって、セラミックフィルタ（集合体）に熱を加えたが、ヒーター等の加熱手段によってフィルタを再生させる部分にも同様に応用した排ガス浄化装置を使用することができる。
図１３に示したように、触媒を壁に多く付着させても、内部にまで浸透させてもよい。
【０１９０】
次に、請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１）フィルタは一種類のみに限定されることはない。気孔径、気孔率等を変更して、均一に捕集することを可能としたセラミックフィルタに、請求の範囲に記載したようなフィルタユニットの集合体を製作すること、そうすることで、より均一な再生を行うことができる。
（２）上記実施形態は、フィルタユニット毎に別々に触媒をつけているが、１つのフィルタの端面に部分的にシールをつけて、スラリーにつけてやることで、同等のものを作り出すことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明に係るセラミックフィルタは、強度に優れ、ススの均一捕集，均一再生作用に優れるため自動車用排ガス浄化装置に使用することができる。とくに、本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置等に装置して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】排ガス浄化装置の一例を示す略線図である。
【図２】フィルタユニットを組み合わせたブロックの斜視図である。
【図３】排気ガス浄化装置の要部拡大断面図である。
【図４】圧力損失特性の説明図である。
【図５】ケーシングと排気管の設置場所の違いによるススの捕集量の違いを示した参考実施例の結果を示したグラフである。
【図６】フィルタの形状を変えたことによるススの蓄積量の違いを示した比較実施例の結果を示したグラフである。
【図７】フィルタの長さを変えたことによるススの蓄積量の違いを示した比較実施例の結果を示したグラフである。
【図８】実施形態のセラミックフィルタのアルミナの担持例を示した図である。
【図９】触媒の耐熱性に及ぼす比表面積を熱処理時間との関係を示したグラフである。
【図１０】触媒の活性温度に及ぼす再生率と温度との関係を示したグラフである。
【図１１】触媒の担持例を示した断面図である。
【図１２】ケーシングと排気管の配置場所を変えたことによる温度伝搬の仕方を示した断面図である。
【図１３】数回使用後の再生率を示したグラフである。
【図１】
2008309163.tif 000014
【図２】
2008309163.tif 000015
【図３】
2008309163.tif 000016
【図４】
2008309163.tif 000017
【図５】
2008309163.tif 000018
【図６】
2008309163.tif 000019
【図７】
2008309163.tif 000020
【図８】
2008309163.tif 000021
【図９】
2008309163.tif 000022
【図１０】
2008309163.tif 000023
【図１１】
2008309163.tif 000024
【図１２】
2008309163.tif 000025
【図１３】
2008309163.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月7日(2008.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造を有する柱状の、多孔質セラミック焼結体からなるフィルタユニットの複数個を、シール材層を介して組み合わせ一体に結束してなる集合体からなり、かつこの集合体は、軸方向長さが異なるフィルタユニットを排気ガス流入状況に応じて組み合わせたものであることを特徴とするセラミックフィルタ。
【請求項２】
長さの異なるフィルタユニトの組み合わせは、中央部に長いものを周辺部に短いものを配置したことを特徴とする請求項１に記載のセラミックフィルタ。
【請求項３】
前記フィルタユニットは、同じセラミックであることを特徴とする請求の範囲１または２に記載のセラミックフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタユニットは、多孔質炭化珪素焼結体であることを特徴とする請求の範囲１〜３のいずれか１に記載のセラミックフィルタ。
【請求項５】
前記フィルタユニットは、触媒が担持されていることを特徴とする請求の範囲１〜４のいずれか１に記載のセラミックフィルタ。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１に記載のセラミックフィルタを、ディーゼル自動車の排気管中に配設したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
削除
【０００２】
本発明は、場所によって各種の特性が異なるセラミックフィルタとこのフィルタを用いた排ガス浄化装置に関し、とくに特性の異なる複数のフィルタユニットを組み合わせて一体化してなるセラミックフィルタと、このフィルタを用いた排ガス浄化装置を提案する。
【背景技術】
【０００３】
近年、自動車の数は、飛躍的に増加しており、それに比例して自動車の内燃機関から出される排気ガスの量も急激な増加の一途を辿っている。特に、ディーゼルエンジンから出される排気ガス中に含まれる種々の物質は、大気汚染を引き起こす原因となるため、自然環境に深刻な影響を与えつつある。また、最近では排気ガス中の微粒子（ディーゼルパティキュレート）が、アレルギー障害や精子数の減少を引き起こす原因となるとの研究結果も報告されており、この排ガス中の微粒子を除去する対策を講じることが、人類にとって急務の課題であると考えられている。
【０００４】
このような背景のもと、従来より、多種多様の排ガス浄化装置が提案されている。たとえば、一般的な排ガス浄化装置としては、エンジンの排気マニホールドに連結された排気管の途上にケーシングを設け、その中に微細な孔を有するフィルタを配置した構造のものがある。そのフィルタを構成する材料としては、金属や合金のほか、セラミックスがある。セラミックスからなるフィルタの代表例としては、コーディエライト製フィルタがよく知られている。最近では、耐熱性，機械的強度，捕集効率が高く、化学的に安定で、圧力損失が小さい等の利点がある多孔質炭化珪素質焼結体を、フィルタ形成材料として用いる例がある。
【０００５】
一般的なセラミックフィルタおよびこれを用いた排気ガス浄化装置は、フィルタの軸線方向に沿って形成されている多数のセルの中を排ガスが通り抜ける際に、該排ガス中の微粒子がセル壁にトラップされ、その結果として、排ガス中から微粒子を除去するようになっている。ところで、多孔質炭化珪素焼結体製のセラミックフィルタは、一般に、熱膨張が大きいため熱衝撃に対して弱く、そのために、大型化のものほどクラックが生じやすいという問題点があった。この点について、特開平８−２８２４６号公報では、クラックによる破損を避ける手段として、小さな複数のフィルタユニットを組み合わせて１つの集合体としたセラミックフィルタを開示している。この技術は、押出成形機の金型を介してセラミック原料を連続的に押し出すことにより、四角柱状のハニカム成形体（ハニカムユニット）を形成し、そのハニカム成形体を等しい長さに切断し、その後、その切断片を焼成してフィルタユニットとし、そのフィルタユニット複数個を束ねて外周面どうしをセラミック質接着剤を介して接着し、一体化することにより、これらの集合体よりなるセラミックフィルタを得る方法である。
【０００６】
なお、上記セラミックフィルタは、その外周面に、セラミックファイバ等からなるマット状の断熱材を巻き付けたものが好ましく、この状態で、自動車等の排気管の途上に設けられたケーシング内に収容される。
【０００７】
このようなフィルタは、ススを捕集し、燃焼（再生）を繰り返すと、セラミックフィルタの位置によってススの捕集量にばらつきが生じることがあった。
【０００８】
これに対して、従来、特開平１−１４５３７７号公報には、平均気孔径が、中央部の隔壁から、外周部隔壁に向かうにつれて、段階的に又は連続的に大きくなるハニカム構造のフィルタを提案している。
上記従来技術（特開平１−１４５３７７７号公報）の場合、中央部と外周部のみに着目している。このような構造のセラミックフィルタでは、これを配気管のケーシング内に配設すると、均一な捕集、再生が行われないことがある。すなわち、フィルタユニットの一部に、局部的に多めのススが捕集されて不均一になり、再生時等においてフィルタとしての強度が低下してしまうことがあった。また、燃料添加剤、エンジンオイル等に含まれる灰分（アッシュ）が一部のフィルタユニットに蓄積されやすくなり、フィルタとしての寿命が短くなることもあった。
