(57)【要約】【課題】触媒劣化、隔壁のクラックの発生及び隔壁の溶損を抑制するとともに、再生効率を高くすることが可能なハニカムフィルタを提供する。【解決手段】中心軸２１方向に伸びる複数のセルを区画形成する隔壁を備え、隔壁に触媒が担持されてなるハニカムフィルタ１であって、中心軸２１を含み、かつ、外周２２を含まない中央部２における、中心軸方向の一方の端部（出口側端部）１２から少なくとも中心軸方向長さの１／２までの領域（中央非担持部）４が、触媒非担持領域であり、全体から中央部２を除いた外周側の領域（外周部）３の、出口側端部１２から、中央非担持部４の中心軸方向の平均長さの２／３以下の領域（外周非担持部）５が、触媒非担持領域であり、全体から中央非担持部４及び外周非担持部５を除いた部分が触媒担持領域であるハニカムフィルタ１。【選択図】図１
2007216165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸方向に伸びる複数のセルを区画形成する隔壁を備え、前記隔壁に触媒が担持されてなるハニカムフィルタであって、
中心軸を含み、かつ、外周を含まない中央部における、中心軸方向の一方の端部（出口側端部）から少なくとも中心軸方向長さの１／２までの領域（中央非担持部）が、触媒非担持領域であり、
全体から前記中央部を除いた外周側の領域（外周部）の、前記出口側端部から、前記中央非担持部の中心軸方向の平均長さの２／３以下の領域（外周非担持部）が、触媒非担持領域であり、
全体から前記中央非担持部及び前記外周非担持部を除いた部分が触媒担持領域であるハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記中央部が、中心軸に垂直な断面の半径が、中心から外周までの距離の１／２の長さの円柱状である請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記中央部が、中心軸に垂直な断面が正方形の角柱状であり、前記正方形の一辺が中心から外周までの距離の１／２の長さである請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
外周を構成するセグメントと外周を構成しないセグメント（中央セグメント）とを含む複数のセグメントから構成され、前記中央部が前記中央セグメントにより構成されている請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記触媒非担持領域に担持される触媒量が０ｇ／リットルである請求項１〜４のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタに関し、更に詳しくは、捕集された粒状物質を燃焼させてハニカムフィルタを再生させるときに、触媒劣化、クラックの発生及び溶損を抑制するとともに、再生効率を高くすることが可能なハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガスや廃棄物の焼却時に発生する焼却排ガス等に含有される、塵やその他の粒子状物質を捕集するため、セラミックスからなるハニカムフィルタが使用されている。特に、内燃機関から排出されるスート等の粒子状物質（以下、ＰＭということがある）を効率的に除去するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）が使用されている。
【０００３】
このＤＰＦは、捕捉したＰＭを除去しなければ、フィルタが最終的に目詰りしてしまうため、フィルタの再生が必要である。フィルタの再生は、一般的にはＤＰＦを加熱してＰＭを燃焼させることにより可能であるが、例えば、ＤＰＦに触媒を担持し、ディーゼル機関の高温排ガスにより効率的にＰＭを燃焼させる方法がある。このように、触媒を担持したＤＰＦに捕集されたＰＭを、排ガスにより燃焼除去する場合、ＤＰＦの排ガスが流出する側の端部（出口側端部）付近において、触媒が劣化したり、隔壁にクラックが生じたり、隔壁が溶損するという問題があった。
【０００４】
ＤＰＦに触媒を担持する場合には、通常、触媒が隔壁全体に担持されるようにする。それにより、ＤＰＦ全体に渡って効率的にＰＭを燃焼することができる。しかし、それによって、ＤＰＦの排ガスが流入する側の端部（入口側端部）から、排ガスが流出する側の端部（出口側端部）に向かって温度が上昇するようになる。そして、ＤＰＦの出口側端部付近の温度が過剰に高くなると、上記触媒の劣化や隔壁のクラック等が生じるようになる。
【０００５】
