ハニカムフィルタ
【課題】高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減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】本発明のハニカムフィルタ１は、隔壁７を有するハニカム構造体２と目封止部とを備え、隔壁７が、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔８の内表面に酸化触媒１１が担持され第一壁部７ａと、バッファーとなる気孔率の高い第二壁部７ｂと、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％の第三壁部７ｃとが、流入側の開口端部が開放され、流出側の開口端部が封止されたセル９ａを区画する表面側から隔壁７の厚さ方向に積層された多孔質層によって構成されている。
【解決手段】本発明のハニカムフィルタ１は、隔壁７を有するハニカム構造体２と目封止部とを備え、隔壁７が、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔８の内表面に酸化触媒１１が担持され第一壁部７ａと、バッファーとなる気孔率の高い第二壁部７ｂと、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％の第三壁部７ｃとが、流入側の開口端部が開放され、流出側の開口端部が封止されたセル９ａを区画する表面側から隔壁７の厚さ方向に積層された多孔質層によって構成されている。
【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する。更に詳しくは、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減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】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」ということがある）に代表される集塵フィルタとして、ハニカム構造を有するセラミック製のフィルタ（ハニカムフィルタ）が使用されている。
【０００３】
通常、このような目的で使用されるフィルタには、図１４及び図１５に示すように、多孔質の隔壁５７によって、二つの端面の間を連通する、流体の流路となる複数のセル５９が区画形成されたハニカム構造体５２と、前記各セル５９の二つの開口端部のうちの何れか一方を目封止するように、ハニカム構造体５２の一方の端面側と他方の端面側とで相補的な市松模様状に配設された目封止部５８とを備えた、ウォールフロー型のハニカムフィルタ５１が広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このハニカムフィルタ５１の一方の端面５３より粒子状物質（パティキュレート・マター：以下「ＰＭ」ということがある）を含む排ガスを通気させると、この排ガスは、ハニカムフィルタの一方の端面５３から内部に流入し、排ガス中に含まれるＰＭが除去された後、他方の端面５５から流出する。具体的には、まず排ガスは、このハニカムフィルタの一方の端面５３において端部が封止されておらず他方の端面５５において端部が封止されたセル５９ｂに流入し、多孔質の隔壁５７を通って、一方の端面５３において端部が封止されるとともに他方の端面５５において端部が封止されていないセル５９ａに移動し、このセル５９ａから排出される。そして、この際に隔壁５７が濾過層となり、ガス中のＰＭが隔壁５７に捕捉され隔壁５７上に堆積する。
【０００５】
このようなハニカムフィルタにおいては、フィルタを構成するハニカム構造体の隔壁上にＰＭが堆積することによって圧力損失が上昇する。このため、このようなハニカムフィルタにおいては、一定量のＰＭが隔壁上に堆積した場合には、ハニカムフィルタを強制的に高温にして、隔壁に堆積したＰＭを酸化除去することが行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６９５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記したＰＭの酸化除去においては、燃料を過剰に噴射することによって燃焼させるため、燃料消費率が悪くなり、経済性が悪化するという問題があった。また、ハニカムフィルタが高温になるために、ハニカムフィルタが損傷を受けるという問題もあった。
【０００８】
また、ＰＭの堆積を少なくするために、多孔質の隔壁に対して、ＰＭを酸化するための酸化触媒を担持させたものも提案されているが、ＰＭの量が多い場合には、その隔壁上にＰＭが層状に堆積してしまい、酸化触媒とＰＭとの接触頻度が少なくなって十分な効果を得ることができないという問題があった。
【０００９】
また、流体が隔壁を通過する際の表面側を細孔径の大きな多孔質体から構成し、且つ、隔壁の上記表面とは反対側を細孔径の小さな多孔質体から構成したハニカムフィルタも提案されているが、このようなハニカムフィルタは、ＰＭが隔壁に堆積した場合に圧力損失が急激に上昇するという問題があった。
【００１０】
また、単に圧力損失の上昇を軽減させるのであれば、例えば、細孔径の大きな多孔質体のみから隔壁を形成することも考えられるが、このようなハニカムフィルタは捕集効率が低く、上記したＤＰＦ等して用いることができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減することが可能なハニカムフィルタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、ハニカムフィルタを構成するハニカム構造体の隔壁の少なくとも一部を、平均細孔径及び気孔率のうちの少なくとも一つが所定の値を示す、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三層が前記隔壁の厚さ方向に積層されたものとすることによって、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的には、本発明によれば、以下のハニカムフィルタが提供される。
【００１３】
［１］ 多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、複数の前記セルのうち、所定のセルにおける前記流体が流出する流出側の開口端部を目封止するとともに、残余のセルにおける前記流体が流入する流入側の開口端部を目封止する目封止部と、を備え、前記隔壁の少なくとも一部は、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が、前記所定のセルを区画する表面側から前記隔壁の厚さ方向に積層されたものであり、前記第一壁部は、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルを区画する表面側に配置され、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものであり、前記第二壁部は、前記第一壁部の裏面に配置され、気孔率が、前記第１及び第三壁部の気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものであり、前記第三壁部は、前記第二壁部の裏面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％のものであるハニカムフィルタ。
【００１４】
［２］ 前記所定のセルの水力直径が、前記残余のセルの水力直径と同等又はより大である前記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１５】
［３］ 前記セルの軸方向に垂直な断面における形状が三角形、四角形、又は四角形と八角形との組み合わせのいずれかの形状であり、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルと前記流入側の開口端部が目封止された前記残余のセルとが交互に配置されるように、前記目封止部が配設されている前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
【００１６】
［４］ 前記第二壁部は、気孔率が６４％以上である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１７】
［５］ 前記第一壁部は、平均細孔径が２５μｍ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１８】
［６］ 前記第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合が１０％未満である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１９】
［７］ 前記第二壁部は、前記第一壁部と前記第三壁部との間に形成された空隙により構成されたものである前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２０】
［８］ 前記第二壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものである前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２１】
［９］ 前記隔壁の少なくとも一部は、前記第三壁部の裏面に配置された第四壁部を更に有し、前記第四壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものである前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のハニカムフィルタは、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減することができる。
【００２３】
即ち、本発明のハニカムフィルタは、粒子状物質（ＰＭ）を捕集する多孔質体としては比較的に平均細孔径の大きな細孔が形成されている第一壁部によって、排ガス中のＰＭの大半が捕集される。そして、この第一壁部に捕集されたＰＭは、第一壁部の細孔内に担持された酸化触媒によって酸化除去される。
【００２４】
この際、第一壁部の酸化触媒によって、排ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）も生成される。このようにして生成された二酸化窒素によっても、ＰＭの酸化が促進され、フィルタの再生（ＰＭの酸化除去）が更に効果的に行われる。
【００２５】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、上記したように、第一壁部の細孔は、平均細孔径が比較的に大きなものであるため、ＰＭの一部、例えば、粒子径の小さいＰＭは、第一壁部の細孔を通過してしまうことがある。このような第一壁部を通過したＰＭは、第一壁部よりも下流側に配置された第三壁部によって捕集され、捕集されたＰＭは、第一壁部にて生成された二酸化窒素によって酸化除去される。
【００２６】
但し、上記した第一壁部と第三壁部とが隣接するように並べて配置した場合には、第一壁部の細孔の出口位置に対応する第三壁部に、第一壁部を通過した排ガスが局所的に集中してしまい、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなってしまう。
【００２７】
本発明のハニカムフィルタにおいては、第一壁部を通過した排ガスが、第一壁部及び第三壁部よりも気孔率が高く、且つその気孔率が６０％以上の第二壁部に一旦流入するように構成されているため、第二壁部がバッファーとなり、第三壁部表面の広い範囲に対して、より均一な圧力が掛かるように排ガスを通過させることができる。このように、第三壁部に局所的に排ガスが流入することを防止することができ、ハニカムフィルタ全体の圧力損失を良好に抑制することができる。また、第一壁部を通過したＰＭの一部は、この第二壁部内においても二酸化窒素によって酸化除去されるため、第三壁部によって除去すべきＰＭの量を少なくすることができ、圧力損失の上昇をより抑制することができる。また、流れが集中する部分へ局所的に堆積するＰＭの量を低減できるため、実質、排ガスがＰＭ堆積部分を通過する通過厚さを小さくすることができ、且つＰＭの層を通過するガス流速も小さくなるため、圧力損失の上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、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、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２９】
［１］ハニカムフィルタ：
図１は、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斜視図であり、図２は、図１に示すハニカムフィルタを、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。また、図３は、図１に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【００３０】
本発明のハニカムフィルタは、図１に示すように、多孔質の隔壁７を有し、この隔壁７によって流体の流路となる複数のセル９が区画形成されたハニカム構造体２と、複数の前記セル９のうち、所定のセル９ａにおける流体が流出する側（以下、「流出側」というとがある）の開口端部を目封止するとともに、残余のセル９ｂにおける流体が流入する側（以下、「流入側」ということがある）の開口端部を目封止する目封止部８と、を備え、図２に示すように、隔壁７の少なくとも一部は、第一壁部７ａ、第二壁部７ｂ、及び第三壁部７ｃの少なくとも三つの壁部が、所定のセル９ａを区画する表面側から隔壁７の厚さ方向に積層された多孔質層によって構成されている。
【００３１】
図２及び図３に示すように、第一壁部７ａは、流出側の開口端部が目封止され、流入側の開口端部が開放された前記所定のセル９ａを区画する表面側に位置するように配置され、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔８の内表面に酸化触媒１１が担持された多孔質体である。
【００３２】
また、第二壁部７ｂは、上記第一壁部７ａの裏面、即ち、上記第一壁部７ａの前記所定のセル９ａを区画する面とは反対側の面に配置され、気孔率が、第一壁部７ａ及び第三壁部７ｃの気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものである。
【００３３】
第三壁部７ｃは、上記第二壁部７ｂの裏面、即ち、上記第二壁部７ｂの第一壁部７ａが配置されている側とは反対側の面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％の多孔質体である。
【００３４】
このように構成された本発明のハニカムフィルタ１は、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減することができる。
【００３５】
即ち、本発明のハニカムフィルタに粒子状物質（ＰＭ）を含む排ガスを流入させると、フィルタに用いる多孔質体としては比較的に平均細孔径の大きな細孔が形成された第一壁部によってＰＭが捕集される。そして、この第一壁部に捕集されたＰＭは、細孔内に担持された触媒によって酸化除去され、フィルタの再生が行われる。
【００３６】
この際、第一壁部の酸化触媒によって、排ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）も酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）が生成される。このようにして生成された二酸化窒素によっても、排ガス中に含まれるＰＭの酸化が促進され、フィルタの再生が更に効果的に行われる。
【００３７】
なお、上記したように第一壁部は、比較的に平均細孔径が大きな細孔が形成されたものであるため、ＰＭの一部、例えば、粒子径の小さいＰＭ等は、第一壁部の細孔を通過してしまうことがある。このような第一壁部を通過したＰＭは、第一壁部よりも下流側に配置された第三壁部によって捕集され、捕集されたＰＭは、第一壁部にて生成された二酸化窒素によって酸化除去される。
【００３８】
但し、上記した第一壁部を通過した排ガスが第三壁部に直接流入するような構成とした場合には、第一壁部の細孔の出口位置に対応する第三壁部に排ガスが局所的に集中してしまい、第三壁部における実質的な排ガスが流入する部位の面積が極めて小さくなり、ハニカムフィルタの圧力損失が大きく上昇してしまう。
【００３９】
本発明のハニカムフィルタにおいては、第一壁部を通過した排ガスが、第一壁部及び第三壁部よりも気孔率が高く、且つ気孔率が６０％以上の第二壁部に一旦流入するように構成されているため、第二壁部がバッファーとなり、第三壁部の表面の広い範囲に対して、より均一な圧力が掛かるように排ガスを流入させることができる。このため、第三壁部に局所的に排ガスが流入することを防止することができ、ハニカムフィルタ全体の圧力損失を良好に抑制することができる。また、第一壁部で生成された二酸化窒素によって、第一壁部を通過したＰＭの一部が、この第二壁部内においても酸化されるため、第三壁部によって除去すべきＰＭの量を少なくすることができ、圧力損失の上昇をより抑制することができる。
【００４０】
従来、ＤＰＦ等に用いられていたハニカムフィルタは、連続的に再生することができず、ハニカムフィルタを加熱して、隔壁上に堆積したＰＭを酸化除去しなければならない。具体的には、例えば、エンジンに燃料を過剰に供給し、ハニカムフィルタの隔壁上に堆積したＰＭを燃焼除去させる方法を挙げることができるが、このような方法では、燃料を過剰に消費するため、エンジンの燃焼消費率が悪くなるという問題がある。
【００４１】
また、このような従来のハニカムフィルタは、一定量のＰＭが隔壁上に堆積した段階で定期的に再生を行うものであるため、再生を行うまでの期間においてハニカムフィルタの圧力損失は常に増大し続けており、再生を行うまではエンジン性能や燃料消費率を悪くしている。
【００４２】
本発明のハニカムフィルタは、上記したように、第一壁部の細孔内に担持された酸化触媒と、一酸化窒素を酸化して生成された二酸化窒素とによって、フィルタの使用時において常にフィルタの再生を行うことができるように構成されているため、ハニカムフィルタの圧力損失を一定の水準に保つことができ、圧力損失の上昇を有効に防止することができる。即ち、定期的に特別な再生操作を必要とせず、常に、初期状態に近いフィルタ性能を発揮させることができる。
【００４３】
なお、本明細書において、「平均細孔径」とは、ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な直線上の細孔空間部分にかかる線分長さ５０個の平均値のことをいう。上記平均値が、その深さ（表面からの距離）の壁部の平均細孔径である。また、「気孔率」とは、ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な３ｍｍ以上の長さの線分の内、細孔空間部にかかる線分の長さの合計が全線分長さに占める割合のことをいう。上記割合が、その深さの壁部の気孔率である。
【００４４】
このような本発明のハニカムフィルタは、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスを浄化するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として好適に用いることができる。
【００４５】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、特に限定されることはないが、前記所定のセル、即ち、流入側が開口したセルの水力直径が、前記残余のセル、即ち、流出側が開口したセルの水力直径と同等又はより大であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタの初期の圧力損失を低減することができるとともに、捕集効率等の排ガスの処理能力を向上させることができる。
【００４６】
［１−１］ハニカム構造体：
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム構造体は、多孔質の隔壁を備え、前記隔壁によって流体の流路が区画形成されたものである。本発明のハニカムフィルタは、このハニカム構造体に形成されたセルのいずれか一方の開口端部が目封止部によって目封止されることによってフィルタを構成している。
【００４７】
［１−１ａ］隔壁：
ハニカム構造体を構成する隔壁は、多孔質体によって構成されており、流体の流路となるセルを区画形成している。
【００４８】
これまでに説明したように、本発明のハニカムフィルタにおける隔壁は、その少なくとも一部が、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が、前記所定のセルを区画する表面側から前記隔壁の厚さ方向に積層された多孔質層によって構成されている。