【０００９】
また、上述した従来のセラミックフィルタ全体の再生を行うことを一定期間繰り返して使用すると、初めのうちは、図９に示す再生率（再生前後の重量変化率）のグラフから明らかなように、ススが確実に燃焼することがわかったが、何度か繰り返すと触媒としての反応性が出次第に低下していくこともまたわかってきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来技術が抱えている上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィルタの軸方向及び半径方向の全体に亘ってススを均等に捕集することができると共に、均一に再生するのに有効で、しかも高い排ガス除去効率（フィルタ効率）を長い間維持することができ、さらには耐久性に優れたセラミックフィルタを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、フィルタ効率が良く、強度や寿命に優れた前記セラミックフィルタを用いた排ガス浄化装置を提供することにある。
【００１２】
上記目的の実現に向けた研究の中で、発明者らは、セラミックフィルタが場所によって、フィルタ効率や再生効率に差が出ることをつきとめた。即ち、その原因としては、該フィルタのうち配気管に近い側と遠い側とでは、流量や流速に大きな差があるためとわかった。一般に、内燃機関としてのディーゼルエンジンの排気マニホールドの下流側にある。ケーシング８は、その中央部断面が第１排気管、第２排気管よりも大径となるように形成されており、このケーシング内に前記セラミックフィルタが収容されている。このようなセラミックフィルタの場合、第１排気管の下流側の端部に近い位置にあるフィルタの方が、遠い位置にあるフィルタよりもガス流量が多く（流速が速く）、とくに、反対側（下端側）に第２排気管があると、そのガス流量，流速はより一層増大することになる。
【００１３】
また、このような構造では、ケーシングを挟むその上流側・下流側に、第１排気管、第２排気管が位置するように連結されているために、該セラミックフィルタの中央部の流量は多く（流速が速く）、周辺部の流量は少なく（流速が遅く）なる。そのため、フィルタの中央部は、周辺部よりも流入してくるガスの影響を大きく受けることになる。そこで、本発明では、セラミックフィルタの軸方向（ガス流方向）またはそれに直交する半径方向の各部位毎に異なるものを用いること、例えば、流速の速い中央部と流速の遅い周辺部と分けて、異なる種類のフィルタユニットを適宜に組み合わせてなるセラミックフィルタとすることにより、フィルタ全体に亘って均等な捕集，再生を可能とするセラミックフィルタを得るようにしたのである。その具体例としては、長さの異なるフィルタユニットを組み合わせて束ね、これを接着して一体化したセラミックフィルタとしたものが考えられる。
【００１４】
本発明は、このような着想の下に開発したものであって、基本的な構成は、ハニカム構造を有する多孔質セラミック焼結体からなるフィルタが、ガスの流れ方向（軸方向）と直交する半径方向における各部位毎に、軸方向長さの異なるセラミックフィルタを用いることにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
即ち、ハニカム構造を有する柱状の、多孔質セラミック焼結体からなるフィルタユニットの複数個を、シール材層を介して組み合わせ一体に結束してなる集合体からなり、かつこの集合体は、軸方向長さが異なるフィルタユニットを排気ガス流入状況に応じて組み合わせたものあることを特徴とするセラミックフィルタである。
本発明においては、
（１）長さの異なるフィルタユニトの組み合わせは、中央部に長いものを周辺部に短いものを配置したこと、
（２）前記フィルタユニットは、同じセラミックであること、
（３）前記フィルタユニットは、多孔質炭化珪素焼結体であること、
（４）前記フィルタユニットは、触媒が担持されていること、
がより好ましい解決手段となる。
【００１６】
なお、本発明においては、長さの異なる上記のフィルタユニットを使い分けることを前提として、さらにそうしたフィルタユニットについて、これらを圧力損失特性の異なるフィルタユニットにすることを排除するものではない。その圧力損失特性が異なるフィルタユニットとしては、セル壁の厚さが異なるユニット、気孔率が異なるユニット，気孔径が異なるユニットおよびセル構造が異なるユニットのいずれか１種以上のものを組み合わせて用いることが好ましい。具体的には、ガス流速が速い部分に圧力損失の大きいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に圧力損失の小さいフィルタユニットを配置して、これらを一体に組み合わせた下記のような形態が好ましい。
（１）ガス流速が速い部分にセル壁の厚いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル壁の薄いフィルタユニットを配置する。
（２）ガス流速が速い部分に気孔率の低いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔率の高いフィルタユニットを配置する。
（３）ガス流速が速い部分に気孔径の小さいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔径の大きいフィルタユニットを配置する。
（４）ガス流速が速い部分にセル密度の大きいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル密度の小さいフィルタユニットを配置する。
【００１７】
削除
【００１８】
削除
【００１９】
上記のように構成される本発明によると、全体に均一なモノリスタイプのセラミックフィルタや、同じ種類のフィルタユニットを組み合わせてなるセラミックフィルタよりも、少なくとも長さの異なる２種類以上の柱状フィルタユニット複数個を、軸方向に直角な方向に束ねた状態で組み合わた方が、該セラミックフィルタへの排気ガスの流入状況などに応じてその組み合わせを適宜に変えることができるため、セラミックフィルタの位置による偏りのない均一な捕集、再生を可能にすることができる。とくに、フィルタの半径方向に、形態の異なるフィルタユニットを組み合わせることで、フィルタを場所によって、セラミックフィルタ全体の均一捕集、再生を確保することができる。
【００２０】
たとえば、圧力損失の大きいフィルタユニットと小さいフィルタユニットを組み合わせることで、排ガスが圧力損失の小さいフィルタユニットの方へ流れやすくすることができる。従って、排ガスの流量の少ないところには、圧損の小さいフィルタユニットを配置すると、より効果的なセラミックフィルタの集合体ができるようになる。
【００２１】
同様の趣旨の下で、（１）比較的流速の速い部分に圧力損失の大きいフィルタユニットを、比較的流速の遅い部分に圧力損失の小さいフィルタユニットを組み合わせて一体化することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができるし、（２）排ガスの流量の少ないところに壁厚が薄くガスの通りやすいフィルタユニットを配置したり、（３）ガス流速の速い部分に壁厚の厚いフィルタユニットを配置する一方、流速の遅い部分に壁厚の薄いフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができるし、（４）排ガスの流量の少ないところに気孔率の高いフィルタユニットを配置したり、（５）流速の速い部分に気孔率の小さいフィルタユニットを、流速の遅い部分に気孔率の大きいフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができ、（６）また、気孔径の大きいフィルタユニットは、気孔径の小さいフィルタユニットに比べて、捕集中、捕集後の圧損が低く、従って、排ガスの流量の低いところに気孔径の大きいフィルタユニットを配置すると効果的である。すなわち、セラミックフィルタに流体を流したときに、比較的流速の速い部分に気孔径の小さいフィルタユニットを、比較的流速の遅い部分に気孔径の大きいフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができる。
【００２２】
また、本発明の上記構成において、フィルタユニットのセル構造を細かくして、セラミックフィルタの濾過面積を大きくすると、捕集中、捕集後の圧損が低くなる。従って、排ガスの流量の低いところにセル密度の高いフィルタユニットを配置することにより、効果的な均一捕集を行うことができるようになる。
【００２３】