これに対し、出口側端部付近の触媒担持量を減らしたり、触媒を非担持としたりすることにより、フィルタの出口側端部付近の触媒劣化等の問題を解消しようとする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５４２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この従来技術により、フィルタの出口側端部付近の触媒劣化の問題は解消されているが、再生を繰り返した場合の再生効率が十分ではないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、触媒劣化、隔壁のクラックの発生及び隔壁の溶損を抑制するとともに、再生時の再生効率を高くすることが可能なハニカムフィルタを提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するため、本発明によって以下のハニカムフィルタが提供される。
【０００９】
［１］  中心軸方向に伸びる複数のセルを区画形成する隔壁を備え、前記隔壁に触媒が担持されてなるハニカムフィルタであって、中心軸を含み、かつ、外周を含まない中央部における、中心軸方向の一方の端部（出口側端部）から少なくとも中心軸方向長さの１／２までの領域（中央非担持部）が、触媒非担持領域であり、全体から前記中央部を除いた外周側の領域（外周部）の、前記出口側端部から、前記中央非担持部の中心軸方向の平均長さの２／３以下の領域（外周非担持部）が、触媒非担持領域であり、全体から前記中央非担持部及び前記外周非担持部を除いた部分が触媒担持領域であるハニカムフィルタ。
【００１０】
［２］  前記中央部が、中心軸に垂直な断面の半径が、中心から外周までの距離の１／２の長さの円柱状である［１］に記載のハニカムフィルタ。
【００１１】
［３］  前記中央部が、中心軸に垂直な断面が正方形の角柱状であり、前記正方形の一辺が中心から外周までの距離の１／２の長さである［１］に記載のハニカムフィルタ。
【００１２】
［４］  外周を構成するセグメントと外周を構成しないセグメント（中央セグメント）とを含む複数のセグメントから構成され、前記中央部が前記中央セグメントにより構成されている［１］に記載のハニカムフィルタ。
【００１３】
［５］  前記触媒非担持領域に担持される触媒量が０ｇ／リットルである［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の効果】
【００１４】
ハニカムフィルタの中央部の出口側端部から所定の範囲を触媒非担持領域（中央非担持部）とし、外周部の出口側端部から所定の範囲（中央非担持部の平均長さの２／３以下の範囲）を触媒非担持領域（外周非担持部）とし、その他の領域を触媒担持領域としたため、触媒非担持領域で捕集されたＰＭの燃焼が、触媒担持領域と比較すると遅くなり、それに伴い単位時間当たりの発熱量が低下し、温度上昇を抑えることが可能となる。そしてさらに、外周非担持部の長さを中央非担持部の長さの２／３以下と短くしたため、出口側端部付近の外周部のＰＭの燃え残りを低減し、再生効率の低下を抑制することが可能となる。これらにより、ハニカムフィルタを再生するときに、出口側端部付近における、触媒劣化、隔壁のクラックの発生及び隔壁の溶損を抑制するとともに、再生効率を高くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という）を具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を、中心軸を含む平面で切断した断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。すなわち、Ｘ−Ｘ’断面図は、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面を示す図である。本実施形態のハニカムフィルタは、軸方向Ａに伸びる複数のセルを区画形成する隔壁を備えるハニカム構造体の隔壁に触媒が担持されたものであり、隔壁を囲むように外周壁が更に備えられている。そして、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１は、中心軸２１を含み、かつ、外周２２を含まない中央部２における、中心軸２１方向の一方の端部（出口側端部）１２から少なくとも中心軸２１方向長さの１／２までの領域（中央非担持部）４が、触媒非担持領域であり、ハニカムフィルタ１全体から中央部２を除いた外周側の領域（外周部）３の、出口側端部１２から、中央非担持部４の中心軸２１方向の平均長さの２／３以下の領域（外周非担持部）５が、触媒非担持領域であり、ハニカムフィルタ１全体から中央非担持部４及び外周非担持部５を除いた部分が触媒担持領域６となっている。尚、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すハニカムフィルタ１は、入口側端部１１から排ガスが流入し、出口側端部１２から処理されたガスが排出されるように構成されている。
【００１７】
