JP6578938B2 - 排ガスフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化するための排ガスフィルタに関する。

内燃機関の排気管には、排ガスに含まれる粒子状物質（すなわち、Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスに含まれるＰＭを捕集するために、例えばコージェライト等からなる排ガスフィルタを備えている（特許文献１参照）。排ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等の有害物質を浄化するために、排ガスフィルタには貴金属触媒や酸素吸蔵能（すなわち、ＯＳＣ）を有するセリア−ジルコニア固溶体等からなる助触媒が被覆されている。

特表２０１３−５３０３３２号公報

しかしながら、排ガスフィルタに助触媒を被覆させると、セル壁内の細孔が助触媒によって塞がれてしまうおそれがある。そのため、排ガスフィルタの圧力損失が増大するおそれがある。したがって、セル壁に被覆できる助触媒量には限界があり、酸素吸蔵能を十分に高めることができなくなる。また、助触媒を被覆させると、排ガスフィルタの重量が増大するため、熱容量が大きくなる。その結果、昇温性能が低下し、排ガスフィルタの早期活性化が困難になる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、酸素吸蔵能及び昇温性能に優れた排ガスフィルタを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数のセル壁（２）と、
該セル壁によって囲まれた複数のセル孔（３）と、
少なくとも一部の上記セル孔の端部を封止する栓部（４）と、を有し、
上記セル壁には、隣り合うセル孔を連通する細孔（２０）が形成されており、
上記セル壁は、セリア、ジルコニア、及びセリア−ジルコニア固溶体からなるグループより選ばれる少なくとも１種の助触媒（２１）を主成分とし、無機バインダ（２３）と、θアルミナからなる骨材（２２）とを含有し、上記助触媒と上記無機バインダとの間、又は上記骨材と上記無機バインダとの間に、上記細孔を有する、排ガスフィルタ（１）にある。
なお、括弧内の符号は、参考のために付したものであり、発明を限定するものではない。

上記排ガスフィルタは、上記のごとく、セル壁に細孔を有し、セル壁自体が助触媒を構成成分としている。そのため、排ガスフィルタに助触媒を別途被覆する必要がなくなる。そのため、重量の増大を防止して熱容量の増大を防止することができる。その結果、排ガスフィルタは、優れた昇温性能を示し、早期活性化が可能になる。また、排ガスフィルタにおいては、助触媒を被覆する必要がなくなるため、圧力損失の増大防止のために助触媒の量を制限する必要がない。そのため、圧力損失の増大を防止しながらも助触媒が十分に酸素吸蔵能を発揮することができる。したがって、排ガスフィルタは、排ガスに対して優れた浄化性能を発揮することができる。

また、セル壁が細孔を有しており、排ガスをセル壁の細孔内を通過させることができる。そのため、排ガス中に含まれる粒子状物質（以下、「ＰＭ」という）をセル壁にトラップすることができると共に、セル壁に含まれる助触媒によって排ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等の有害成分を十分に浄化することが可能になる。さらに、セル壁自体が触媒性能を示すため、全ての排ガスがセル壁を通過しなくとも、一部の排ガスがセル壁を通過すれば、セル壁を通過する気流が形成されるため、優れた排ガス浄化性能を発現することができる。したがって、排ガスフィルタは、上記のようにセル壁内に排ガスを通過させることができる共に、セル壁自体が触媒性能を発揮できるため、ＰＭ排出の抑制と排ガスの浄化とを行うことができる。

以上のごとく、上記態様によれば、酸素吸蔵能及び昇温性能に優れた排ガスフィルタを提供することができる。

実施形態１における、排ガスフィルタの斜視図。 実施形態１における、排ガスフィルタの上流側端部の拡大図。 実施形態１における、排ガスフィルタの軸方向断面図。 実施形態１における、セル壁の拡大断面図。 実施形態２における、排ガスフィルタの上流側端部の拡大図。 実施形態２における、排ガスフィルタの軸方向断面図。 実施形態３における、排ガスフィルタの上流側端部の拡大図。 実施形態３における、排ガスフィルタの軸方向断面図。 実施形態３における、変形例の排ガスフィルタにおける上流側端部の拡大図。 実験例における、各排ガスフィルタの経時的温度変化を示す説明図。

