JPH1181983A

JPH1181983A - パティキュレートフィルタ

Info

Publication number: JPH1181983A
Application number: JP10135204A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Asai; 満浅井; Nobuo Kamiya; 信雄神谷; Hiroshi Hojo; 浩北條; Koichiro Yamamoto; 幸一郎山本
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】圧力損失が少なく、かつパティキュレートの
捕集効率に優れ、しかも、エンジン始動時等、排ガス温
度が低い場合であっても、捕集されたパティキュレート
を高い効率で無炎燃焼させることが可能なパティキュレ
ートフィルタを提供すること。【解決手段】排ガス中のパティキュレートを捕集し、
燃焼除去するためのパティキュレートフィルタにおい
て、該パティキュレートフィルタの基材の平均表面粗さ
Ｒｚを３０〜１０００μｍとした。また、基材３２内部
に、複数のトラップ室３４と、該トラップ室３４をつな
ぐ連通孔３６を設けるようにした。さらに、基材６２、
７２表面の少なくとも一部、例えば、基材６２表面の凹
部やトラップ室６４内壁面、あるいは基材７２のガス流
出側部分に、断熱層６６、７６を設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パティキュレート
フィルタに関し、さらに詳しくは、ディーゼルエンジン
や自動車のエンジンなどから排出される排ガス中に含ま
れるパティキュレートを排気系で捕集し、燃焼除去する
パティキュレートフィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンや自動車のエンジン
から排出される排ガス中には、煤、煤に吸着している炭
化水素、サルフェート、金属酸化物等から構成されるパ
ティキュレート（微粒子）が含まれている。このパティ
キュレートは、ディーゼルエンジンの排ガス中に特に多
く含まれ、主に燃料が空気の少ない高温域で分解あるい
は不完全燃焼することによって生成するといわれている
ものである。

【０００３】そこで、このようなパティキュレートをそ
の排ガスの排気系において捕集するために、各種のパテ
ィキュレートフィルタが既に提示されている。これを材
料によって大別すれば、セラミックス材料系と金属材料
系とがあり、またセラミックス材料系は、その形状に応
じて、ハニカムフィルタ、フォームフィルタ、ファイバ
ーフィルタ等に分類される。

【０００４】特に、コージェライト、炭化珪素等のセラ
ッミックス材料からなるハニカムフィルタは、耐熱性及
び耐熱衝撃性に優れていることから、過酷な条件下で使
用されるディーゼルエンジンや自動車エンジン用のパテ
ィキュレートフィルタとして注目されている。

【０００５】ハニカムフィルタは、セラミックス材料を
ハニカム状に押出成形し、所定の長さに切断することに
より得られるものである。ハニカムフィルタの主要部分
を構成する基材内には多数のセルが形成され、各セル間
は薄肉の隔壁で仕切られた構造になっている。さらに、
ハニカムフィルタは、セルの両端を開口させた状態で使
用するストレートフロータイプと、セル入口とセル出口
を交互に目封じしたウォールフロータイプに分けられ
る。

【０００６】図１０は、ストレートフロータイプのハニ
カムフィルタ１０を排ガス流路１８内に配設した状態を
示す断面図である。この状態で、パティキュレート１
６、１６…を含む排ガスを流すと、基材１２内に形成さ
れたセル１４、１４…内を排ガスが貫流する間に、パテ
ィキュレート１６、１６…は、基材１２の一部である隔
壁１２ａ、１２ａ…と接触し、隔壁１２ａ、１２ａ…表
面上に捕集される。

【０００７】また、図１１は、ウォールフロータイプの
ハニカムフィルタ２０を排ガス流路１８内に配設した状
態を示す断面図である。ウォールフロータイプの場合、
基材２２は多孔質材料からなっているので、この状態
で、パティキュレート１６、１６…を含む排ガスを流す
と、排ガスはセル２４、２４…の隔壁２２ａ、２２ａ…
を通過し、その際にパティキュレート１６、１６は、隔
壁２２ａ、２２ａ…表面及び隔壁２２ａ、２２ａ…内部
の気孔に捕集される。

【０００８】ウォールフロータイプのハニカムフィルタ
の場合、捕集効率及び圧力損失は、基材の気孔径に依存
する。すなわち、基材の気孔径が小さすぎると、パティ
キュレートの捕集効率は高くなるが、排ガスが隔壁を通
過する際の圧力損失が大きくなる。逆に、気孔径が大き
すぎると、圧力損失は小さいが、パティキュレートの捕
集効率が低下する。そのため、通常は適当な気孔径や気
孔径分布が選択される。

【０００９】ハニカムフィルタの基材の気孔径や気孔径
分布を制御する方法については、種々の方法が知られて
いる。例えば、特開平５−２３５１２号公報には、平均
粒径１１μｍのα型炭化珪素粉末に平均粒径０．３μｍ
のβ型炭化珪素粉末を加え、所定の条件下で焼成するこ
とにより、気孔径が１〜１５μｍ、気孔径分布の偏差値
が０．２０以下であるディーゼルパティキュレートフィ
ルタを得る技術が開示されている。

【００１０】また、特開平５−１３９８６１号公報に
は、平均粒径が０．１μｍのβ型炭化珪素にこれよりも
粒径の大きい０．５〜１００μｍの粉末（例えばα型炭
化珪素）を混ぜ、所定の温度で焼成することにより１〜
６０μｍの気孔径を有する多孔質炭化珪素焼結体を得る
技術が開示されている。

【００１１】さらに、パティキュレートフィルタに捕集
されたパティキュレートは、一定量捕集された段階でこ
れを除去し、パティキュレートフィルタを再生する必要
がある。捕集されたパティキュレートの大半は煤等の可
燃物であることから、通常は、パティキュレートを燃焼
除去することによりパティキュレートフィルタの再生が
行われる。

【００１２】パティキュレートフィルタの再生手段とし
ては、具体的には、パティキュレートフィルタに捕集さ
れたパティキュレートをエンジン停止中にブロワで空気
を送りながら電気ヒータ又はバーナ等により燃焼除去す
る方法が公知である（特開平７−１３３７１３号公報参
照）。

【００１３】また、パティキュレートフィルタの気孔径
と気孔径分布を適正に制御してパティキュレートと基材
との接触面積を増大させ、エンジンの排ガス温度がある
一定値以上に達した時に、基材に捕集されたパティキュ
レートを排ガス中に残存する酸素により比較的低い温度
にて無炎で燃焼除去させるという方法も知られている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法では、パティキュレートの着火及び燃焼温度が高く
なり、コージェライト等で構成されるパティキュレート
フィルタの基材が溶損したり、あるいは割れるという問
題がある。そのため、この方法は、自動車用のパティキ
ュレートフィルタに広く採用されるまでに至っていない
のが現状である。

【００１５】これに対し後者の方法は、堆積したパティ
キュレートを比較的低温で燃焼除去させるために、基材
の溶損や割れが生じないという利点がある。しかし、エ
ンジン始動時、低速時、低負荷運転時などエンジンの排
ガス温度が低い時には、パティキュレートの燃焼が行わ
れないという欠点がある。

【００１６】そのため、例えばストレートフロータイプ
のハニカムフィルタをパティキュレートフィルタとして
用いた場合には、エンジン始動時等において発生したパ
ティキュレートがセル内壁面に厚く堆積し、セルが閉塞
して圧力損失が増大したり、捕集しきれなかったパティ
キュレートがそのままエンジン外に排出されるという問
題がある。

【００１７】また、例えばウォールフロータイプのハニ
カムフィルタをパティキュレートフィルタとして用いた
場合には、基材の気孔径が小さすぎると、パティキュレ
ートが基材表面に層状に堆積し、基材が目詰まりを起こ
して圧力損失が増大する。これを避けるために気孔径を
増大させると、パティキュレートの捕集効率が低下す
る。また、パティキュレートと基材との接触面積が小さ
くなるために燃焼効率が低下し、パティキュレートの浄
化が困難になるという問題があった。そのため、単に気
孔径等を制御する従来の方法では、十分な性能を有する
フィルタが得られなかった。

【００１８】本発明が解決しようとする課題は、圧力損
失が小さく、かつパティキュレートの捕集効率に優れ、
しかも、エンジン始動時等、排ガス温度が低い場合であ
っても、捕集されたパティキュレートを高い効率で無炎
燃焼させることが可能なパティキュレートフィルタを提
供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、排ガス中のパティキュレートを捕集し、燃
焼除去するためのパティキュレートフィルタにおいて、
該パティキュレートフィルタを構成する基材の平均表面
粗さＲｚが３０〜１０００μｍであることを要旨とする
ものである。

【００２０】パティキュレートフィルタを構成する基材
の平均表面粗さＲｚを３０〜１０００μｍとし、基材表
面に所定の凹凸を形成すると、パティキュレートフィル
タに排ガスを流した時に、基材表面近傍を流れる排ガス
の流れに乱れが生じ、パティキュレートと基材の接触頻
度が増加する。そのため、基材表面を平滑面とした場合
に比べて、パティキュレートの捕集効率が向上する。

【００２１】また、パティキュレートと基材表面との接
触面積が増大することにより、パティキュレートが燃焼
しやすくなり、パティキュレートの着火温度が低下す
る。そのため、エンジン始動時等、排ガス温度が低い場
合であっても、パティキュレートの燃焼が進行し、排ガ
スが浄化される。

【００２２】また、前記パティキュレートフィルタは、
前記基材内に、複数のトラップ室と該トラップ室をつな
ぐ連通孔とを有していることが望ましい。基材内部に複
数のトラップ室と該トラップ室をつなぐ連通孔を設ける
と、排ガスがパティキュレートフィルタを通過する際、
排ガス中に含まれるパティキュレートは、連通孔を介し
て、一つのトラップ室から次のトラップ室に搬送され
る。