【００４９】
即ち、第一壁部の細孔内にＰＭが捕集され、細孔の内部に担持された酸化触媒の作用によってＰＭが酸化除去される。更に、第一壁部の細孔を通過したＰＭは、緩衝層（バッファー層）として機能する第二壁部を通過した後、より平均細孔径の小さな第三壁部の細孔によって捕集され、排ガスに含まれる一酸化炭素が上記酸化触媒によって酸化された二酸化窒素によって、酸化除去される。
【００５０】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、上記した第一壁部、第二壁部、及び第三壁部は、明確な境界部分がなく、平均細孔径及び気孔率が徐々に変化して三層が構成されたものであってもよい。このような場合には、平均細孔径や気孔率が、上記したそれぞれの壁部の要件を満たす領域が、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部のそれぞれとなる。
【００５１】
［１−１ａ−１］第一壁部：
第一壁部は、流入側の開口端部が解放され、且つ流出側の開口端部が目封止された所定のセルを区画する隔壁の表面側に配置されたものである。即ち、この第一壁部によって前記所定のセルが直接的に区画形成されている。
【００５２】
そして、この第一壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上の多孔質体からなるものであり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されている。
【００５３】
この第一壁部における細孔の平均細孔径の値は、一般的に用いられている従来公知のハニカムフィルタにおける隔壁の平均細孔径（例えば、１０μｍから２０μｍ未満程度）と比較すると、大きなものとなっている。このため、第一壁部単独での捕集効率は落ちるものの、第一壁部の細孔が塞がれるまでＰＭが捕集されることはなく、隔壁の表面（即ち、第一壁部の表面）にまでＰＭが堆積してフィルタの圧力損失が上昇してしまう前に、細孔の内表面に担持した酸化触媒によって捕集したＰＭを酸化除去することができる。
【００５４】
このような第一壁部は、例えば、コージェライト、炭化珪素（ＳｉＣ）、アルミナタイタネート、窒化珪素、ムライト、焼結金属等を用いて形成することができる。
【００５５】
また、この第一壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものであってもよい。具体的には、例えば、アルミナ、アルミナシリケート、シリカ等を主成分とする繊維からなる多孔質体や、生体溶解性繊維（生体溶解性ファイバーともいう）を含むものを挙げることができる。例えば、繊維状の多孔質材料としてアルミナシリケート繊維を用いる場合には、繊維径が４〜９μｍ、繊維長さが３０〜５００μｍのものを好適に用いることができる。
【００５６】
なお、生体溶解性繊維とは、生理学的液体中において非耐久性であるものをいう。また、生理学的液体とは、例えば、生理食塩水（０．９％塩化ナトリウム溶液）、緩衝溶液、疑似体液、血清が挙げられる。疑似体液は、人の血漿成分にほぼ等しくした水溶液である。
【００５７】
第一壁部の厚さについては特に制限はないが、隔壁全体の厚さに対して、５０〜９０％の厚さであることが好ましく、７０〜９０％の厚さであることが更に好ましく、７０〜８０％の厚さであることが特に好ましい。
【００５８】
第一壁部の厚さについては、ハニカム構造体の大きさや、セルの形状、隔壁の厚さ等によっても好ましい範囲は異なるが、例えば、１５０〜３００μｍであることが好ましく、２１０〜２７０μｍであることが更に好ましく、２１０〜２４０μｍであることが特に好ましい。
【００５９】
また、第一壁部の平均細孔径は、２０〜３００μｍであることが好ましく、２５〜３００μｍであることが更に好ましく、４０〜１００μｍであることが特に好ましい。このように構成することによって、圧力損失の上昇を良好に抑制することができる。なお、第一壁部の平均細孔径を２５μｍ以上とすることによって、排ガスに含まれるＰＭによって第一壁部の細孔がより塞がり難くなり、細孔内にて捕集したＰＭを効率よく酸化除去することができる。一方、第一壁部の平均細孔径を３００μｍ以下にすることによって、第一壁部の細孔径が過度に大きくなり過ぎることがなく、隔壁を破損し難いものとすることができる。なお、例えば、本発明のハニカム構造体をＤＰＦとして用いる場合には、第一壁部の平均細孔径は２０〜１００μｍであることが好ましい。
【００６０】
また、特に限定されることはないが、第一壁部の気孔率は、４５〜７５％であることが好ましく、５０〜６５％であることが更に好ましい。このように構成することによって、この第一壁部によってより多くのＰＭを酸化除去することができ、高い捕集効率を実現するとともに、圧力損失の上昇を良好に抑制することができる。
【００６１】
第一壁部の平均細孔径及び気孔率は、ハニカム構造体を成形するための坏土に使用する原料の粒子径や粒子径分布、原料に含まれる造孔材の粒子径や粒子径分布、坏土を成形して得られた成形体の焼成温度等によって調整することができる。
【００６２】
また、特に限定されることはないが、本発明のハニカムフィルタにおいては、第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合が１０％未満であることが好ましく、５％未満であることが更に好ましい。このように構成することによって、第一壁部の細孔がＰＭによって塞がり難くなり、圧力損失の増加を有効に抑制することができる。また、触媒担持において、小細孔へまず、毛細現象により優先的に触媒コートスラリーが吸収されやすく、大きな細孔の表面への触媒コート量が十分でなくなり、全体として不均一に触媒が分布する形態となってしまい、触媒の性能を悪化させる要因になるため、１０μｍ未満の細孔の容積割合を上記範囲未満にすることにより触媒性能も向上する。
【００６３】
なお、上記した第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合は、ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な直線上の細孔空間部分にかかる線分の長さが１０μｍ未満である線分の、前記空間にかかる全線分個数に対する個数比率測定することによって求めることができる。
【００６４】
また、この第一壁部の細孔の内表面に担持する触媒については、従来公知のＤＰＦ等においてＰＭを酸化するために用いられる酸化触媒と同様のものを好適に用いることができる。なお、特に限定されることはないが、本発明のハニカムフィルタにおいては、白金、パラジウム、及びセリアからなる群より選択される少なくとも一種を含む触媒を好適に用いることができる。
【００６５】
また、第一壁部の細孔内に担持する触媒の量については特に制限はないが、ハニカムフィルタの全容積当り、０．２〜３ｇ／リットルとすることが好ましい。
【００６６】
なお、図２及び図４に示すハニカムフィルタ１においては、ハニカム構造体２を構成する隔壁７の主要部分（即ち、ハニカム構造体の骨格となる部分）が、第一壁部７ａによって構成されており、この第一壁部７ａの裏面側に第二壁部７ｂと第三壁部７ｃとが隔壁７の厚さ方向に積層された場合の例を示しているが、例えば、ハニカム構造体を構成する隔壁の主要部分を第三壁部によって構成し、この第三壁部の表面側に第二壁部と第一壁部とが隔壁の厚さ方向に積層されたものであってもよい。ここで、図４は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、図４において、図２に示す吸収性物品の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
［１−１ａ−２］第二壁部：
第二壁部は、第一壁部の裏面に配置され、気孔率が、第一壁部及び第三壁部の気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものである。この第二壁部は、第一壁部を通過した排ガスが第三壁部に流入する際の緩衝層（バッファー層）として機能する層である。
【００６８】
第一壁部を通過した排ガスをこの第二壁部を通過させることによって、第三壁部に排ガスが流入し易くなり、ハニカムフィルタの圧力損失を低くすることができる。
【００６９】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、第二壁部の気孔率が６４％以上であることが好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。このように構成することによって、第一壁部から第三壁部への排ガスの流れを良好に確保することができる。
【００７０】
なお、このような第二壁部は、例えば、第一壁部を形成するための材料と同様のものに、得られる多孔質体の気孔率が上記値になるような量の公知の造孔材等を加えた材料を用いて形成することができる。
【００７１】
また、この第二壁部は、第一壁部と同様に、繊維状の多孔質材料によって構成されたものであってもよい。具体的には、例えば、アルミナ、アルミナシリケート、シリカ等を主成分とする繊維からなる多孔質体や、生体溶解性繊維（生体溶解性ファイバーともいう）を含むものを挙げることができる。例えば、図５に示すハニカムフィルタ１は、第二壁部７ｂが、繊維状の多孔質材料によって構成された場合の例を示している。
【００７２】
また、本発明のハニカムフィルタにおける第二壁部は、気孔率が１００％の空隙、即ち、第一壁部と第三壁部との間に形成された空隙により構成されたものであってもよい。このように構成することによって、第一壁部から第三壁部への排ガスの流れを極めて良好に確保することができるとともに、第二壁部における排ガスが滞留することのできる容量が大きくなり、この第二壁部中における二酸化窒素によるＰＭの酸化除去が促進される。これによって、第三壁部にて処理（酸化除去）すべきＰＭの量を少なくすることができ、第三壁部に依存する圧力損失の上昇を低く抑えることができる。例えば、図６に示すハニカムフィルタ１は、第二壁部７ｂが、第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの間に形成された空隙により構成された場合の例を示している。
【００７３】
ここで、図５及び図６は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、図５及び図６において、図２に示す吸収性物品の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
また、この第二壁部の厚さについては、ハニカム構造体の大きさや、セルの形状、隔壁の厚さ等によっても好ましい範囲は異なるが、例えば、２０〜３００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることが更に好ましく、５０〜１００μｍであることが特に好ましい。このように構成することによって、第一壁部から第三壁部への排ガスの流れを良好に確保することができる。
【００７５】
［１−１ａ−３］第三壁部：
隔壁を構成する第三壁部は、第二壁部の裏面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％のものである。なお、第二壁部が単なる空隙によって構成されている場合には、第一壁部の裏面に、第二壁部に相当する隙間を空けた状態で第三壁部が配置される。
【００７６】
この第三壁部は、第一壁部によって酸化除去しきれなかったＰＭを捕集し、捕集した成分を酸化除去し、排ガスを浄化するための多孔質体である。
【００７７】
この第三壁部は、第一壁部より平均細孔径が小さい多孔質体から構成されており、第一壁部の細孔を通過したＰＭを良好に捕集することができる。なお、第三壁部によって捕集されたＰＭは、排ガスに含まれる一酸化窒素が酸化されて生成した二酸化窒素によって、常時連続的に酸化除去される。
【００７８】
このような第三壁部は、例えば、第一壁部と同様の材料を用いて、得られる多孔質体の平均細孔径と気孔率とが上記値になるように造孔材等の量を調整することによって形成することができる。また、第三壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものであってもよい。具体的には、例えば、アルミナ、アルミナシリケート、シリカ等を主成分とする繊維からなる多孔質体や、生体溶解性繊維（生体溶解性ファイバーともいう）を含むものを挙げることができる。
【００７９】
なお、上記したように繊維状の多孔質材料を用いて第三壁部を形成する場合には、繊維状の多孔質材料に、少量の繊維質間接着成分としてシリカ等の酸化物を加えたスラリーを用いて第三壁部を形成することが好ましい。
【００８０】
また、本発明のハニカムフィルタの第三壁部は、平均細孔径が１〜１５μｍであるが、３〜８μｍであることが好ましく、５〜８μｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタの圧力損失の上昇を抑制することができるとともに、捕集効率を向上させることができる。
【００８１】
なお、平均細孔径が１μｍ未満であると、平均細孔径が小さくなり過ぎて、ハニカムフィルタの初期状態（ＰＭが隔壁に堆積していない状態）での圧力損失が大きくなってしまうことがあり、また、排ガス浄化時における圧力損失が増大し易くなることがある。一方、平均細孔径が１５μｍを超えると、ハニカムフィルタの捕集効率が低下してしまうことがある。
【００８２】
また、第三壁部の気孔率は、５０〜８５％であることが好ましく、５０〜８０％であることが更に好ましく、６０〜８０％であることが特に好ましい。このように構成することによって、第三壁部の流入する排ガスに含まれるＰＭを良好に除去することができる。
【００８３】
なお、この第三壁部の厚さについては特に制限はないが、例えば、１０〜２００μｍであることが好ましく、３０〜１５０μｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、高い捕集効率を実現しつつ、圧力損失の上昇を効果的に抑制することができる。なお、第三壁部の厚さが薄すぎると、第一壁部を通過したＰＭを捕集しきれずに、捕集効率が低下してしまうことがある。一方、第三壁部が厚すぎると、ハニカムフィルタの初期の圧力損失が増大してしまうことがある。
【００８４】
このような平均細孔径の多孔質体（第三壁部）は、従来のハニカムフィルタの隔壁として、単独の多孔質体として用いられることはあるが、このような細孔径の多孔質体のみから隔壁が構成されたハニカムフィルタでは、例えば、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化するＤＰＦとして用いた場合に、排ガスに含まれるＰＭの量が多く、また、粒子の大きさも比較的大きなものが多く含まれているため、細孔がＰＭによって短時間で塞がってしまい、圧力損失が急激に大きくなる。このため、このような従来のハニカムフィルタは、再生を頻繁に行わなくてはならなかった。
【００８５】
本発明のハニカムフィルタにおいては、排ガス中に含まれるＰＭのうち、比較的に粒子径の大きなものを含め、大部分のＰＭを予め上記した第一壁部によって酸化除去することができるため、実際に第三壁部によって酸化除去しなければならないＰＭは、排ガスに含まれるＰＭのうちの一部であり、上記した平均細孔径及び気孔率の多孔質体であっても、ＰＭの連続的な処理が十分に可能である。
【００８６】
［１−１ａ−４］第四壁部：
本発明のハニカムフィルタにおいては、上記した隔壁が、第三壁部の裏面に配置された第四壁部を更に有するものであってもよい。この第四壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものである。
【００８７】
このような第四壁部を更に有するものとすることによって、排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）やハイドロカーボン（ＨＣ）を無害な二酸化炭素（ＣＯ２）や水（Ｈ２Ｏ）に酸化して浄化することができる。
【００８８】
例えば、図７及び図８に示すハニカムフィルタ１の隔壁７は、第一壁部７ａ、第二壁部７ｂ、第三壁部７ｃ及び第四壁部７ｄの四つの壁部が、流入側の開口端部が開放された所定のセル９ａを区画する表面側から隔壁７の厚さ方向に積層された場合の例を示している。なお、ここで、図７は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。また、図８は、図７に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、符号１２は酸化触媒を示す。
【００８９】
なお、この第四壁部は、これまでに説明した第一壁部と同様に構成された多孔質体を用いることができる。例えば、第四壁部の平均細孔径は、２０〜３００μｍであることが好ましく、４０〜１００μｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、上記した一酸化炭素等のガス成分の浄化を良好に行うことができる。なお、例えば、本発明のハニカム構造体をＤＰＦとして用いる場合には、第四壁部の平均細孔径は２０〜１００μｍであることが好ましい。
【００９０】
この第四壁部の厚さについては、ハニカム構造体の大きさや、セルの形状、隔壁の厚さ等によっても好ましい範囲は異なるが、例えば、５０〜３００μｍであることが好ましく、１００〜２００μｍであることが更に好ましく、１５０〜２００μｍであることが特に好ましい。また、特に限定されることはないが、第一壁部の気孔率は、４５〜７５％であることが好ましく、５０〜６５％であることが更に好ましい。これにより、圧力損失の上昇を抑制することができるとともに、一酸化炭素等のガス成分の浄化を良好に行うことができる。
【００９１】
なお、第四壁部には、第一壁部と同様に酸化触媒を担持する以外に、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）等を含む、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を担持することもでき、この場合、ＮＯｘの浄化も合わせて可能である。
【００９２】
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、この第四壁部と上記した第一壁部とが一体的に構成されたものであってもよい。即ち、例えば、所定の多孔質材料を用いて、第一壁部と第四壁部との相互間に、第二壁部と第三壁部とを配置することができるような隙間を設けた状態で一体的に形成されたものをハニカム構造体の骨格とし、上記第一壁部と第四壁部との隙間に、第二壁部と第三壁部とが配置されたハニカムフィルタであってもよい。
【００９３】
例えば、図９に示すハニカムフィルタ１は、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間における第四壁部７ｄの表面に膜状の第三壁部７ｃが配置され、第一壁部７ａと第三壁部７ｃと間には、空隙によって第二壁部７ｂが構成された場合の例を示している。
【００９４】
また、例えば、図１０に示すハニカムフィルタ１は、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間に、繊維状の多孔質材料からなる第二壁部７ｂと、膜上の第三壁部７ｃとが配置された場合の例を示している。
【００９５】
ここで、図９及び図１０は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、図９及び図１０において、図７に示す吸収性物品の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
［１−１ｂ］セル：
ハニカム構造体を構成する隔壁によって区画形成されるセルは、流体、特に、排気ガスの流路となるものである。流入側が開口したセル（所定のセル）に流入した排ガスは、セルを区画形成する隔壁を通過して、流出側が開口した隣接するセル（残余のセル）に移動する際に浄化される。
【００９７】
セルの形状（セルの軸方向に垂直な断面における形状）については特に制限はないが、三角形、四角形、又は四角形と八角形との組み合わせのいずれかの形状であることが好ましい。なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、セルの形状は、四角形であることが好ましい。このような四角形のセルは、上記した所定のセルと残余のセルとを規則的に交互に配置することができるため、例えば、流入側の開口端部が開口した所定のセルが隣接して配置されるようなことがなく、隔壁全てを、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が隔壁の厚さ方向に積層された構成とすることができ、フィルタの再生を効率よく行うことができる。ここで、図１１は、セルの形状が四角形と八角形との組み合わせ、即ち、四角形のセルと八角形のセルとが交互に配置されたハニカムフィルタの例を示し、図１２は、セルの形状が三角形のハニカムフィルタの例を示している。