また、前記セラミックフィルタに流体を流したときに、比較的流速の速い部分にセル密度の大きいフィルタユニットを、比較的流速の遅い部分にセル密度の小さいフィルタユニットを組み合わせて配置することによって、セラミックフィルタ内の排ガスを圧損の低い方へ誘導することができる。
【００２４】
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【００２５】
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【００２６】
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【００２７】
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【００２８】
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【００２９】
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【００３０】
圧力損失特性が異なるフィルタユニットとしては、セル壁の厚さが異なるユニット，気孔率が異なるユニット，気孔径が異なるユニットおよびセル構造が異なるユニットのいずれか１種以上のものを用いることができる。
【００３１】
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【００３２】
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【００３３】
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【００３４】
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【００３５】
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【００３６】
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【００３７】
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【００３８】
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【００３９】
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【００４０】
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【００４１】
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【００４２】
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【００４３】
また、本発明によると、前記セラミックフィルタに流体を流したときに、比較的流速の速い部分に強度の大きいフィルタユニットを、そして比較的流速の遅い部分に強度の小さいフィルタユニットを組み合わせて一体化させることで、排気ガスの急激な温度変化にも対応できるセラミックフィルタを提供できる。
【００４４】
さらに本発明によると、フィルタ長さを変更して、ススの捕集量が少ないところに短いフィルタユニットを組み合わせたセラミックフィルタとする。このような構成のセラミックフィルタとすることで、前端面からのスス量の位置を同じにすることができる。よって、フィルタ集合体を全体的にススの捕集、再生を促すことができる。
【００４５】
なお、本発明については、セラミックフィルタの材質として多孔質炭化珪素焼結体を用いることにより、濾過効力が高くかつ圧力損失が小さく、しかも、耐熱性及び熱伝導性に優れたセラミックフィルタを得ることができる。
【００４６】
また、本発明は、セラミックフィルタを、ディーゼル自動車の排気管中に配設したことを特徴とする排気ガス浄化装置を提案する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の一実施形態であるディーゼルエンジン用排ガス浄化装置１と、これに用いるセラミックフィルタについて説明する。
図１に示す排ガス浄化装置１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２から排出される排ガスを浄化するための装置である。ディーゼルエンジン２は、図示しない複数の気筒を備え、各気筒には、金属材料からなる排気マニホールド３の分岐部４がそれぞれ連結されている。各分岐部４は１本のマニホールド本体５にそれぞれ接続されている。従って、各気筒から排出された排気ガスはマニホールド本体に集中する。
【００４８】
上記排気マニホールド３の下流側には、金属材料からなる第１排気管６及び第２排気管７が配設されている。第１排気管６の上流側の端部は、マニホールド本体５に連結され、その第１排気管６と第２排気管７との間には、同じく金属材料からなる筒状のケーシング８が配設されている。すなわち、該ケーシング８の上流側の端部は、第１排気管６の下流側の端部に連結され、該ケーシング８の下流側の端部は、第２排気管７の上流側の端部に連結されている。つまり、排気管６，７の途中にケーシング８が介挿された状態になっている。そしてその結果、第１排気管６、ケーシング８及び第２排気管７の内部領域が互いに連通し、その中を排気ガスが流れるようになっている。上記ケーシング８は、その中央部断面が排気管６，７よりも大径にしてあり、それゆえに、ケーシング８の内部領域は、排気管６，７の内部領域に比べて広くなっている。このケーシング８内には、セラミックフィルタ９が収容される。
【００４９】
上記セラミックフィルタ９の外周面とケーシング８の内周面との間には、断熱材１０が介在させてある。その断熱材１０は、セラミックファイバを含むマット状であり、その厚さは２ｍｍ〜６０ｍｍである、断熱材１０は、弾性構造を有し熱応力を解放する機能があることが望ましい。断熱材は、フィルタ９の最外周部から熱が逃げることを防止することにより、再生時のエネルギーロスを最小限に抑えることができるし、弾性構造を有するので、排気ガスの圧力や走行による振動等のもたらすセラミックフィルタ９の位置ずれを防止することができる。
【００５０】
この実施形態において、セラミックフィルタ９の主たる用途は、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のディーゼルパティキュレートを除去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）である。図２に示すフィルタの元となるブロック９は、ハニカム構造を有する複数個のセラミック製のフィルタユニットＦ１を、軸方向に直角な方向の面どうしを隣り合わせに組み合わせて束ね、一体化してなる集合体（ブロック）によって形成されている。この集合体の中心部分に位置するフィルタユニットＦ１は四角柱状であって、その外形寸法は３３ｍｍ×３３ｍｍ×１５０ｍｍである。図示例は四角柱状のフィルタユニットＦ１を縦４本横４本合計１６本を束ねて方形に形造り、全体としてみると、四角柱状のハニカムフィルタユニットの集合体（セラミックフィルタ）としたものである。
【００５１】
これらのフィルタユニットＦ１は、多孔質炭化珪素質焼結体にて形成することが好ましい。炭化珪素質焼結体は、他のセラミックに比較して、とりわけ耐熱性及び熱伝導性に優れるからである。もちろん炭化珪素以外の焼結体として、窒化珪素やサイアロン、アルミナ、コーディエライト、ムライト等の焼結体を使用することができる。さらには、前記ユニットＦ１としては、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、珪素や珪素塩化合物で結合されたセラミックを用いることができる。
【００５２】
また、これらのフィルタユニットＦ１は、各々がハニカム構造を備えているので、微粒子の捕集量が増加したときでも、圧力損失が小さいという利点がある。そして、これらのフィルタユニットＦ１は、断面略正方形状をなす複数の貫通孔１２がその軸線方向に沿って規則的に形成されており、各貫通孔１２は、薄いセル壁１３によって互いに仕切られ、そのセル壁１３には、白金族元素（例えばＰｔ等）やその他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持されている。もちろん、ＣＯ、ＨＣ、Ｎｏｘ等を浄化する触媒を担持してもよく、希土類元素、アルカリ土類金属、アルカリ金属、遷移金属が担持されていてもよい。
【００５３】