【００２３】この時、基材表面で捕集されなかったパテ
ィキュレートは、順次、基材内部に形成されたトラップ
室に捕集されるので、パティキュレートフィルタの出口
側に抜けるパティキュレートは極めて少なくなる。ま
た、パティキュレートを捕集する表面積が大きくなるの
で、基材の目詰まりによる圧力損失の増大が起きにく
い。さらに、パティキュレートと基材との接触面積が増
大するので、パティキュレートの着火温度も低下し、燃
焼効率が向上する。

【００２４】また、前記パティキュレートフィルタは、
前記基材表面の少なくとも一部に、断熱層が設けられて
いることが望ましい。基材表面の一部に断熱層を設ける
と、パティキュレートの燃焼により生じる熱の散逸が防
止されるので、さらにパティキュレートの着火温度が低
下し、燃焼効率が向上する。

【００２５】ここで、断熱層は、パティキュレートの燃
焼反応場となる部分が断熱されるように設けると効果的
である。具体的には、所定の平均表面粗さＲｚが付与さ
れた基材表面の凹部に断熱層を設けるとよい。また、基
材内部に形成されたトラップ室内壁面も「基材表面」に
該当し、断熱層を設けることができる。また、特に、ウ
ォールフロータイプのハニカムフィルタの場合には、基
材のガス流出側部分に、ガス流入側部分の気孔率より高
い気孔率を有する断熱層を設けてもよい。

【００２６】なお、上記のように構成されたパティキュ
レートフィルタの基材表面、基材内部に形成されたトラ
ップ室内壁面、あるいは基材表面に形成された断熱層の
表面に、酸化物触媒、貴金属触媒等を担持させると、パ
ティキュレートの着火温度をさらに低下させることがで
きる。また、酸化物触媒、貴金属触媒に加え、ＮＯｘを
還元する触媒や、ＮＯｘ吸蔵材、熱特性制御材料等を担
持させれば、パティキュレートの燃焼効率が向上するの
みならず、ＮＯｘの低減等も可能となる。

【００２７】具体的には、酸化物触媒としては、ＣｅＯ
_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｐｒ _６Ｏ_１１等の単相あ
るいは複相を用いることができる。また、貴金属触媒と
しては、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム等の
単相あるいは複相を用いることができる。さらに、単相
あるいは複相の酸化物触媒と、単相あるいは複相の貴金
属触媒との複合触媒を用いてもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。本発明に係るパティキュレートフィルタに
おいて、基材の平均表面粗さＲｚを３０〜１０００μｍ
に限定したのは、以下の理由による。

【００２９】すなわち、基材の平均表面粗さＲｚを３０
μｍ未満とすると、例えば、ストレートフロータイプの
ハニカムフィルタの場合、パティキュレートの捕集効率
が低下する。平均表面粗さＲｚが小さすぎると、排ガス
が基材内部に形成されたセルの隔壁近傍を通過する際、
排ガスの流れの乱れが少なくなり、パティキュレートと
基材との接触頻度が減少するためである。

【００３０】また、ウォールフロータイプのハニカムフ
ィルタの場合には、基材の平均表面粗さＲｚが小さすぎ
ると、排ガスが隔壁を通過する際に、隔壁表面でパティ
キュレートの大半が捕捉され、パティキュレートが隔壁
表面に層状に密に堆積するためである。

【００３１】これに対し、基材の平均表面粗さＲｚが１
０００μｍを越えると、例えば、ストレートフロータイ
プのハニカムフィルタの場合、セルの開口面積が減少す
ることにより圧力損失が増大する問題がある。また、例
えば、ウォールフロータイプのハニカムフィルタの場
合、圧力損失を増大させずに基材表面に凹凸を形成する
ことが困難になる。

【００３２】以上の理由から、基材の平均表面粗さＲｚ
は、３０〜１０００μｍとする必要がある。なお、スト
レートフロータイプのハニカムフィルタの場合、平均表
面粗さＲｚが大きくなるほど、パティキュレートの捕集
効率及び燃焼効率は向上する傾向がある。しかし、平均
表面粗さＲｚが小さすぎると、捕集効率が急激に低下す
ると共に、着火温度も上昇する。一方、平均表面粗さＲ
ｚが大きすぎると、圧力損失が増加する。これらの点を
勘案すると、捕集効率及び燃焼効率が高く、しかも圧力
損失の小さいストレートフロータイプのパティキュレー
トフィルタを得るには、基材の平均表面粗さＲｚは、１
７０〜７００μｍの範囲が特に好適である。

【００３３】なお、パティキュレートフィルタを構成す
る基材の材質や、フィルタの形状は、特に限定されるも
のではない。例えば、基材には、コージェライト、炭化
珪素、窒化珪素、ムライト等のセラミックス材料や金属
材料等、各種の材料を用いることができる。また、基材
の形状は、ハニカムフィルタ、フォームフィルタ、ファ
イバーフィルタのいずれであってもよい。また、基材表
面には、触媒を担持させても良い。

【００３４】さらに、基材をストレートフロータイプの
ハニカム形状とする場合には、基材は、緻密質な材料あ
るいは多孔質材料のいずれで構成してもよい。また、基
材をウォールフロータイプのハニカム形状とする場合
は、平均表面粗さＲｚを上記範囲内とする以外は特に限
定されるものではなく、基材の気孔率、平均気孔径、気
孔径分布等は、フィルタが使用される環境に応じて適宜
選択することができる。

【００３５】次に、基材表面に所定の表面粗さを付与し
たパティキュレートフィルタによるパティキュレートの
捕集過程及び燃焼過程について説明する。所定の平均表
面粗さＲｚを有するパティキュレートフィルタを排ガス
流路に配設し、排ガス流路にパティキュレートを含む排
ガスを流すと、例えばストレートフロータイプのパティ
キュレートフィルタの場合には、排ガスは隔壁で仕切ら
れたセル内部を貫流する。また、ウォールフロータイプ
のパティキュレートフィルタの場合には、排ガスはガス
流入側からガス流出側に向かって隔壁内部を通過する。

【００３６】この時、基材の平均表面粗さＲｚを３０〜
１０００μｍとし、表面粗さに対応する凹凸を基材の表
面に形成すると、排ガスが基材の一部である隔壁表面近
傍を通過する際、あるいは、排ガスが隔壁を通過する際
に、排ガスの流れに乱れが生じ、排ガス中に含まれるパ
ティキュレートと基材表面との接触頻度が増加する。そ
のため、基材表面を平滑面とした場合と比べて、基材表
面におけるパティキュレートの捕集効率が向上する。

【００３７】また、パティキュレートと基材表面との接
触面積が増大することにより、パティキュレートが燃焼
しやすくなり、パティキュレートの着火温度が低下す
る。そのため、エンジン始動時等、排ガス温度が低い場
合であっても排ガスを浄化することができる。さらに、
低温域からパティキュレートの燃焼が進行するので、セ
ルが閉塞したり、基材が目詰まりを起こしにくくなり、
圧力損失の増加が抑制される。

【００３８】次に、基材の平均表面粗さＲｚが３０〜１
０００μｍであるパティキュレートフィルタの製造方法
について説明する。パティキュレートフィルタの平均表
面粗さＲｚを上記範囲とする製造方法には、種々の方法
がある。基材としてセラミックス材料を用いる場合に
は、例えば、原料粉末中に粗大造孔材を添加する方法、
あるいは基材表面に粗大造孔材を含むスラリーを塗布す
る方法が好適である。

【００３９】原料粉末中に粗大造孔材を添加する方法
（以下、「方法Ａ」という）によるパティキュレートフ
ィルタの製造は、具体的には、以下の手順に従って行わ
れる。すなわち、まず、コージェライト、炭化珪素等の
セラミックス原料粉末に対し、所定の粒度を有する黒鉛
粒子、カーボンブラック、樹脂粒子等からなる可燃性の
粗大造孔材及びバインダーを添加し、これらを均一に混
練する。次いで、混練された原料を所定の形状に成形
し、得られた成形体を所定の温度で焼成する。

【００４０】原料粉末中に添加された粗大造孔材の一部
は、成形体内部に均一に分散し、他の一部は成形体表面
に露出した状態になっている。そのため、得られた成形
体を所定の温度で焼成すると、粗大造孔材が燃焼・ガス
化して揮散し、基材内部には気孔が形成されると共に、
基材表面には所望の平均表面粗さＲｚが付与される。

【００４１】なお、ハニカムフィルタを製造する場合に
は、混練された原料をハニカム形状に押出成形した後、
所定の長さにカットすればよい。また、焼成は、一般
に、粗大造孔材の燃焼除去及び脱脂を行う仮焼工程と、
セラミックスを焼結させる焼結工程からなる。焼成温度
は、粗大造孔材の燃焼特性、セラミックス原料の焼結特
性等を考慮して適宜選択することができる。

【００４２】さらに、基材の平均表面粗さＲｚは、原料
粉末に添加する粗大造孔材の粒径、配合比、及びセラミ
ックスの焼結収縮によって決まる。一般に、粗大造孔材
の粒径及び配合比が大きくなるほど、平均表面粗さＲｚ
は大きくなるので、セラミックスの収縮率を考慮し、所
望の平均表面粗さＲｚが得られるような粗大造孔材の粒
径及び配合比を選択すればよい。

【００４３】また、基材表面に粗大造孔材を含むスラリ
ーを塗布する方法（以下、「方法Ｂ」という）によるパ
ティキュレートフィルタの製造は、具体的には以下の手
順に従って行われる。すなわち、まず、フィルタの主要
部分を構成する基材を予め作製する。基材の材質、形状
等は、特に限定されるものではない。

【００４４】例えば、ストレートフロータイプのハニカ
ムフィルタの場合には、基材は、緻密質の材料からなる
ものでもよく、あるいは、多孔質の材料からなるもので
もよい。また、例えば、ウォールフロータイプのハニカ
ムフィルタの場合には、用途に応じた平均気孔径、気孔
率等を備えた基材を用意する。さらに、基材は、焼結工
程を経た焼結体でもよく、仮焼工程のみを行った仮焼体
でもよい。