本実施形態のハニカムフィルタは、上述のように、中央部の出口側端部から所定の範囲を触媒非担持領域（中央非担持部）とし、外周部の出口側端部から所定の範囲（中央非担持部の平均長さの２／３以下の範囲）を触媒非担持領域（外周非担持部）とし、その他の領域を触媒担持領域としたため、触媒非担持領域で捕集されたＰＭの燃焼が、触媒担持領域と比較すると遅くなり、それに伴い単位時間当たりの発熱量が低下し、温度上昇を抑えることが可能となる。そしてさらに、外周非担持部の長さを中央非担持部の長さの２／３以下と短くしたため、出口側端部付近の外周部のＰＭの燃え残りを低減し、再生効率の低下を抑制することが可能となる。これらにより、ハニカムフィルタを再生するときに、出口側端部付近における、触媒劣化、隔壁のクラックの発生及び隔壁の溶損を抑制するとともに、再生効率を高くすることが可能となる。また、再生効率を向上させることにより、再生後のハニカムフィルタの圧力損失を低減することができ、またそれにより、再生間隔を長く取ることが可能となるため、再生回数を減らすことが可能となり、フィルタの寿命を長くすることができるという効果も奏する。また、触媒非担持部を形成するため、使用する触媒貴金属の量を減らすことができ、ハニカムフィルタのコストを低減することが可能となる。
【００１８】
（中央非担持部）
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１において、中央部２は、その中心軸をハニカムフィルタ１の中心軸２１と同じとする円柱状の領域であって、その領域にハニカムフィルタ１の外周２２を含まないものである。中央部２は、このように円柱である場合には、その底面（中心軸に垂直な断面）の半径（中央部半径）ａは、特に限定されるものではないが、ハニカムフィルタ１の中心軸２１から外周２２までの距離の１／２の長さであることが好ましい。図１（ｂ）においては、ハニカムフィルタ１全体の底面（中心軸に垂直な断面）の半径（外周部半径）ｂの１／２の大きさであることが好ましい。中央部２の底面の形状は、上述のように円形であることが好ましい。また、中央部が、中心軸に垂直な断面が正方形の角柱状であり、その正方形の一辺が中心軸から外周までの距離の１／２の長さであることも好ましい。また、中央部の断面形状は、これに限定されず、楕円形、正方形以外の四角形等の多角形等であってもよい。
【００１９】
中央部２の中で、出口側端部１２側から所定の長さの領域が、触媒非担持領域である中央非担持部４であり、中央非担持部４の中心軸２１方向長さ（上記、所定の長さ）は、少なくともハニカムフィルタ１の中心軸２１方向長さの１／２の長さ（中央非担持部最小長さ）である。従って、中央非担持部４の中心軸２１方向長さは、中央非担持部最小長さ以上の長さであり、ハニカムフィルタ１の中心軸２１方向長さと同じであってもよい。中央非担持部４の中心軸２１方向長さが、ハニカムフィルタ１の中心軸２１方向長さと同じ場合とは、中央部２の全体が触媒非担持領域（中央非担持部４）になる場合であり、フィルタ基材の熱伝導率が高い場合や、スート堆積量が多い場合に有効である。この場合、外周部３の触媒担持領域６における触媒反応による反応熱を利用して、中央部２の再生を行うことが可能である。このように、本実施形態のハニカムフィルタ１は、中央非担持部４の中心軸２１方向長さが、上記中央非担持部最小長さ以上の長さであるため、出口側端部１２付近の単位時間当たりの発熱量を低下させ、温度上昇を抑えることが可能となる。中央非担持部４の中心軸２１方向長さは、再生時のスート堆積量を少なくして再生時の最高温度を下げたい場合（耐久性向上）やフィルタ基材の熱伝導率が低い場合は、ハニカムフィルタ１の中心軸２１方向長さの２／３以下とすることが好ましい。
【００２０】
触媒非担持領域に担持される触媒量は、０（ｇ／リットル）であることが好ましい。
【００２１】
中央非担持部４の入口側端部１１側の端部（端面）は、中心軸２１に垂直な断面に平行な面であってもよいが、この断面に対して傾斜していたり、曲面であったり、複数の面からなる構造であってもよい。
【００２２】
（外周非担持部）
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１において、外周部２は、ハニカムフィルタ１全体から上記中央部２を除いた外周２２側の領域である。従って、ハニカムフィルタ１の外周２２の全てが外周部２に含まれている。そして、外周非担持部５は、出口側端部１２から、入口側端部１１側に向かって、中央非担持部４の中心軸２１方向の平均長さの２／３以下の長さの領域であり、触媒非担持領域である。このように、外周非担持部５の長さを中央非担持部４の長さの２／３以下と短くしたため、出口側端部１２付近の外周部３のＰＭの燃え残りを低減し、再生効率の低下を抑制することが可能となる。また、外周非担持部５の長さは、ハニカムフィルタ１の基材の熱伝導率が低い場合は、中央非担持部４の長さの１／２の長さであることが好ましい。ここで、中央非担持部４の中心軸２１方向の平均長さとは、中央非担持部４の体積を、中央非担持部４の中心軸方向に垂直な断面の断面積で除した値をいい、単に中央非担持部４の中心軸２１方向の長さ、又は中央非担持部４の長さというときは、この中心軸２１方向の平均長さのことをいう。また、外周非担持部５についても同様に、平均長さを定義でき、単に外周非担持部５の中心軸２１方向の長さ、又は外周非担持部５の長さというときは、この中心軸２１方向の平均長さのことをいう。