【００９８】
また、特に限定されることはないが、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム構造体のセル密度は、５〜８０セル／ｃｍ２であることが好ましく、１４〜６０セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。
【００９９】
また、セルを区画形成する隔壁の厚さは、２００〜８００μｍであることが好ましく、２００〜６００μｍであることが更に好ましく、３００〜４００μｍであることが特に好ましい。
【０１００】
［１−２］目封止部：
本発明のハニカムフィルタに用いられる目封止部は、従来、ハニカム構造体のセルの開口端部を目封止してフィルタとして用いる際に使用される目封止部と同様に構成されたものを用いることができる。
【０１０１】
この目封止部は、セルの軸方向に垂直な断面における形状が四角形である場合には、前記所定のセルと前記残余のセルとが交互に配置されるように、それぞれのセルの開口端部に配設されていることが好ましい。
【０１０２】
なお、この目封止部は、隔壁と同一材料から構成されたものであることが好ましいが、同一材料からなり、且つ気孔率が隔壁より高く、ヤング率が隔壁より小さいものであることが好ましい。このようにすることにより、熱膨張の差による破損を防止することができる。
【０１０３】
［２］ハニカムフィルタの製造方法：
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法について具体的に説明する。本発明のハニカムフィルタを製造する際には、まず、ハニカムフィルタを構成するハニカム構造体を製造する。
【０１０４】
従来のハニカム構造体は、隔壁が一種類の多孔質材料から構成されたものであるため、得られるハニカム構造体の細孔径や気孔率を考慮して成形用坏土を調製し、得られた成形用坏土を押出成形することによって製造することができるが、本発明のハニカムフィルタに用いられるハニカム構造体は、隔壁が少なくとも三つの壁部が積層した積層体であるため、まず、隔壁を構成する層のうちの一つの壁部からなるハニカム構造体の骨格（以下、「ハニカム構造前駆体」ということがある）を製造する。
【０１０５】
第一壁部を用いてハニカム構造前駆体を製造する場合には、上述した第一壁部を構成する多孔質材料を混合、混練して、ハニカム構造前駆体用の成形用坏土を調製する。例えば、コージェライト化原料に、水等の分散媒、及び造孔材を加え、更に、有機バインダと分散剤を加えて混練し、粘土状の坏土を形成する。コージェライト化原料（成形原料）を混練して成形用坏土を調製する手段は、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。
【０１０６】
コージェライト化原料とは、焼成によりコージェライトとなる原料を意味し、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミックス原料である。具体的に、タルク、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及びシリカの中から選ばれた複数の無機原料を上記化学組成となるような割合で含むものが挙げられる。
【０１０７】
造孔材としては、焼成工程により飛散消失する性質のものであればよく、コークス等の無機物質や発泡樹脂等の高分子化合物、澱粉等の有機物質等を単独で用いるか組み合わせて用いることができる。
【０１０８】
有機バインダとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を使用することができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【０１０９】
分散剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を使用することができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【０１１０】
次に、得られた成形用坏土を、例えば、図４に示すハニカムフィルタ１における第一壁部７ａに相当する隔壁を有するハニカム成形体を成形する。
【０１１１】
ハニカム成形体を作製する方法は、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成形坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する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。
【０１１２】
なお、この際、第一壁部の一方の表面（裏面）側には、本発明のハニカムフィルタにおける第二壁部、及び第三壁部を少なくとも配置して隔壁を形成するため、第一壁部の裏面によって区画されるセルの水力直径を、最終製品におけるセルの水力直径よりも大きくなるようにハニカム成形体を製造する。
【０１１３】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥する。乾燥の方法については特に制限はないが、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方法を用いることができる。中でも、成形体全体を迅速且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を好適例として挙げることができる。
【０１１４】
次に、得られたハニカム乾燥体を本焼成する前に仮焼して仮焼体を作製する。仮焼とは、ハニカム成形体中の有機物（例えば、有機バインダ、分散剤、造孔材等）を燃焼させて除去する操作を意味する。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼温度は２００〜１０００℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、例えば、１０〜１００時間程度とすることが好ましい。
【０１１５】
次に、得られた仮焼体を焼成（本焼成）することによって、ハニカム構造前駆体を得る。本発明において、本焼成とは、仮焼体中の成形原料を焼結させて緻密化し、所定の居度を確保するための操作を意味する。焼成条件（温度及び時間）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト原料を焼成する場合には、１４１０〜１４４０℃で焼成することが好ましい。また、焼成時間としては、３〜１０時間程度が適当である。
【０１１６】
このようにしてハニカム構造前駆体を得ることができる。なお、このハニカム構造前駆体における隔壁は、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム構造体の第一壁部となる。このため、以下の方法によって、得られたハニカム構造前駆体の隔壁、即ち、本発明のハニカムフィルタにおける第一壁部の裏面に第二壁部と第三壁部とを形成する。
【０１１７】
第二壁部と第三壁部とを形成する際には、まず、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口端部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施す。上記マスクは、第一壁部の表面側によって区画されたセルの開口端部を塞ぐように、即ち、第一壁部の裏面によって区画されたセルの開口端部が開放されるようにする。
【０１１８】
その後、第二壁部を形成するための成形原料を含むスラリー（以下、第二壁部用スラリーということがある）をマスクされていないセルの開口端部から流し込み、第一壁部の裏面に、上記第二壁部用スラリーからなる層を形成する。この層が隔壁を構成する第二壁部となる。第二壁部用スラリーからなる層を形成する際には、スラリー過剰分をエアーで吹き飛ばして、所定の厚さの層を形成することが好ましい。
【０１１９】
この第二壁部用スラリーとしては、コージェライト化原料に、有機バインダ及び造孔材を大量に含み、更に、水又はアルコールを加えて調製されたものを用いることができる。有機バインダと造孔材の量については、第一壁部を製造する際に使用した量よりも多く、且つ、この第二壁部用スラリーによって形成された層を乾燥又は焼成した際に、得られる多孔質体の気孔率が６０％以上になるような量とする。
【０１２０】
なお、第二壁部として、繊維状の多孔質材料によって構成されたものを形成する場合には、繊維状の多孔質材料に、接着用の酸化物と、水又はアルコールとを混合したスラリーを用いることができる。
【０１２１】
その後、ハニカム構造体の端面に配置したマスクを剥がして、上記第二壁部用スラリーからなる層を乾燥する。乾燥条件については特に制限はないが、例えば、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥する。これにより、上記第二壁部用スラリーからなる層が第二壁部となる。
【０１２２】
次に、再度、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口端部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施す。
【０１２３】
その後、第三壁部を形成するための成形原料を含むスラリー（以下、第三壁部用スラリーということがある）をマスクされていないセルの開口端部から流し込み、第二壁部の裏面に、上記第三壁部用スラリーからなる層を形成する。この層が隔壁を構成する第三壁部となる。
【０１２４】
この第三壁部用スラリーとしては、コージェライト化原料に、有機バインダ及び造孔材を大量に含み、更に、水又はアルコールを加えて調製されたものを用いることができる。有機バインダと造孔材の量については、第三壁部用スラリーによって形成された層を乾燥又は焼成した際に、得られる多孔質体の平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％になるような量とする。
【０１２５】
このようにして得られた上記第三壁部用スラリーからなる層についても、上記第二壁部用スラリーからなる層と同様の方法によって乾燥する。これにより、上記第三壁部用スラリーからなる層が第三壁部となる。
【０１２６】
なお、例えば、図６に示すように、第二壁部７ｂが、第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの間に形成された空隙により構成された場合には、図６に示す第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの形状、即ち、第二壁部７ｂに相当する空隙が形成されるような形状に、第一壁部７ａを形成する材料を用いて隔壁を形成した後、第三壁部７ｃに対応する部分に対して、その平均細孔径が１〜１５μｍで、気孔率が５０〜９０％となるように、小細孔形成用のスラリーを更に含浸させて、第三壁部７ｃを形成する。
【０１２７】
なお、選択的に一部の隔壁にスラリーを含浸させる方法としては、スラリーを流し込みたい部分に孔の空いたシートを貼り付けるか、又は、シートを貼り付けた後、必要部分に孔を空けて、このシートを介してスラリーを流し込むことにより可能である。
【０１２８】
以上のようにして、隔壁の少なくとも一部が、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が隔壁の厚さ方向に積層して構成されたハニカム構造体を得ることができる。
【０１２９】
なお、本発明のハニカムフィルタを製造する際には、第三壁部を形成した後に、必要に応じて、第三壁部の裏面に第四壁部を形成してもよい。第四壁部を形成する際にも、上記した第三壁部等と同様に、所定の成形原料を含むスラリー（以下、第四壁部用スラリーということがある）をマスクされていないセルの開口端部から流し込み、第三壁部の裏面に、上記第四壁部用スラリーからなる層を形成する。この層が隔壁を構成する第四壁部となる。
【０１３０】
その後、第一壁部の細孔内にベータアルミナを主成分とし、この細孔表面に白金粒子を担持した酸化触媒をコートする。ベータアルミナにジルコニア、セリア等の酸化物を付加的に混合してもよい。酸化触媒を担持する方法については特に制限はなく、従来公知のハニカムフィルタにおいて触媒を担持する方法を用いることができる。具体的には、例えば、まず、担持する酸化触媒を含有する触媒スラリーを調製する。次に、この触媒スラリーを、吸引法等の方法により、ハニカム構造体の隔壁における第一壁部の細孔内表面にコートする。その後、室温又は加熱条件下で乾燥する。
【０１３１】
また、アルミナ解砕粒子径を調整し、これを水或いはアルコールとの混合によりスラリー化し、第一壁部側から第三壁部側へ向かって流れるようにスラリー液を吸引することにより、第一壁部の細孔内でアルミナ粒子の大部分を捕集させることが可能であり、これを乾燥することにより、第一壁部の細孔内表面に酸化触媒をコートすることが可能である。微量の酸化触媒が第二壁部へ到達しても第二壁部の気孔率が高いので圧力損失の上昇等の問題は生じない。
【０１３２】
なお、第三壁部の裏面に第四壁部を形成している場合には、この第四壁部の細孔内にも上記した方法と同様の方法によって酸化触媒を担持する。
【０１３３】
その後、所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部とを、目封止部によって目封止する。目封止の方法についても特に制限はなく、従来公知のハニカムフィルタにおいてハニカム構造体のセルの開口端部を目封止する方法と同様の方法を好適に用いることができる。
【０１３４】
例えば、目封止の方法としては、まず、ハニカム構造体の一方の端面にマスクを貼着する。マスクの貼着は、粘着シートをハニカム構造体の一方の端面に貼着し、画像処理を利用したレーザ加工により、その粘着シートの目封止すべきセルに対応する部分のみを孔開けすることによって行うことができる。次に、マスクが貼着されたハニカム構造体の一方の端面を、容器に貯めた目封止材料（セラミックスラリー）の中に浸漬し、目封止すべきセルに目封止材料を充填する。このハニカム構造体の他方の端面についても、同様にして、目封止すべきセルに目封止材料を充填する。そして、セルの開口端部に充填した目封止材料を乾燥することによって目封止することができる。
【０１３５】
なお、上記した酸化触媒の担持や、セルの開口端部の目封止については、必ずしもハニカム構造体を製造した後に行わなければならないものではなく、上記したハニカム構造体を製造する工程の途中で行ってもよい。
【０１３６】
また、本発明のハニカムフィルタの製造方法としては、上記方法とは異なり、例えば、まず、第三壁部からなる隔壁を有するハニカム構造前駆体を製造し、このハニカム構造前駆体の第三壁部の一方の表面（表面）に第二壁部と第一壁部とを順次形成してハニカム構造体を得、得られたハニカム構造体のセルの開口端部を目封止してもよい。
【０１３７】
なお、このように、第三壁部からなる隔壁を有するハニカム構造前駆体を製造する場合には、第一壁部を形成する段階で、第三壁部の裏面に第四壁部を同時形成してもよい。上記したように、第一壁部と第四壁部とは、同一構成の多孔質体を用いることができるため、第一壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体の全てのセルの開口部から流入させて、第二壁部の表面に形成された層によって第一壁部を形成し、第三壁部の裏面に形成された層によって第四壁部を形成することができる。
【実施例】
【０１３８】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。また、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。
【０１３９】
［平均細孔径（μｍ）］：ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な直線上の細孔空間部分にかかる線分長さ５０個の平均値を測定することによって、平均細孔径（μｍ）を測定した。
【０１４０】
［気孔率（％）］：ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な３ｍｍ以上の長さの線分の内、細孔空間部にかかる線分の長さの合計が全線分長さに占める割合を測定することによって、気孔率（％）を測定した。
【０１４１】
［ＰＭ堆積時間（ｈ）］：ハニカムフィルタに、粒子状物質（ＰＭ）を含む排ガスを通気し、３ｇ／ＬのＰＭが堆積するまでの時間（ｈ）を測定した。なお、ハニカムフィルタに通気する排ガスは、３００℃で、０．５ｇ／ｈのＰＭが含まれている。
【０１４２】
［ＰＭ堆積圧力損失（ｋＰａ）］：ガス差圧計によってＰＭ堆積圧力損失（ｋＰａ）を測定した。
【０１４３】
［ＰＭ捕集効率（％）］：ハニカムフィルタを排ガスの流路内に設置し、このハニカムフィルタの上流側と下流側とのそれぞれから、バルブを介した配管により排ガスを一定時間サンプリングした。サンプリングした排ガスをろ紙に通過させ、ろ紙の質量の増加を計測し、上流側と下流側との排ガス中のＰＭ濃度を求め、得られたそれぞれのＰＭ濃度の比を算出することによってＰＭ捕集効率（％）を測定した。
【０１４４】
［ＣＯ検出量（ｐｐｍ）］：ハニカムフィルタを通過した後のガスのＣＯの濃度（ｐｐｍ）を排ガス分析計を用いて測定し、得られた測定値をＣＯ検出量とした。
【０１４５】
［総合評価］：ＰＭ堆積圧力損失が７．０ｋＰａ未満で、ＰＭ捕集効率が８０％以上、且つＰＭ堆積時間が１０ｈ以上を合格「○」とし、それ以外のものは不合格「×」とした。
【０１４６】
（実施例１）
実施例１のハニカムフィルタとして、図１３に示すような、ハニカム構造体２の骨格となる部分が第三壁部７ｃによって構成され、この第三壁部７ｃの表面側に、第二壁部７ｂと第一壁部７ａとが隔壁７の厚さ方向に積層され、更に、第三壁部７ｃの裏面に第四壁部７ｄが配置されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。
【０１４７】
まず、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を成形するための成形用坏土を調製した。成型用坏土は、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３５質量部、造孔材５質量部を加え、更に、有機バインダ６質量部と分散剤０．５質量部を加えて、ニーダーを用いて混練して調製した。コージェライト化原料としては、シリカ４２〜５６質量％、アルミナ３０〜４５質量％、マグネシア１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成比率を満足する混合比率の従来公知のコージェライト化原料を用いた。
【０１４８】
次に、この得られた成型用坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を作製した。
【０１４９】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥し、得られたハニカム乾燥体を、８００℃で、１０時間仮焼して仮焼体を得、得られた仮焼体を、１４３０℃で、１０時間焼成して、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を作製した。
【０１５０】
次に、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施し、第二壁部を成形するためのスラリーと、第一壁部及び第四壁部を成形するためのスラリーとを順次流し込み、第二壁部、第一壁部、及び第四壁部を成形した。
【０１５１】
具体的には、まず、第二壁部を形成するための、第二壁部用スラリーを調製し、得られた第二壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体のマスクされていないセルの開口部から流し込み、エアーにより過剰分を吹き飛ばすことによって、第二壁部用スラリーからなる層を形成した。その後、第二壁部用スラリーを、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥して第二壁部を形成した。
【０１５２】
第二壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３５質量部、造孔材１０質量部を加え、更に、有機バインダ１０質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１５３】
次に、第一壁部及び第四壁部を形成するための、第一壁部用スラリーを調製し、ハニカム構造前駆体の全てのセルの開口部から、第一壁部用スラリーを流入させて、第二壁部の表面に第一壁部を形成し、第三壁部の裏面に第四壁部を同時形成した。
【０１５４】
