JP6862245B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、アイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を維持しつつ、低圧損のハニカムフィルタに関する。

様々な産業において、動力源として内燃機関が用いられている。一方で、内燃機関が燃料の燃焼時に排出する排ガスには、窒素酸化物等の有毒ガスと共に、煤や灰等の粒子状物質が含まれている。以下、粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。「ＰＭ」とは、「Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ」の略である。近年、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの除去に関する規制は世界的に厳しくなっており、ＰＭを除去するためのフィルタとして、例えば、ハニカム構造を有するウォールフロー（Ｗａｌｌ ｆｌｏｗ）型のフィルタが用いられている。

ウォールフロー型のフィルタとしては、多孔質の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基材と、複数のセルのいずれか一方の開口部に配設された目封止部と、を備えたハニカムフィルタが種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。このようなハニカムフィルタにおいては、例えば、流出端面側に目封止部が配設された流入セルと、流入端面側に目封止部が配設された流出セルとが、隔壁を隔てて交互に配置させ、多孔質の隔壁が、ＰＭを除去する濾過体となる。

また、ウォールフロー型のフィルタとして、ハニカム構造部の中心軸方向に直交する断面のセルの形状が、六角形と正方形との組み合わせによって構成された構造を有するハニカムフィルタが提案されている（例えば、特許文献５）。このようなハニカムフィルタは、耐熱強度に優れ、圧損を低く抑えることが可能とされている。

特開２００７−２０９８４２号公報 特開２０１２−０８１４１５号公報 特許第４２７９４９７号公報 特許第４５６７６７４号公報 特開２０１４−２００７４１号公報

特許文献５に記載されたハニカムフィルタは、１つの出口開口セル（以下、「流出セル」ともいう）の周囲を、４つの入口開口セル（以下、「流入セル」ともいう）が取り囲む構造となっている。このため、特許文献５に記載されたハニカムフィルタでは、「流入セルと流出セルとの間に配設された隔壁」と、「流入セル同士の間に配設された隔壁」との２種類の隔壁が存在することとなる。

通常、上述したようなハニカムフィルタでは、「流入セル同士の間に配設された隔壁」は、「流入セルと流出セルとの間に配設された隔壁」と比較して、排ガスが流れにくいという傾向があった。このため、特許文献５に記載されたようなハニカムフィルタにおいては、上記した２種類の隔壁において排ガスの流れが不均一となり、ハニカムフィルタの圧損が上昇してしまうという問題があった。

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る。本発明は、アイソスタティック強度を維持しつつ、低圧損のハニカムフィルタを提供する。

本発明によれば、以下に示すハニカムフィルタが提供される。

［１］ 流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する、柱状のハニカム基材と、
前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部に配設された目封止部と、を備え、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、
前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設された流入セルの形状が、五角形又は六角形であり、
前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設された流出セルの形状が、正方形であり、
複数の前記セルは、前記流入セルの一辺と、隣接する前記流出セルの一辺とが平行となるよう、１つの前記流出セルの周囲を、六角形の４つの前記流入セルが取り囲む構造、又は、１つの前記流出セルの周囲を、五角形の８つの前記流入セルが取り囲む構造となっており、
前記隔壁は、前記流入セルと前記流出セルとの間に配設された第一隔壁の厚さＴ１が、前記流入セル同士の間に配設された第二隔壁の厚さＴ２よりも薄くなるように構成されており、前記第一隔壁の厚さＴ１に対する、前記第二隔壁の厚さＴ２の比の値（Ｔ２／Ｔ１）が、１．０５〜２．９５であり、前記第二隔壁が、前記第一隔壁と交わる交点部に向かって前記第二隔壁の厚さＴ２が薄く又は厚くなる、厚さ傾斜部を有する、ハニカムフィルタ。

［２］ 前記第一隔壁の厚さＴ１に対する、前記第二隔壁の厚さＴ２の比の値（Ｔ２／Ｔ１）が、１．１〜２．１５である、前記［１］に記載のハニカムフィルタ。

［３］ 前記第一隔壁の厚さＴ１が、７０〜３００μｍである、前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。

［４］ 前記流入セルの水力直径が、前記流出セルの水力直径よりも小さい、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［５］ 前記流出セルの一辺の長さが、０．６〜３．０ｍｍである、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［６］ 前記隔壁の気孔率が、３５〜７０％である、前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［７］ 前記隔壁の気孔率が、５０〜７０％である、前記［６］に記載のハニカムフィルタ。