前記各貫通孔１２の開口部は、図３に示すように、いずれか一方の端面９ａ，９ｂの側が封止体１４（ここでは多孔質炭化珪素焼結体）により封止され、端面９ａ，９ｂ全体としてみると、封止部と開口部とが市松模様状を呈するように構成してある。
【００５４】
その結果、かかるフィルタユニットＦ１は、断面四角形状をした多数のセルにて構成された状態になっており、そうしたセル構造は、セルの密度が１００〜４００個／インチ２程度であり、セル壁１３の厚さが０．０５〜０．５ｍｍ程度である。
【００５５】
なお、一般に、セル構造はセル壁１３の厚みの単位をミル（１ミルは０．０２５４ｍｍ）として、セル密度で割ったもので表わし、上記の例では、１４／２００と表記される。従って、多数あるセルのうち、約半数のものは上流側端面９ａにおいて開口し、残りのものは下流側端面９ｂにおいて開口している。
上記フィルタユニットＦ１の平均気孔径は、１μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜２０μｍ程度とする。その理由は、平均気孔径が１μｍ未満だと、微粒子の堆積によるフィルタユニットＦ１の目詰まりが著しくなる。一方、平均気孔径が５０μｍを越えると、細かい微粒子を捕集することができなくなるため、濾過能力が低下してしまう。
【００５６】
このフィルタユニットＦ１の気孔率は、３０％〜８０％、好ましくは３５％〜７０％である。この理由は、気孔率が３０％未満だと、緻密になりすぎてしまい、内部に排気ガスを流通させることができなくなるおそれがある。一方、気孔率が８０％を越えると、フィルタユニットＦ１中に空隙が多くなりすぎてしまうため、強度的に弱くなると共に微粒子の捕集効率が低下してしまうおそれがある。
【００５７】
図３に例示した、ケーシング内に装置したセラミックフィルタ９は、合計１６個のフィルタユニットＦ１の外周面どうしがセラミック質シール材（好ましくは、接着性シール材（接着剤）を用いる）１５を介して互いに接着されている。そのシール材層１５は厚さが０．３ｍｍ〜３ｍｍ程度であることが好ましく、さらには０．５ｍｍ〜２ｍｍであることがより好ましい。この理由は、厚さが３ｍｍを超えるようになると、たとえ熱伝導率が高いとしてもシール材層１５が依然として大きな熱抵抗となり、フィルタユニットＦ１間の熱伝導が阻害されてしまう。しかも、セラミックフィルタ９において、フィルタユニットＦ１部分の占める割合が相対的に減少するため、濾過能力の低下につながる。逆に、シール材層１５の厚さが０．３ｍｍ未満になると、大きな熱抵抗にはならない反面、フィルタユニットＦ１どうしの密着性が不足し、セラミックフィルタ９が壊われやすくなる。
【００５８】
上記シール材層１５は、たとえば無機繊維、無機バインダ、有機バインダ及び無機粒子からなり、かつ三次元的に交錯する無機繊維と無機粒子とを、無機バインダ及び有機バインダを介して互いに結合してなる弾性質素材からなるものが望ましい。かかる無機繊維としては、シリカ−アルミナファイバ、ムライトファイバ、アルミナファイバ及びシリカファイバから選ばれる１種以上のセラミックファイバを用いることができる。なかでも、シリカ−アルミナセラミックファイバを用いることが望ましい。それは、このシリカ−アルミナセラミックファイバの場合、弾性に優れるとともに熱応力を吸収する作用を示すからである。
【００５９】
この場合、シール材層１５に占めるシリカ−アルミナセラミックファイバの含有量は、固形分で１０重量％〜７０重量％、好ましくは１０重量％〜４０重量％、より好ましくは２０重量％〜３０重量％とする。その含有量が１０重量％未満だと、弾性体としての作用効果が低下するからである。一方、その含有量が７０重量％を超えると、熱伝導率の低下を招くばかりでなく、弾力性の低下を招くからである。
【００６０】
上記シリカ−アルミナセラミックファイバは、１重量％〜１０重量％、好ましくは１重量％〜５重量％、より好ましくは１重量％〜３重量％のショットを含有するものが好ましい。ショット含有量を１重量％未満にすることは製造上困難であり、一方、５０重量％を超えるとフィルタユニットＦ１の外周面が傷付いてしまう。
【００６１】
シリカ−アルミナセラミックファイバは、繊維長が１ｍｍ〜１００ｍｍのもの、好ましくは１ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍのものが用いられる。それは、この繊維長が１ｍｍ未満だと、弾性構造体を形成することができないからであり、一方、この繊維長が１００ｍｍを超えると、繊維が毛玉化して無機微粒子の分散性が悪化するからであり、さらには、シール材層１５を３ｍｍ以下に薄くすることが困難になり、フィルタユニットＦ１間の熱伝導性の改善を図れなくなるからである。
【００６２】
前記シール材層１５に含まれる無機バインダとしては、シリカゾル及びアルミナゾルから選ばれる少なくとも１種以上のコロイダルゾルが望ましい。なかでも、シリカゾルを選択することが望ましい。その理由は、シリカゾルは入手しやすく、焼成により容易にＳｉＯ２となるため、高温領域での接着剤として好適だからである。しかも、シリカゾルは絶縁性にも優れているからである。
【００６３】
また、シール材層１５中におけるシリカゾルの含有量は、固形分で１重量％〜３０重量％、好ましくは１重量％〜１５重量％、より好ましくは５重量％〜９重量％である。この含有量が１重量％未満だと、接着強度の低下を招くからであり、逆に、その含有量が３０重量％を超えると、熱伝導率の大幅な低下を招くからである。
【００６４】
かかるシール材層１５に含まれる有機バインダとしては、親水性有機高分子が好ましく、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース及びカルボキシメチルセルロースから選ばれる少なくとも１種以上の多糖類がより好ましい。これらのなかでは、特にカルボキシメチルセルロースを選択することが望ましい。その理由は、カルボキシメチルセルロースは、シール材層に好適な流動性を付与するため、常温領域において優れた接着性を示すからである。この場合、接着剤層におけるカルボキシメチルセルロースの含有量は、固形分で０．１重量％〜５．０重量％、好ましくは０．２重量％〜１．０重量％、より好ましくは０．４重量％〜０．６重量％である。この含有量が０．１重量％未満だと、マイグレーションを十分に抑制することができない。
【００６５】
なお、「マイグレーション」とは、被シール体間に充填されたシール材層が硬化する際に、そのバインダが、溶媒の乾燥除去に伴って移動する現象のことをいう。一方、含有量が５．０重量％を超えると、高温によって有機バインダが焼失し、シール材層１５の強度が低下するからである。
【００６６】
かかるシール材層１５に含まれる無機粒子としては、炭化珪素、窒化珪素および窒化硼素から選ばれる１種以上の無機粉末またはウィスカーを用いた弾性質素材であることが好ましい。このような炭化物や窒化物は、熱伝導率が非常に大きく、セラミックファイバ表面やコロイダルゾルの表面及び内部に介在して熱伝導性の向上に寄与するからである。上記炭化物及び窒化物の無機粒子のなかでも、特に炭化珪素粉末を選択することが望ましい。その理由は、炭化珪素は熱伝導率が極めて高いことに加え、セラミックファイバと馴染みやすいという性質があるからである。しかも、この実施形態では、被シール体であるフィルタユニットＦ１が同種のもの、即ち多孔質炭化珪素製だからである。
この場合、炭化珪素粉末の含有量は、固形分で３重量％〜８０重量％、好ましくは１０重量％〜６０重量％、より好ましくは２０重量％〜４０重量％である。この理由は、含有量が３重量％未満だと、シール材層１５の熱伝導率の低下を招き、シール材層１５が依然として大きな熱抵抗となるからである。一方、含有量が８０重量％を超えると、高温時における接着強度の低下を招くからである。
【００６７】
かかる炭化珪素粉末の粒径は、０．０１μｍ〜１００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１５μｍ、より好ましくは０．１μｍ〜１０μｍである。粒径が１００μｍを超えると、接着力及び熱伝導性の低下を招くからである。一方、粒径が０．０１μｍ未満であると、シール材層１５のコスト高につながるからである。
【００６８】
次に、上記のセラミックフィルタの製造方法について説明する。
（１）まず、押出成形工程で使用するセラミック原料スラリー、端面封止工程で使用する封止用ペースト、フィルタ接着工程で使用するシール材用ペーストをあらかじめ準備する。そのセラミック原料スラリーとしては、炭化珪素粉末に有機バインダ及び水を所定分量ずつ配合し、かつ混練したものを用いる。封止用ペーストとしては、炭化珪素粉末に有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を配合し、かつ混練したものを用いる。シール材層形成用ペーストとしては、無機繊維、無機バインダ、有機バインダ、無機粒子及び水を所定分量ずつ配合し、かつ混練したものを用いる。