（実施形態１）
排ガスフィルタの実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１〜図３に例示されるように、本実施形態の排ガスフィルタ１は、多数のセル壁２と、これらのセル壁２によって囲まれた多数のセル孔３とを有する。排ガスフィルタ１は、さらに、各セル孔３の両端３１、３２のいずれか一方を封止する栓部４を有する。

図３及び図４に例示されるように、セル壁２には、隣り合うセル孔３を連通する細孔２０が形成されている。セル壁２は、その構成成分としてセリア−ジルコニア固溶体からなる助触媒２１を含有する。以下、さらに詳説する。

図１〜図３に例示されるように、排ガスフィルタ１は、例えば円柱状であり、内部に、格子状に設けられたセル壁２と、セル壁２に囲まれて軸方向Ｘに伸びる多数のセル孔３とを有する。排ガスフィルタ１の形状は、本実施形態のように円柱状でもよいが、四角柱等の多角柱状であってもよい。また、セル壁２は、排ガスフィルタ１の径方向断面（すなわち、軸方向Ｘと垂直方向における断面）におけるセル孔３の内周形状が本実施形態のように正方形等の四角形となるように形成することができる。セル壁２の厚み及びセル孔３の数は、強度や圧力損失等の要求特性に応じて適宜調整可能である。

図２に例示されるように、セル孔３の内周形状は、例えば正方形であり、正方形における１辺と平行な縦方向と、縦方向と直交する横方向に各正方形状のセル３が整列する。また、セル壁２は、排ガスフィルタ１の径方向断面におけるセル孔３の形状が三角形、六角形、八角形、十二角形等の多角形となるように形成されていてもよいし、さらに円形となるように形成されていてもよい。また、図２に例示されるように、セル孔３の内周形状は一様であってもよいが、後述の実施形態３及び４に例示されるように、内周形状の異なる２種類以上のセル孔３を組み合わせることもできる。すなわち、多数のセル孔３には、内周形状が互いに異なる２種以上のセル孔３が存在していてもよい。また、相似形であっても大きさが異なるセル孔３同士も、内周形状が異なるものとする。

図４に例示されるように、セル壁２は、セリア−ジルコニア固溶体からなる助触媒２１を含有し、θアルミナからなる骨材２２と、無機バインダ２３とを含有する。助触媒２１は、例えばセリアにジルコニウムが固溶されたセリア−ジルコニア固溶体であるが、セリア、ジルコニアを用いることができる。すなわち、助触媒２１としては、セリア、ジルコニア、及びセリア−ジルコニア固溶体からなるグループより選ばれる少なくとも１種を用いることができる。また、セリア−ジルコニア固溶体を用いる場合には、ジルコニウムの他にさらに希土類元素であるＬａやＹが固溶していてもよい。無機バインダ２３としては、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等を用いることができ、好ましくはアルミナが用いられる。

セル壁２は、セリア−ジルコニア固溶体を主成分とし、さらにθアルミナ、無機バインダを含む材料で構成されることが好ましい。この場合には、排ガスフィルタ１のセル壁２は、より優れた触媒性能を発揮することができる。セル壁２においては、無機バインダ２３がマトリックスを形成し、このマトリックス中にセリア−ジルコニアからなる助触媒２１とθアルミナからなる骨材２２とが分散されている。これは、例えば走査型電子顕微鏡（すなわち、ＳＥＭ）によって確認することができる。また、助触媒２１同士の間、骨材２２同士の間、助触媒２１と骨材２２との間、助触媒２１と無機バインダ２３との間、骨材２２と無機バインダ２３との間等には、細孔２０が形成されている。そして、これらの細孔２０によって、セル壁２を隔てて隣り合うセル孔３同士が連通しており、セル壁２は多孔体である。セル壁２においては、助触媒２１と骨材２２との合計１００質量部に対する助触媒２１の含有量を例えば５０質量部を超える量にすることができる。