本発明のハニカムフィルタは、流入セルと流出セルとの間に配設された第一隔壁の厚さＴ１が、流入セル同士の間に配設された第二隔壁の厚さＴ２よりも薄くなるように構成されている。即ち、本発明のハニカムフィルタは、「Ｔ２＞Ｔ１」の関係を満たす。このため、同開口率の既存のハニカムフィルタと比較して、同等のアイソスタティック強度を維持しつつ、低圧損を実現することができるという効果を奏する。

即ち、第二隔壁の厚さＴ２を相対的に厚くすることで、第二隔壁内の細孔の総容積が相対的に増大し、第二隔壁の細孔内を排ガスが流れ易くなる。このため、第一隔壁の表面に煤等のＰＭが堆積して、第一隔壁の透過抵抗が増大した場合であっても、流入セル内に流入した排ガスが、第二隔壁の細孔内を経緯して、流出セル内へと流れ易くなる。これにより、ハニカムフィルタの低圧損を実現することができる。特に、第一隔壁は、流入セルから流出セルへと流れる排ガスの主流となるため、煤等のＰＭが堆積し易い傾向にあり、ＰＭの堆積に伴って透過抵抗が増大し易い。本発明のハニカムフィルタにおいては、第一隔壁の透過抵抗が増大した場合に、第二隔壁を排ガスの流路として極めて有効に活用することができる。

また、第二隔壁は、第一隔壁に比して、使用初期状態における圧損上昇への寄与度が低い。このため、第二隔壁の厚さＴ２を相対的に厚くしたとしても、使用初期状態におけるハニカムフィルタの圧損上昇を抑制することができる。更に、第二隔壁の厚さＴ２を相対的に厚くすることで、ハニカムフィルタ全体の熱容量が増大し、耐熱衝撃性の向上も期待することができる。

ハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す流入端面側から見た斜視図である。 図１に示すハニカムフィルタの流入端面を模式的に示す平面図である。 図１に示すハニカムフィルタの流出端面を模式的に示す平面図である。 図２に示す流入端面の一部を拡大した拡大平面図である。 図３に示す流出端面の一部を拡大した拡大平面図である。 図４のＡ−Ａ’断面を模式的に示す、断面図である。 図４に示すセルの形状を説明するための模式図である。 図５に示すセルの形状を説明するための模式図である。 ハニカムフィルタの他の実施形態におけるセルの形状を説明するための模式図である。 本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態におけるセルの形状を説明するための模式図である。 本発明のハニカムフィルタの更に別の実施形態におけるセルの形状を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。したがって、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、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。

（１）ハニカムフィルタ：
ハニカムフィルタの一の実施形態は、図１〜図８に示すようなハニカムフィルタ１００である。ここで、図１は、ハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す流入端面側から見た斜視図である。図２は、図１に示すハニカムフィルタの流入端面を模式的に示す平面図である。図３は、図１に示すハニカムフィルタの流出端面を模式的に示す平面図である。図４は、図２に示す流入端面の一部を拡大した拡大平面図である。図５は、図３に示す流出端面の一部を拡大した拡大平面図である。図６は、図４のＡ−Ａ’断面を模式的に示す、断面図である。図７は、図４に示すセルの形状を説明するための模式図である。図８は、図５に示すセルの形状を説明するための模式図である。

ハニカムフィルタ１００は、ハニカム基材４と、目封止部５を備えたものである。ハニカム基材４は、流入端面１１及び流出端面１２を有する柱状を呈するものである。ハニカム基材４は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配設された、多孔質の隔壁１を有する。図１〜図３に示すハニカム基材４においては、隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３を更に有している。なお、本発明において、セル２とは、隔壁１によって取り囲まれた空間のことを意味する。

目封止部５は、ハニカム基材４に形成されたセル２の流入端面１１側又は流出端面１２側のいずれか一方の端部に配設され、セル２の開口部を封止するものである。以下、流出端面１２側の端部に目封止部５が配設されたセル２を、「流入セル２ａ」という。また、流入端面１１側の端部に目封止部５が配設されたセル２を、「流出セル２ｂ」という。