【００２３】
触媒非担持領域は触媒担持領域より通気抵抗が小さく、また熱容量も小さいため、スートが触媒担持領域より多く堆積し、再生時に温度が上がりやすい傾向がある。これを補正するために触媒非担持領域に耐火性粒子をコーティングすることも有効である。耐火性粒子は触媒担持のウォシュコートと同じ材料とすることができる。
【００２４】
（触媒担持領域）
本実施形態のハニカムフィルタ１において、ハニカムフィルタ１全体から、中央部２及び外周部３を除いた領域が触媒担持領域６である。触媒担持領域６に担持された触媒によって、ハニカムフィルタ１が再生される。触媒担持領域６の触媒量ｐは、５〜２５０（ｇ／リットル）であることが好ましく、１０〜１００（ｇ／リットル）であることが更に好ましい。２５０（ｇ／リットル）より多いと、圧力損失が高くなりすぎてしまい、またコスト高となることがある。５（ｇ／リットル）より少ないと、ＰＭを充分に燃焼除去することができないことがある。触媒担持領域６に担持される触媒は、隔壁に均一に担持されていてもよいが、部分毎に異なる量（ｇ／リットル）を担持してもよい。例えば、入口側端部１１から出口側端部１２方向に向かって段階的に少なくしてもよい。これにより、出口側端部に近い側の温度上昇を抑えることが可能となる。
【００２５】
（触媒）
ハニカムフィルタ１に担持する触媒としては、排ガスの熱によりＰＭを燃焼することができれば特に限定されるものではないが、例えば、貴金属元素、元素周期表ＶＩａ族の元素、及び、元素周期表ＶＩＩＩ族の元素の中から選ばれる元素を担持させることができる。具体的には、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）等を挙げることができ、これらの中から選択される少なくとも１種の単体または化合物を使用することができる。また、ＮＯｘ選択還元型触媒成分やＮＯｘ吸蔵型触媒成分を担持してもよい。
【００２６】
（ハニカムフィルタの材質）
本実施形態のハニカムフィルタは、上述のように、隔壁を備えるハニカム構造体に触媒を担持したものである。ハニカムフィルタの材質の中でこのハニカム構造体の材質は、特に限定されるものではないが、強度、耐熱性の観点から、好ましくは、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コーディエライト、窒化珪素、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コーディエライト系複合材、珪素−炭化珪素複合材、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群から選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が好ましい。
【００２７】
珪素−炭化珪素を材料としてハニカムフィルタを形成した場合には、通常、珪素−炭化珪素の表面に二酸化珪素の膜が形成される。そして、二酸化珪素の融点が珪素の融点より高いため、ハニカムフィルタの温度が上昇し珪素の融点を超えても、二酸化珪素の表面保護膜により、隔壁の溶損が防止されている。これに対し、担持する触媒として、三酸化二アルミニウムを含有する触媒を使用した場合には、上記二酸化珪素と三酸化二アルミニウムとが反応して、二酸化珪素の膜が壊れて珪素−炭化珪素の中の珪素が表面に露出した状態になる。そして、隔壁の温度が過剰に上昇したときに、表面に露出した融点の低い珪素が溶融して隔壁が溶損するという問題があった。本実施形態のハニカムフィルタによれば、このような場合でも、隔壁の温度が過剰に上昇することを防止できるため、珪素の溶融を防ぐことができ、隔壁の溶損を防止することができる。
【００２８】
また、コーディエライトを材料とした場合には、コーディエライトがもともと融点の低い材料であるため、ハニカムフィルタの温度が過剰に上昇した場合には、隔壁の溶損が生じることがあった。本実施形態のハニカムフィルタによれば、隔壁の温度が過剰に上昇することを防止できるため、コーディエライトを使用しても、その溶融を防ぐことができ、隔壁の溶損を防止することができる。
【００２９】
本実施形態のハニカムフィルタを構成するハニカム構造体の材質は、多孔質であることが好ましく、平均細孔径が５〜４０μｍであり、気孔率が３０〜８５％であることが好ましい。平均細孔径は、「ＪＡＳＯ  自動車規格  自動車排気ガス浄化触媒セラミックモノリス担体の試験方法  Ｍ５０５−８７の６．３に記載の全細孔容積、メジアン細孔径」の方法で測定された値である。気孔率は、細孔容積より算出の方法で測定された値である。
【００３０】
（ハニカムフィルタの形状等）