また、図示を省略するが、排ガスフィルタ１のセル壁２には、貴金属触媒を担持させることができる。貴金属触媒としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等から選ばれる少なくとも１種の貴金属を用いることができる。貴金属触媒は、所謂三元触媒として機能し、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等を酸化又は還元させることにより、排ガスを浄化する。

図１〜図３に例示されるように、各セル孔３の上流側端部３１及び下流側端部３２のいずれか一方は、栓部４によって封止されており、栓部４は、隣り合うセル孔３の上流側端部３１又は下流側端部３２を交互に封止する。すなわち、排ガスフィルタ１のセル孔３は、上流側端部３１が開口する上流開口セル３４１と、下流側端部３２が開口する下流開口セル３４２とからなり、上流開口セル３４１と下流開口セル３４２とが交互に配置されている。なお、本実施形態は、栓部４の形成パターンの一例を示すものであり、栓部４の形成パターンは本実施形態に限定されるものではない。

次に、本実施形態にかかる排ガスフィルタ１の製造方法について説明する。まず、セリア−ジルコニア固溶体からなる助触媒と、アルミナからなる骨材と、無機バインダ原料と、造孔材とを混合する。無機バインダ原料としては、例えばアルミナゾル、シリカゾル等の各種無機バインダのゾル等を用いることができる。造孔材としては、後述の焼成時に消失する有機材料やカーボン等を用いることができる。助触媒の配合量は、例えば助触媒と骨材との合計１００質量部に対して５０質量部を超える量になるように調整することができる。

次いで、混合物に、有機バインダ、成形助剤、水などを添加して混練することにより坏土を得る。次いで、坏土をハニカム構造に成形して成形体を得る。その後、成形体を乾燥し、焼成することにより、各セルが両端に開口したハニカム構造の排ガスフィルタを得る。焼成温度は例えば７００〜１２００℃、焼成時間は例えば２〜５０時間である。

次に、セルの両端が開口する排ガスフィルタに栓部４形成する。具体的には、まず、セリア−ジルコニア固溶体、水、及び有機バインダ等を混合し、粘土状の栓部形成材料を作製する。そして、栓部形成材料により、各セル孔の両端のいずれか一方を塞ぐ。次いで、電気炉内で栓部形成材料を焼成することにより、セル孔の両端のいずれか一方を塞ぐ栓部を形成する。なお、栓部の形成はハニカム構造体の焼成を行う前に実施することもでき、ハニカム構造体の焼成と栓部の焼成を同時に行うようにしても良い。また、栓部形成材料の形成パターンは適宜変更可能であり、所望のパターンで栓部を形成することできる。

次に、上記のようにして得られた排ガスフィルタには、例えば常法により貴金属触媒を担持させることができる。具体的には、例えば、まず、貴金属塩の水溶液中に排ガスフィルタを浸漬し、貴金属塩の水溶液を排ガスフィルタに含浸させた後、排ガスフィルタを乾燥させる。この含浸と乾燥とを繰り返すことにより、所望量の貴金属塩を排ガスフィルタに担持させる。次いで、排ガスフィルタを加熱することにより、貴金属触媒が担持された排ガスフィルタを得ることができる。

次に、本実施形態の排ガスフィルタ１の作用効果について説明する。排ガスフィルタ１は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関において発生した排ガスを浄化するために、排ガス流路内に配置されて用いられる。図１〜図４に例示されるように、排ガスフィルタ１のセル壁２は、隣り合うセル孔３を連通させる細孔２０を有する。そのため、セル孔３内に導入された排ガスは、細孔２０を通ってセル壁２を通過することができる。

本実施形態の排ガスフィルタ１においては、セル孔３の両端３１、３２のいずれか一方が栓部４によって封止されており、栓部４は、隣り合うセル孔３の上流側端部３１又は下流側端部３２を交互に封止している。そのため、上流開口セル３４１に導入された排ガスがセル壁２を通過して下流開口セル３４２から排出されるという排ガスの流れが形成されやすくなる。すなわち、排ガスがセル壁２を通過し易い。そのため、排ガス中に含まれるＰＭがセル壁２にトラップされやすくなり、さらに、セル壁２に含まれる触媒と排ガスとの接触頻度が高くなる。そのため、排ガスフィルタ１は優れた排ガス浄化性能を示し、排ガスを十分に浄化することができる。なお、図３における矢印は、排ガスフィルタ１における主要な排ガスの流れを示し、後述の図６及び図８においても同様である。

