(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミック材料よりなる多数の貫通孔を有するハニカム構造体の所定の貫通孔の一端部を目封じするとともに、残りの貫通孔の他端部を目封じすることにより、貫通孔を仕切る隔壁を濾過層とした排ガス浄化用フィルターにおいて、
前記隔壁の厚みを２５０μｍ以下、気孔率を４０％以上、平均細孔径を３〜７μｍとし、且つ細孔径が１０μｍ以上の細孔の容積を全細孔容積の２０％以下とすることにより、０．０８μｍ以下の固体微粒子の捕集効率を８１％以上としたことを特徴とする排ガス浄化用フィルター。
【請求項２】
前記隔壁の厚みが１５０μｍ以下である請求項１記載の排ガス浄化用フィルター。
【請求項３】
平均細孔径が３〜６μｍである請求項１又は２に記載の排ガス浄化用フィルター。
【請求項４】
細孔径が１０μｍ以上の細孔の容積が全細孔容積の１０％以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の排ガス浄化用フィルター。
【請求項５】
前記ハニカム構造体が、コージェライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、ＬＡＳ及び炭化珪素よりなる群から選ばれた一種の材料からなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の排ガス浄化用フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルターに代表される、排ガス中の固体微粒子（パティキュレート）を除去するために使用される排ガス浄化用フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばディーゼルエンジンから排出される燃焼排ガスより炭素を主成分とする固体微粒子を除去するために、多孔質セラミック材料よりなる多数の貫通孔を有するハニカム構造体の所定の貫通孔の一端部を目封じするとともに、残りの貫通孔の他端部を目封じすることにより、貫通孔を仕切る隔壁を濾過層とした排ガス浄化用フィルターが使用されている。
【０００３】
この種の排ガス浄化用フィルターにおいては、濾過層となるハニカム構造体の隔壁の厚み（壁厚）と気孔径（細孔径）との関係が、固体微粒子の捕集特性に大きく影響する。従来における一般的な排ガス浄化用フィルターの隔壁の気孔径は、その捕集する固体微粒子の特性から平均１０〜２０μｍ程度とされ、壁厚は、圧力損失、強度等を考慮して３００〜１０００μｍ程度とされていた。
【０００４】
従来の公知例として、特開昭５６−１２９０２０号公報には、ハニカム形状の両端部を交互に目封じした、壁厚０．１〜０．３ｍｍ、平均細孔径１０μｍ、気孔率３０〜６０％のセラミックハニカムフィルターが開示されているが、壁厚と気孔径の関係については記載されていない。また、特開昭６３−１８５４２５号公報には、壁厚０．２５〜０．７６ｍｍのセラミックハニカムフィルターが開示されているが、これにも壁厚と気孔径の関係についての記載はない。
【０００５】
また、特開平５−１２４０２１号公報には、炭化珪素質ハニカムを冷媒槽中に押出すことにより、変形や歪みのない押出し成形を行う方法が開示されており、この中で壁厚を０．２ｍｍとする記載があるが、壁厚と気孔径の関係についての記載はない。更に、特開平９−２０２６７１号公報には、壁厚０．０５〜１．０ｍｍ、平均気孔径１〜４９μｍの炭化珪素質ハニカムフィルターの製造方法が開示されているが、その実施例には、壁厚０．４５ｍｍ、平均細孔径７μｍという記載があるだけであり、これにもまた壁厚と気孔径の関係についての記載はない。
【０００６】
更にまた、ＳＡＥ９５０７３５には、平均細孔径７μｍのコージェライト質ハニカムフィルターの記載があるが、壁厚が４３０μｍであり、圧力損失が高すぎるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年のディーゼルエンジンの技術進歩、特に燃料の高噴射化によりディーゼルエンジンから排出される固体粒子の微粒化が進んでおり、細かい固体微粒子の捕集は大きな問題となっているが、前述のような従来のフィルターでは、ディーゼルエンジンから排出される固体粒子のうち、０．０８μｍ以下の細かい固体微粒子が吹き抜けてしまうことが懸念される。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、０．０８μｍ以下の細かい固体微粒子の捕集特性に優れ、かつ圧力損失も上昇しないような排ガス浄化用フィルターを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、多孔質セラミック材料よりなる多数の貫通孔を有するハニカム構造体の所定の貫通孔の一端部を目封じするとともに、残りの貫通孔の他端部を目封じすることにより、貫通孔を仕切る隔壁を濾過層とした排ガス浄化用フィルターにおいて、前記隔壁の厚みを２５０μｍ以下、気孔率を４０％以上、平均細孔径を３〜７μｍとし、且つ細孔径が１０μｍ以上の細孔の容積を全細孔容積の２０％以下とすることにより、０．０８μｍ以下の固体微粒子の捕集効率を８１％以上としたことを特徴とする排ガス浄化用フィルター、が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の排ガス浄化用フィルターは、多孔質セラミック材料よりなる多数の貫通孔を有するハニカム構造体の所定の貫通孔の一端部を目封じするとともに、残りの貫通孔の他端部を目封じすることにより、貫通孔を仕切る隔壁を濾過層としたものである。目封じは、従来公知のディーゼルパティキュレートフィルターと同様、その端面が市松模様状を呈するように、隣接する流通孔を互いに反対側となる一方の端部で交互に閉塞させることが好ましい。