本実施形態のハニカムフィルタの形状、大きさ等は特に限定されるものではない。形状としては、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような円柱状であることが好ましいが、四角柱等の角柱状、軸方向に垂直な断面の形状が、楕円形、レーストラック形状、異形形状等の柱状であってもよい。
【００３１】
（製造方法）
次に、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法について説明する。本実施の形態のハニカムフィルタは、所定の成形原料を混練して坏土を調製し、調製された坏土を成形してハニカム状の成形体を作製し、それを乾燥させてハニカム成形体を作製し、得られたハニカム成形体を焼成してハニカム構造体を作製し、得られたハニカム構造体の所定の位置に所定の触媒を担持することにより得ることができる。
【００３２】
成形原料を混練して坏土を調製する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。所定の成形原料は、所望の材質に合わせて適宜選択することができる。
【００３３】
ハニカム状の成形体を作製する方法としては、特に制限はなく、押出成形、射出成形、プレス成形等の従来公知の成形法を用いることができる。中でも、上述のように調製した坏土を、所望の外周壁厚さ、隔壁厚さ、セル密度の口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。
【００３４】
乾燥の方法も特に制限はなく、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の従来公知の乾燥法を用いることができる。中でも、成形体全体を迅速かつ均一に乾燥することができる点で、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み合わせた乾燥方法が好ましい。乾燥条件は、ハニカム成形体の形状、材質等に合わせて適宜選択することができる。
【００３５】
上述の方法で乾燥させたハニカム成形体を焼成炉において焼成して、ハニカム構造体を作製する。焼成炉及び焼成条件は、ハニカム成形体の形状、材質等に合わせて適宜選択することができる。焼成の前に仮焼成によりバインダ等の有機物を燃焼除去してもよい。
【００３６】
次に、得られたハニカム構造体に触媒を担持する。所望の触媒を水等の分散媒に分散させて触媒担持液を作製する。そして、例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）に示した本実施形態のハニカムフィルタ１のような状態に触媒を担持する場合には、例えば、出口側端部１１側の外周部３の端面をドーナツ状にシールし、出口側端面１１側から触媒担持液に所定の浸漬長さだけ浸漬する。これにより中央部２の触媒担持領域６が形成される。次に、一旦触媒を乾燥した後、出口側端部１１側の外周部３の端面のシールを取り除き、同じ面の中央部２の部分をシールする。そして、出口側端面１１側から触媒担持液に所定の浸漬長さだけ浸漬することにより、外周部３の触媒担持領域６が形成される。その後、触媒を乾燥させることにより、本実施の形態のハニカムフィルタ１を得ることができる。
【００３７】
触媒の担持を行う前に樹脂等の撥水性材料を触媒非担持領域にコートし、その後、上記方法により触媒担持を行い、その後の熱処理により撥水性材料を除去してから、触媒焼付けを行ってもよい。これにより、均一な触媒担持を行うことができる。
【００３８】
また、触媒担持液にハニカムフィルタ（ハニカム構造体）を浸漬するときに、ハニカムフィルタの中心軸を触媒担持液の液面に対する垂直方向から傾けて浸漬し、浸漬中に中心軸を中心に回転させながら触媒を担持してもよい。これにより、出口側端部１２側に、入口側端部１１側の端部が円錐状に形成された触媒非担持領域が形成される。
【００３９】
次に、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態について説明する。本発明のハニカムフィルタの他の実施形態は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、外周５２を構成するセグメント（外周セグメント）６２と外周５２を構成しないセグメント（中央セグメント）６１とを含む複数のセグメントから構成され、中央部３２が中央セグメント６１により構成されているものである。従って、中央セグメント６１が、中心軸５１を含み、かつ、外周５２を含まない中央部３２になり、中央セグメント６１における、出口側端部４２から少なくとも中心軸５１方向長さの１／２までの領域（中央非担持部）３４が、触媒非担持領域となる。そして、ハニカムフィルタ３１全体から中央セグメント６１を除いた外周側の外周セグメント６２が外周部３３になり、外周セグメント６２の、出口側端部４２から、中央非担持部３４の中心軸５１方向の平均長さの２／３以下の領域（外周非担持部）３５が、触媒非担持領域となる。そして、ハニカムフィルタ３１全体から中央非担持部３４及び外周非担持部３５を除いた部分が触媒担持領域３６となる。ここで、図２（ａ）は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、中心軸を含む平面で切断した断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＹ−Ｙ’断面図である。