排ガスフィルタ１は、図４に例示されるようにセル壁２自体が助触媒２１を構成成分としている。そのため、排ガスフィルタ１に別途助触媒を被覆させる必要がなくなる。それ故、排ガスフィルタの重量の増大を防止して熱容量の増大を防止することができる。その結果、排ガスフィルタ１は、優れた昇温性能を示し、早期活性化が可能になる。

このように、排ガスフィルタ１は、セル壁２内に排ガスを通過させることができる共に、セル壁２自体が触媒性能を発揮できる。そのため、排ガスフィルタ１は、ＰＭ排出の抑制と排ガスの浄化とを行うことができる。

排ガスフィルタ１においては、上述のように助触媒２１を別途被覆する必要がなくなるため、圧力損失の増大の防止のために助触媒２１の量を制限する必要がない。そのため、圧力損失の増大を防止しながらもセル壁２内の助触媒２１が有する酸素吸蔵能が十分に発揮される。それ故、排ガスフィルタ１は、優れた酸素吸蔵能を示し、排ガスに対する優れた浄化性能を発揮することができる。

排ガスフィルタ１において、栓部４は、その構成成分に助触媒２１を含有することが好ましい。この場合には、セル壁２だけでなく栓部４中に含まれる助触媒２１を排ガスの浄化に利用することができる。また、セル壁２と栓部４との熱膨張係数を近づけることができるため、クラック等の発生を防止することができる。

以上のごとく、本実施形態によれば、酸素吸蔵能及び昇温性能に優れた排ガスフィルタ１を提供することができる。

（実施形態２）
次に、排ガスフィルタを軸方向に貫通する開放セル孔を有する排ガスフィルタの実施形態について説明する。図５及び図６に例示されるように、本実施形態においては、セル孔３は、排ガスフィルタ１を軸方向Ｘに貫通する開放セル孔３３と、排ガスフィルタ１の上流側端部３１を閉塞する栓部４が配設された栓詰めセル孔３４とからなる。栓部４はセル３の上流側端部３１に設けられている。いずれのセル３の下流側端部３２にも栓部４は設けられておらず、セル３の下流側端部３２は開放されている。

本実施形態においては、図５に例示されるように、縦方向及び横方向に３個ずつ並んだ計９個のセル孔３を一区画とし、これを適宜敷き詰めて排ガスフィルタ１を形成している。尚、一区画９個のセル孔３のうち隣り合わない３個のセル孔３を開放セル孔３１とし、残りのセル孔３を栓詰めセル孔３２とした。その他の構成は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

開放セル孔３３に導入された排ガスの一部は、セル壁２の細孔を通過して、栓詰めセル孔３４から排出される。このとき、排ガス中に含まれるＰＭをセル壁２にトラップさせることができると共に、セル壁２中に含まれる助触媒が優れた酸素吸蔵能を十分に発揮して排ガスの浄化を行うことができる。なお、セル壁２自体が触媒性能を示すため、全てのガスがセル壁を通過する必要はなく、セル壁を通過する気流が形成されることにより、排ガス浄化性能を発現することができる。さらに、開放セル３３を有するため、排ガスフィルタ１の圧力損失の上昇を十分に防止することができる。

また、セル孔３が開放セル３３を有すると共に、栓部４は、栓詰めセル孔３４の上流側端部３１に配設されている。したがって、排ガスにＰＭと共に含まれている、カルシウム化合物等からなる灰を排ガスフィルタ１から排出させることができる。灰は、燃焼除去をさせることができないため、例えば栓詰めセル孔の下流側端部に栓部が配設された排ガスフィルタにおいては、灰がフィルタ内部に残留蓄積する。一方、本実施形態の排ガスフィルタ１においては、排ガスがセル壁２を通過する際に、セル壁２によって分離され、灰は開放セル孔３３内にとどまる。開放セル孔３３は、軸方向Ｘにおいて排ガスフィルタ１を貫通しているため、開放セル孔３３から灰を容易に排出することができ、排ガスフィルタ１内における灰の残留を防止することができる。これにより、排ガスフィルタ１における浄化性能の低下を抑制することができる。