【００６９】
（２）次に、前記セラミック原料スラリーを押出成形機に投入し、金型に連続的に押し出す。その後、押出成形されたハニカム成形体を等しい長さに切断し、四角柱状のハニカム成形体切断片を得る。その後、切断片の各セルの片側開口部に所定量ずつ封止用ペーストを充填し、各切断片の両端面を封止する。
【００７０】
（３）次に、温度・時間等を所定の条件に設定して本焼成を行い、ハニカム成形体切断片及び封止体１４を完全に焼結する。なお、平均気孔径を６μｍ〜１５μｍとしかつ気孔率を３５％〜７０％とするためには、焼成温度を２１００℃〜２３００℃、焼成時間を０．１時間〜５時間に設定し、焼成時の炉内雰囲気を不活性雰囲気、雰囲気圧力は常圧とした。
【００７１】
（４）次に、必要に応じ、ハニカム状のフィルタユニットＦ１の外周面にセラミック質からなる下地層を形成した後、さらにその上にシール材層形成用ペーストを塗布する。そして、このようにして得られたフィルタユニットＦ１を合計で１６個用い、これらの外周面どうしを互いに接着して柱状の集合体とし、目的とするセラミックフィルタとする。もちろん、目的とする形状に加工を加えて、円柱、楕円柱状として、周りをシール材で塗布して、セラミックフィルタとしてもかまわない。
【００７２】
次に、ケーシング８内に収容されたセラミックフィルタ９による微粒子捕集作用について説明する。このセラミックフィルタ９には、上流側端面９ａの側から排気ガスが供給される。すなわち、第１排気管６から流れてくる排気ガスは、まず、該セラミックフィルタの上流側端面９ａに開口しているセル内に流入する。そして、この排気ガスは、セル壁１３を通り抜けて、隣接している他のセル（即ち、下流側端面９ｂが開口している側の隣接するセル）の方に流入し、そのセルを流れて開口している下流側端面９ｂから排出される。このようなガスの流れの中で、該排気ガス中に含まれる微粒子（ディーゼルパティキュレート）は、セル壁１３を通り抜けることができないから、そのままセル壁１３の表面にトラップされる。その結果、浄化された排気ガスが各フィルタユニットＦ１の下流側端面９ｂから排出されるのである。そして、浄化された排気ガスは、第２排気管７を通過した後、最終的には大気中へと放出される。
【００７３】
なお、セル壁１３にトラップされた微粒子は、セラミックフィルタ９の内部温度が所定の温度に達すると、触媒の作用により燃焼するようになっている。
【００７４】
なお、本発明に係る上記セラミックフィルタについては、長さの異なるセラミックフィルタを配置することを前提として、さらに、このフィルタの半径方向に異なる特性、例えば、圧力損失特性の異なるフィルタユニットＦ１を組み合わせたフィルタ集合体としてもよい。
【００７５】
一般に、セル壁１３を排気ガスが通過するときの圧力損失特性は、次のように考えられる。前記フィルタユニットＦ１をディーゼル排気ガスが通過するときの圧力損失は、図４のように示すことができる。この場合、抵抗ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３はそれぞれのフィルタユニットＦ１のセル構造に依存する値であって、ディーゼルパティキュレートの堆積量や時間の経過に依存しない一定の値Δｐｉ＝（ΔＰ１＋ΔＰ２＋ΔＰ３）であり、これを初期圧力損失という。一方、ΔＰ４はディーゼルパティキュレートが堆積したあとのフィルタユニットＦ１のセル壁１３を通過するときの抵抗であり、これは初期圧力損失の２〜３倍以上の値となる。
【００７６】
（１）セル壁１３を厚くしたとき、この場合の圧力損失は、セル壁１３内を通過する抵抗ΔＰ３が増加する。しかも、開口が小さくなりΔＰ１も大きくなる。そのため、セル壁１３の薄いフィルタに比較して圧力損失か著しく大きくなり、その傾向は、フィルタにパティキュレートが堆積した場合に、より一層顕著になる。
【００７７】
（２）気孔率を上げたとき、この場合の圧力損失は、セル壁１３内を通過する抵抗ΔＰ３が低下する。そのため、気孔率の低いフィルタと比較して圧力損失か小さくなり、その傾向は、フィルタにパティキュレートが堆積した場合に、より一層顕著になる。
【００７８】
（３）気孔径を上げたとき、この場合の圧力損失は、セル壁１３内を通過する抵抗ΔＰ３が低下する。そのため、気孔径の低いフィルタと比較して圧力損失か小さくなり、その傾向は、フィルタにパティキュレートが堆積した場合に、より一層顕著になる。
【００７９】
（４）セル密度を大きくしたとき、この場合の圧力損失は、各セル通路の開口が狭くなることによる抵抗ΔＰ１、細管を通るときの抵抗ΔＰ２が増加する。しかし、堆積したススを通り抜けるときの抵抗ΔＰ４が著しく低下するため、セル密度が小さいフィルタと比較して圧力損失が小さくなる。
【００８０】
そこで、セラミックフィルタ９を構成している各フィルタユニットＦ１のそれぞれの損失特性に応じ、異なる種類（セル壁厚さ、気孔率、気孔径、セル構造）フィルタユニットＦ１の組み合わせについて検討した。たとえば、ガス流速が速い部分には、圧力損失の大きいフィルタユニットＦ１を配置し、ガス流速が遅い部分には圧力損失の小さいフィルタユニットＦ１を配置して、これらを一体に組み合わせたことにした。その具体例を下記に列挙する。
【００８１】
（１）ガス流速が速い部分にセル壁の厚いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル壁の薄いフィルタユニットを配置する。
（２）ガス流速が速い部分に気孔率の低いフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔率の高いフィルタユニットを配置する。
（３）ガス流速が速い部分に気孔径の小さいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分に気孔径の大きいフィルタユニットを配置する。
（４）ガス流速が速い部分にセル密度の大きいフィルタユニットを配置し、ガス流速が遅い部分にセル密度の小さいフィルタユニットを配置する。
【００８２】
以上の説明から明らかなように、本発明における特徴的な構成は、種類の異なるフィルタユニットＦ１の例として、長さの異なるハニカムフィルタを用いることを前提とした上で、さらに、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、フィルタユニットＦ１の各セルを仕切るセル壁１３を構成しているＳｉＣ焼結体の各ＳｉＣ粒子１６を対象として、それぞれのＳｉＣ粒子１６の表面に、個別に被覆した希土類酸化物含有アルミナ膜１７からなる触媒を被覆したものを用いてもよい。
【００８３】
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【００８４】
一般に、アルミナは高い比表面積を有し、触媒担持膜として好適である。特に、より高温で安定して作動する耐熱性の高いフィルタユニットＦ１の開発が望まれている現在、それに伴って、アルミナ膜１７についても、より高い耐熱性が要求されている。
【００８５】
この点について、アルミナの耐熱性を向上させるべく、（１）各アルミナ粒子の形状を小繊維状にすると共に、（２）セリア（酸化セリウム）等の希土類酸化物を含有させることにした。とくに、前者（１）の構成を採用することにより、各アルミナ粒子間の接点を減らすことができ、焼結速度の低下を通じて粒成長を抑制し、もって比表面積を大きくすることができ、ひいては耐熱性が向上する。即ち、フィルタユニットＦ１の各ＳｉＣ粒子１６の表面を覆うアルミナ膜１７は、図８（ｃ）に示すように、各アルミナ粒子のミクロ断面形状が小繊維状か林立した植毛構造を呈している。それ故に、こうしたフィルタユニットＦ１は、隣接するアルミナ小繊維の互いの接触点が減少するため、著しく耐熱性が向上するのである。後者の（２）について、セリア等の添加によっても耐熱性は改善される。その理由は、アルミナ膜１７を構成する結晶粒子の表面に新しく化合物を形成し、アルミナ粒子同士の成長を妨げる効果によるものである。
【００８６】
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【００８７】
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【００８８】
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【００８９】
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【００９０】
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【０１１０】