本実施形態のハニカムフィルタは、セル２の延びる方向に直交する断面において、流入セル２ａの形状と、流出セル２ｂの形状とが異なっている。流入セル２ａの形状は、五角形又は六角形である。流出セル２ｂの形状は、正方形である。以下、セル２の延びる方向に直交する断面における「セルの形状」を、「セルの断面形状」、又は、単に、「セルの形状」ということがある。また、本明細書において、上述した「五角形」、「六角形」、及び「正方形」とは、後述する「略五角形」、「略六角形」、及び「略正方形」のことをそれぞれ意味する。

複数のセル２は、流入セル２ａの一辺と、隣接する流出セル２ｂの一辺とが平行となるよう、１つの流出セル２ｂの周囲を複数個の流入セル２ａが取り囲む構造となっている。図１〜図８に示すハニカムフィルタ１００においては、１つの流出セル２ｂの周囲を、六角形の４つの流入セル２ａが取り囲む構造となっている。本明細書において、上述した「平行」とは、後述する「略平行」のことを意味する。

ハニカムフィルタ１００において、流入セル２ａと流出セル２ｂとの間に配設された隔壁１を「第一隔壁１ａ」とする。また、流入セル２ａ同士の間に配設された隔壁１を「第二隔壁１ｂ」とする。本実施形態のハニカムフィルタ１００は、第一隔壁１ａの厚さＴ１が、第二隔壁１ｂの厚さＴ２よりも薄くなるように構成されていることを重要な特徴とする。

本実施形態のハニカムフィルタ１００は、同開口率の既存のハニカムフィルタと比較して、同等のアイソスタティック強度を維持しつつ、低圧損を実現することができるという効果を奏する。即ち、第二隔壁１ｂの厚さＴ２を相対的に厚くすることで、第二隔壁１ｂ内の細孔の総容積が相対的に増大し、第二隔壁１ｂの細孔内を排ガスが流れ易くなる。このため、第一隔壁１ａの表面に煤等のＰＭが堆積して、第一隔壁１ａの透過抵抗が増大した場合であっても、流入セル２ａ内に流入した排ガスが、第二隔壁１ｂの細孔内を経緯して、流出セル２ｂ内へと流れ易くなる。これにより、ハニカムフィルタ１００の低圧損を実現することができる。特に、第一隔壁１ａは、流入セル２ａから流出セル２ｂへと流れる排ガスの主流となるため、煤等のＰＭが堆積し易い傾向にあり、ＰＭの堆積に伴って透過抵抗が増大し易い。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、第一隔壁１ａの透過抵抗が増大した場合に、第二隔壁１ｂを排ガスの流路として極めて有効に活用することができる。

また、第二隔壁１ｂは、第一隔壁１ａに比して、使用初期状態における圧損上昇への寄与度が低い。このため、第二隔壁１ｂの厚さＴ２を相対的に厚くしたとしても、使用初期状態におけるハニカムフィルタ１００の圧損上昇を抑制することができる。更に、第二隔壁１ｂの厚さＴ２を相対的に厚くすることで、ハニカムフィルタ１００全体の熱容量が増大し、耐熱衝撃性の向上も期待することができる。

本明細書において、「略五角形」とは、五角形、五角形の少なくとも１つの角部が曲線状に形成された形状、及び五角形の少なくとも１つの角部が直線状に面取りされた形状を意味する。また、流入セル同士の間に配設された第二隔壁が、後述する「厚さ傾斜部」を有する場合、当該流入セルの形状は、「厚さ傾斜部」を構成する二辺を平行な二辺と見做した際の形状とする。「略六角形」とは、六角形、六角形の少なくとも１つの角部が曲線状に形成された形状、及び六角形の少なくとも１つの角部が直線状に面取りされた形状を意味する。「略正方形」とは、正方形、正方形の少なくとも１つの角部が曲線状に形成された形状、及び正方形の少なくとも１つの角部が直線状に面取りされた形状を意味する。「略平行」とは、平行、及び平行な二辺のうちの一辺が±１５°の範囲内において傾いた状態の二辺の位置関係のことを意味する。

本実施形態のハニカムフィルタにおいては、図７及び図８に示すように、第一隔壁１ａの厚さＴ１が、第二隔壁１ｂの厚さＴ２よりも薄くなるように構成されていれば、それぞれの隔壁１の厚さについては特に制限はない。ただし、第一隔壁１ａの厚さＴ１に対する、第二隔壁１ｂの厚さＴ２の比の値である「Ｔ２／Ｔ１」の値が、１．０５〜２．９５であり、１．１０〜２．１５であることが好ましく、１．１５〜２．１５であることが更に好ましく、１．１５〜１．７０であることが特に好ましい。「Ｔ２／Ｔ１」の値が、１．０５未満であると、第二隔壁１ｂの細孔内を流れる排ガスの量を十分に確保することができず、圧損を低下させる十分な効果が得られ難くなることがある。一方、「Ｔ２／Ｔ１」の値が、２．９５を超えると、相対的に第二隔壁１ｂの厚さが厚すぎて、ハニカムフィルタ１００の開口率が減少し、圧損を低下させる十分な効果が得られ難くなることがある。