また、図５に例示されるように、排ガスフィルタ１の軸方向Ｘと直交する断面において、開放セル孔３３における流路断面積よりも、栓詰めセル孔３４における流路断面積が大きいことが好ましい。この場合には、排ガスをセル壁２に形成された細孔に効率良く流通させることが可能になる。そして、排ガス中に含まれるＰＭをセル壁２に十分にトラップさせることができると共に、セル壁２中に含まれる助触媒２１が優れた酸素吸蔵能を十分に発揮することができる。その結果、排ガスフィルタ１の排ガス浄化性能を向上させることができる。その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
次に、内周形状が八角形のセル孔と、内周形状が四角形のセル孔とを有する排ガスフィルタの実施形態について説明する。図７及び図８に例示されるように、本実施形態の排ガスフィルタ１は、セル孔３として、内周形状が八角形のセル孔３ａと、内周形状が四角形のセル孔３ｂとを有する。セル孔３は、実施形態２と同様に、排ガスフィルタ１を軸方向Ｘに貫通する開放セル孔３３と、排ガスフィルタ１の上流側端部３１を閉塞する栓部４が配設された栓詰めセル孔３４とからなる。栓部４はセル３の上流側端部３１に設けられている。いずれのセル３の下流側端部３２にも栓部４は設けられておらず、セル３の下流側端部３２は開放されている。その他の構成は、実施形態１と同様である。

八角形のセル孔３ａの水力直径は、四角形のセル孔３ｂの水力直径よりも大きい。排ガスフィルタ１において、八角形のセル孔３ａと四角形のセル孔３ｂとは交互に並べて形成されていることが好ましい。この場合には、八角形のセル孔３ａの水力直径と、四角形のセル孔３ｂの水力直径との差を大きくすることができる。これにより、例えば、八角形のセル孔３ａを栓詰めセル孔３４、四角形のセル孔３ｂを開放セル孔３３として適宜割り振った際に、栓詰めセル孔３４と開放セル孔３３とを隣接させることができ、栓詰めセル孔３４と開放セル孔３３との間における圧力差を効果的に増大させることができる。

そして、この圧力差を利用することにより、開放セル孔３３に流入した排ガスを、細孔を通じて栓詰めセル孔３４へと効率良く流通させることができる。また、開放セル孔３３と栓詰めセル孔３４との間の圧力差は、排ガスフィルタ１の上流から下流に向かうにつれて小さくなっていくが、圧力差が生じる範囲においては、細孔への排ガスの流通が継続される。そのため、上述のごとく、開放セル孔３３と栓詰めセル孔３４との間の圧力差を増大させることで、排ガスフィルタ１のより広い範囲において、セル壁２に排ガスを通過させることができる。これにより、排ガスに含まれるＰＭを効率良く捕集することができる。

一方、栓詰めセル孔３４同士又は開放セル孔３３同士が隣接した場合、栓詰めセル孔３４同士の間又は開放セル孔３３同士の間には圧力差が生じ難いため、捕集性能の観点では有用な機能が少ない。また、セル形状は排ガスフィルタ１の圧力損失の観点から水力直径の大きい形状が良い。従ってセル孔３を例えば三角形等にすることは、排ガスフィルタ１の圧力損失の増大を招きやすい。以上の観点から、八角形のセル孔３ａと四角形のセル孔３ｂとを交互に並べて形成することにより、浄化性能を効率よく向上させることができる。その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