第一壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材１０質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１５５】
このようにして、第一壁部、第二壁部、第三壁部、及び第四壁部の四つの壁部が、隔壁の厚さ方向に積層したハニカム構造体を製造した。以下、図１３に示すような、ハニカム構造体の構造を構造Ａとした。
【０１５６】
次に、第一壁部及び第四壁部の細孔内に酸化触媒を担持し、得られたハニカム構造体の所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部を目封止してハニカムフィルタ（実施例１）を製造した。表１に、第一壁部、第二壁部、第三壁部の平均細孔径と気孔率とを示す。また、表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１５７】
【表１】
【０１５８】
【表２】
【０１５９】
（実施例２〜７、及び比較例１〜５）
各壁部の平均細孔径と気孔率が表１に示すような値であるとともに、セルの水力直径が表２に示すような値であること以外は、実施例１のハニカムフィルタにおけるハニカム構造体の構造Ａと同様の構造のハニカム構造体を備えたハニカムフィルタを製造した。なお、実施例７のハニカムフィルタにおいては、第四壁部の細孔内に酸化触媒が担持されておらず、また、比較例５のハニカムフィルタにおいては、第一壁部の細孔内に酸化触媒が担持されていない。表２に、実施例２〜７、及び比較例１〜５のＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１６０】
（実施例８）
実施例８のハニカムフィルタとして、ハニカム構造体の骨格となる部分が第三壁部によって構成され、この第三壁部の表面側に、第二壁部と第一壁部とが隔壁の厚さ方向に積層されたハニカム構造体を備えたフィルタを製造した。
【０１６１】
まず、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を成形するための成形用坏土を調製した。成型用坏土は、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３６質量部、造孔材５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて、ニーダーを用いて混練して調製した。コージェライト化原料としては、実施例１に用いたコージェライト化原料と同様に構成されたものを用いた。
【０１６２】
次に、この得られた成型用坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を作製した。
【０１６３】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥し、得られたハニカム乾燥体を、８００℃で、１０時間仮焼して仮焼体を得、得られた仮焼体を、１４２０℃で、１０時間焼成して、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を作製した。
【０１６４】
次に、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施し、第二壁部と第一壁部とを成形するためのスラリーを順次流し込み、第二壁部と第一壁部とを成形した。
【０１６５】
具体的には、まず、第二壁部を形成するための、第二壁部用スラリーを調製し、得られた第二壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体のマスクされていないセルの開口部から流し込み、エアーにより過剰分を吹き飛ばすことによって、第二壁部用スラリーからなる層を形成した。その後、第二壁部用スラリーを、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥して第二壁部を形成した。
【０１６６】
第二壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材２５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１６７】
次に、第一壁部を形成するための、第一壁部用スラリーを調製し、上記した方法と同様の方法によって、第一壁部を形成した。
【０１６８】
第一壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材１５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１６９】
このようにして、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の三つの壁部が、隔壁の厚さ方向に積層したハニカム構造体を製造した。以下、ハニカム構造体の骨格となる部分が第三壁部によって構成された実施例８のハニカムフィルタの構造を、構造Ｂとした。
【０１７０】
次に、第一壁部及び第四壁部の細孔内に酸化触媒を担持し、得られたハニカム構造体の所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部を目封止してハニカムフィルタ（実施例８）を製造した。表１に、第一壁部、第二壁部、第三壁部の平均細孔径と気孔率とを示す。また、表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１７１】
（実施例９）
第一壁部用スラリーとして、アリミノシリケート繊維を含むスラリーを用い、このスラリーを霧吹きにより霧化し、エアーとともにマスクをした側から吸引して層を形成し、この層を乾燥して第一の壁部を形成したこと以外は、実施例８と同様に構成されたハニカムフィルタ（実施例９）を製造した。実施例９におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｃとした。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１７２】
（実施例１０）
実施例１０のハニカムフィルタとして、図４に示すような、ハニカム構造体２の骨格となる部分が第一壁部７ａによって構成され、この第一壁部７ａの裏面に、第二壁部７ｂと第三壁部７ｃとが隔壁７の厚さ方向に積層されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。
【０１７３】
まず、第一壁部からなるハニカム構造前駆体を成形するための成形用坏土を調製した。成型用坏土は、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３５質量部、造孔材１５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて、ニーダーを用いて混練して調製した。コージェライト化原料としては、実施例１に用いたコージェライト化原料と同様に構成されたものを用いた。
【０１７４】
次に、この得られた成型用坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を作製した。
【０１７５】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥し、得られたハニカム乾燥体を、８００℃で、８時間仮焼して仮焼体を得、得られた仮焼体を、１４３０℃で、１２時間焼成して、第一壁部からなるハニカム構造前駆体を作製した。
【０１７６】
次に、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施し、第二壁部と第三壁部とを成形するためのスラリーを順次流し込み、第二壁部と第三壁部とを成形した。
【０１７７】
具体的には、まず、第二壁部を形成するための、第二壁部用スラリーを調製し、得られた第二壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体のマスクされていないセルの開口部から流し込み、エアーにより過剰分を吹き飛ばすことによって、第二壁部用スラリーからなる層を形成した。その後、第二壁部用スラリーを、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥して第二壁部を形成した。
【０１７８】
第二壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００部に、分散媒としての水２００部、造孔材２０質量部を加え、更に、有機バインダ８質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１７９】
次に、第三壁部を形成するための、第三壁部用スラリーを調製し、上記した方法と同様の方法によって、第三壁部を形成した。
【０１８０】
第三壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材１０質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１８１】
このようにして、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の三つの壁部が、隔壁の厚さ方向に積層したハニカム構造体を製造した。以下、図４に示すような、ハニカム構造体２の骨格となる部分が第一壁部７ａによって構成され構造を、構造Ｄとした。
【０１８２】
次に、第一壁部の細孔内に酸化触媒を担持し、得られたハニカム構造体の所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部を目封止してハニカムフィルタ（実施例１０）を製造した。表１に、第一壁部、第二壁部、第三壁部の平均細孔径と気孔率とを示す。また、表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８３】
（実施例１１）
第三壁部用スラリーとして、アリミノシリケート繊維と、繊維質間接着成分としてのシリカを含むスラリーを用いて層を形成し、この層を乾燥して第三の壁部を形成したこと以外は、実施例１０と同様に構成されたハニカムフィルタ（実施例１１）を製造した。実施例１１におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｅとした。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８４】
（実施例１２）
実施例１２のハニカムフィルタとして、図６に示すような、第二壁部７ｂが、第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの間に形成された空隙により構成されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１２におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｆとした。
【０１８５】
実施例１２においては、第一壁部と第三壁部とが別々の多孔質材料で構成され、その間に第二壁部の厚さに相当する空隙を有する形状のハニカム構造前駆体を得、得られたハニカム構造前駆体における第三壁部のみに、小細孔形成用のスラリーを含浸させてハニカム構造体を得、実施例１と同様の方法によって目封止を行いハニカムフィルタを製造した。第三壁部のみに選択的にスラリーを含浸させる方法としては、スラリーを流し込みたい部分に孔の空いたシートを貼り付けてマスクすることにより行うことができる。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８６】
（実施例１３）
実施例１３のハニカムフィルタとして、図９に示すような、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間における第四壁部７ｄの表面に膜状の第三壁部７ｃが配置され、第一壁部７ａと第三壁部７ｃと間には、空隙によって第二壁部７ｂが構成されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１３におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｇとした。
【０１８７】
実施例１３のハニカムフィルタは、まず、実施例１２における構造Ｆのハニカム構造体と同構造のハニカム構造体を作製し、次に、ハニカム構造体の一方の端面において、第二壁部となる空隙部分のみが開口するようにシートを貼り付けてマスクを施し、その反対側の端面においては、残余のセル９ｂ（図９参照）の開口部のみが開放されるようにシートを貼り付けてマスクを施した。
【０１８８】
その後、繊維状の多孔質材料、接着成分、バインダ、及び水からなるスラリーの霧滴とエアーとを、一方の端面から第二壁部７ｂ（図９参照）となる空隙部分に吸い込ませるようにし、反対側端面からのみエアーが流出するようして、第四壁部７ｄ（図９参照）の表面に、上記スラリー霧滴によって形成された第三壁部７ｃ（図９参照）を形成してハニカムフィルタを製造した。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８９】
（実施例１４）
実施例１４のハニカムフィルタとして、図５に示すような、第二壁部７ｂが、繊維状の多孔質材料によって構成されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１４におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｈとした。
【０１９０】
実施例１４のハニカムフィルタは、まず、実施例１２における構造Ｆのハニカム構造体と同構造のハニカム構造体を作製し、そのハニカム構造体の第二壁部となる空隙部分に繊維状の多孔質材料を充填し、その両端を目封止することによってハニカムフィルタを製造した。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１９１】
（実施例１５）
実施例１５のハニカムフィルタとして、図１０に示すような、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間に、繊維状の多孔質材料からなる第二壁部７ｂと、膜上の第三壁部７ｃとが配置されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１５におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｉとした。
【０１９２】
実施例１５のハニカムフィルタは、まず、実施例１３における構造Ｇのハニカム構造体と同構造のハニカム構造体を作製し、そのハニカム構造体の第二壁部となる空隙部分に繊維状の多孔質材料を充填し、その両端を目封止することによってハニカムフィルタを製造した。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１９３】
（結果）
本実施例のハニカムフィルタは、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、及び総合評価の全てにおいて良好な結果を得ることができた。また、第四壁部を有し、第四壁部の細孔内に酸化触媒を担持したものは、ＣＯ検出量が少なく、特に良好な結果を得ることができた。
【０１９４】
一方、比較例１のハニカムフィルタは、第一壁部の平均細孔径が小さすぎるため、ＰＭ堆積時間が極めて短く、フィルタ使用時において連続的な再生が不可能であった。また、比較例２のハニカムフィルタは、第三壁部の平均細孔径が大きすぎるため、ＰＭ捕集効率が低く、フィルタとして用いることは困難なものであった。
【０１９５】
比較例３のハニカムフィルタは、第三壁部に気孔率が低すぎ、また、比較例４のハニカムフィルタは、第二壁部に気孔率が低すぎるため、ＰＭ堆積時の圧力損失（ＰＭ堆積圧力損失）が大きく、フィルタとして用いることは困難なものであった。また、比較例５のハニカムフィルタは、第一壁部の細孔内に酸化触媒が担持されていないため、ＰＭ堆積時間が極めて短く、フィルタ使用時において連続的な再生が不可能であった。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明のハニカムフィルタは、自動車用エンジン、建設機械用エンジン、産業機械用定置エンジン等の内燃機関、その他の燃焼機器等から排出される排ガス中の粒子状物質を排ガス中から除去するためのフィルタとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【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斜視図である。
【図２】図１に示すハニカムフィルタを、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図４】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図５】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図６】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図７】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図８】図７に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図９】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１１】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１３】実施例１のハニカムフィルタを、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１４】従来のハニカムフィルタを、一方の端面側から見た概略平面図である。
【図１５】図１４に示すハニカムフィルタの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１９８】
１：ハニカムフィルタ、２：ハニカム構造体、７：隔壁、７ａ：第一壁部、７ｂ：第二壁部、７ｃ：第三壁部、７ｄ：第四壁部、８：目封止部、９：セル、９ａ：セル（所定のセル）、９ｂ：セル（残余のセル）、１１，１２：酸化触媒、５１：ハニカムフィルタ、５２：ハニカム構造体、５３：一方の端面、５５：他方の端面、５７：隔壁、５８：目封止部、５９，５９ａ，５９ｂ：セル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減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】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」ということがある）に代表される集塵フィルタとして、ハニカム構造を有するセラミック製のフィルタ（ハニカムフィルタ）が使用されている。
【０００３】
通常、このような目的で使用されるフィルタには、図１４及び図１５に示すように、多孔質の隔壁５７によって、二つの端面の間を連通する、流体の流路となる複数のセル５９が区画形成されたハニカム構造体５２と、前記各セル５９の二つの開口端部のうちの何れか一方を目封止するように、ハニカム構造体５２の一方の端面側と他方の端面側とで相補的な市松模様状に配設された目封止部５８とを備えた、ウォールフロー型のハニカムフィルタ５１が広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このハニカムフィルタ５１の一方の端面５３より粒子状物質（パティキュレート・マター：以下「ＰＭ」ということがある）を含む排ガスを通気させると、この排ガスは、ハニカムフィルタの一方の端面５３から内部に流入し、排ガス中に含まれるＰＭが除去された後、他方の端面５５から流出する。具体的には、まず排ガスは、このハニカムフィルタの一方の端面５３において端部が封止されておらず他方の端面５５において端部が封止されたセル５９ｂに流入し、多孔質の隔壁５７を通って、一方の端面５３において端部が封止されるとともに他方の端面５５において端部が封止されていないセル５９ａに移動し、このセル５９ａから排出される。そして、この際に隔壁５７が濾過層となり、ガス中のＰＭが隔壁５７に捕捉され隔壁５７上に堆積する。
【０００５】
このようなハニカムフィルタにおいては、フィルタを構成するハニカム構造体の隔壁上にＰＭが堆積することによって圧力損失が上昇する。このため、このようなハニカムフィルタにおいては、一定量のＰＭが隔壁上に堆積した場合には、ハニカムフィルタを強制的に高温にして、隔壁に堆積したＰＭを酸化除去することが行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６９５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記したＰＭの酸化除去においては、燃料を過剰に噴射することによって燃焼させるため、燃料消費率が悪くなり、経済性が悪化するという問題があった。また、ハニカムフィルタが高温になるために、ハニカムフィルタが損傷を受けるという問題もあった。