【００４０】
本実施形態のハニカムフィルタは、上述のように複数のセグメントから構成されるハニカムフィルタであり、その中央セグメント及び外周セグメントがそれぞれ、上記本発明の一の実施形態における、中央部及び外周部と同様の条件を満たすため、触媒劣化、隔壁のクラックの発生及び隔壁の溶損を抑制するとともに、再生時の再生効率を高くすることが可能となる。
【００４１】
このような、セグメントを結合させて形成されるハニカムフィルタは、各セグメント毎に触媒を担持し、それらを結合させてハニカムフィルタとすることが好ましい。そして、中央セグメントとするセグメントには、中央非担持部に相当する触媒非担持領域が形成されるように触媒を担持することが好ましい。また、外周セグメントとするセグメントには、外周非担持部に相当する触媒非担持領域が形成されるように触媒を担持することが好ましい。
【００４２】
本実施形態のハニカムフィルタを構成する各セグメントの数、大きさは特に限定されるものではなく、ハニカムフィルタの大きさに合わせて、適宜決定することができる。また、本実施形態のハニカムフィルタにおいて、中央部、外周部、中央非担持部、外周非担持部、及び触媒担持領域についての各条件は、上述した本発明のハニカムフィルタの一の実施形態と同様である。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１）
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すような、１６（４×４）個のセグメントからなり、４個の四角柱状のセグメントにより中央部が形成されるハニカムフィルタを作製した。
【００４５】
成形原料として、ＳｉＣ粉末と金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、これに造孔材として澱粉、発泡樹脂を加え、更に、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤、及び水を添加して、可塑性の坏土を得た。
【００４６】
得られた坏土を押出成形して、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すハニカムフィルタを構成する１６個のセグメントを得た。各セグメントは、セル構造が１２ｍｉｌ／３００ｃｐｓｉ（「０．３ｍｍ」／「４６．５セル／ｃｍ２」）となるような口金を使用して押出成形した。次に、得られたハニカム状のセグメントを乾燥、焼成して各ハニカムセグメントを得た。
【００４７】
次に、得られたハニカムセグメントに触媒を担持し、乾燥した。使用した触媒はアルミナ、白金及びセリアである。触媒担持領域における触媒の全担持量を、５０ｇ／リットルとした。アルミナ、白金及びセリアの質量比を、アルミナ：白金：セリア＝８：１．７：２とした。中央部を構成する四角柱状の４つのセグメントには、入口側端部から全長（中心軸方向の長さ）の７０％の範囲に触媒を担持した。これにより、中央部のセグメントは、出口側端部から全長の３０％の範囲が中央非担持部となるようにした。外周部を構成する１２のセグメントには、入口側端部から全長（中心軸方向の長さ）の８５％の範囲に触媒を担持した。これにより、外周部のセグメントは、出口側端部から全長の１５％の範囲が外周非担持部となるようにした。これは、中央非担持部の長さの５０％に該当する。
【００４８】
次に、触媒を担持した１６個のセグメントのそれぞれの外周面にペースト状のセメント材を塗布し、１６個のセグメントを４×４に並べて組み付け、ハニカムセグメント接合体を作製した。次に、得られたハニカムセグメント接合体を四方より加圧し、その後にセメント材を乾燥させた。セメント材の乾燥後、ハニカムセグメント接合体を円柱形状になるように研削加工し、外周面をコーティング材によって被覆し、乾燥させて、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す円柱状のハニカムフィルタを得た。ハニカムフィルタ全体の大きさを、１４４ｍｍφ×２５４ｍｍＬ（長さ）とした。
【００４９】
（実施例２）
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、外周部７１を構成する１２個のセグメント（外周セグメント）７２に触媒を担持するときに、外周非担持部が形成されないようにセグメント全体（全長の１００％）に触媒を担持した。それ以外は、実施例１と同様の方法によりハニカムフィルタ１０１を得た。図３（ａ）は、実施例２のハニカムフィルタを模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｘ−ｘ’断面図である。