尚、本実施形態の排ガスフィルタ１においては、四角形のセル孔３ｂを開放セル孔３３とし、八角形のセル孔３ａを栓詰めセル孔３４として、開放セル孔３３と栓詰めセル孔３４とを交互に並べて形成したが、これ以外の形状であってもよい。例えば図９に示すごとく、四角形のセル孔３ｂの一部をさらに栓詰めセル孔３４としてもよい。この場合にも、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上述の各実施形態においては、円柱形状の排ガスフィルタを単独で用いているが、複数の排ガスフィルタを接合してなる接合型排ガスフィルタを用いることもできる。具体的には、例えば直方体などの四角柱状の排ガスフィルタを複数作製し、これらを側面において排ガスフィルタ同士を接合させることにより一体化させてもよい。

（実験例）
次に、排ガスフィルタの実施例と比較例について、酸素吸蔵能及び昇温性能を比較する。本実験例においては、実施例１、比較例１、比較例２の３種類の排ガスフィルタについて評価を行う。各排ガスフィルタは、いずれも、円柱形状であり、直径Φが１０３ｍｍ、軸方向の長さＬが１０５ｍｍである。

実施例１の排ガスフィルタは、上述の実施形態１と同様の構成であり、セル壁自体がセリア−ジルコニア固溶体からなる助触媒を構成成分としており、セルの端部には栓部が形成されている。実施例１の排ガスフィルタは、セル壁の厚みが８ミル、セル数が３００メッシュである。なお、「ミル」とは、セル壁の厚みを表しており、単位は１／１０００インチである。また、「メッシュ」とは、１平方インチ当たりのセル数を表している。また、セル壁には貴金属触媒（具体的にはＰｄ）が担持されている。実施例１の排ガスフィルタにおける助触媒と貴金属触媒との合計量は、後述の表１に示すごとく３００ｇ／Ｌである。

比較例１及び比較例２は、コージェライトからなる排ガスフィルタである。比較例１は、セルの両端に栓部が形成されておらず、各セルが両端に開口したストレートフロー型の排ガスフィルタである。比較例２は、セルの両端にコージェライトからなる栓部が形成された排ガスフィルタであり、栓部の形成パターンは実施例１と同様である。また、比較例２の排ガスフィルタのセル壁には、実施例１と同様に多数の細孔があり、排ガスはセル壁を通過できる。比較例１及び比較例２の排ガスフィルタのセル壁には、助触媒と貴金属触媒とが担持されており、これらの触媒は、フィルタの作製後に担持されている。比較例１及び比較例２の排ガスフィルタは、例えば公知の方法によって製造される。助触媒と貴金属触媒との合計量は、後述の表１に示すごとく比較例１が２４０ｇ／Ｌであり、比較例２が１００ｇ／Ｌである。

「酸素吸蔵能の測定」
実施例１、比較例１、比較例２の各排ガスフィルタをそれぞれ排気量２．５Ｌのガソリンエンジンの排気系に搭載した。排ガスフィルタへの入りガス温度が約６００℃となり、排ガスの空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比の１４．６となるように調整した。次いで、排ガスの流れ方向における排ガスフィルタの下流に設置したＯ₂センサの出力をモニタしながら、空燃比を理論空燃比からリッチ状態の１４．１及びリーン状態の１．５１にそれぞれ切り替えた。この切り替え時のＯ₂センサの出力遅れを測定することにより、排ガスフィルタの酸素吸蔵量を算出した。その結果を表１に示す。

「昇温性能」
実施例１、比較例１、比較例２の各排ガスフィルタをそれぞれ排気量２．５Ｌのガソリンエンジンの排気系に搭載した。排ガスフィルタは、水冷配管を介してエンジンのエキゾーストマニホールドから離れた位置に設置した。エンジンを理論空燃比で駆動し、水冷配管内を流れる冷却水により、排ガスフィルタの入口温度を１００℃になるように調整した。なお、入口温度とは、排ガスの流れ方向における排ガスフィルタの上流側端部の温度である。次いで、冷却水の流量を調整することにより、排ガスフィルタの入口温度を図１０に示すように昇温させた。このとき、排ガスフィルタの温度を経時的に測定した。図１０において、横軸は測定開始からの経過時間を示し、縦軸は排ガスフィルタの温度を示す。図１０において、グラフＥは、実施例１の結果であり、グラフＣ１は比較例１の結果であり、グラフＣ２は、比較例２の結果である。また、グラフＧは、排ガスフィルタに流入する排ガスの温度である。各排ガスフィルタにはいずれも同量の熱量が供給されている。