【０００８】
また、ＰＭの堆積を少なくするために、多孔質の隔壁に対して、ＰＭを酸化するための酸化触媒を担持させたものも提案されているが、ＰＭの量が多い場合には、その隔壁上にＰＭが層状に堆積してしまい、酸化触媒とＰＭとの接触頻度が少なくなって十分な効果を得ることができないという問題があった。
【０００９】
また、流体が隔壁を通過する際の表面側を細孔径の大きな多孔質体から構成し、且つ、隔壁の上記表面とは反対側を細孔径の小さな多孔質体から構成したハニカムフィルタも提案されているが、このようなハニカムフィルタは、ＰＭが隔壁に堆積した場合に圧力損失が急激に上昇するという問題があった。
【００１０】
また、単に圧力損失の上昇を軽減させるのであれば、例えば、細孔径の大きな多孔質体のみから隔壁を形成することも考えられるが、このようなハニカムフィルタは捕集効率が低く、上記したＤＰＦ等して用いることができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減することが可能なハニカムフィルタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、ハニカムフィルタを構成するハニカム構造体の隔壁の少なくとも一部を、平均細孔径及び気孔率のうちの少なくとも一つが所定の値を示す、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三層が前記隔壁の厚さ方向に積層されたものとすることによって、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的には、本発明によれば、以下のハニカムフィルタが提供される。
【００１３】
［１］ 多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、複数の前記セルのうち、所定のセルにおける前記流体が流出する流出側の開口端部を目封止するとともに、残余のセルにおける前記流体が流入する流入側の開口端部を目封止する目封止部と、を備え、前記隔壁の少なくとも一部は、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が、前記所定のセルを区画する表面側から前記隔壁の厚さ方向に積層されたものであり、前記第一壁部は、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルを区画する表面側に配置され、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものであり、前記第二壁部は、前記第一壁部の裏面に配置され、気孔率が、前記第１及び第三壁部の気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものであり、前記第三壁部は、前記第二壁部の裏面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％のものであるハニカムフィルタ。
【００１４】
［２］ 前記所定のセルの水力直径が、前記残余のセルの水力直径と同等又はより大である前記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１５】
［３］ 前記セルの軸方向に垂直な断面における形状が三角形、四角形、又は四角形と八角形との組み合わせのいずれかの形状であり、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルと前記流入側の開口端部が目封止された前記残余のセルとが交互に配置されるように、前記目封止部が配設されている前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
【００１６】
［４］ 前記第二壁部は、気孔率が６４％以上である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１７】
［５］ 前記第一壁部は、平均細孔径が２５μｍ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１８】
［６］ 前記第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合が１０％未満である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１９】
［７］ 前記第二壁部は、前記第一壁部と前記第三壁部との間に形成された空隙により構成されたものである前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２０】
［８］ 前記第二壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものである前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２１】
［９］ 前記隔壁の少なくとも一部は、前記第三壁部の裏面に配置された第四壁部を更に有し、前記第四壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものである前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のハニカムフィルタは、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減することができる。
【００２３】
即ち、本発明のハニカムフィルタは、粒子状物質（ＰＭ）を捕集する多孔質体としては比較的に平均細孔径の大きな細孔が形成されている第一壁部によって、排ガス中のＰＭの大半が捕集される。そして、この第一壁部に捕集されたＰＭは、第一壁部の細孔内に担持された酸化触媒によって酸化除去される。
【００２４】
この際、第一壁部の酸化触媒によって、排ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）も生成される。このようにして生成された二酸化窒素によっても、ＰＭの酸化が促進され、フィルタの再生（ＰＭの酸化除去）が更に効果的に行われる。
【００２５】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、上記したように、第一壁部の細孔は、平均細孔径が比較的に大きなものであるため、ＰＭの一部、例えば、粒子径の小さいＰＭは、第一壁部の細孔を通過してしまうことがある。このような第一壁部を通過したＰＭは、第一壁部よりも下流側に配置された第三壁部によって捕集され、捕集されたＰＭは、第一壁部にて生成された二酸化窒素によって酸化除去される。
【００２６】
但し、上記した第一壁部と第三壁部とが隣接するように並べて配置した場合には、第一壁部の細孔の出口位置に対応する第三壁部に、第一壁部を通過した排ガスが局所的に集中してしまい、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなってしまう。
【００２７】
本発明のハニカムフィルタにおいては、第一壁部を通過した排ガスが、第一壁部及び第三壁部よりも気孔率が高く、且つその気孔率が６０％以上の第二壁部に一旦流入するように構成されているため、第二壁部がバッファーとなり、第三壁部表面の広い範囲に対して、より均一な圧力が掛かるように排ガスを通過させることができる。このように、第三壁部に局所的に排ガスが流入することを防止することができ、ハニカムフィルタ全体の圧力損失を良好に抑制することができる。また、第一壁部を通過したＰＭの一部は、この第二壁部内においても二酸化窒素によって酸化除去されるため、第三壁部によって除去すべきＰＭの量を少なくすることができ、圧力損失の上昇をより抑制することができる。また、流れが集中する部分へ局所的に堆積するＰＭの量を低減できるため、実質、排ガスがＰＭ堆積部分を通過する通過厚さを小さくすることができ、且つＰＭの層を通過するガス流速も小さくなるため、圧力損失の上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、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、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２９】
［１］ハニカムフィルタ：
図１は、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斜視図であり、図２は、図１に示すハニカムフィルタを、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。また、図３は、図１に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【００３０】
本発明のハニカムフィルタは、図１に示すように、多孔質の隔壁７を有し、この隔壁７によって流体の流路となる複数のセル９が区画形成されたハニカム構造体２と、複数の前記セル９のうち、所定のセル９ａにおける流体が流出する側（以下、「流出側」というとがある）の開口端部を目封止するとともに、残余のセル９ｂにおける流体が流入する側（以下、「流入側」ということがある）の開口端部を目封止する目封止部８と、を備え、図２に示すように、隔壁７の少なくとも一部は、第一壁部７ａ、第二壁部７ｂ、及び第三壁部７ｃの少なくとも三つの壁部が、所定のセル９ａを区画する表面側から隔壁７の厚さ方向に積層された多孔質層によって構成されている。
【００３１】
図２及び図３に示すように、第一壁部７ａは、流出側の開口端部が目封止され、流入側の開口端部が開放された前記所定のセル９ａを区画する表面側に位置するように配置され、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔８の内表面に酸化触媒１１が担持された多孔質体である。
【００３２】
また、第二壁部７ｂは、上記第一壁部７ａの裏面、即ち、上記第一壁部７ａの前記所定のセル９ａを区画する面とは反対側の面に配置され、気孔率が、第一壁部７ａ及び第三壁部７ｃの気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものである。
【００３３】
第三壁部７ｃは、上記第二壁部７ｂの裏面、即ち、上記第二壁部７ｂの第一壁部７ａが配置されている側とは反対側の面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％の多孔質体である。
【００３４】
このように構成された本発明のハニカムフィルタ１は、高い捕集効率を実現するとともに、フィルタ使用時において連続的にフィルタの再生を行うことができ、圧力損失を低減することができる。
【００３５】
即ち、本発明のハニカムフィルタに粒子状物質（ＰＭ）を含む排ガスを流入させると、フィルタに用いる多孔質体としては比較的に平均細孔径の大きな細孔が形成された第一壁部によってＰＭが捕集される。そして、この第一壁部に捕集されたＰＭは、細孔内に担持された触媒によって酸化除去され、フィルタの再生が行われる。
【００３６】
この際、第一壁部の酸化触媒によって、排ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）も酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）が生成される。このようにして生成された二酸化窒素によっても、排ガス中に含まれるＰＭの酸化が促進され、フィルタの再生が更に効果的に行われる。
【００３７】
なお、上記したように第一壁部は、比較的に平均細孔径が大きな細孔が形成されたものであるため、ＰＭの一部、例えば、粒子径の小さいＰＭ等は、第一壁部の細孔を通過してしまうことがある。このような第一壁部を通過したＰＭは、第一壁部よりも下流側に配置された第三壁部によって捕集され、捕集されたＰＭは、第一壁部にて生成された二酸化窒素によって酸化除去される。
【００３８】
但し、上記した第一壁部を通過した排ガスが第三壁部に直接流入するような構成とした場合には、第一壁部の細孔の出口位置に対応する第三壁部に排ガスが局所的に集中してしまい、第三壁部における実質的な排ガスが流入する部位の面積が極めて小さくなり、ハニカムフィルタの圧力損失が大きく上昇してしまう。
【００３９】
本発明のハニカムフィルタにおいては、第一壁部を通過した排ガスが、第一壁部及び第三壁部よりも気孔率が高く、且つ気孔率が６０％以上の第二壁部に一旦流入するように構成されているため、第二壁部がバッファーとなり、第三壁部の表面の広い範囲に対して、より均一な圧力が掛かるように排ガスを流入させることができる。このため、第三壁部に局所的に排ガスが流入することを防止することができ、ハニカムフィルタ全体の圧力損失を良好に抑制することができる。また、第一壁部で生成された二酸化窒素によって、第一壁部を通過したＰＭの一部が、この第二壁部内においても酸化されるため、第三壁部によって除去すべきＰＭの量を少なくすることができ、圧力損失の上昇をより抑制することができる。
【００４０】
従来、ＤＰＦ等に用いられていたハニカムフィルタは、連続的に再生することができず、ハニカムフィルタを加熱して、隔壁上に堆積したＰＭを酸化除去しなければならない。具体的には、例えば、エンジンに燃料を過剰に供給し、ハニカムフィルタの隔壁上に堆積したＰＭを燃焼除去させる方法を挙げることができるが、このような方法では、燃料を過剰に消費するため、エンジンの燃焼消費率が悪くなるという問題がある。
【００４１】
また、このような従来のハニカムフィルタは、一定量のＰＭが隔壁上に堆積した段階で定期的に再生を行うものであるため、再生を行うまでの期間においてハニカムフィルタの圧力損失は常に増大し続けており、再生を行うまではエンジン性能や燃料消費率を悪くしている。
【００４２】
本発明のハニカムフィルタは、上記したように、第一壁部の細孔内に担持された酸化触媒と、一酸化窒素を酸化して生成された二酸化窒素とによって、フィルタの使用時において常にフィルタの再生を行うことができるように構成されているため、ハニカムフィルタの圧力損失を一定の水準に保つことができ、圧力損失の上昇を有効に防止することができる。即ち、定期的に特別な再生操作を必要とせず、常に、初期状態に近いフィルタ性能を発揮させることができる。
【００４３】
なお、本明細書において、「平均細孔径」とは、ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な直線上の細孔空間部分にかかる線分長さ５０個の平均値のことをいう。上記平均値が、その深さ（表面からの距離）の壁部の平均細孔径である。また、「気孔率」とは、ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な３ｍｍ以上の長さの線分の内、細孔空間部にかかる線分の長さの合計が全線分長さに占める割合のことをいう。上記割合が、その深さの壁部の気孔率である。
【００４４】
このような本発明のハニカムフィルタは、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスを浄化するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として好適に用いることができる。
【００４５】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、特に限定されることはないが、前記所定のセル、即ち、流入側が開口したセルの水力直径が、前記残余のセル、即ち、流出側が開口したセルの水力直径と同等又はより大であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタの初期の圧力損失を低減することができるとともに、捕集効率等の排ガスの処理能力を向上させることができる。
【００４６】
［１−１］ハニカム構造体：
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム構造体は、多孔質の隔壁を備え、前記隔壁によって流体の流路が区画形成されたものである。本発明のハニカムフィルタは、このハニカム構造体に形成されたセルのいずれか一方の開口端部が目封止部によって目封止されることによってフィルタを構成している。
【００４７】
［１−１ａ］隔壁：
ハニカム構造体を構成する隔壁は、多孔質体によって構成されており、流体の流路となるセルを区画形成している。
【００４８】
これまでに説明したように、本発明のハニカムフィルタにおける隔壁は、その少なくとも一部が、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が、前記所定のセルを区画する表面側から前記隔壁の厚さ方向に積層された多孔質層によって構成されている。
【００４９】
即ち、第一壁部の細孔内にＰＭが捕集され、細孔の内部に担持された酸化触媒の作用によってＰＭが酸化除去される。更に、第一壁部の細孔を通過したＰＭは、緩衝層（バッファー層）として機能する第二壁部を通過した後、より平均細孔径の小さな第三壁部の細孔によって捕集され、排ガスに含まれる一酸化炭素が上記酸化触媒によって酸化された二酸化窒素によって、酸化除去される。
【００５０】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、上記した第一壁部、第二壁部、及び第三壁部は、明確な境界部分がなく、平均細孔径及び気孔率が徐々に変化して三層が構成されたものであってもよい。このような場合には、平均細孔径や気孔率が、上記したそれぞれの壁部の要件を満たす領域が、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部のそれぞれとなる。
【００５１】
［１−１ａ−１］第一壁部：
第一壁部は、流入側の開口端部が解放され、且つ流出側の開口端部が目封止された所定のセルを区画する隔壁の表面側に配置されたものである。即ち、この第一壁部によって前記所定のセルが直接的に区画形成されている。
【００５２】
そして、この第一壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上の多孔質体からなるものであり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されている。
【００５３】
この第一壁部における細孔の平均細孔径の値は、一般的に用いられている従来公知のハニカムフィルタにおける隔壁の平均細孔径（例えば、１０μｍから２０μｍ未満程度）と比較すると、大きなものとなっている。このため、第一壁部単独での捕集効率は落ちるものの、第一壁部の細孔が塞がれるまでＰＭが捕集されることはなく、隔壁の表面（即ち、第一壁部の表面）にまでＰＭが堆積してフィルタの圧力損失が上昇してしまう前に、細孔の内表面に担持した酸化触媒によって捕集したＰＭを酸化除去することができる。
【００５４】
このような第一壁部は、例えば、コージェライト、炭化珪素（ＳｉＣ）、アルミナタイタネート、窒化珪素、ムライト、焼結金属等を用いて形成することができる。
【００５５】
また、この第一壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものであってもよい。具体的には、例えば、アルミナ、アルミナシリケート、シリカ等を主成分とする繊維からなる多孔質体や、生体溶解性繊維（生体溶解性ファイバーともいう）を含むものを挙げることができる。例えば、繊維状の多孔質材料としてアルミナシリケート繊維を用いる場合には、繊維径が４〜９μｍ、繊維長さが３０〜５００μｍのものを好適に用いることができる。
【００５６】
なお、生体溶解性繊維とは、生理学的液体中において非耐久性であるものをいう。また、生理学的液体とは、例えば、生理食塩水（０．９％塩化ナトリウム溶液）、緩衝溶液、疑似体液、血清が挙げられる。疑似体液は、人の血漿成分にほぼ等しくした水溶液である。
【００５７】
第一壁部の厚さについては特に制限はないが、隔壁全体の厚さに対して、５０〜９０％の厚さであることが好ましく、７０〜９０％の厚さであることが更に好ましく、７０〜８０％の厚さであることが特に好ましい。
【００５８】
第一壁部の厚さについては、ハニカム構造体の大きさや、セルの形状、隔壁の厚さ等によっても好ましい範囲は異なるが、例えば、１５０〜３００μｍであることが好ましく、２１０〜２７０μｍであることが更に好ましく、２１０〜２４０μｍであることが特に好ましい。
【００５９】