【００４５】次に、基材との接合性が良好な原料粉末
（例えば、基材と同一組成を有する粉末）に、所定の粒
度を有する黒鉛粒子、カーボンブラック等からなる可燃
性の粗大造孔材及びバインダーを加えてスラリー状とす
る。得られたスラリー中に前述の基材を浸漬し、基材表
面にスラリーをコーティングする。

【００４６】さらに、基材表面に形成されたコーティン
グ層を乾燥させた後、これを所定温度で焼成する。これ
により、基材表面に塗布したスラリー中に含まれる原料
粉末と基材とが焼結して一体化すると共に、スラリー中
に含まれる粗大造孔材が燃焼・ガス化して揮散し、基材
表面に所望の平均表面粗さＲｚが付与される。

【００４７】上記方法Ａによれば、１回の焼成工程によ
り、基材内部に気孔が形成されると同時に、基材表面に
所望の平均表面粗さＲｚが付与されるので、特に、ウォ
ールフロータイプのパティキュレートフィルタの製造方
法として好適である。また、方法Ａと方法Ｂとを併用す
れば、基材内部の平均気孔径と基材表面の平均表面粗さ
Ｒｚとを独立に制御することができるという利点があ
る。

【００４８】さらに、基材がガラス質を含む材料からな
る場合には、上述のようにして得られた基材をオートク
レーブに入れ、高温高圧の水蒸気で処理してもよい。オ
ートクレーブ処理すると、表面のガラス質が軟化または
溶解するので、基材の平均表面粗さＲｚをさらに粗くす
ることができる。

【００４９】次に、基材内に複数のトラップ室と、該ト
ラップ室をつなぐ連通孔とを備えたパティキュレートフ
ィルタの構成を図面を参照しながら説明する。図３は、
このようなパティキュレートフィルタの拡大断面図であ
り、パティキュレートフィルタ３０は、基材３２の表面
及び内部に多数のトラップ室３４、３４…が設けられ、
各トラップ室は、複数の連通孔３６、３６…によりつな
がれている。

【００５０】ここで、トラップ室３４、３４…の大きさ
は、３０〜３００μｍであることが望ましい。トラップ
室３４、３４…の大きさが３０μｍ未満であると、トラ
ップ室３４、３４…におけるパティキュレートの捕集効
率及び燃焼効率が低下するので好ましくない。また、ト
ラップ室３４、３４…の大きさが３００μｍを越える
と、パティキュレートとトラップ室３４、３４…との接
触頻度が減少し、燃焼効率が低下するので好ましくな
い。さらに、トラップ室３４、３４…の大きさが過大に
なると、構造上、パティキュレートフィルタ３０の製造
が困難になる。

【００５１】また、連通孔３６、３６…の径は、５〜１
００μｍの範囲であることが望ましい。連通孔３６、３
６…の径が５μｍ未満では連通孔３６、３６…が目詰ま
りを起こし、圧力損失が増大するので好ましくない。ま
た、連通孔３６、３６…の径が１００μｍを越えると、
トラップ室３４、３４…内部におけるパティキュレート
の捕集効率及び燃焼効率が低下するので好ましくない。

【００５２】また、連通孔３６、３６…の径がトラップ
室３４、３４…の大きさと同等以上になると、単に３次
元的に連結された気孔を均一に分散させた構造に等しく
なり、連通孔３６、３６…を設けることにより得られる
種々の効果が得られなくなる。従って、連通孔３６、３
６…の径は、当然、トラップ室３４、３４…の大きさよ
り小さくすることが必要である。

【００５３】なお、基材３２の材質及び形状は、特に限
定されるものではなく、各種の材料及び形状を用いるこ
とができる点は、基材表面を粗面とした前述のパティキ
ュレートフィルタと同様である。中でも、コージェライ
トは、連通孔の形成が容易であるので、基材の材質とし
て特に好適である。また、ウォールフロータイプのハニ
カムフィルタは、基材内部にトラップ室と連通孔とを設
けることにより得られる諸効果が顕著に現れるので、基
材の形状として特に好適である。

【００５４】次に、図３に示すトラップ室と連通孔とを
有するパティキュレートフィルタによるパティキュレー
トの捕集過程及び燃焼過程について説明する。複数のト
ラップ室３４、３４…と、該トラップ室３４、３４…を
つなぐ連通孔３６、３６…とを有するパティキュレート
フィルタ３０を排ガス流路に配設し、パティキュレート
を含む排ガスを流すと、排ガスの一部は、基材３２表面
に開口したトラップ室３４の内部に侵入する。

【００５５】該トラップ室３４に排ガスが侵入すると、
排ガス中に含まれるパティキュレートの一部は、該トラ
ップ室３４の内壁面に捕集される。残りのパティキュレ
ートは、該トラップ室３４内をしばらく滞留した後、連
通孔３６を介して順次、基材３２内部に設けられたトラ
ップ室３４、３４…内へと搬送される。この時、基材３
２表面で捕集されなかったパティキュレートは、搬送さ
れる間に、順次トラップ室３４、３４…内壁面で捕集さ
れるので、パティキュレートフィルタの出口側へ抜ける
パティキュレートは極めて少なくなる。

【００５６】また、トラップ室３４、３４…を設けたこ
とによりパティキュレートを捕集する表面積が大きくな
るので、パティキュレートが基材３２表面やトラップ室
３４内壁面に厚く堆積することがない。しかも、各トラ
ップ室３４、３４…は、複数の連通孔３６、３６…によ
り連結されているので、一つの連通孔３６が目詰まりを
起こしても、未燃焼のパティキュレートは、他の連通孔
３６を介して次のトラップ室３４に搬送される。その結
果、パティキュレートフィルタ３０は、目詰まりをおこ
しにくくなり、圧力損失の増加が抑制される。

【００５７】さらに、連通孔３６、３６…の径は、トラ
ップ室３４、３４…の径より小さいので、パティキュレ
ートが連通孔３６、３６…を高速で通過し、次のトラッ
プ室３４に放出されると、パティキュレートの流速が小
さくなり、そこでしばらく滞留することとなる。そのた
め、気孔を均一に分散させた従来型のフィルタと比べ
て、排ガスがパティキュレートフィルタを通過するまで
に、パティキュレートがトラップ室３４内壁面に衝突す
る頻度が多くなる。その結果、パティキュレートの着火
温度が低下し、パティキュレートの燃焼効率が向上す
る。

【００５８】次に、トラップ室及び連通孔を備えたパテ
ィキュレートフィルタの製造方法について説明する。ト
ラップ室及び連通孔は、基材の材質に応じて、種々の方
法により形成することができる。特に、基材としてコー
ジェライトを用いる場合には、コージェライトを合成す
る段階でコージェライト粒子内部に連通孔を形成するこ
とができるという利点がある。コージェライトを合成す
る段階で連通孔を生成する方法には、粗大なタルクを用
いる方法と、造粒粉を用いる方法とがある。

【００５９】粗大なタルクを用いる方法（以下、「方法
Ｃ」という）によるパティキュレートフィルタの製造
は、具体的には以下の手順に従って行われる。すなわ
ち、まず、出発原料として、アルミナ、カオリン、タル
クを準備する。この場合、タルクの粒径は、アルミナ及
びカオリンより粗くする。

【００６０】次いで、アルミナ、カオリン及びタルクの
粉末を、各々１５、４０及び４５ｗｔ％の比率で秤量
し、混合する。さらに、この混合粉末に、可燃性の粗大
造孔材（例えば、平均粒径約２００μｍのカーボンブラ
ック粒子や樹脂粒子等の低温燃焼物）、成形用バインダ
及び水を所定量加えて混合し、成形を行う。配合比は、
成型方法に応じて適宜選択することができる。押出成形
を行う場合には、配合比は、例えば、混合粉末４９ｗｔ
％、粗大造孔材２０ｗｔ％、成型用バインダ１３ｗｔ
％、水１８ｗｔ％とすればよい。

【００６１】図４（ａ）は、得られた成形体の断面図を
模式的に示したものである。成形体４０の内部には、粗
大造孔材４２、４２…が分散している。また、タルクの
比率が高いために、粗大造孔材４２、４２…の周囲に
は、粗大なタルク粒子４４、４４…による３次元ネット
ワーク構造ができている。さらに、粗大造孔材４２、４
２…及びタルク粒子４４、４４…の隙間には、微細なア
ルミナ及びカオリンの混合粉末４６が充填された状態に
なっている。

【００６２】次いで、図４（ａ）に示すような断面組織
を有する成形体を乾燥、脱脂し、さらに粗大造孔材除去
のために、大気中で熱処理（仮焼）を行う。この段階で
は、図４（ｂ）に示すように、粗大造孔材４２、４２…
が燃焼除去され、後に粗大な気孔４２ａ、４２ａ…が形
成された状態になっている。

【００６３】さらに、次の焼成工程では、仮焼した基材
を１４００℃前後に加熱し、コージェライトの合成を行
う。この時、基材温度が約１３００℃以上になると、図
４（ｃ）に示すように、タルク４４、４４…が溶融し、
この溶融物が周囲のアルミナ及びカオリンの混合粉末４
６に吸い取られ、タルクが存在していた場所は、気孔４
４ａ、４４ａ…となる。これにより、粗大気孔４２ａ、
４２ａ間を連結する気孔４４ａ、４４ａ…の３次元ネッ
トワーク、すなわち連通孔が形成される。そして、焼成
の最終段階では、アルミナ及びカオリンの混合物及び溶
融したタルクが反応してコージェライトとなる。