表１より知られるように、実施例１は、フィルタ自体の構成成分に助触媒を含むため、比較例１及び比較例２に比べて、触媒量を増やすことができ、高い酸素吸蔵量を示した。一方、作製したフィルタを基材として用いて、助触媒及び貴金属触媒を基材に担持させた比較例１及び比較例２においては、排ガスの流路となるセル壁内の気孔が助触媒等によって埋設されて塞がれることを回避するために助触媒量に限界がある。特に、セルの端部に栓部を有する比較例２においては、触媒の担持により圧力損失が顕著に増大する傾向があるため、表１に例示されるように担持量の限界値が低くなる。

また、図１０より知られるように、比較例２は昇温性能が低い。これは、比較例２の排ガスフィルタの熱容量が、排ガス浄化性能を付与するために基材に担持された助触媒の熱容量と、触媒活性に対して機能を有さない構造維持のための部材である基材の熱容量とを合算した大きな値となるからである。これに対し、実施例１の排ガスフィルタは、フィルタ自体が排ガス浄化性能を持つ助触媒を構成成分としているため、助触媒を別途担持させる必要がなくなる。そのため、実施例１は、コージェライトからなりストレートフロー型の比較例２の排ガスフィルタと同等以上の優れた昇温性能を示す。

本実験例においては、図２及び図３に例示される実施形態１と同様の栓部形成パターンの排ガスフィルタについて、酸素吸蔵能及び昇温性能の評価を行った。詳説を省略するが、図５及び図６に例示される実施形態２、図７〜図９に例示される実施形態３と同様の栓部形成パターンの排ガスフィルタでも優れた酸素吸蔵能及び昇温性能を示すことを確認している。

１ 排ガスフィルタ
２ セル壁
２０ 細孔
２１ 助触媒
３ セル孔

Claims (7)

1. 複数のセル壁（２）と、
   該セル壁によって囲まれた複数のセル孔（３）と、
   少なくとも一部の上記セル孔の端部を封止する栓部（４）と、を有し、
   上記セル壁には、隣り合うセル孔を連通する細孔（２０）が形成されており、
   上記セル壁は、セリア、ジルコニア、及びセリア−ジルコニア固溶体からなるグループより選ばれる少なくとも１種の助触媒（２１）を主成分とし、無機バインダ（２３）と、θアルミナからなる骨材（２２）とを含有し、上記助触媒と上記無機バインダとの間、又は上記骨材と上記無機バインダとの間に、上記細孔を有する、排ガスフィルタ。
2. 上記助触媒が、セリア−ジルコニア固溶体である、請求項１に記載の排ガスフィルタ。
3. 上記栓部は、該栓部の構成成分に上記助触媒を含有する、請求項１又は２に記載の排ガスフィルタ。
4. 上記セル孔の両端のいずれか一方が上記栓部によって封止されており、該栓部は、隣り合う上記セル孔の上流側端部（３１）又は下流側端部（３２）を交互に封止する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガスフィルタ。
5. 上記セル孔は、上記排ガスフィルタを軸方向（Ｘ）において貫通する開放セル孔（３３）と、上記セル孔の上流側端部（３１）を閉塞する上記栓部が配設された栓詰めセル孔（３４）とからなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガスフィルタ。
6. 上記排ガスフィルタの上記軸方向と直交する断面において、上記開放セル孔における流路断面積よりも、上記栓詰めセル孔における流路断面積が大きい、請求項５に記載の排ガスフィルタ。
7. 上記セル孔は、内周形状が八角形のセル孔（３ａ）と、内周形状が四角形のセル孔（３ｂ）とからなり、上記八角形のセル孔の水力直径は、上記八角形のセル孔の水力直径よりも大きく、上記八角形のセル孔と上記四角形のセル孔とを交互に並べて形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガスフィルタ。

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