【００５０】
（実施例３）
実施例１において、１６個のハニカムセグメントを焼成して得た後に、各セグメントに触媒を担持する前に、１６個のハニカムセグメントを結合して円柱状のハニカム構造体を作製した。その後、触媒担持液にハニカム構造体を浸漬するときに、ハニカム構造体の中心軸を触媒担持液の液面に対する垂直方向から傾けて浸漬し、浸漬中に中心軸を中心に回転させながら触媒を担持して、ハニカムフィルタ１０２を得た。それにより、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、中央非担持部８１と外周非担持部８２とを含む触媒非担持領域において、入口側端部８３側端面が円錐状に形成される。このとき、触媒非担持領域の円錐状に形成された端面側の、その円錐の頂点部分が、出口側端部８４から全長の３０％の位置となるようにした。そして、中央非担持部８１の外周非担持部８２の平均長さが、中央非担持部８１の平均長さの２／３となるように形成した。図４（ａ）は、実施例３のハニカムフィルタを模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｙ−ｙ’断面図である。
【００５１】
（比較例１）
触媒を１６個のハニカムセグメントのそれぞれの隔壁全体に担持した以外は、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを得た。触媒担持量は全体で２０６ｇ（５０ｇ／リットル）とした。
【００５２】
（比較例２）
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、１６個の全てのセグメントについて、出口側端部９３から全長の３０％の範囲が触媒非担持領域（中央非担持部９１及び外周非担持部９２）となるようにした以外は、実施例１と同様の方法によりハニカムフィルタ１０３を得た。触媒担持量は全体で１４４ｇ（５０ｇ／リットル）とした。図５（ａ）は、比較例２のハニカムフィルタを模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のｚ−ｚ’断面図である。
【００５３】
（再生時の最高温度）
実施例１〜３、及び比較例１，２のハニカムフィルタについて、以下の条件で、再生時の最高温度測定を行った。結果を表１に示す。
【００５４】
ハニカムフィルタにあらかじめスートを８ｇ／リットル堆積させておき、２．０リットルエンジンを使用して２０００ｒｐｍ×５０Ｎｍの状態でポストインジェクションを入れ、エンジン排ガス温度を上昇させ、堆積スートが燃え始めてハニカムフィルタの圧力損失が低下し始めたところでアイドル状態に切り替えた。堆積スートの燃焼中にアイドル状態に切り替えると、酸素濃度が上昇し、冷却効果を持つ低温ガスの流入量が増加するため、ハニカムフィルタの内部温度が急上昇する。図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ハニカムフィルタ１０４の、出口側端部１０７側半分の領域に等間隔に５箇所、入口側端部１０６側半分の領域に等間隔に３箇所、それぞれ熱電対１０８を挿入し、再生時の最高温度を測定した。８箇所の熱電対１０８の中で、測定時間中において最も高い温度を記録した熱電対のその温度を最高温度とした。図６（ａ）は、実施例及び比較例のハニカムフィルタにおいて、熱電対を挿入する箇所を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のｗ−ｗ’断面図である。
【００５５】
（再生効率）
ハニカムフィルタにあらかじめスートを８ｇ／リットル堆積させておき、２．０リットルエンジンを使用して２０００ｒｐｍ×５０Ｎｍの状態でポストインジェクションを入れ、エンジン排ガス温度を上昇させ、その状態を１０分間維持した。その後、ポストインジェクションを霧、エンジンを停止し、ハニカムフィルタに堆積しているスート量を測定し、スートの再生効率を算出した。スートの試験前の体積量（８ｇ／リットル）からスートの試験後の堆積量を引いて、得られた値を試験前の体積量で除した値の１００倍をスートの再生効率（質量％）とした。また、上記操作を１０回繰り返し、１０回目の再生操作における再生効率（１０回目再生効率）を算出した。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
表１において、各試験結果（再生時の最高温度、再生効率、及び１０回目再生効率）における、「低減量」は、ハニカムフィルタ全体に触媒が担持された比較例１の結果との差を示している。例えば、「再生時の最高温度」において、実施例１の「低減量」は、比較例１の「最高温度１０５２℃」から、実施例１の「最高温度９４１℃」を引いた値（１１１℃）である。