第一隔壁１ａの厚さＴ１は、７０〜３００μｍであることが好ましく、１２０〜２８０μｍであることが更に好ましく、１７０〜２６０μｍ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、アイソスタティック強度を維持しつつ、低圧損のハニカムフィルタ１００とすることができる。

第一隔壁１ａの厚さＴ１、及び第二隔壁１ｂの厚さＴ２は、マイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。マイクロスコープとしては、例えば、キーエンス社製のＶＨＫ−１０００（商品名）を用いることができる。具体的には、まず、ハニカムフィルタ１００を、セル２の延びる方向に直交するように切断する。そして、ハニカムフィルタ１００の切断面における第一隔壁１ａ及び第二隔壁１ｂを、マイクロスコープによって観測し、その厚さを測定する。この際、「第一隔壁１ａの厚さＴ１」は、流入セル２ａの一辺と、隣接する流出セル２ｂの一辺との間に存在する第一隔壁１ａの厚さのうち、最も厚さの薄い部分の厚さとする。同様に、「第二隔壁１ｂの厚さＴ２」は、２つの流入セル同士の間に存在する第二隔壁１ｂの厚さのうち、最も厚さの薄い部分の厚さとする。

本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、流入セル２ａの水力直径が、流出セル２ｂの水力直径よりも小さいことが好ましい。このように構成することによって、アイソスタティック強度を維持しつつ、低圧損を実現するという効果がより発現し易くなる。ここで、水力直径とは、各セル２の断面積及び周長に基づき、４×（断面積）／（周長）によって計算される値である。

流入セル２ａの水力直径は、０．７０〜１．３０ｍｍであることが好ましく、０．８５〜１．１５ｍｍであることが更に好ましく、０．９０〜１．１０ｍｍであることが特に好ましい。また、流入セル２ａの水力直径が、流出セル２ｂの水力直径より、０．５０〜１．３０倍であることが好ましく、０．７５〜０．９５倍であることが更に好ましい。

流出セル２ｂの一辺の長さが、０．６〜３．０ｍｍであることが好ましく、０．６〜２．０ｍｍであることが更に好ましく、０．７〜１．５ｍｍ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、耐熱衝撃性を向上させつつ、低圧損を実現するという効果が発現し易くなる。

ハニカム基材の隔壁の気孔率が、３５〜７０％であることが好ましく、５０〜７０％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率が３５％未満であると、圧損が増大することがある。隔壁の気孔率が７０％を超えると、ハニカム基材の強度が不十分となり、排ガス浄化装置に用いられる缶体内にハニカムフィルタを収納する際に、ハニカムフィルタを十分な把持力で保持することが困難となる。隔壁の気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｍｅｒｃｕｒｙ ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）によって計測された値とする。水銀ポロシメータとしては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｕｔｏｐｏｒｅ ９５００（商品名）を挙げることができる。

隔壁の材料が、強度、耐熱性、耐久性等の観点から、主成分は酸化物又は非酸化物の各種セラミックスや金属等であることが好ましい。具体的には、セラミックスとしては、例えば、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、チタン酸アルミニウムから構成される材料群より選択された少なくとも１種を含む材料からなることが好ましい。金属としては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属及び金属珪素等が考えられる。これらの材料の中から選ばれた１種又は２種以上を主成分とすることが好ましい。高強度、高耐熱性等の観点から、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、コージェライト、炭化珪素、及び窒化珪素から構成される材料群より選ばれた１種又は２種以上を主成分とすることが特に好ましい。また、セラミックス材料としては、例えば、炭化珪素の粒子をコージェライトを結合材として結合した複合材料であってもよい。また、高熱伝導率や高耐熱性等の観点からは、炭化珪素又は珪素−炭化珪素複合材料が特に適している。ここで、「主成分」とは、その成分中に、５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上存在する成分のことを意味する。