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【０１１１】
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【０１１２】
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【０１１３】
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【０１１４】
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【０１１５】
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【０１１６】
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【０１１７】
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【０１１８】
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【０１１９】
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【０１２０】
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【０１２１】
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【０１２２】
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【０１２３】
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【実施例】
【０１２４】
（参考例１）
（１）α型炭化珪素粉末５１．５重量％とβ型炭化珪素粉末２２重量％とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ（メチルセルロース）と水とをそれぞれ６．５重量％、２０重量％ずつ加えて混練した。次に、前記混練物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えたのちさらに混練し、押出し成形することにより、ハニカム状の生成形体を得た。
【０１２５】
（２）次に、上記生成形体をマイクロ波乾燥機を用いて乾燥した。その後、成形体の貫通孔１２の一部を多孔質炭化珪素焼結体製の封止用ペーストによって封止した。次いで、再び乾燥機を用いて封止用ペーストを乾燥させた。端面封止工程に続いて、この乾燥生成形体を４００℃で脱脂し、その後、常圧のアルゴン雰囲気下において２２００℃で約３時間焼成した。その結果、多孔質炭化珪素焼結体製のフィルタユニットＦ１を得た。
【０１２６】
（３）セラミックファイバ（アルミナシリケートセラミックファイバ、ショット含有率３％、繊維長さ０．１ｍｍ〜１００ｍｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてのシリカゾル（ゾルのＳｉＯ２の換算量は３０％）７重量％、有機バインダとしてのカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％を混合し混練し、その混練物の粘度を調整して、シール材層１５の形成に使用されるペーストを作製した。
【０１２７】
（４）次に、フィルタユニットＦ１の外周面に前記接着剤層形成用ペーストを均一に塗布するとともに、フィルタユニットＦ１の外周面どうしを互いに密着させた状態で、５０℃〜１００℃×１時間の条件にて乾燥・硬化させ、フィルタユニットＦ１どうしをシール材層１５を介して接着した。ここでは、シール材層１５の厚さは１．０ｍｍに設定した。
【０１２８】
（５）上記フィルタユニットを、４本×４本の１６本で組み合わせて、断面正方形状のセラミックフィルタ９を完成させた。
【０１２９】
上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け、この状態で該セラミックフィルタ９をケーシング８内に収容し、第１排気管６、ケーシング８、第２排気管７の順に設置した。そして、図５（ａ）〜（ｄ）に示すような４種類の配管構成としたケーシング８ａ〜８ｄを用い、ディーゼルエンジンの排気ガスを一定時間供給した。それぞれの水準で、捕集を１０時間行った後にセラミックフィルタ９を取り出して切断し、肉眼観察を行った。
【０１３０】
その結果、各種のケーシング８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ内セラミックフィルタ９には、図５に示すような煤（スス）１８が蓄積された。ケーシング８ａの場合（図５（ａ））、第１排気管６と第２排気管７とが、ケーシング８の断面中央部に配設されているので、スス１８がセラミックフィルタ９の中央部に多く蓄積された。ケーシング８ｂの場合（図５（ｂ））、第１排気管６と第２排気管７とが、ケーシング８のいずれか一方の周辺部に片寄って配設されているため、セラミックフィルタ９の断面周辺部よりの排気管の延長線上にスス１８が多く蓄積された。ケーシング８ｃの場合（図５（ｃ））、第１排気管６は、ケーシング８の断面中央部に、一方、第２排気管７はケーシング８の断面周辺部に配設されているので、セラミックフィルタ９の中央部や第２排気管が配設されている周辺部にスス１８が多く蓄積された。そして、ケーシング８ｄの場合（図５（ｄ））、第１排気管６は、ケーシング８の上側周辺部に、一方、第２排気管７はケーシング８の下側周辺部に位置していて、第１排気管６と対向しない位置にあると、第１排気管６や第２排気管７の配設してある位置のセラミックフィルタ９にスス１８が多く蓄積された。
【０１３１】
以上のことをまとめると、セラミックフィルタ９において、第１排気管６の下流側端や、第２排気管７の上流側端に近い所にあるフィルタユニットＦ１の所に多く蓄積される傾向が見られた。このことは、スス１８の蓄積量がガスの流入量に比例していると考えることができる。たとえば第１排気管の下流側端に近い位置にあるフィルタユニットＦ１の方が、遠い位置にあるフィルタユニットＦ１よりも入射ガス速度が速く（量が多く）、加えて、同じフィルタの逆側に第２排気管の上流側端があれば、より一層その位置のフィルタ内のガス速度が（量が多く）増すことになる。
【０１３２】
従って、以降の実施例においては、図５（ａ）のように、第１排気管と第２排気管をケーシングの中央部に連結することとする。すると、セラミックフィルタ９において、中央部４本と周辺部１２本との間には流速の差が生じる別の領域と捉えることができる。以下その２つの領域に様々な種類のフィルタを当てはめて実施、比較試験を行った。
【０１３３】
（参考例２）
参考例２−１において、基本的には参考例１と同様にセラミックフィルタ９を製造することとした。ただし、参考例２−１では、表１に表すように、ＳｉＣ製フィルタと、コージェライト製フィルタの２種類を用いて、周辺部を市販のコージェライト製フィルタ１２本、中央部をＳｉＣ製フィルタ４本として、合計１６本でセラミックフィルタ９を製作した。ここでコージェライトの熱伝導率は、２Ｗ／ｍＫであり、ＳｉＣの熱伝導率は、７０Ｗ／ｍＫである。
【０１３４】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け、この状態でケーシング８内に収容し、まず、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に、セラミックフィルタ９を取り出して切断し肉眼観察を行った。その結果、図６（ａ）に示すように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１３５】
そして新しいセラミックフィルタ９を用意し、上記排気ガスを供給した。そして、捕集・再生を１００回繰り返した後に該セラミックフィルタ９を取り出して肉眼観察を行った。その結果、フィルタユニットＦ１にはクラックが全く認められなかった。また、このセラミックフィルタ９の平均再生率は９５％と高く、切断して目視にて確認した結果、スス１６は存在しなかった。
【０１３６】
（比較参考例２−１、２−２）
比較参考例２−１、２−２においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、比較参考例２−１では、表１に表すように、ＳｉＣ製フィルタユニット１６本で、セラミックフィルタ９を製作した。比較参考例２−２では、ＳｉＣ製フィルタと、コージェライト製フィルタの２種類を用いて、中央部をコージェライト製フィルタ４本、外周部をＳｉＣ製フィルタ１２本として、合計１６本でセラミックフィルタ９を製作した。