【００６４】なお、トラップ室の大きさは、原料粉末中
に添加する粗大造孔材の粒径を調整することにより制御
することができ、粗大造孔材の粒径が大きいほど大きな
トラップ室を形成することができる。同様に、連通孔の
大きさは、コージェライトの合成に使用するタルクの粒
度を調整することにより制御することができ、粒径の小
さなタルクを用いるほど、連通孔の径は小さくなる。

【００６５】但し、タルクの粒径が小さすぎると、コー
ジェライト中に形成される連通孔の径が小さくなりすぎ
るので好ましくない。また、タルクの溶融により生成し
た気孔が連通せずに孤立する場合があるので好ましくな
い。一方、タルクの粒径が大きすぎると、連通孔の大き
さがトラップ室の大きさと同等以上になり、連通孔を設
けることによる種々の効果が得られないので好ましくな
い。従って、方法Ｃに用いるタルクの粒径は、好ましく
は、５〜２００μｍである。

【００６６】また、造粒粉を用いる方法（以下、「方法
Ｄ」という）によるパティキュレートフィルタの製造
は、具体的には以下の手順に従って行われる。すなわ
ち、まず、出発原料として、アルミナ、カオリン、タル
クを準備する。この場合、タルクの粒径は、１０〜３０
μｍとする。なお、方法Ｄの場合、方法Ｃと異なり、タ
ルクは、必ずしもアルミナ及びカオリンより粗くする必
要はない。

【００６７】次いで、アルミナ及びカオリンの粉末を、
１５：４５の比率で混合し、平均粒径４０〜１００μｍ
の造粒粉を作製する。なお、この造粒粉中には、僅かの
タルクを添加してもかまわない。

【００６８】また、これとは別に、上述のアルミナ、カ
オリン及びタルクを所定量秤量し、混合する。混合粉末
の配合比率は、造粒粉にこの混合粉末を加えたときに、
アルミナ：カオリン：タルクの比率が全体で１５：４
０：４５となるようにする。従って、造粒粉中にはタル
クはほとんど含まれていないので、混合粉末中のタルク
の比率は当然高くなる。

【００６９】次に、造粒粉、混合粉末、可燃性の粗大造
孔材（例えば、平均粒径約２００μｍのカーボンブラッ
ク粒子や樹脂粒子等の低温燃焼物）、成形用バインダ及
び水を所定量秤量して混合し、押出成形等により成形体
を作製する。なお、これらの混合物に対し、微粒の造孔
材、微粒のカオリン、微粒のタルク等を混入してもよ
い。

【００７０】図５（ａ）は、得られた成形体の断面図を
模式的に示したものである。成形体５０の内部には、粗
大造孔材５２、５２…が分散している。また、アルミナ
とカオリンからなる造粒粉５４、５４…の比率が高いた
めに、粗大造孔材４２、４２…の周囲には、造粒粉５
４、５４…による３次元ネットワーク構造ができてい
る。さらに、粗大造孔材５２、５２…及び造粒粉５４、
５４…の隙間には、アルミナ、カオリン及びタルクの混
合粉末５６が充填された状態になっている。

【００７１】次いで、図５（ａ）に示すような断面組織
を有する成形体を乾燥、脱脂し、さらに粗大造孔材除去
のために、大気中で熱処理（仮焼）を行う。この段階で
は、図５（ｂ）に示すように、粗大造孔材５２、５２…
が燃焼除去され、後に粗大な気孔５２ａ、５２ａ…が形
成された状態になっている。また、造粒粉５４、５４の
内部には、微細な気孔（図示せず）が生成した状態にな
っている。

【００７２】さらに、次の焼成工程では、仮焼した基材
を１４００℃前後に加熱し、コージェライトの合成を行
う。この時、基材温度が約１３００℃以上になると、図
５（ｃ）に示すように、混合粉末５６中に多量に含まれ
ているタルクが溶融し、この溶融物が周囲のアルミナ及
びカオリンからなる造粒粉５４、５４…に吸い取られ、
タルクが存在していた場所は、気孔５６ａ、５６ａ…と
なる。これにより、粗大気孔５２ａ、５２ａ間を連結す
る気孔５６ａ、５６ａ…の３次元ネットワーク、すなわ
ち連通孔が形成される。そして、焼成の最終段階では、
アルミナ及びカオリンの混合物及び溶融したタルクが反
応してコージェライトとなる。

【００７３】以上のように、方法Ｃあるいは方法Ｄによ
れば、コージェライトを合成する段階でトラップ室をつ
なぐ複数の連通孔を容易に形成することができるという
利点がある。また、使用するコージェライトの粒径、造
粒粉の粒径等を制御することにより、連通孔の径を容易
に制御することができるという利点がある。また、トラ
ップ室を形成するために粗大造孔材を用いているので、
焼成時にトラップ室が形成されると同時に、基材の平均
表面粗さＲｚも粗くなり、捕集効率及び燃焼効率の高い
パティキュレートフィルタが得られる。さらに、方法Ｃ
又は方法Ｄと方法Ｂを併用すれば、基材の平均表面粗さ
Ｒｚをさらに粗くすることもできる。

【００７４】なお、連通孔を形成する方法は、上記方法
Ｃあるいは方法Ｄに限られるものではなく、他の方法を
用いて形成することもできる。例えば、基材の主成分を
なすセラミックス原料粉末の粒度を調整し、該セラミッ
クス原料粉末の各粒子の三重点に形成された気孔を連通
させて連通孔とし、これを用いてトラップ室を連結して
もよい。また、造孔材として添加するカーボンブラッ
ク、黒鉛粒子等の粒度及び配合量を適宜調整することに
より、粗大造孔材の燃焼によって生成したトラップ室
を、微粒の造孔材の燃焼によって生成した連通孔で連結
しても良い。

【００７５】次に、基材表面の少なくとも一部に断熱層
を設けたパティキュレートフィルタの構成について図面
を参照しながら説明する。図７は、このようなパティキ
ュレートフィルタの拡大断面図であり、パティキュレー
トフィルタ６０は、基材６２内に多数のトラップ室６
４、６４…を備えている。また、トラップ室６４、６４
…の一部は、基材６２表面で開口しているので、基材６
２に所定の表面粗さが付与された状態になっている。さ
らに、基材６２の表面及びトラップ室６４、６４…の内
壁面には、断熱層６６が形成されている。

【００７６】ここで、断熱層６６は、その熱伝導率及び
熱容量が、基材６２の熱伝導率及び熱容量よりも小さい
物質からなることが必要である。具体的には、例えば基
材６２としてコージェライトを用いる場合には、断熱層
６６としては、チタニア（ＴｉＯ_２）又はシリカ（Ｓｉ
Ｏ_２）が好適である。

【００７７】また、基材６２表面に形成する断熱層６６
の厚さは、１μｍ以上５０μｍ以下が望ましい。断熱層
６６の厚さが１μｍ未満では、断熱が不十分となり、パ
ティキュレートの着火温度を低下させることができない
ので好ましくない。また、断熱層６６の厚さが５０μｍ
を越えると、基材６２表面の平均表面粗さＲｚが低下し
たり、基材６２内部に形成されたトラップ室６６、６６
…の大きさが小さくなり、燃焼効率を低下させたり、圧
力損失を増大させるので好ましくない。

【００７８】なお、基材６２の材質及び形状は、特に限
定されるものではなく、各種の材料及び形状を用いるこ
とができる点は、基材の表面を粗面とする前述のパティ
キュレートフィルタと同様である。また、基材６２は、
トラップ室６４、６４を備えたもののみに限定されるも
のではない。例えば、ストレートフロータイプのハニカ
ムフィルタの場合には、方法Ｂにより所定の平均表面粗
さＲｚを付与した緻密質な材料からなるハニカム構造体
を基材６２として用いてもよい。

【００７９】次に、基材表面の一部に断熱層を設けた他
の形態に係るパティキュレートフィルタの構成について
説明する。特に、ウォールフロータイプのパティキュレ
ートフィルタの場合には、排ガスは基材の一部である隔
壁を通過するので、隔壁のガス流出側部分に、ガス流入
側部分の気孔率より高い気孔率を有する断熱層を設けて
もよい。図８は、その一例であり、パティキュレートフ
ィルタ７０は、基材７２の内部に多数のトラップ室７
４、７４…が形成されている。また、基材７２のガス流
出側部分には、断熱層７６が形成されている。

【００８０】ここで、ガス流出側部分に設ける断熱層７
６の気孔率は、６０％以上とすることが望ましい。断熱
層７６の気孔率が６０％未満では、基材７２の断熱が不
十分となり、パティキュレートの着火温度を低下させる
ことができないので好ましくない。なお、断熱層７６の
気孔率は、製造可能である限り、高い程良い。

【００８１】また、ガス流出側部分に設ける断熱層７６
の厚さは、２０〜５００μｍが望ましい。断熱層７６の
厚さが２０μｍ未満では、基材７２の断熱が不十分とな
り、パティキュレートの着火温度を低下させることがで
きないので好ましくない。また、断熱層７６の厚さが５
００μｍを越えると、圧力損失の増大を招くので好まし
くない。

【００８２】次に、図７及び図８に示す断熱層を有する
パティキュレートフィルタによるパティキュレートの捕
集過程及び燃焼過程について説明する。図７及び図８に
示すように、基材６２、７２表面の一部に断熱層を設け
たパティキュレートフィルタ６０、７０を排ガス流路に
配設し、パティキュレートを含む排ガスを流すと、排ガ
スは基材６２、７２表面の凹部、あるいは基材６２、７
２内部に形成されたトラップ室６４、７４に侵入する。
そして、排ガス中のパティキュレートは、基材６２、７
２表面あるいはトラップ室６４、７４内壁面に捕集され
る。

【００８３】ここで、排ガス中に含まれるパティキュレ
ートを、排ガス中に残存する酸素で無炎燃焼させるため
には、パティキュレートと酸素とを十分に接触させる必
要があると共に、パティキュレートが堆積する基材６
２、７２表面やトラップ室６４、７４内部をパティキュ
レートの着火に必要な温度に加熱する必要がある。