また、第一壁部の平均細孔径は、２０〜３００μｍであることが好ましく、２５〜３００μｍであることが更に好ましく、４０〜１００μｍであることが特に好ましい。このように構成することによって、圧力損失の上昇を良好に抑制することができる。なお、第一壁部の平均細孔径を２５μｍ以上とすることによって、排ガスに含まれるＰＭによって第一壁部の細孔がより塞がり難くなり、細孔内にて捕集したＰＭを効率よく酸化除去することができる。一方、第一壁部の平均細孔径を３００μｍ以下にすることによって、第一壁部の細孔径が過度に大きくなり過ぎることがなく、隔壁を破損し難いものとすることができる。なお、例えば、本発明のハニカム構造体をＤＰＦとして用いる場合には、第一壁部の平均細孔径は２０〜１００μｍであることが好ましい。
【００６０】
また、特に限定されることはないが、第一壁部の気孔率は、４５〜７５％であることが好ましく、５０〜６５％であることが更に好ましい。このように構成することによって、この第一壁部によってより多くのＰＭを酸化除去することができ、高い捕集効率を実現するとともに、圧力損失の上昇を良好に抑制することができる。
【００６１】
第一壁部の平均細孔径及び気孔率は、ハニカム構造体を成形するための坏土に使用する原料の粒子径や粒子径分布、原料に含まれる造孔材の粒子径や粒子径分布、坏土を成形して得られた成形体の焼成温度等によって調整することができる。
【００６２】
また、特に限定されることはないが、本発明のハニカムフィルタにおいては、第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合が１０％未満であることが好ましく、５％未満であることが更に好ましい。このように構成することによって、第一壁部の細孔がＰＭによって塞がり難くなり、圧力損失の増加を有効に抑制することができる。また、触媒担持において、小細孔へまず、毛細現象により優先的に触媒コートスラリーが吸収されやすく、大きな細孔の表面への触媒コート量が十分でなくなり、全体として不均一に触媒が分布する形態となってしまい、触媒の性能を悪化させる要因になるため、１０μｍ未満の細孔の容積割合を上記範囲未満にすることにより触媒性能も向上する。
【００６３】
なお、上記した第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合は、ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な直線上の細孔空間部分にかかる線分の長さが１０μｍ未満である線分の、前記空間にかかる全線分個数に対する個数比率測定することによって求めることができる。
【００６４】
また、この第一壁部の細孔の内表面に担持する触媒については、従来公知のＤＰＦ等においてＰＭを酸化するために用いられる酸化触媒と同様のものを好適に用いることができる。なお、特に限定されることはないが、本発明のハニカムフィルタにおいては、白金、パラジウム、及びセリアからなる群より選択される少なくとも一種を含む触媒を好適に用いることができる。
【００６５】
また、第一壁部の細孔内に担持する触媒の量については特に制限はないが、ハニカムフィルタの全容積当り、０．２〜３ｇ／リットルとすることが好ましい。
【００６６】
なお、図２及び図４に示すハニカムフィルタ１においては、ハニカム構造体２を構成する隔壁７の主要部分（即ち、ハニカム構造体の骨格となる部分）が、第一壁部７ａによって構成されており、この第一壁部７ａの裏面側に第二壁部７ｂと第三壁部７ｃとが隔壁７の厚さ方向に積層された場合の例を示しているが、例えば、ハニカム構造体を構成する隔壁の主要部分を第三壁部によって構成し、この第三壁部の表面側に第二壁部と第一壁部とが隔壁の厚さ方向に積層されたものであってもよい。ここで、図４は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、図４において、図２に示す吸収性物品の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
［１−１ａ−２］第二壁部：
第二壁部は、第一壁部の裏面に配置され、気孔率が、第一壁部及び第三壁部の気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものである。この第二壁部は、第一壁部を通過した排ガスが第三壁部に流入する際の緩衝層（バッファー層）として機能する層である。
【００６８】
第一壁部を通過した排ガスをこの第二壁部を通過させることによって、第三壁部に排ガスが流入し易くなり、ハニカムフィルタの圧力損失を低くすることができる。
【００６９】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、第二壁部の気孔率が６４％以上であることが好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。このように構成することによって、第一壁部から第三壁部への排ガスの流れを良好に確保することができる。
【００７０】
なお、このような第二壁部は、例えば、第一壁部を形成するための材料と同様のものに、得られる多孔質体の気孔率が上記値になるような量の公知の造孔材等を加えた材料を用いて形成することができる。
【００７１】
また、この第二壁部は、第一壁部と同様に、繊維状の多孔質材料によって構成されたものであってもよい。具体的には、例えば、アルミナ、アルミナシリケート、シリカ等を主成分とする繊維からなる多孔質体や、生体溶解性繊維（生体溶解性ファイバーともいう）を含むものを挙げることができる。例えば、図５に示すハニカムフィルタ１は、第二壁部７ｂが、繊維状の多孔質材料によって構成された場合の例を示している。
【００７２】
また、本発明のハニカムフィルタにおける第二壁部は、気孔率が１００％の空隙、即ち、第一壁部と第三壁部との間に形成された空隙により構成されたものであってもよい。このように構成することによって、第一壁部から第三壁部への排ガスの流れを極めて良好に確保することができるとともに、第二壁部における排ガスが滞留することのできる容量が大きくなり、この第二壁部中における二酸化窒素によるＰＭの酸化除去が促進される。これによって、第三壁部にて処理（酸化除去）すべきＰＭの量を少なくすることができ、第三壁部に依存する圧力損失の上昇を低く抑えることができる。例えば、図６に示すハニカムフィルタ１は、第二壁部７ｂが、第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの間に形成された空隙により構成された場合の例を示している。
【００７３】
ここで、図５及び図６は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、図５及び図６において、図２に示す吸収性物品の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
また、この第二壁部の厚さについては、ハニカム構造体の大きさや、セルの形状、隔壁の厚さ等によっても好ましい範囲は異なるが、例えば、２０〜３００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることが更に好ましく、５０〜１００μｍであることが特に好ましい。このように構成することによって、第一壁部から第三壁部への排ガスの流れを良好に確保することができる。
【００７５】
［１−１ａ−３］第三壁部：
隔壁を構成する第三壁部は、第二壁部の裏面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％のものである。なお、第二壁部が単なる空隙によって構成されている場合には、第一壁部の裏面に、第二壁部に相当する隙間を空けた状態で第三壁部が配置される。
【００７６】
この第三壁部は、第一壁部によって酸化除去しきれなかったＰＭを捕集し、捕集した成分を酸化除去し、排ガスを浄化するための多孔質体である。
【００７７】
この第三壁部は、第一壁部より平均細孔径が小さい多孔質体から構成されており、第一壁部の細孔を通過したＰＭを良好に捕集することができる。なお、第三壁部によって捕集されたＰＭは、排ガスに含まれる一酸化窒素が酸化されて生成した二酸化窒素によって、常時連続的に酸化除去される。
【００７８】
このような第三壁部は、例えば、第一壁部と同様の材料を用いて、得られる多孔質体の平均細孔径と気孔率とが上記値になるように造孔材等の量を調整することによって形成することができる。また、第三壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものであってもよい。具体的には、例えば、アルミナ、アルミナシリケート、シリカ等を主成分とする繊維からなる多孔質体や、生体溶解性繊維（生体溶解性ファイバーともいう）を含むものを挙げることができる。
【００７９】
なお、上記したように繊維状の多孔質材料を用いて第三壁部を形成する場合には、繊維状の多孔質材料に、少量の繊維質間接着成分としてシリカ等の酸化物を加えたスラリーを用いて第三壁部を形成することが好ましい。
【００８０】
また、本発明のハニカムフィルタの第三壁部は、平均細孔径が１〜１５μｍであるが、３〜８μｍであることが好ましく、５〜８μｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタの圧力損失の上昇を抑制することができるとともに、捕集効率を向上させることができる。
【００８１】
なお、平均細孔径が１μｍ未満であると、平均細孔径が小さくなり過ぎて、ハニカムフィルタの初期状態（ＰＭが隔壁に堆積していない状態）での圧力損失が大きくなってしまうことがあり、また、排ガス浄化時における圧力損失が増大し易くなることがある。一方、平均細孔径が１５μｍを超えると、ハニカムフィルタの捕集効率が低下してしまうことがある。
【００８２】
また、第三壁部の気孔率は、５０〜８５％であることが好ましく、５０〜８０％であることが更に好ましく、６０〜８０％であることが特に好ましい。このように構成することによって、第三壁部の流入する排ガスに含まれるＰＭを良好に除去することができる。
【００８３】
なお、この第三壁部の厚さについては特に制限はないが、例えば、１０〜２００μｍであることが好ましく、３０〜１５０μｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、高い捕集効率を実現しつつ、圧力損失の上昇を効果的に抑制することができる。なお、第三壁部の厚さが薄すぎると、第一壁部を通過したＰＭを捕集しきれずに、捕集効率が低下してしまうことがある。一方、第三壁部が厚すぎると、ハニカムフィルタの初期の圧力損失が増大してしまうことがある。
【００８４】
このような平均細孔径の多孔質体（第三壁部）は、従来のハニカムフィルタの隔壁として、単独の多孔質体として用いられることはあるが、このような細孔径の多孔質体のみから隔壁が構成されたハニカムフィルタでは、例えば、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化するＤＰＦとして用いた場合に、排ガスに含まれるＰＭの量が多く、また、粒子の大きさも比較的大きなものが多く含まれているため、細孔がＰＭによって短時間で塞がってしまい、圧力損失が急激に大きくなる。このため、このような従来のハニカムフィルタは、再生を頻繁に行わなくてはならなかった。
【００８５】
本発明のハニカムフィルタにおいては、排ガス中に含まれるＰＭのうち、比較的に粒子径の大きなものを含め、大部分のＰＭを予め上記した第一壁部によって酸化除去することができるため、実際に第三壁部によって酸化除去しなければならないＰＭは、排ガスに含まれるＰＭのうちの一部であり、上記した平均細孔径及び気孔率の多孔質体であっても、ＰＭの連続的な処理が十分に可能である。
【００８６】
［１−１ａ−４］第四壁部：
本発明のハニカムフィルタにおいては、上記した隔壁が、第三壁部の裏面に配置された第四壁部を更に有するものであってもよい。この第四壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものである。
【００８７】
このような第四壁部を更に有するものとすることによって、排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）やハイドロカーボン（ＨＣ）を無害な二酸化炭素（ＣＯ２）や水（Ｈ２Ｏ）に酸化して浄化することができる。
【００８８】
例えば、図７及び図８に示すハニカムフィルタ１の隔壁７は、第一壁部７ａ、第二壁部７ｂ、第三壁部７ｃ及び第四壁部７ｄの四つの壁部が、流入側の開口端部が開放された所定のセル９ａを区画する表面側から隔壁７の厚さ方向に積層された場合の例を示している。なお、ここで、図７は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。また、図８は、図７に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、符号１２は酸化触媒を示す。
【００８９】
なお、この第四壁部は、これまでに説明した第一壁部と同様に構成された多孔質体を用いることができる。例えば、第四壁部の平均細孔径は、２０〜３００μｍであることが好ましく、４０〜１００μｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、上記した一酸化炭素等のガス成分の浄化を良好に行うことができる。なお、例えば、本発明のハニカム構造体をＤＰＦとして用いる場合には、第四壁部の平均細孔径は２０〜１００μｍであることが好ましい。
【００９０】
この第四壁部の厚さについては、ハニカム構造体の大きさや、セルの形状、隔壁の厚さ等によっても好ましい範囲は異なるが、例えば、５０〜３００μｍであることが好ましく、１００〜２００μｍであることが更に好ましく、１５０〜２００μｍであることが特に好ましい。また、特に限定されることはないが、第一壁部の気孔率は、４５〜７５％であることが好ましく、５０〜６５％であることが更に好ましい。これにより、圧力損失の上昇を抑制することができるとともに、一酸化炭素等のガス成分の浄化を良好に行うことができる。
【００９１】
なお、第四壁部には、第一壁部と同様に酸化触媒を担持する以外に、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）等を含む、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を担持することもでき、この場合、ＮＯｘの浄化も合わせて可能である。
【００９２】
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、この第四壁部と上記した第一壁部とが一体的に構成されたものであってもよい。即ち、例えば、所定の多孔質材料を用いて、第一壁部と第四壁部との相互間に、第二壁部と第三壁部とを配置することができるような隙間を設けた状態で一体的に形成されたものをハニカム構造体の骨格とし、上記第一壁部と第四壁部との隙間に、第二壁部と第三壁部とが配置されたハニカムフィルタであってもよい。
【００９３】
例えば、図９に示すハニカムフィルタ１は、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間における第四壁部７ｄの表面に膜状の第三壁部７ｃが配置され、第一壁部７ａと第三壁部７ｃと間には、空隙によって第二壁部７ｂが構成された場合の例を示している。
【００９４】
また、例えば、図１０に示すハニカムフィルタ１は、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間に、繊維状の多孔質材料からなる第二壁部７ｂと、膜上の第三壁部７ｃとが配置された場合の例を示している。
【００９５】
ここで、図９及び図１０は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。なお、図９及び図１０において、図７に示す吸収性物品の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
［１−１ｂ］セル：
ハニカム構造体を構成する隔壁によって区画形成されるセルは、流体、特に、排気ガスの流路となるものである。流入側が開口したセル（所定のセル）に流入した排ガスは、セルを区画形成する隔壁を通過して、流出側が開口した隣接するセル（残余のセル）に移動する際に浄化される。
【００９７】
セルの形状（セルの軸方向に垂直な断面における形状）については特に制限はないが、三角形、四角形、又は四角形と八角形との組み合わせのいずれかの形状であることが好ましい。なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、セルの形状は、四角形であることが好ましい。このような四角形のセルは、上記した所定のセルと残余のセルとを規則的に交互に配置することができるため、例えば、流入側の開口端部が開口した所定のセルが隣接して配置されるようなことがなく、隔壁全てを、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が隔壁の厚さ方向に積層された構成とすることができ、フィルタの再生を効率よく行うことができる。ここで、図１１は、セルの形状が四角形と八角形との組み合わせ、即ち、四角形のセルと八角形のセルとが交互に配置されたハニカムフィルタの例を示し、図１２は、セルの形状が三角形のハニカムフィルタの例を示している。
【００９８】
また、特に限定されることはないが、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム構造体のセル密度は、５〜８０セル／ｃｍ２であることが好ましく、１４〜６０セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。
【００９９】
また、セルを区画形成する隔壁の厚さは、２００〜８００μｍであることが好ましく、２００〜６００μｍであることが更に好ましく、３００〜４００μｍであることが特に好ましい。
【０１００】
［１−２］目封止部：
本発明のハニカムフィルタに用いられる目封止部は、従来、ハニカム構造体のセルの開口端部を目封止してフィルタとして用いる際に使用される目封止部と同様に構成されたものを用いることができる。
【０１０１】
この目封止部は、セルの軸方向に垂直な断面における形状が四角形である場合には、前記所定のセルと前記残余のセルとが交互に配置されるように、それぞれのセルの開口端部に配設されていることが好ましい。
【０１０２】
なお、この目封止部は、隔壁と同一材料から構成されたものであることが好ましいが、同一材料からなり、且つ気孔率が隔壁より高く、ヤング率が隔壁より小さいものであることが好ましい。このようにすることにより、熱膨張の差による破損を防止することができる。
【０１０３】
［２］ハニカムフィルタの製造方法：
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法について具体的に説明する。本発明のハニカムフィルタを製造する際には、まず、ハニカムフィルタを構成するハニカム構造体を製造する。
【０１０４】
従来のハニカム構造体は、隔壁が一種類の多孔質材料から構成されたものであるため、得られるハニカム構造体の細孔径や気孔率を考慮して成形用坏土を調製し、得られた成形用坏土を押出成形することによって製造することができるが、本発明のハニカムフィルタに用いられるハニカム構造体は、隔壁が少なくとも三つの壁部が積層した積層体であるため、まず、隔壁を構成する層のうちの一つの壁部からなるハニカム構造体の骨格（以下、「ハニカム構造前駆体」ということがある）を製造する。
【０１０５】
第一壁部を用いてハニカム構造前駆体を製造する場合には、上述した第一壁部を構成する多孔質材料を混合、混練して、ハニカム構造前駆体用の成形用坏土を調製する。例えば、コージェライト化原料に、水等の分散媒、及び造孔材を加え、更に、有機バインダと分散剤を加えて混練し、粘土状の坏土を形成する。コージェライト化原料（成形原料）を混練して成形用坏土を調製する手段は、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。
【０１０６】
コージェライト化原料とは、焼成によりコージェライトとなる原料を意味し、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミックス原料である。具体的に、タルク、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及びシリカの中から選ばれた複数の無機原料を上記化学組成となるような割合で含むものが挙げられる。
【０１０７】
造孔材としては、焼成工程により飛散消失する性質のものであればよく、コークス等の無機物質や発泡樹脂等の高分子化合物、澱粉等の有機物質等を単独で用いるか組み合わせて用いることができる。
【０１０８】
有機バインダとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を使用することができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【０１０９】
分散剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を使用することができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【０１１０】