【０１３７】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け、この状態でケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に、該セラミックフィルタ９を取り出して切断し肉眼観察を行った。その結果、比較参考例２−１と比較参考例２−２は共に、参考例２−１と同様に、図６（ａ）のように、周辺部での蓄積量が少なくなっていた。
【０１３８】
そして、新しいセラミックフィルタ９に代えて、排気ガスを供給し、１００回、捕集・再生を繰り返した後に、そのフィルタを取り出して肉眼観察を行った。
その結果、比較参考例２−１においては、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。しかし、このセラミックフィルタの平均再生率が８５％と低く、切断して目視にて確認した結果、外周部のフィルタユニットＦ１に若干ススの燃え残りが発生した。また、比較参考例２−２においては、中央部のフィルタユニットＦ１にクラックが認められた。しかも、平均再生率は８０％と低く、切断して目視にて確認した結果、外周部のハニカムフィルタＦＩには比較参考例２−１より多くのススの燃え残りが発生した。
【０１３９】
【表１】
2008309163.tif 000027
【０１４０】
（参考例３）
この実施例においては、圧力損失の異なるセラミックフィルタ９を代表例として実験を行った。基本的には上記参考例１と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、表２に表すようにＳｉＣ製フィルタユニットのセル壁１３の厚みやセル数や金型を変更することで調整し、表３に表すように原料配合を変更することで気孔率、気孔径を調整してフィルタを製作した。
【０１４１】
そして、それぞれのフィルタユニットＦ１に関して標準的な圧力損失（ＰＭＯｇ／Ｌ、流速１３ｍ／ｓの空気を流したときの差圧を測定したもの）を測定し、その結果を表２、表３に合わせて記載した。
【０１４２】
次に、表４に示したように、中央部と周辺部のフィルタをそれぞれ設定し、周辺部として設定したフィルタ１２本により、周辺部を形成し、中央部として設定した４本のフィルタにより中央部を形成し、セラミックフィルタ９を製作した。
【０１４３】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付け後ケーシング８内に収容し、上記参考例１に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果も合わせて表４に記載した。
【０１４４】
そして、新しいセラミックフィルタ９を用意し、排気ガスを実際に供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後に、該セラミックフィルタ９を取り出して肉眼観察を行った。その結果と再生率を表４に記載した。
【０１４５】
【表２】
2008309163.tif 000028
【０１４６】
【表３】
2008309163.tif 000029
【０１４７】
【表４】
2008309163.tif 000030
【０１４８】
（参考例４）
参考例４−１においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、参考例４−１では、表５に示すように、ＳｉＣ製フィルタの強度を変えた２種類のフィルタを用いた。強度を変化させるために、高い方の焼成温度は２３００℃−３ｈｒ、低い方の焼成温度は２１００℃−２ｈｒと設定した。その強度は、ＪＩＳ Ｒ１６２５に記載された３点曲げ試験に基づいて測定した。このとき下部スパンは１３５ｍｍとし、ヘッドスピードは０．５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。この試験を２０本行い、その製造ロットの同じものから選んでセラミックフィルタ９を製作した。ここで、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成し、平均曲げ荷重を３５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１４９】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、図６（ａ）に示すように、フィルタの周辺部の蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１５０】
そして、新しいセラミックフィルタ９に代えて排ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後に取り出して肉眼観察を行った。その結果、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。また、平均再生率は９０％と高く、これを切断して目視にて確認した結果、ススは存在しなかった。
【０１５１】
（比較参考例４−１、４−２）
比較参考例４−１、４−２においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、比較参考例４−１では、表５に表すように標準的な、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１６本でセラミックフィルタ９を製作した。比較例７−２では、平均曲げ荷重を２５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成し、標準的な平均曲げ荷重を３５０ｋｇ／ｃｍ２としたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１５２】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例１に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、比較参考例４−１、比較参考例４−２でも図６（ａ）のように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。
【０１５３】
そして、新しいセラミックフィルタ９を用意して排気ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後にこれを取り出して肉眼観察を行った。その結果、比較参考例４−１、比較参考例４−２においては、中央部のフィルタユニットＦ１にクラックが認められた。
【０１５４】
【表５】
2008309163.tif 000031
【０１５５】
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【０１５６】
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【０１５７】
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【０１５８】
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【０１５９】
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【０１６０】
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【０１６１】
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【０１６２】
（実施例１）
実施例１−１においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造することとした。ただし、実施例１−１では、表６に表すように、ＳｉＣ製のフィルタの長さを変えた２種類のフィルタユニットＦ１を用いた。ここで、標準的長さ１５０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成し、１３０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１６３】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後にセラミックフィルタ９を取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、フィルタユニットの長さが異なるものを用いても、図７（ａ）に示すように、フィルタの中央部および周辺部がほぼ同じ所までススが蓄積していた。