【００８４】しかし、断熱層が形成されていない通常の
フィルタでは、基材６２、７２表面又は内部に堆積した
パティキュレートが最初に燃焼しても、その燃焼反応熱
が基材６２、７２を介して系外に散逸するため、排ガス
温度が低い場合にはパティキュレートの燃焼は連続的に
は進行しない。そのため、基材６２、７２表面又はトラ
ップ室６４、７４に堆積したパティキュレートを連続的
に燃焼させるためには、排ガス温度の上昇を待つ必要が
あり、系全体としてはパティキュレートの燃焼温度が高
くなる。

【００８５】これに対し、図７に示すように、パティキ
ュレートの燃焼反応場となる基材６２表面及びトラップ
室６４内壁面に断熱層６６を設けるか、あるいは図８に
示すように、基材７２のガス流出側部分に断熱層７６を
設けた場合には、最初に燃焼したパティキュレートの燃
焼反応熱が基材６２、７２内に蓄積され、蓄積された燃
焼反応熱は、その上に堆積している次のパティキュレー
トの着火に利用される。その結果、排ガス温度が低い場
合でもパティキュレートの燃焼が連続的に進行し、系全
体のパティキュレートの燃焼温度が低下する。

【００８６】次に、基材表面の少なくとも一部に断熱層
を有するパティキュレートフィルタの製造方法について
説明する。基材表面及びトラップ室内部に断熱層を設け
る方法としては、例えば、断熱材スラリー中に基材全体
を浸漬する方法（以下、「方法Ｅ」という）がある。

【００８７】方法Ｅによるパティキュレートフィルタの
製造は、具体的には、以下の手順に従って行われる。す
なわち、まず、パティキュレートフィルタの基材を作製
する。基材は、方法Ａ又は方法Ｂにより得られる所定の
平均表面粗さＲｚを有する基材でもよく、あるいは方法
Ｃ又は方法Ｄにより得られるトラップ室と連通孔とを有
する基材でもよい。また、方法Ａ〜方法Ｄを組み合わせ
て得られる基材でもよい。

【００８８】次いで、得られた基材全体を、チタニア
（ＴｉＯ_２）やシリカ（ＳｉＯ_２）などの断熱材のスラ
リーやゾルあるいは金属塩を溶かした水溶液中に浸漬
し、乾燥後、所定の温度で熱処理する。これにより、基
材表面及びトラップ室内壁面に断熱層が形成される。

【００８９】ここで、断熱層の形成には、セラミックス
粉末のスラリー、コロイド溶液、アルコキシド、金属塩
の水溶液等を用いることが望ましい。また、断熱材から
なる固体粉末をスラリー状とし、これに基材を浸漬して
断熱層を形成する場合には、粉末の粒度は、基材の気孔
径より小さいことが必要である。具体的には、平均粒径
５μｍ以下の粉末が好適である。さらに、断熱層の厚さ
は、スラリー濃度や、浸漬回数等を調整することにより
制御することができる。

【００９０】また、基材のガス流出側部分に、ガス流入
側部分の気孔率より高い気孔率を有する断熱層（以下、
「高気孔率断熱層」という）を設ける方法としては、例
えば、基材のガス流出側部分にのみ選択的にスラリーを
塗布し、高気孔率断熱層を形成する方法（以下、「方法
Ｆ」という）がある。

【００９１】方法Ｆによるパティキュレートフィルタの
製造は、具体的には、以下の手順に従って行われる。す
なわち、まず、ウォールフロータイプの基材を作製す
る。この場合、基材は、例えば、ほぼ大きさの等しい気
孔が均一に分散したものを用いても良いが、方法Ｃ又は
方法Ｄにより得られるトラップ室と連通孔とを有するウ
ォールフロータイプのハニカムフィルタを用いることが
望ましい。

【００９２】次に、基材の作製に用いた粗大造孔材より
粒度の細かい造孔材と、高気孔率断熱層を構成するセラ
ミックス材料をスラリー状とし、基材のガス流出側部分
にのみスラリーを塗布する。ウォールフロータイプのハ
ニカムフィルタの場合には、セルが交互に目封じされて
いるので、容易にガス流出側のセル内壁面のみにスラリ
ーを塗布することができる。さらに、塗布されたスラリ
ーを乾燥、脱脂後、所定の温度で焼成すれば、ガス流出
側に高気孔率断熱層が形成される。

【００９３】なお、高気孔率断熱層の気孔率は、スラリ
ーに添加する造孔材の粒度や配合比、スラリー濃度等に
より制御することができる。また、高気孔率断熱層の厚
さは、スラリー濃度や浸漬回数等により制御することが
できる。

【００９４】（実施例１）方法Ａを用いて、所定の平均
表面粗さＲｚを有するウォールフロータイプのパティキ
ュレートフィルタを作製した。すなわち、出発原料とし
て、平均粒径１．２μｍのアルミナ、平均粒径１．０μ
ｍのカオリン、及び平均粒径１０μｍのタルクを用い、
アルミナが１５ｗｔ％、カオリンが４０ｗｔ％、及びタ
ルクが４５ｗｔ％となるように秤量し、これらを混合し
た（以下、これを「コージェライト組成粉Ａ」とい
う）。

【００９５】次に、コージェライト組成粉Ａが６４ｗｔ
％、造孔材として平均粒径３０〜３００μｍの黒鉛粒子
が３６ｗｔ％、これに外添加でバインダー（商品名「セ
ランダー」）を１０ｗｔ％、及び水を３０ｗｔ％配合し
た。次いで、この配合物を混練し、押出成形により直径
３５ｍｍ、長さ５０ｍｍのハニカム形状の成形体とし
た。得られた成形体を脱脂した後、大気雰囲気下におい
て、１４４０℃×２時間の条件で焼成し、その後、セル
入口及びセル出口を交互に目封じして、ウォールフロー
タイプのパティキュレートフィルタを得た。

【００９６】得られたパティキュレートフィルタの基材
の表面粗さを非接触の表面粗さ計で測定したところ、平
均表面粗さＲｚは１７０μｍであった。また、基材の気
孔径を水銀ポロシメータで測定したところ、平均気孔径
は５０μｍであった。

【００９７】（比較例１）造孔材として、粒径５〜５０
μｍの黒鉛粒子を用いた以外は、実施例１と同様の手順
により、ウォールフロータイプのパティキュレートフィ
ルタを作製した。得られたパティキュレートフィルタの
平均表面粗さＲｚ及び平均気孔径を実施例１と同様の手
順により測定したところ、平均表面粗さＲｚは２０μ
ｍ、平均気孔径は、１５μｍであった。

【００９８】実施例１及び比較例１で得られたパティキ
ュレートフィルタについて、基材の平均表面粗さＲｚと
パティキュレートの燃焼特性（燃焼効率）との関係を調
べるために、燃焼試験を行った。燃焼試験は、以下の手
順により行った。すなわち、軽油（ディーゼル油）の燃
焼によって生じた排ガスをパティキュレートフィルタの
セル入口側より流し、基材のセル内壁面に予め煤を捕集
させた。

【００９９】次いで、パティキュレートフィルタのセル
入口側には入りガス温度検出計を、また、セル出口側に
はＣＯ、ＣＯ_２濃度検出計をそれぞれ設け、セル入口
側よりＮ_２とＯ_２とＮＯとを混合したモデルガスを昇温
させながら導入し、入りガス温度（℃）と煤の燃焼によ
り発生するＣＯ＋ＣＯ_２量（ｐｐｍ）との関係を測定
した。結果を図１に示す。なお、図１の場合、いずれの
パティキュレートフィルタとも、基材表面には、触媒を
担持させていない。

【０１００】基材の平均表面粗さＲｚを２０μｍ（平滑
面）とした比較例１では、パティキュレートフィルタか
ら排出される排ガス中のＣＯ＋ＣＯ_２量は、入りガス温
度が４００℃を越えたところで徐々に増加し始めた。ま
た、入りガス温度が５００℃を越えると、ＣＯ＋ＣＯ_２
量は急増し、入りガス温度が６５０℃の時にピーク値に
達した。また、この時のＣＯ＋ＣＯ_２量は、５２ｐｐｍ
であった。

【０１０１】これに対し、基材の平均表面粗さＲｚを１
７０μｍ（粗面）とした実施例１では、排ガス中のＣＯ
＋ＣＯ_２量は、入りガス温度が約３００℃の比較的低い
温度から徐々に増加し始めた。また、排ガス中のＣＯ＋
ＣＯ_２量は、入りガス温度が３００℃〜５５０℃の範囲
では、比較例１より高い値を示した。さらに、入りガス
温度が５５０℃を越えると、逆にＣＯ＋ＣＯ_２量は比較
例１より少なくなり、ＣＯ＋ＣＯ_２量がピーク値に達す
る入りガス温度は、６２０℃に低下した。また、この時
のＣＯ＋ＣＯ_２量も、３６ｐｐｍまで低下した。

【０１０２】以上の結果から、パティキュレートフィル
タの基材表面を粗面とすると、平滑面とした場合に比較
して、低温域（３００℃〜５００℃）における煤の燃焼
効率が向上することがわかった。また、捕集された煤の
燃焼が低温域においても進行するために、ＣＯ＋ＣＯ_２
量がピーク値に達する温度は低温側にシフトし、ピーク
値も低下することがわかった。

【０１０３】（実施例２）方法Ｂを用いて、所定の平均
表面粗さＲｚを有するウォールフロータイプのパティキ
ュレートフィルタを作製した。すなわち、造孔材として
粒径５〜１００μｍの黒鉛粒子を用いた以外は、実施例
１と同様の手順に従い、コージェライト（２ＭｇＯ・２
Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）からなるウォールフロータ
イプのハニカム焼結体を作製した。