次に、得られた成形用坏土を、例えば、図４に示すハニカムフィルタ１における第一壁部７ａに相当する隔壁を有するハニカム成形体を成形する。
【０１１１】
ハニカム成形体を作製する方法は、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成形坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する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。
【０１１２】
なお、この際、第一壁部の一方の表面（裏面）側には、本発明のハニカムフィルタにおける第二壁部、及び第三壁部を少なくとも配置して隔壁を形成するため、第一壁部の裏面によって区画されるセルの水力直径を、最終製品におけるセルの水力直径よりも大きくなるようにハニカム成形体を製造する。
【０１１３】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥する。乾燥の方法については特に制限はないが、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方法を用いることができる。中でも、成形体全体を迅速且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を好適例として挙げることができる。
【０１１４】
次に、得られたハニカム乾燥体を本焼成する前に仮焼して仮焼体を作製する。仮焼とは、ハニカム成形体中の有機物（例えば、有機バインダ、分散剤、造孔材等）を燃焼させて除去する操作を意味する。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼温度は２００〜１０００℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、例えば、１０〜１００時間程度とすることが好ましい。
【０１１５】
次に、得られた仮焼体を焼成（本焼成）することによって、ハニカム構造前駆体を得る。本発明において、本焼成とは、仮焼体中の成形原料を焼結させて緻密化し、所定の居度を確保するための操作を意味する。焼成条件（温度及び時間）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト原料を焼成する場合には、１４１０〜１４４０℃で焼成することが好ましい。また、焼成時間としては、３〜１０時間程度が適当である。
【０１１６】
このようにしてハニカム構造前駆体を得ることができる。なお、このハニカム構造前駆体における隔壁は、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム構造体の第一壁部となる。このため、以下の方法によって、得られたハニカム構造前駆体の隔壁、即ち、本発明のハニカムフィルタにおける第一壁部の裏面に第二壁部と第三壁部とを形成する。
【０１１７】
第二壁部と第三壁部とを形成する際には、まず、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口端部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施す。上記マスクは、第一壁部の表面側によって区画されたセルの開口端部を塞ぐように、即ち、第一壁部の裏面によって区画されたセルの開口端部が開放されるようにする。
【０１１８】
その後、第二壁部を形成するための成形原料を含むスラリー（以下、第二壁部用スラリーということがある）をマスクされていないセルの開口端部から流し込み、第一壁部の裏面に、上記第二壁部用スラリーからなる層を形成する。この層が隔壁を構成する第二壁部となる。第二壁部用スラリーからなる層を形成する際には、スラリー過剰分をエアーで吹き飛ばして、所定の厚さの層を形成することが好ましい。
【０１１９】
この第二壁部用スラリーとしては、コージェライト化原料に、有機バインダ及び造孔材を大量に含み、更に、水又はアルコールを加えて調製されたものを用いることができる。有機バインダと造孔材の量については、第一壁部を製造する際に使用した量よりも多く、且つ、この第二壁部用スラリーによって形成された層を乾燥又は焼成した際に、得られる多孔質体の気孔率が６０％以上になるような量とする。
【０１２０】
なお、第二壁部として、繊維状の多孔質材料によって構成されたものを形成する場合には、繊維状の多孔質材料に、接着用の酸化物と、水又はアルコールとを混合したスラリーを用いることができる。
【０１２１】
その後、ハニカム構造体の端面に配置したマスクを剥がして、上記第二壁部用スラリーからなる層を乾燥する。乾燥条件については特に制限はないが、例えば、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥する。これにより、上記第二壁部用スラリーからなる層が第二壁部となる。
【０１２２】
次に、再度、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口端部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施す。
【０１２３】
その後、第三壁部を形成するための成形原料を含むスラリー（以下、第三壁部用スラリーということがある）をマスクされていないセルの開口端部から流し込み、第二壁部の裏面に、上記第三壁部用スラリーからなる層を形成する。この層が隔壁を構成する第三壁部となる。
【０１２４】
この第三壁部用スラリーとしては、コージェライト化原料に、有機バインダ及び造孔材を大量に含み、更に、水又はアルコールを加えて調製されたものを用いることができる。有機バインダと造孔材の量については、第三壁部用スラリーによって形成された層を乾燥又は焼成した際に、得られる多孔質体の平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％になるような量とする。
【０１２５】
このようにして得られた上記第三壁部用スラリーからなる層についても、上記第二壁部用スラリーからなる層と同様の方法によって乾燥する。これにより、上記第三壁部用スラリーからなる層が第三壁部となる。
【０１２６】
なお、例えば、図６に示すように、第二壁部７ｂが、第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの間に形成された空隙により構成された場合には、図６に示す第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの形状、即ち、第二壁部７ｂに相当する空隙が形成されるような形状に、第一壁部７ａを形成する材料を用いて隔壁を形成した後、第三壁部７ｃに対応する部分に対して、その平均細孔径が１〜１５μｍで、気孔率が５０〜９０％となるように、小細孔形成用のスラリーを更に含浸させて、第三壁部７ｃを形成する。
【０１２７】
なお、選択的に一部の隔壁にスラリーを含浸させる方法としては、スラリーを流し込みたい部分に孔の空いたシートを貼り付けるか、又は、シートを貼り付けた後、必要部分に孔を空けて、このシートを介してスラリーを流し込むことにより可能である。
【０１２８】
以上のようにして、隔壁の少なくとも一部が、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が隔壁の厚さ方向に積層して構成されたハニカム構造体を得ることができる。
【０１２９】
なお、本発明のハニカムフィルタを製造する際には、第三壁部を形成した後に、必要に応じて、第三壁部の裏面に第四壁部を形成してもよい。第四壁部を形成する際にも、上記した第三壁部等と同様に、所定の成形原料を含むスラリー（以下、第四壁部用スラリーということがある）をマスクされていないセルの開口端部から流し込み、第三壁部の裏面に、上記第四壁部用スラリーからなる層を形成する。この層が隔壁を構成する第四壁部となる。
【０１３０】
その後、第一壁部の細孔内にベータアルミナを主成分とし、この細孔表面に白金粒子を担持した酸化触媒をコートする。ベータアルミナにジルコニア、セリア等の酸化物を付加的に混合してもよい。酸化触媒を担持する方法については特に制限はなく、従来公知のハニカムフィルタにおいて触媒を担持する方法を用いることができる。具体的には、例えば、まず、担持する酸化触媒を含有する触媒スラリーを調製する。次に、この触媒スラリーを、吸引法等の方法により、ハニカム構造体の隔壁における第一壁部の細孔内表面にコートする。その後、室温又は加熱条件下で乾燥する。
【０１３１】
また、アルミナ解砕粒子径を調整し、これを水或いはアルコールとの混合によりスラリー化し、第一壁部側から第三壁部側へ向かって流れるようにスラリー液を吸引することにより、第一壁部の細孔内でアルミナ粒子の大部分を捕集させることが可能であり、これを乾燥することにより、第一壁部の細孔内表面に酸化触媒をコートすることが可能である。微量の酸化触媒が第二壁部へ到達しても第二壁部の気孔率が高いので圧力損失の上昇等の問題は生じない。
【０１３２】
なお、第三壁部の裏面に第四壁部を形成している場合には、この第四壁部の細孔内にも上記した方法と同様の方法によって酸化触媒を担持する。
【０１３３】
その後、所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部とを、目封止部によって目封止する。目封止の方法についても特に制限はなく、従来公知のハニカムフィルタにおいてハニカム構造体のセルの開口端部を目封止する方法と同様の方法を好適に用いることができる。
【０１３４】
例えば、目封止の方法としては、まず、ハニカム構造体の一方の端面にマスクを貼着する。マスクの貼着は、粘着シートをハニカム構造体の一方の端面に貼着し、画像処理を利用したレーザ加工により、その粘着シートの目封止すべきセルに対応する部分のみを孔開けすることによって行うことができる。次に、マスクが貼着されたハニカム構造体の一方の端面を、容器に貯めた目封止材料（セラミックスラリー）の中に浸漬し、目封止すべきセルに目封止材料を充填する。このハニカム構造体の他方の端面についても、同様にして、目封止すべきセルに目封止材料を充填する。そして、セルの開口端部に充填した目封止材料を乾燥することによって目封止することができる。
【０１３５】
なお、上記した酸化触媒の担持や、セルの開口端部の目封止については、必ずしもハニカム構造体を製造した後に行わなければならないものではなく、上記したハニカム構造体を製造する工程の途中で行ってもよい。
【０１３６】
また、本発明のハニカムフィルタの製造方法としては、上記方法とは異なり、例えば、まず、第三壁部からなる隔壁を有するハニカム構造前駆体を製造し、このハニカム構造前駆体の第三壁部の一方の表面（表面）に第二壁部と第一壁部とを順次形成してハニカム構造体を得、得られたハニカム構造体のセルの開口端部を目封止してもよい。
【０１３７】
なお、このように、第三壁部からなる隔壁を有するハニカム構造前駆体を製造する場合には、第一壁部を形成する段階で、第三壁部の裏面に第四壁部を同時形成してもよい。上記したように、第一壁部と第四壁部とは、同一構成の多孔質体を用いることができるため、第一壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体の全てのセルの開口部から流入させて、第二壁部の表面に形成された層によって第一壁部を形成し、第三壁部の裏面に形成された層によって第四壁部を形成することができる。
【実施例】
【０１３８】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。また、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。
【０１３９】
［平均細孔径（μｍ）］：ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な直線上の細孔空間部分にかかる線分長さ５０個の平均値を測定することによって、平均細孔径（μｍ）を測定した。
【０１４０】
［気孔率（％）］：ハニカムフィルタの断面ＳＥＭ写真上で隔壁に平行な３ｍｍ以上の長さの線分の内、細孔空間部にかかる線分の長さの合計が全線分長さに占める割合を測定することによって、気孔率（％）を測定した。
【０１４１】
［ＰＭ堆積時間（ｈ）］：ハニカムフィルタに、粒子状物質（ＰＭ）を含む排ガスを通気し、３ｇ／ＬのＰＭが堆積するまでの時間（ｈ）を測定した。なお、ハニカムフィルタに通気する排ガスは、３００℃で、０．５ｇ／ｈのＰＭが含まれている。
【０１４２】
［ＰＭ堆積圧力損失（ｋＰａ）］：ガス差圧計によってＰＭ堆積圧力損失（ｋＰａ）を測定した。
【０１４３】
［ＰＭ捕集効率（％）］：ハニカムフィルタを排ガスの流路内に設置し、このハニカムフィルタの上流側と下流側とのそれぞれから、バルブを介した配管により排ガスを一定時間サンプリングした。サンプリングした排ガスをろ紙に通過させ、ろ紙の質量の増加を計測し、上流側と下流側との排ガス中のＰＭ濃度を求め、得られたそれぞれのＰＭ濃度の比を算出することによってＰＭ捕集効率（％）を測定した。
【０１４４】
［ＣＯ検出量（ｐｐｍ）］：ハニカムフィルタを通過した後のガスのＣＯの濃度（ｐｐｍ）を排ガス分析計を用いて測定し、得られた測定値をＣＯ検出量とした。
【０１４５】
［総合評価］：ＰＭ堆積圧力損失が７．０ｋＰａ未満で、ＰＭ捕集効率が８０％以上、且つＰＭ堆積時間が１０ｈ以上を合格「○」とし、それ以外のものは不合格「×」とした。
【０１４６】
（実施例１）
実施例１のハニカムフィルタとして、図１３に示すような、ハニカム構造体２の骨格となる部分が第三壁部７ｃによって構成され、この第三壁部７ｃの表面側に、第二壁部７ｂと第一壁部７ａとが隔壁７の厚さ方向に積層され、更に、第三壁部７ｃの裏面に第四壁部７ｄが配置されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。
【０１４７】
まず、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を成形するための成形用坏土を調製した。成型用坏土は、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３５質量部、造孔材５質量部を加え、更に、有機バインダ６質量部と分散剤０．５質量部を加えて、ニーダーを用いて混練して調製した。コージェライト化原料としては、シリカ４２〜５６質量％、アルミナ３０〜４５質量％、マグネシア１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成比率を満足する混合比率の従来公知のコージェライト化原料を用いた。
【０１４８】
次に、この得られた成型用坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を作製した。
【０１４９】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥し、得られたハニカム乾燥体を、８００℃で、１０時間仮焼して仮焼体を得、得られた仮焼体を、１４３０℃で、１０時間焼成して、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を作製した。
【０１５０】
次に、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施し、第二壁部を成形するためのスラリーと、第一壁部及び第四壁部を成形するためのスラリーとを順次流し込み、第二壁部、第一壁部、及び第四壁部を成形した。
【０１５１】
具体的には、まず、第二壁部を形成するための、第二壁部用スラリーを調製し、得られた第二壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体のマスクされていないセルの開口部から流し込み、エアーにより過剰分を吹き飛ばすことによって、第二壁部用スラリーからなる層を形成した。その後、第二壁部用スラリーを、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥して第二壁部を形成した。
【０１５２】
第二壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３５質量部、造孔材１０質量部を加え、更に、有機バインダ１０質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１５３】
次に、第一壁部及び第四壁部を形成するための、第一壁部用スラリーを調製し、ハニカム構造前駆体の全てのセルの開口部から、第一壁部用スラリーを流入させて、第二壁部の表面に第一壁部を形成し、第三壁部の裏面に第四壁部を同時形成した。
【０１５４】
第一壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材１０質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１５５】
このようにして、第一壁部、第二壁部、第三壁部、及び第四壁部の四つの壁部が、隔壁の厚さ方向に積層したハニカム構造体を製造した。以下、図１３に示すような、ハニカム構造体の構造を構造Ａとした。
【０１５６】
次に、第一壁部及び第四壁部の細孔内に酸化触媒を担持し、得られたハニカム構造体の所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部を目封止してハニカムフィルタ（実施例１）を製造した。表１に、第一壁部、第二壁部、第三壁部の平均細孔径と気孔率とを示す。また、表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１５７】
【表１】
【０１５８】
【表２】
【０１５９】
（実施例２〜７、及び比較例１〜５）
各壁部の平均細孔径と気孔率が表１に示すような値であるとともに、セルの水力直径が表２に示すような値であること以外は、実施例１のハニカムフィルタにおけるハニカム構造体の構造Ａと同様の構造のハニカム構造体を備えたハニカムフィルタを製造した。なお、実施例７のハニカムフィルタにおいては、第四壁部の細孔内に酸化触媒が担持されておらず、また、比較例５のハニカムフィルタにおいては、第一壁部の細孔内に酸化触媒が担持されていない。表２に、実施例２〜７、及び比較例１〜５のＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１６０】
（実施例８）
実施例８のハニカムフィルタとして、ハニカム構造体の骨格となる部分が第三壁部によって構成され、この第三壁部の表面側に、第二壁部と第一壁部とが隔壁の厚さ方向に積層されたハニカム構造体を備えたフィルタを製造した。
【０１６１】
まず、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を成形するための成形用坏土を調製した。成型用坏土は、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３６質量部、造孔材５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて、ニーダーを用いて混練して調製した。コージェライト化原料としては、実施例１に用いたコージェライト化原料と同様に構成されたものを用いた。
【０１６２】
次に、この得られた成型用坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を作製した。
【０１６３】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥し、得られたハニカム乾燥体を、８００℃で、１０時間仮焼して仮焼体を得、得られた仮焼体を、１４２０℃で、１０時間焼成して、第三壁部からなるハニカム構造前駆体を作製した。
【０１６４】
次に、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施し、第二壁部と第一壁部とを成形するためのスラリーを順次流し込み、第二壁部と第一壁部とを成形した。
【０１６５】
具体的には、まず、第二壁部を形成するための、第二壁部用スラリーを調製し、得られた第二壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体のマスクされていないセルの開口部から流し込み、エアーにより過剰分を吹き飛ばすことによって、第二壁部用スラリーからなる層を形成した。その後、第二壁部用スラリーを、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥して第二壁部を形成した。
【０１６６】
第二壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材２５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１６７】