【０１６４】
そして、新しいセラミックフィルタ９に代えて、引続き排気ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後にこれを取り出して肉眼観察を行った。その結果、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。また、平均再生率は９０％と高く、これを切断して目視にて確認した結果、ススは存在しなかった。
【０１６５】
（比較例１−１、１−２）
比較例１−１、１−２においても、基本的には参考例と同様のセラミックフィルタ９を製造した。ただし、比較例１−１では、表６に表すように、標準的長さ１５０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ１６本でセラミックフィルタ９を製作した。比較例１−２では、標準的長さ１５０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ１２本で周辺部を形成し、１３０ｍｍとしたＳｉＣ製フィルタ４本で中央部を形成したセラミックフィルタ９を製作した。
【０１６６】
次に、上記のようにして得られたセラミックフィルタ９に断熱材１０を巻き付けた後、ケーシング８内に収容し、参考例に示したように、エンジンの排気ガスを一定時間供給した。そして、１０時間捕集した後に取り出して切断して肉眼観察を行った。その結果、比較例１−１では図６（ａ）に示すように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっていた。また、比較例１−２では、図７（ｂ）に示すように、周辺部での蓄積量が中央部よりも少なくなっており、図６（ａ）よりもその差が大きかった。
【０１６７】
そして、新しいセラミックフィルタ９を用意して排気ガスを供給し、捕集・再生を１００回繰り返した後にこれを取り出して肉眼観察を行った。その結果、比較例１−１においては、フィルタユニットＦ１のクラックは全く認められなかった。しかし、平均再生率は８５％と低く、これを切断して目視にて確認した結果、外周部のフィルタユニットＦ１に若干のススの燃え残りが発生した。また、比較例１−２においては、中央部のフィルタユニットＦ１にクラックが認められた。しかも、セラミックフィルタ９の再生率は平均７０％と低く、これを切断して目視にて確認した結果、外周部のフィルタユニットＦ１には比較例１−１より多くのススの燃え残りが発生した。
【０１６８】
【表６】
2008309163.tif 000032
【０１６９】
本発明に適合するフィルタでは、流体の流量の多い部分を長く、少ない部分を短くした長さの異なるフィルタを用いて集合体を構成することでススの捕集量をガス流入断面から一定にすることができ効果的な再生を行うことができる。
【０１７０】
なお、本発明は、長さの異なるフィルタを使い分けることを前提として、次のような構成のものを併せて採用してもよい。
ａ．壁厚を厚く、気孔率を低くしたフィルタを、フィルタの中央部となるようにして、壁厚を薄く気孔率を高くしたフィルタをフィルタ集合体の周辺部となるように設置したフィルタ。
ｂ．長さの異なるフィルタを用いて集合体を形成するときに、集合体の両端面とも揃えないように設置したフィルタ。
ｃ．フィルタ集合体の断面形状を円形状、略楕円状、略三角形状に変更すること
また、本発明において、フィルタは、多孔質金属フィルタや、セラミックファイバを利用したフィルタを用いることができる。
【０１７１】
その他、フィルタの断面形状を変えたときに、カットした複数個の四角柱状でない異型のフィルタユニットのみを、他の四角柱のハニカムフィルタより強度の強いものに変更することができる。このようにすることで、異型のフィルタの強度不足を解消してフィルタとしての強度を向上させることができる。
さらには、本発明において、気孔分布をシャープでなくブロードにすることができる。
【０１７２】
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【０１７３】
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【０１７４】
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【０１７５】
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【０１７６】
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【０１７７】
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【０１７８】
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【０１７９】
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【０１８０】
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【０１８１】
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【０１８２】
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【０１８３】
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【０１８４】
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【０１８５】
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【０１８６】
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【０１８７】
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【０１８８】
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【０１８９】
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【０１９０】
次に、請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１）フィルタは一種類のみに限定されることはない。気孔径、気孔率等を変更して、均一に捕集することを可能としたセラミックフィルタに、請求の範囲に記載したようなフィルタユニットの集合体を製作すること、そうすることで、より均一な再生を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明に係るセラミックフィルタは、強度に優れ、ススの均一捕集，均一再生作用に優れるため自動車用排ガス浄化装置に使用することができる。とくに、本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置等に装置して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】排ガス浄化装置の一例を示す略線図である。
【図２】フィルタユニットを組み合わせたブロックの斜視図である。
【図３】排気ガス浄化装置の要部拡大断面図である。
【図４】圧力損失特性の説明図である。
【図５】ケーシングと排気管の設置場所の違いによるススの捕集量の違いを示した参考実施例の結果を示したグラフである。
【図６】フィルタの長さを変えたことによるススの蓄積量の違いを示した比較実施例の結果を示したグラフである。
【図７】フィルタの長さを変えたことによるススの蓄積量の違いを示した比較実施例の結果を示したグラフである。
【図８】セラミックフィルタのアルミナの担持例を示した図である。
【図９】数回使用後の再生率を示したグラフである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008309163.tif 000033
【図２】
2008309163.tif 000034
【図３】
2008309163.tif 000035
【図４】
2008309163.tif 000036
【図５】
2008309163.tif 000037
【図６】
2008309163.tif 000038
【図７】
2008309163.tif 000039
【図８】
2008309163.tif 000040
【図９】
2008309163.tif 000041