【０１０４】次に、基材の表面を粗くするために、平均
粒径１．２μｍのコージェライト粉末が３５ｗｔ％、ポ
リビニルアルコール系バインダーが１０ｗｔ％、粒径３
０〜３００μｍの黒鉛粒子が３０ｗｔ％、ポリカルボン
酸アンモニウム系分散剤が０．５ｗｔ％、残部が水から
なるスラリーを作成した。

【０１０５】次いで、このスラリー中に上述のハニカム
焼結体を浸漬し、基材の表面にスラリーを付着させた。
そして乾燥、脱脂を行った後、大気雰囲気下において１
４１０℃×１時間の条件で焼成を行うことにより、ウォ
ールフロータイプのパティキュレートフィルタを得た。

【０１０６】得られたパティキュレートフィルタの表面
粗さを非接触の表面粗さ計で測定したところ、平均表面
粗さＲｚは１７０μｍであった。また、実施例１と同様
の手順により、燃焼試験を行ったところ、実施例１と同
様、入りガス温度が３００℃〜５００℃の低温域で比較
例１より高いＣＯ＋ＣＯ_２量が検出された。また、前
述の比較例１と比べて、ＣＯ＋ＣＯ_２量がピーク値に達
する温度は低温側にシフトし、ピーク値も低下している
ことが確認された。

【０１０７】（実施例３）酸化触媒としてセリア（Ｃｅ
Ｏ_２）を担持させたパティキュレートフィルタを以下
の手順により作製した。すなわち、実施例１と同様の手
順に従い、ウォールフロータイプのパティキュレートフ
ィルタを作製した。次いで、得られたパティキュレート
フィルタを硝酸セリウムの水溶液に３０分間浸漬した
後、大気雰囲気下において５００℃×２時間の条件で熱
処理を行った。触媒を担持した後の基材の表面粗さを非
接触の表面粗さ計で測定したところ、平均表面粗さＲｚ
は、１７０μｍであった。

【０１０８】得られたパティキュレートフィルタについ
て、実施例１と同様の手順により、燃焼試験を行い、入
りガス温度４００℃における排ガス中のＣＯ＋ＣＯ_２
量（ｐｐｍ）を測定した。結果を図２に示す。なお、図
２においては、実施例１及び比較例１で得られたパティ
キュレートフィルタの結果も合わせて示してある。

【０１０９】入りガス温度４００℃における排ガス中の
ＣＯ＋ＣＯ_２量（ｐｐｍ）は、基材表面を平滑面とし
た比較例１が最も低く、わずか３ｐｐｍであった。これ
に対し、基材表面を粗面とした実施例１では、８ｐｐｍ
となり、さらに、基材表面に触媒を担持させた実施例３
では、２０ｐｐｍまで増加した。以上の結果から、基材
表面を粗面とすると共に、基材表面に触媒を担持させる
と、低温域におけるパティキュレートの燃焼効率がさら
に向上することがわかった。

【０１１０】（実施例４）方法Ｂを用いて、所定の平均
表面粗さＲｚを有するストレートフロータイプのパティ
キュレートフィルタを作製した。すなわち、まず、実施
例１で用いたコージェライト組成粉Ａに対して、外添加
でバインダー（商品名「セランダー」）を１０ｗｔ％、
及び水を３０ｗｔ％配合した。なお、ストレートフロー
タイプの場合は、基材の気孔径を制御する必要はないの
で、造孔材は添加しなかった。

【０１１１】次いで、この配合物を混練し、押出成形す
ることにより、直径３５ｍｍ、長さ５０ｍｍのハニカム
形状の成形体とした。得られた成形体を脱脂し、さらに
大気雰囲気下において１４４０℃×２時間の条件で焼成
し、ハニカム焼結体を得た。

【０１１２】次に、基材の表面粗さを粗くするために、
コージェライト組成粉Ａが３５ｗｔ％、粒径１０〜５０
μｍの黒鉛粒子が３０ｗｔ％、バインダーが１０ｗｔ
％、ポリカルボン酸アンモニウム系分散剤が０．５ｗｔ
％、残部が水からなるスラリーを作製した。このスラリ
ーに上述のハニカム焼結体を浸漬し、ハニカム焼結体の
表面にスラリーを付着させた。そして、乾燥を行った
後、大気雰囲気下において１４１０℃×１時間の条件で
焼成を行うことにより、ストレートフロータイプのパテ
ィキュレートフィルタを得た。得られたパティキュレー
トフィルタの表面粗さを非接触の表面粗さ計で測定した
ところ、平均表面粗さＲｚは３０μｍであった。

【０１１３】（実施例５）スラリーに添加する黒鉛粒子
の粒径を３０〜３００μｍとした以外は、実施例４と同
様の手順に従い、ストレートフロータイプのパティキュ
レートフィルタを作製した。得られたパティキュレート
フィルタの表面粗さを非接触の表面粗さ計で測定したと
ころ、平均表面粗さＲｚは１７０μｍであった。

【０１１４】（実施例６）スラリーに添加する黒鉛粒子
の粒径を１００〜８００μｍとした以外は、実施例４と
同様の手順に従い、ストレートフロータイプのパティキ
ュレートフィルタを作製した。得られたパティキュレー
トフィルタの表面粗さを非接触の表面粗さ計で測定した
ところ、平均表面粗さＲｚは５５０μｍであった。

【０１１５】（実施例７）スラリーに添加する黒鉛粒子
の粒径を３００〜９００μｍとした以外は、実施例４と
同様の手順に従い、ストレートフロータイプのパティキ
ュレートフィルタを作製した。得られたパティキュレー
トフィルタの表面粗さを非接触の表面粗さ計で測定した
ところ、平均表面粗さＲｚは７００μｍであった。

【０１１６】（実施例８）スラリーに添加する黒鉛粒子
の粒径を５００〜１１００μｍとした以外は、実施例４
と同様の手順に従い、ストレートフロータイプのパティ
キュレートフィルタを作製した。得られたパティキュレ
ートフィルタの表面粗さを非接触の表面粗さ計で測定し
たところ、平均表面粗さＲｚは１０００μｍであった。

【０１１７】（比較例２）黒鉛粒子を含むスラリーを基
材表面に塗布して焼成する処理を行わなかった以外は、
実施例４と同様の手順に従い、ストレートフロータイプ
のパティキュレートフィルタを作製した。得られたパテ
ィキュレートフィルタの表面粗さを非接触の表面粗さ計
で測定したところ、平均表面粗さＲｚは２０μｍであっ
た。

【０１１８】（比較例３）スラリーに添加する黒鉛粒子
の粒径を７００〜１２００μｍとした以外は、実施例４
と同様の手順に従い、ストレートフロータイプのパティ
キュレートフィルタを作製した。得られたパティキュレ
ートフィルタの表面粗さを非接触の表面粗さ計で測定し
たところ、平均表面粗さＲｚは１１００μｍであった。

【０１１９】実施例４〜８及び比較例２〜３で得られた
各パティキュレートフィルタについて、煤の捕集効率
（％）、入りガス温度４００℃におけるＣＯ＋ＣＯ_２量
（ｐｐｍ）、煤の燃焼ピーク温度（℃）、及び圧力損失
（ｍｍＨ_２Ｏ）を測定した。

【０１２０】なお、煤の捕集効率は、フィルタに流入さ
せた煤の量に対するフィルタから排出される煤の量の割
合（％）で表した。煤の排出量は、フィルタの表面温度
を約２００℃に保持した状態で、軽油を燃焼させて生じ
た煤をフィルタの上流側から流し、フィルタの下流側に
取り付けたスモークメータを用いて測定した。

【０１２１】また、圧力損失は、フィルタの入口側と出
口側の圧力差（ｍｍＨ_２Ｏ）で表した。圧力差は、フィ
ルタの入口側から室温のエアーを圧力１．５ｋｇ／ｍｍ
^２、流量２ｌ／ｍｉｎの条件で流し、フィルタの入口側
と出口側に取り付けた差圧計により測定した。さらに、
ＣＯ＋ＣＯ_２量（ｐｐｍ）及び燃焼ピーク温度（℃）
は、実施例１と同様の手順により測定した。結果を表１
に示す。

【０１２２】

【表１】

【０１２３】平均表面粗さＲｚを２０μｍとした比較例
２では、煤の捕集効率は４０％であった。これに対し、
平均表面粗さを３０μｍとした実施例４及び１７０μｍ
とした実施例５では、煤の捕集効率は、それぞれ５５％
及び６５％に向上した。また、平均表面粗さＲｚを５５
０〜１０００μｍとした実施例６〜８では、煤の捕集効
率は７０％に向上し、さらに平均表面粗さＲｚを１１０
０μｍとした比較例３では、煤の捕集効率は７２％に達
した。

【０１２４】また、平均表面粗さＲｚを２０μｍとした
比較例２は、入りガス温度の低い温度領域ではＣＯ＋Ｃ
Ｏ_２はほとんど検出されず、入りガス温度４００℃にお
けるＣＯ＋ＣＯ_２量は、３ｐｐｍであった。これに対
し、平均表面粗さＲｚを３０μｍ以上とすると、入りガ
ス温度の低い温度領域でＣＯ＋ＣＯ_２が少しではあるが
検出された。また、入りガス温度４００℃におけるＣＯ
＋ＣＯ_２量は、実施例４で８ｐｐｍ、実施例５で１０ｐ
ｐｍとなり、実施例６〜８及び比較例３では、いずれも
１３ｐｐｍまで増加した。

【０１２５】また、煤の燃焼ピーク温度（℃）は、平均
表面粗さＲｚを２０μｍとした比較例２が最も高く、６
５０℃を示した。平均表面粗さＲｚを３０μｍとした実
施例４では６３０℃となり、さらに、平均表面粗さＲｚ
を１７０μｍ以上とした実施例５〜８及び比較例３で
は、いずれも６２０℃まで低下した。