【００１１】
このようなフィルターの一端面より排ガスを通気させると、固体微粒子を含む排ガスは、当該一端面側の端部が封じられていない貫通孔よりフィルター内部に流入し、多孔質の隔壁を通過して、フィルターの他端面側の端部が封じられていない他の貫通孔に入る。そして、この隔壁を通過する際に排ガス中の固体粒子が隔壁に補足され、固体粒子を除去された浄化後の排ガスがフィルターの他端面より排出される。
【００１２】
本発明のフィルターは、その特徴的な構成として、気孔率を４０％以上、平均細孔径を３〜７μｍとし、また、細孔径が１０μｍ以上の細孔の容積が全細孔容積の２０％以下となるようにしている。このような構成とすることにより、０．０８μｍ以下の細かい固体微粒子を効率よく捕集することができる。なお、平均細孔径を３〜６μｍとしたり、細孔径が１０μｍ以上の細孔の容積が全細孔容積の１０％以下となるようにしたりすると、０．０８μｍ以下の細かい固体微粒子を更に効率よく捕集でき、好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、濾過層となる隔壁の厚さ（壁厚）を２５０μｍ以下としており、これにより前記のような固体微粒子に対する優れた捕集特性を持たせながら、圧力損失の上昇を抑えることができる。なお、壁厚を１５０μｍ以下とすると、圧力損失を更に低下させることができ、好ましい。
【００１４】
本発明のフィルターの主体をなすハニカム構造体の構成材料としては、コージェライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、ＬＡＳ及び炭化珪素よりなる群から選ばれた一種の材料が好ましい。コージェライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム及びＬＡＳは熱膨脹率が低いため、これらよりなる群から選ばれた一種の材料をハニカム構造体の構成材料として用いると、耐熱衝撃性に優れたフィルターが得られるからである。また、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム及び炭化珪素をハニカム構造体の構成材料として使用した場合は、融点が高いため、耐熱性に優れたフィルターが得られる。ハニカム構造体の貫通孔（セル）の目封じに用いる目封じ材は、ハニカム構造体の構成材料と一致させると、両者の熱膨張率が一致するため好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１６】
（実施例１〜１０及び比較例１〜４）
コージェライトの原料として、それぞれ表１に示すような平均粒径を有するタルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ及びグラファイトを同表に示す割合で配合し（グラファイトは外配）、これにバインダー、界面活性剤及び水を加えて混合し、押出し成形可能な坏土とした。次いで、この坏土を押出し成形法により、直径１４４ｍｍ、長さ１５２ｍｍで、壁厚及びセル数が表１に示す値となるような構造のハニカム体に成形した。次に、図１のように、得られた成形体３のハニカム端面をハニカム本体と同材質の目封じ材５にて封止し、１４２０℃で焼成した。こうして得られたフィルターの気孔率、平均細孔径、細孔径が１０μｍ以上である細孔の容積の全細孔容積に占める割合、初期圧力損失、及び０．０８μｍ以下の微粒子の捕集効率を測定し、その測定結果を表１に示した。
【００１７】
なお、気孔率、平均気孔径、及び細孔径が１０μｍ以上である細孔容積の全細孔容積に占める割合は、水銀圧入法の測定結果から求めた。また、初期圧力損失については、９ｍ3/ｍｉｎの流量でフィルター前後の差圧を測定した。０．０８μｍ以下の微粒子の捕集効率は低圧インパクター法により、フィルター前後の各分級粒子径毎の粒子濃度の差より求めた。
【００１８】
【表１】
0003756721.tif 000002
【００１９】
（実施例１１〜１７及び比較例５〜７）
それぞれ表２に示すような平均粒径を有する粗粒と微粒のα型ＳｉＣ原料を同表に示す割合で配合し、これにバインダー、界面活性剤及び水を加えて混合し、押出し成形可能な坏土とした。次いで、この坏土を押出し成形法により、直径１４４ｍｍ、長さ１５２ｍｍで、壁厚及びセル数が表２に示す値となるような構造のハニカム体に成形した。次に、図１のように、得られた成形体３のハニカム端面をハニカム本体と同材質の目封じ材５にて封止し、大気雰囲気下にて４００℃で脱脂後、Ａｒ雰囲気下にて表２に示す温度で焼成した。こうして得られたフィルターの気孔率、平均細孔径、細孔径が１０μｍ以上である細孔の容積の全細孔容積に占める割合、初期圧力損失、及び０．０８μｍ以下の微粒子の捕集効率を、前記実施例１〜１０及び比較例１〜４と同様にして測定し、その測定結果を表２に示した。
【００２０】
【表２】
0003756721.tif 000003
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧力損失の上昇を抑制しつつ、０．０８μｍ以下の細かい固体微粒子の捕集特性を向上させることができるので、ディーゼルパティキュレートフィルター等の排ガス浄化用フィルターとして好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  フィルター端面の目封じ状態を示す説明図である。
【符号の説明】
３…成形体、５…目封じ材。
【図１】
0003756721.tif 000004