次に、第一壁部を形成するための、第一壁部用スラリーを調製し、上記した方法と同様の方法によって、第一壁部を形成した。
【０１６８】
第一壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材１５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１６９】
このようにして、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の三つの壁部が、隔壁の厚さ方向に積層したハニカム構造体を製造した。以下、ハニカム構造体の骨格となる部分が第三壁部によって構成された実施例８のハニカムフィルタの構造を、構造Ｂとした。
【０１７０】
次に、第一壁部及び第四壁部の細孔内に酸化触媒を担持し、得られたハニカム構造体の所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部を目封止してハニカムフィルタ（実施例８）を製造した。表１に、第一壁部、第二壁部、第三壁部の平均細孔径と気孔率とを示す。また、表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１７１】
（実施例９）
第一壁部用スラリーとして、アリミノシリケート繊維を含むスラリーを用い、このスラリーを霧吹きにより霧化し、エアーとともにマスクをした側から吸引して層を形成し、この層を乾燥して第一の壁部を形成したこと以外は、実施例８と同様に構成されたハニカムフィルタ（実施例９）を製造した。実施例９におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｃとした。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１７２】
（実施例１０）
実施例１０のハニカムフィルタとして、図４に示すような、ハニカム構造体２の骨格となる部分が第一壁部７ａによって構成され、この第一壁部７ａの裏面に、第二壁部７ｂと第三壁部７ｃとが隔壁７の厚さ方向に積層されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。
【０１７３】
まず、第一壁部からなるハニカム構造前駆体を成形するための成形用坏土を調製した。成型用坏土は、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水３５質量部、造孔材１５質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて、ニーダーを用いて混練して調製した。コージェライト化原料としては、実施例１に用いたコージェライト化原料と同様に構成されたものを用いた。
【０１７４】
次に、この得られた成型用坏土を、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を作製した。
【０１７５】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥し、得られたハニカム乾燥体を、８００℃で、８時間仮焼して仮焼体を得、得られた仮焼体を、１４３０℃で、１２時間焼成して、第一壁部からなるハニカム構造前駆体を作製した。
【０１７６】
次に、ハニカム構造前駆体の端面におけるセルの開口部を交互に塞いで市松模様状にマスクを施し、第二壁部と第三壁部とを成形するためのスラリーを順次流し込み、第二壁部と第三壁部とを成形した。
【０１７７】
具体的には、まず、第二壁部を形成するための、第二壁部用スラリーを調製し、得られた第二壁部用スラリーを、ハニカム構造前駆体のマスクされていないセルの開口部から流し込み、エアーにより過剰分を吹き飛ばすことによって、第二壁部用スラリーからなる層を形成した。その後、第二壁部用スラリーを、９０〜１３０℃で、約１〜３時間乾燥して第二壁部を形成した。
【０１７８】
第二壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００部に、分散媒としての水２００部、造孔材２０質量部を加え、更に、有機バインダ８質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１７９】
次に、第三壁部を形成するための、第三壁部用スラリーを調製し、上記した方法と同様の方法によって、第三壁部を形成した。
【０１８０】
第三壁部用スラリーは、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒としての水２００質量部、造孔材１０質量部を加え、更に、有機バインダ５質量部と分散剤０．５質量部を加えて調製した。
【０１８１】
このようにして、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の三つの壁部が、隔壁の厚さ方向に積層したハニカム構造体を製造した。以下、図４に示すような、ハニカム構造体２の骨格となる部分が第一壁部７ａによって構成され構造を、構造Ｄとした。
【０１８２】
次に、第一壁部の細孔内に酸化触媒を担持し、得られたハニカム構造体の所定のセルにおける流体が流出する側（流出側）の開口端部と、残余のセルにおける流体が流入する側（流入側）の開口端部を目封止してハニカムフィルタ（実施例１０）を製造した。表１に、第一壁部、第二壁部、第三壁部の平均細孔径と気孔率とを示す。また、表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８３】
（実施例１１）
第三壁部用スラリーとして、アリミノシリケート繊維と、繊維質間接着成分としてのシリカを含むスラリーを用いて層を形成し、この層を乾燥して第三の壁部を形成したこと以外は、実施例１０と同様に構成されたハニカムフィルタ（実施例１１）を製造した。実施例１１におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｅとした。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８４】
（実施例１２）
実施例１２のハニカムフィルタとして、図６に示すような、第二壁部７ｂが、第一壁部７ａと第三壁部７ｃとの間に形成された空隙により構成されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１２におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｆとした。
【０１８５】
実施例１２においては、第一壁部と第三壁部とが別々の多孔質材料で構成され、その間に第二壁部の厚さに相当する空隙を有する形状のハニカム構造前駆体を得、得られたハニカム構造前駆体における第三壁部のみに、小細孔形成用のスラリーを含浸させてハニカム構造体を得、実施例１と同様の方法によって目封止を行いハニカムフィルタを製造した。第三壁部のみに選択的にスラリーを含浸させる方法としては、スラリーを流し込みたい部分に孔の空いたシートを貼り付けてマスクすることにより行うことができる。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８６】
（実施例１３）
実施例１３のハニカムフィルタとして、図９に示すような、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間における第四壁部７ｄの表面に膜状の第三壁部７ｃが配置され、第一壁部７ａと第三壁部７ｃと間には、空隙によって第二壁部７ｂが構成されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１３におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｇとした。
【０１８７】
実施例１３のハニカムフィルタは、まず、実施例１２における構造Ｆのハニカム構造体と同構造のハニカム構造体を作製し、次に、ハニカム構造体の一方の端面において、第二壁部となる空隙部分のみが開口するようにシートを貼り付けてマスクを施し、その反対側の端面においては、残余のセル９ｂ（図９参照）の開口部のみが開放されるようにシートを貼り付けてマスクを施した。
【０１８８】
その後、繊維状の多孔質材料、接着成分、バインダ、及び水からなるスラリーの霧滴とエアーとを、一方の端面から第二壁部７ｂ（図９参照）となる空隙部分に吸い込ませるようにし、反対側端面からのみエアーが流出するようして、第四壁部７ｄ（図９参照）の表面に、上記スラリー霧滴によって形成された第三壁部７ｃ（図９参照）を形成してハニカムフィルタを製造した。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１８９】
（実施例１４）
実施例１４のハニカムフィルタとして、図５に示すような、第二壁部７ｂが、繊維状の多孔質材料によって構成されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１４におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｈとした。
【０１９０】
実施例１４のハニカムフィルタは、まず、実施例１２における構造Ｆのハニカム構造体と同構造のハニカム構造体を作製し、そのハニカム構造体の第二壁部となる空隙部分に繊維状の多孔質材料を充填し、その両端を目封止することによってハニカムフィルタを製造した。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１９１】
（実施例１５）
実施例１５のハニカムフィルタとして、図１０に示すような、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとが一体的に形成され、第一壁部７ａと第四壁部７ｄとの隙間に、繊維状の多孔質材料からなる第二壁部７ｂと、膜上の第三壁部７ｃとが配置されたハニカム構造体２を備えたハニカムフィルタ１を製造した。実施例１５におけるハニカム構造体の構造を、構造Ｉとした。
【０１９２】
実施例１５のハニカムフィルタは、まず、実施例１３における構造Ｇのハニカム構造体と同構造のハニカム構造体を作製し、そのハニカム構造体の第二壁部となる空隙部分に繊維状の多孔質材料を充填し、その両端を目封止することによってハニカムフィルタを製造した。表２に、セルの水力直径と、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、ＣＯ検出量、及び総合評価の評価結果を示す。
【０１９３】
（結果）
本実施例のハニカムフィルタは、ＰＭ堆積時間、ＰＭ堆積圧力損失、ＰＭ捕集効率、及び総合評価の全てにおいて良好な結果を得ることができた。また、第四壁部を有し、第四壁部の細孔内に酸化触媒を担持したものは、ＣＯ検出量が少なく、特に良好な結果を得ることができた。
【０１９４】
一方、比較例１のハニカムフィルタは、第一壁部の平均細孔径が小さすぎるため、ＰＭ堆積時間が極めて短く、フィルタ使用時において連続的な再生が不可能であった。また、比較例２のハニカムフィルタは、第三壁部の平均細孔径が大きすぎるため、ＰＭ捕集効率が低く、フィルタとして用いることは困難なものであった。
【０１９５】
比較例３のハニカムフィルタは、第三壁部に気孔率が低すぎ、また、比較例４のハニカムフィルタは、第二壁部に気孔率が低すぎるため、ＰＭ堆積時の圧力損失（ＰＭ堆積圧力損失）が大きく、フィルタとして用いることは困難なものであった。また、比較例５のハニカムフィルタは、第一壁部の細孔内に酸化触媒が担持されていないため、ＰＭ堆積時間が極めて短く、フィルタ使用時において連続的な再生が不可能であった。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明のハニカムフィルタは、自動車用エンジン、建設機械用エンジン、産業機械用定置エンジン等の内燃機関、その他の燃焼機器等から排出される排ガス中の粒子状物質を排ガス中から除去するためのフィルタとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【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斜視図である。
【図２】図１に示すハニカムフィルタを、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図４】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図５】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図６】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図７】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図８】図７に示すハニカムフィルタの隔壁を、セルを区画する表面に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図９】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１１】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１３】実施例１のハニカムフィルタを、セルが貫通する方向に対して垂直に切断した断面を示す拡大断面図である。
【図１４】従来のハニカムフィルタを、一方の端面側から見た概略平面図である。
【図１５】図１４に示すハニカムフィルタの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１９８】
１：ハニカムフィルタ、２：ハニカム構造体、７：隔壁、７ａ：第一壁部、７ｂ：第二壁部、７ｃ：第三壁部、７ｄ：第四壁部、８：目封止部、９：セル、９ａ：セル（所定のセル）、９ｂ：セル（残余のセル）、１１，１２：酸化触媒、５１：ハニカムフィルタ、５２：ハニカム構造体、５３：一方の端面、５５：他方の端面、５７：隔壁、５８：目封止部、５９，５９ａ，５９ｂ：セル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、
複数の前記セルのうち、所定のセルにおける前記流体が流出する流出側の開口端部を目封止するとともに、残余のセルにおける前記流体が流入する流入側の開口端部を目封止する目封止部と、を備え、
前記隔壁の少なくとも一部は、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が、前記所定のセルを区画する表面側から前記隔壁の厚さ方向に積層されたものであり、
前記第一壁部は、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルを区画する表面側に配置され、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものであり、
前記第二壁部は、前記第一壁部の裏面に配置され、気孔率が、前記第１及び第三壁部の気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものであり、
前記第三壁部は、前記第二壁部の裏面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％のものであるハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記所定のセルの水力直径が、前記残余のセルの水力直径と同等又はより大である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記セルの軸方向に垂直な断面における形状が三角形、四角形、又は四角形と八角形との組み合わせのいずれかの形状であり、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルと前記流入側の開口端部が目封止された前記残余のセルとが交互に配置されるように、前記目封止部が配設されている請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記第二壁部は、気孔率が６４％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記第一壁部は、平均細孔径が２５μｍ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合が１０％未満である請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記第二壁部は、前記第一壁部と前記第三壁部との間に形成された空隙により構成されたものである請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項８】
前記第二壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものである請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項９】
前記隔壁の少なくとも一部は、前記第三壁部の裏面に配置された第四壁部を更に有し、
前記第四壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものである請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項１】
多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、
複数の前記セルのうち、所定のセルにおける前記流体が流出する流出側の開口端部を目封止するとともに、残余のセルにおける前記流体が流入する流入側の開口端部を目封止する目封止部と、を備え、
前記隔壁の少なくとも一部は、第一壁部、第二壁部、及び第三壁部の少なくとも三つの壁部が、前記所定のセルを区画する表面側から前記隔壁の厚さ方向に積層されたものであり、
前記第一壁部は、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルを区画する表面側に配置され、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものであり、
前記第二壁部は、前記第一壁部の裏面に配置され、気孔率が、前記第１及び第三壁部の気孔率よりも高く、且つ気孔率の値が６０％以上のものであり、
前記第三壁部は、前記第二壁部の裏面に配置され、平均細孔径が１〜１５μｍであるとともに、気孔率が５０〜９０％のものであるハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記所定のセルの水力直径が、前記残余のセルの水力直径と同等又はより大である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記セルの軸方向に垂直な断面における形状が三角形、四角形、又は四角形と八角形との組み合わせのいずれかの形状であり、前記流出側の開口端部が目封止された前記所定のセルと前記流入側の開口端部が目封止された前記残余のセルとが交互に配置されるように、前記目封止部が配設されている請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記第二壁部は、気孔率が６４％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記第一壁部は、平均細孔径が２５μｍ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記第一壁部の細孔に占める、細孔径が１０μｍ未満の細孔の容積割合が１０％未満である請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記第二壁部は、前記第一壁部と前記第三壁部との間に形成された空隙により構成されたものである請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項８】
前記第二壁部は、繊維状の多孔質材料によって構成されたものである請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項９】
前記隔壁の少なくとも一部は、前記第三壁部の裏面に配置された第四壁部を更に有し、
前記第四壁部は、平均細孔径が２０μｍ以上であり、且つ形成された細孔の内表面に酸化触媒が担持されたものである請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２９６１４１（Ｐ２００８−２９６１４１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５２３９（Ｐ２００７−１４５２３９）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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