【０１２６】さらに、圧力損失は、平均表面粗さＲｚを
２０μｍとした比較例１では、僅か１ｍｍＨ_２Ｏであっ
た。また、平均表面粗さＲｚを３０μｍとした実施例４
及び１７０μｍとした実施例５では、圧力損失は、それ
ぞれ２ｍｍＨ_２Ｏ及び３ｍｍＨ_２Ｏであり、圧力損失に
大きな変化はなかった。

【０１２７】平均表面粗さＲｚが５５０μｍ（実施例
６）、７００μｍ（実施例７）及び１０００μｍと（実
施例８）増加するに伴い、圧力損失は、それぞれ、１０
ｍｍＨ _２Ｏ、２０ｍｍＨ_２Ｏ及び３０ｍｍＨ_２Ｏまで増
加したが、この程度の圧力損失では、エンジンの性能に
影響はなかった。しかしながら、平均表面粗さＲｚを１
１００μｍとした比較例３では、圧力損失は５０ｍｍＨ
_２Ｏに達し、エンジンの性能が低下した。これは、セル
内を流れるガスの通過面積が小さくなったためである。

【０１２８】以上の結果から、平均表面粗さＲｚが３０
μｍ未満では、圧力損失は小さいが煤の燃焼特性が低下
することがわかった。また、平均表面粗さＲｚが１００
０μｍを越えると、煤の燃焼特性は良好であるが、圧力
損失が大きくなることがわかった。すなわち、煤の燃焼
特性が良く、かつ圧力損失が小さいストレートフロータ
イプのパティキュレートフィルタが得られる基材の平均
表面粗さＲｚは、３０μｍから１０００μｍの範囲であ
った。また、表１より、平均表面粗さＲｚは、１７０〜
７００μｍの範囲が特に好適であることがわかる。

【０１２９】また、実施例４〜８及び比較例２〜３で得
られた各パティキュレートフィルタに対し、実施例３と
同様の手順に従い、酸化物触媒としてセリアを担持させ
た。得られた各パティキュレートフィルタについて、上
述と同様の手順に従い、平均表面粗さＲｚ（μｍ）、煤
の捕集効率（％）、入りガス温度４００℃におけるＣＯ
＋ＣＯ_２量（ｐｐｍ）、煤の燃焼ピーク温度（℃）及び
圧力損失（ｍｍＨ_２Ｏ）を測定した。結果を表２に示
す。

【０１３０】

【表２】

【０１３１】表２より、触媒を担持させたことにより、
煤の捕集効率及び圧力損失に影響はないが、煤の燃焼効
率が向上していることがわかる。すなわち、平均表面粗
さＲｚが５５０μｍ以上になると、入りガス温度４００
℃におけるＣＯ＋ＣＯ_２量は３０ｐｐｍまで増加し、煤
の燃焼ピーク温度は、５００℃まで低下した。これは、
フィルタの表面粗さが粗いほど、煤と触媒との接触面積
が大きくなり、触媒の効果が大きく表れるためである。

【０１３２】（実施例９）方法Ｃを用いて、トラップ室
と連通孔とを有するウォールフロータイプのパティキュ
レートフィルタを作製した。すなわち、出発原料とし
て、平均粒径１．２μｍのアルミナ、平均粒径１．０μ
ｍのカオリン、及び平均粒径４０μｍのタルクを用い、
アルミナが１５ｗｔ％、カオリンが４０ｗｔ％、タルク
が４５ｗｔ％となるように秤量し、これらを混合した
（以下、これを「コージェライト組成粉Ｂ」という）。

【０１３３】次に、コージェライト組成粉Ｂが６４ｗｔ
％、造孔材として平均粒径２００μｍの黒鉛粒子が３６
ｗｔ％、これに外添加でバインダー（商品名「セランダ
ー」）を１０ｗｔ％、及び水を３０ｗｔ％配合して混練
し、押出成形により直径３５ｍｍ、各ハニカムの断面積
６．２５ｍｍ^２、長さ５０ｍｍのハニカム形状の成形体
とした。次いで、この成形体を脱脂し、大気圧雰囲気下
において１４４０℃ｘ２時間の条件で焼成を行った。さ
らに、セル入口とセル出口を交互に目封じし、ウォール
フロータイプのパティキュレートフィルタを得た。

【０１３４】得られたパティキュレートフィルタの基材
内部には、図３に示すように、黒鉛粒子の燃焼によって
生じた平均径１８０μｍのトラップ室３４、３４…が多
数形成されており、各トラップ室３４、３４…は、トラ
ップ室３４、３４…同士が三次元的に連結しているのみ
ならず、粗大なタルクの溶融によって形成された平均径
２０μｍの複数の連通孔３６、３６…により相互に連結
されていた。

【０１３５】（比較例４）平均粒径１．４μｍのタルク
を用いた以外は、実施例９と同様の手順により、ウォー
ルフロータイプのパティキュレートフィルタを作製し
た。得られたパティキュレートフィルタの基材内部に
は、黒鉛粒子の燃焼によって生じた平均径１８０μｍの
トラップ室３４、３４…が多数形成されていたが、コー
ジェライトからなる基材３２内部には連通孔３６、３６
…は形成されておらず、各トラップ室３４、３４…同士
が三次元的に連結しているのみであった。

【０１３６】実施例９及び比較例４で得られたパティキ
ュレートフィルタについて、燃焼試験を行った。試験条
件は、実施例１と同一とした。結果を図６に示す。

【０１３７】連通孔を有しない比較例４では、パティキ
ュレートフィルタから排出される排ガス中のＣＯ＋ＣＯ
_２量は、入りガス温度が４００℃を越えたところで徐々
に増加し始めた。また、入りガス温度が５００℃を越え
ると、ＣＯ＋ＣＯ_２量は急増し、入りガス温度が６２０
℃の時にピーク値に達した。また、この時のＣＯ＋ＣＯ
_２量は、１１０ｐｐｍであった。

【０１３８】これに対し、連通孔により各トラップ室を
連結した実施例９では、排ガス中のＣＯ＋ＣＯ_２量は、
入りガス温度が約３５０℃の比較的低い温度から急激に
増加し始めた。また、排ガス中のＣＯ＋ＣＯ_２量は、入
りガス温度が３００℃〜５５０℃の範囲では、比較例４
より高い値を示した。さらに、入りガス温度が５５０℃
を越えると、逆にＣＯ＋ＣＯ_２量は比較例４より少なく
なり、ＣＯ＋ＣＯ_２量がピーク値に達する入りガス温度
は、５２０℃に低下した。また、この時のＣＯ＋ＣＯ_２
量も、６８ｐｐｍまで低下した。

【０１３９】さらに、実施例９及び比較例４で得られた
パティキュレートフィルタについて、実施例４と同様の
手順により、煤の捕集効率及び圧力損失を測定した。そ
の結果、煤の捕集効率は、連通孔を設けた実施例９では
９５％であるのに対し、連通孔を設けない比較例４では
９８％となった。連通孔を設けたことにより捕集効率が
若干低下したが、この差は実用上問題にならない値であ
る。また、圧力損失は、実施例９では３０ｍｍＨ_２Ｏで
あるのに対し、比較例４では６０ｍｍＨ_２Ｏとなり、連
通孔を設けることにより圧力損失が１／２になることが
わかった。

【０１４０】以上の結果から、トラップ室を複数の連通
孔により連結した構造とすると、煤の捕集効率を低下さ
せることなく、煤の燃焼効率を高めることができ、しか
も圧力損失の少ないパティキュレートフィルタが得られ
ることがわかった。

【０１４１】（実施例１０）方法Ｅを用いて、基材表面
及びトラップ室内壁面に断熱層を設けたウォールフロー
タイプのパティキュレートフィルタを作製した。すなわ
ち、実施例１と同様の手順に従い、ウォールフロータイ
プのハニカム焼結体を作製した。次いで、得られたハニ
カム焼結体を濃度６５ｗｔ％のチタニア（ＴｉＯ_２、平
均粒径０．２μｍ）スラリーに浸漬し、８０℃ｘ２時間
で乾燥後、大気雰囲気下で８００℃ｘ１時間で焼成を行
うことにより、ウォールフロータイプのパティキュレー
トフィルタを得た。

【０１４２】得られたパティキュレートフィルタ（以
下、「断熱材コートフィルタ」という）の平均気孔径は
５０μｍ、気孔率は６０％であった。また、コージェラ
イトからなる基材６２表面及びトラップ室６４、６４…
内壁面には、図７に示すように、厚さ１．０μｍのＴｉ
Ｏ_２からなる断熱層６６が形成されていた。

【０１４３】（実施例１１）方法Ｆを用いて、基材のガ
ス流出側部分に高気孔率断熱層を設けたウォールフロー
タイプのパティキュレートフィルタを作製した。すなわ
ち、実施例１と同一の原料を用い、押出成形によりハニ
カム成形体を作製し、成形体を脱脂した後、仮焼し、セ
ル入口とセル出口を交互に目封じしてハニカム仮焼体を
得た。

【０１４４】次いで、実施例１で用いたコージェライト
組成粉Ａが３５ｗｔ％、粒径５〜２０μｍの黒鉛粒子が
３０ｗｔ％、バインダが１０ｗｔ％、ポリカルボン酸ア
ンモニウム系分散剤が０．５ｗｔ％、残部が水からなる
スラリーを調整し、これに上述のハニカム仮焼体を浸漬
し、ハニカム仮焼体のガス流出側部分にのみスラリーを
付着させた。これを乾燥後、さらに大気雰囲気下におい
て１４００℃ｘ１時間の条件で焼成を行うことにより、
ウォールフロータイプのパティキュレートフィルタを得
た。