【００５８】
表１より、ハニカムフィルタ全体に触媒が担持された比較例１と比較して、実施例１〜３、比較例２のハニカムフィルタは、「再生時の最高温度」を１００℃以上低減できていることが分かる。また、最高温度は、中央セグメントの出口側端部付近で発生しているため、外周セグメントの触媒担持状態が異なっていても、最高温度にはほとんど影響を与えないことが確認された。
【００５９】
表１より、比較例１と比較例２のそれぞれのハニカムフィルタの「再生効率」を比較すると、比較例２の場合に再生効率が２６質量％低下していることが分かる。これは、比較例２のハニカムフィルタは、出口側端部付近に触媒が担持されておらず、さらに、外周部においては、再生時のガス温度が低いため温度が上がり難いことより、外周セグメントの出口側端部付近のスートがほとんど燃え残っているためと考えられる。これに対し、実施例１，２のハニカムフィルタは、中央非担持部は、比較例２の場合と同じであるにも関わらず、外周部において、より出口側端部付近まで触媒が担持されていたため、再生効率の低下は比較例２と比較して小さいものであった。
【００６０】
表１より、比較例２のハニカムフィルタは、「１０回目再生効率」が更に低下していることが分かる。これは、再生操作を繰り返すにしたがい、外周部のスートが燃え残った部分に、更にスートが堆積していくことにより、再生効率の悪化が進行していったものと考えられる。これに対し、実施例１〜３のハニカムフィルタは、再生効率の大きな低下がないことがわかる。これは、再生操作を繰り返しても、外周部の出口側端部付近のスートの燃え残りが少なく、再生後のスートの繰越量が少ないためと考えられる。
【００６１】
以上より、実施例１〜３のハニカムフィルタは、比較例２のハニカムフィルタと比較して、再生時の最高温度の低減が同程度でありながら、再生効率が高く、再生が繰り返されるほど、更にその差が大きくなることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、自動車の排ガスや廃棄物の焼却時に発生する焼却排ガス等に含有される、塵やその他の粒子状物質を捕集するために利用することができ、ハニカムフィルタの再生時の、触媒劣化、隔壁のクラック発生及び隔壁の溶損を抑制することができ、さらに高い再生効率で再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す図であり、図１（ａ）は、中心軸を含む平面で切断した断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。
【図２】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す図であり、図２（ａ）は、中心軸を含む平面で切断した断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＹ−Ｙ’断面図である。
【図３】図３（ａ）は、実施例２のハニカムフィルタを模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｘ−ｘ’断面図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例３のハニカムフィルタを模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｙ−ｙ’断面図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例２のハニカムフィルタを模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のｚ−ｚ’断面図である。
【図６】図６（ａ）は、実施例及び比較例のハニカムフィルタにおいて、熱電対を挿入する箇所を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のｗ−ｗ’断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１，３１，１０１，１０２，１０３，１０４：ハニカムフィルタ、２，３２：中央部、３，３３，７１：外周部、４，３４，８１，９１：中央非担持部、５，３５，８２、９２：外周非担持部、６，３６：触媒担持領域、１１，４１，８３，１０６：入口側端部、１２，４２，８４，９３，１０７：出口側端部、２１，５１：中心軸、２２，５２：外周、６１：中央セグメント、６２，７２：外周セグメント、１０８：熱電対、ａ：中央部半径、ｂ：外周部半径。
【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】
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【図６】
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