【０１４５】得られたパティキュレートフィルタ（以
下、「高気孔率層形成フィルタ」という）のガス流入側
部分の平均気孔径は５０μｍ、気孔率は６０％であっ
た。また、コージェライトからなる基材のガス流出側部
分には、図８に示すように、厚さ５０μｍ、平均気孔径
１０μｍ、気孔率８０％の高気孔率断熱層７６が形成さ
れていた。

【０１４６】（比較例５）チタニアからなる断熱材を基
材表面及びトラップ室内壁面にコーティングしなかった
以外は、実施例１０と同様の手順に従い、断熱層を有し
ないウォールフロータイプのパティキュレートフィルタ
（以下、「断熱材非コートフィルタ」という）を作製し
た。

【０１４７】実施例１０〜１１及び比較例５で得られた
パティキュレートフィルタについて、燃焼試験を行い、
煤の着火温度を測定した。なお、燃焼試験は、実施例１
と同一の条件で行った。また、着火温度は、排ガス中の
ＣＯ＋ＣＯ_２量が５ｐｐｍに達したときの入りガス温度
（℃）で表した。結果を図９に示す。

【０１４８】比較例５で得られた断熱材非コートフィル
タの煤の着火温度は、４４３℃であった。これに対し、
実施例１０で得られた断熱材コートフィルタでは、煤の
着火温度は４２０℃、また、実施例１１で得られた高気
孔率層形成フィルタでは、着火温度は４２５℃であり、
比較例５に比べて、着火温度が約２０℃低下した。

【０１４９】以上の結果から、基材表面の凹部及びトラ
ップ室内部に断熱層を設けたり、あるいは、基材のガス
流出側部分に基材よりも高い気孔率を有する断熱層を設
けると、煤の燃焼反応場となる基材表面の凹部やトラッ
プ室内部が断熱され、煤の着火温度が低下することがわ
かった。

【０１５０】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
改変が可能である。例えば、上記実施の形態では、ハニ
カムフィルタについて説明したが、基材の平均表面粗さ
Ｒｚを所定範囲内とすること、基材内部にトラップ室及
び連通孔を設けること、及び基材表面の一部に断熱層を
設けることは、フォームフィルタあるいはファイバーフ
ィルタ等にも当然適用でき、これにより上記実施の形態
と同様の効果を得ることができる。

【０１５１】また、本発明に係るパティキュレートフィ
ルタは、パティキュレートを高い効率で捕集することが
できるので、捕集されたパティキュレートを排ガス中に
残存する酸素で無炎燃焼させるかわりに、エンジン停止
中にブロワで空気を送りながら、電気ヒータ等で燃焼さ
せるようにしても良い。

【０１５２】また、上記実施の形態では、トラップ室及
び連通孔を設けたウオールフロータイプのハニカムフィ
ルタについて説明したが、ストレートフロータイプのハ
ニカムフィルタの基材内部にトラップ室及び連通孔を設
けても良い。

【０１５３】ストレートフロータイプのハニカムフィル
タの基材内部にトラップ室及び連通孔を設けると、排ガ
スが基材表面近傍を通る際に、排ガスの流れに乱れが生
じ、排ガスの一部は、トラップ室内部に侵入する。その
ため、ウォールフロータイプと同様に、トラップ室内壁
面とパティキュレートとの接触頻度が増加し、パティキ
ュレートの捕集効率及び燃焼効率を向上させることがで
きる。

【０１５４】また、上記実施の形態では、方法Ｅのみを
適用した断熱材コートフィルタと、方法Ｆのみを適用し
た高気孔率層形成フィルタについて説明したが、ウオー
ルフロータイプのハニカムフィルタの場合には、方法Ｅ
及び方法Ｆを併用したものでもよい。すなわち、基材の
表面あるいはトラップ室内壁面に断熱材をコーティング
し、かつガス流出側部分に高気孔率断熱層を設ても良
く、その場合にはさらに燃焼効率の向上が期待できる。

【０１５５】また、基材表面及びトラップ室内壁面に基
材よりも熱伝導率及び熱容量の小さい材料からなる断熱
材をコートする代わりに、方法Ｆを応用し、基材表面及
びトラップ室内壁面に気孔率の高い断熱層を形成するよ
うにしても良い。

【０１５６】また、上記実施の形態では、コージェライ
ト（熱伝導率：３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ））を基材とし、断
熱層としてチタニア（ＴｉＯ_２、熱伝導率：１．５９Ｗ
／（ｍ・Ｋ））をコーティングした例について説明した
が、基材がコージェライトからなる場合には、シリカ
（ＳｉＯ_２、熱伝導率：１．３８Ｗ／（ｍ・Ｋ））を断
熱層として用いても良い。

【０１５７】さらに、本発明のパティキュレートフィル
タは、平均表面粗さＲｚを粗くしたり、トラップ室を設
ける等の手段により、基材表面の凹部やトラップ室内部
が燃焼反応場となり、ガスと触媒との接触面積が増加す
る。

【０１５８】そのため、パティキュレートの酸化触媒の
他に、ＣＯの酸化触媒、ＮＯｘを還元する還元触媒、Ｎ
Ｏｘ吸蔵材、ＨＣ吸蔵材、熱特性制御物質等を基材表面
及びトラップ室内壁面に担持させれば、パティキュレー
トの燃焼除去のみならず、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の浄化
も可能となる。また、燃料中に硫黄分が含まれる場合に
は、硫黄分と反応し難いチタン酸化物あるいはシリカ粉
末を基材として用い、炭化水素（ＨＣ）を選択して捕集
する多孔性ゼオライトを添加するようにしても良い。

【０１５９】

【発明の効果】本発明のパティキュレートフィルタは、
基材の平均表面粗さＲｚを３０〜１０００μｍとしたの
で、基材表面の凹部に排ガス中のパティキュレートが捕
らえられ、パティキュレートの捕集効率が向上するとい
う効果がある。また、パティキュレートと基材との接触
頻度が増加するので、パティキュレートの燃焼効率が向
上するという効果がある。さらに、基材の平均表面粗さ
Ｒｚを所定の範囲内としたことにより、パティキュレー
トの捕集効率及び燃焼効率を高く維持したまま、圧力損
失の増大を抑制できるという効果がある。

【０１６０】また、基材内部に複数のトラップ室と、該
トラップ室を連結する連通孔とを設けると、パティキュ
レートと基材の接触頻度が増大するので、パティキュレ
ートフィルタの燃焼効率が増大するという効果がある。
また、パティキュレートの捕集面積が増大すると共に、
基材が目詰まりを起こしにくくなるので、圧力損失の増
大を招くことなく、捕集効率を向上させることができる
という効果がある。

【０１６１】さらに、基材表面の一部、例えば、基材表
面に形成された凹部やトラップ室内壁面、あるいは基材
のガス流出側部分に断熱層を設けると、パティキュレー
トの燃焼反応場となる基材表面の凹部やトラップ室内部
が断熱されるので、パティキュレートの燃焼効率を向上
させることができるという効果がある。

【０１６２】以上のように、本発明に係るパティキュレ
ートフィルタによれば、フィルタ形状によらず、排ガス
中のパティキュレートを高い効率で捕集することがで
き、しかも比較的低温域からパティキュレートの無炎燃
焼が行われるものであるから、これを例えば、ディーゼ
ルエンジン用のパティキュレートフィルタに応用すれ
ば、エンジン始動時やエンジンの低負荷運転時等、排ガ
ス温度が低い場合に発生する多量のパティキュレートを
燃焼除去できるばかりでなく、ＮＯｘ等の浄化も可能と
なるものであり、産業上、その効果の極めて大きい発明
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】基材の平均表面粗さと煤の燃焼特性との関係を
示す図である。

【図２】基材の平均表面粗さ及び酸化触媒の有無と、入
りガス温度４００℃におけるＣＯ＋ＣＯ_２量との関係を
示す図である。

【図３】トラップ室と連通孔とを有するパティキュレー
トフィルタの部分断面図である。

【図４】粗大タルクを用いることにより、コージェライ
トからなる基材内に連通孔が形成される過程を示す図で
ある。

【図５】アルミナとカオリンからなる造粒粉を用いるこ
とにより、コージェライトからなる基材内に連通孔が形
成される過程を示す図である。

【図６】トラップ室及び連通孔とを有するパティキュレ
ートフィルタ、並びにトラップ室及び連通孔を有しない
パティキュレートフィルタの煤の燃焼特性を示す図であ
る。

【図７】断熱材コートフィルタの部分断面図である。

【図８】高気孔率層形成フィルタの部分断面図である。

【図９】図７に示す断熱材コートフィルタ、図８に示す
高気孔率層形成フィルタ、及び断熱材非コートフィルタ
の着火温度を示す図である。

【図１０】従来一般に用いられるストレートフロータイ
プのパティキュレートフィルタの使用状態を示す断面図
である。

【図１１】従来一般に用いられているウォールフロータ
イプのパティキュレートフィルタの使用状態を示す断面
図である。

【符号の説明】

３０パティキュレートフィルタ３２基材３４トラップ室３６連通孔６０パティキュレートフィルタ（断熱材コートフ
ィルタ）６２基材６４トラップ室６６断熱層７０パティキュレートフィルタ（高気孔率層形成
フィルタ）７２基材７４トラップ室７６断熱層（高気孔率断熱層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北條浩愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者山本幸一郎愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガス中のパティキュレートを捕集し、
燃焼除去するためのパティキュレートフィルタにおい
て、該パティキュレートフィルタを構成する基材の平均表面
粗さＲｚが３０〜１０００μｍであることを特徴とする
パティキュレートフィルタ。
【請求項２】前記基材内に、複数のトラップ室と、該
トラップ室をつなぐ連通孔とを有していることを特徴と
する請求項１に記載のパティキュレートフィルタ。
【請求項３】前記基材表面の少なくとも一部に、断熱
層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に
記載のパティキュレートフィルタ。