目封止部の材料については特に制限はないが、上記した隔壁の材料として挙げたものを好適に用いることができる。

ハニカムフィルタの全体形状については特に制限はない。本実施形態のハニカムフィルタの全体形状は、流入端面及び流出端面の形状が、円形、又は楕円形であることが好ましく、特に、円形であることが好ましい。また、ハニカムフィルタの大きさは、特に限定されないが、流入端面から流出端面までの長さが、５０〜３００ｍｍであることが好ましい。また、ハニカムフィルタの全体形状が円柱状の場合、それぞれの端面の直径が、１００〜４００ｍｍであることが好ましい。

本実施形態のハニカムフィルタは、内燃機関の排ガス浄化用の部材として好適に用いることができる。本実施形態のハニカムフィルタは、ハニカム基材の隔壁の表面及び隔壁の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒が担持されたものであってもよい。

次に、ハニカムフィルタの他の実施形態について、図９〜図１１を参照しつつ説明する。図９は、ハニカムフィルタの他の実施形態におけるセルの形状を説明するための模式図である。図１０は、本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態におけるセルの形状を説明するための模式図である。図１１は、本発明のハニカムフィルタの更に別の実施形態におけるセルの形状を説明するための模式図である。

図９に示すハニカムフィルタ２００は、ハニカム基材２４と、目封止部２５を備えたものである。ハニカム基材２４は、流入端面３１及び流出端面（図示せず）を有する柱状を呈するものである。ハニカム基材２４は、流入端面３１から流出端面（図示せず）まで延びる複数のセル２２を取り囲むように配設された、多孔質の隔壁２１を有する。

図９に示すハニカムフィルタ２００は、セル２２の延びる方向に直交する断面において、流入セル２２ａの形状が、五角形であり、流出セル２２ｂの形状が、正方形である。ハニカムフィルタ２００においては、１つの流出セル２２ｂの周囲を、五角形の８つの流入セル２２ａが取り囲む構造となっている。

ハニカムフィルタ２００は、流入セル２２ａと流出セル２２ｂとの間に配設された第一隔壁２１ａの厚さＴ１が、流入セル２２ａ同士の間に配設された第二隔壁２１ｂの厚さＴ２よりも薄くなるように構成されている。

このように構成されたハニカムフィルタ２００においても、同開口率の既存のハニカムフィルタと比較して、同等のアイソスタティック強度を維持しつつ、低圧損を実現することができるという効果を奏する。また、ハニカムフィルタ２００は、流出セル２２ｂを取り囲むように配置された第一隔壁２１ａに対して、８本の第二隔壁２１ｂがそれぞれ交わるように構成されているため、第二隔壁２１ｂを排ガスの流路として活用する場合に、より大きな効果を期待することができる。

ハニカムフィルタ２００は、流入セル２２ａの形状が五角形であること以外は、これまでに説明した図１〜図８に示すハニカムフィルタ１００と同様に構成されていることが好ましい。

図１０に示すハニカムフィルタ３００は、ハニカム基材４４と、目封止部４５を備えたものである。ハニカム基材４４は、流入端面５１及び流出端面（図示せず）を有する柱状を呈するものである。ハニカム基材４４は、流入端面５１から流出端面（図示せず）まで延びる複数のセル４２を取り囲むように配設された、多孔質の隔壁４１を有する。

図１０に示すハニカムフィルタ３００は、セル４２の延びる方向に直交する断面において、流入セル４２ａの形状が、五角形であり、流出セル４２ｂの形状が、正方形である。ハニカムフィルタ３００においては、１つの流出セル４２ｂの周囲を、五角形の８つの流入セル４２ａが取り囲む構造となっている。

ハニカムフィルタ３００においても、流入セル４２ａと流出セル４２ｂとの間に配設された第一隔壁４１ａの厚さＴ１が、流入セル４２ａ同士の間に配設された第二隔壁４１ｂの厚さＴ２，Ｔ２’よりも薄くなるように構成されている。

ハニカムフィルタ３００においては、第二隔壁４１ｂが、第一隔壁４１ａと交わる交点部に向かって第二隔壁４１ｂの厚さＴ２が薄くなる、厚さ傾斜部４６を有する。このような厚さ傾斜部４６を有することにより、ハニカムフィルタ３００の耐熱衝撃性を向上させることができる。即ち、第二隔壁４１ｂ同士が十字状に交差する部分は、相対的に応力が発生し易いため、第二隔壁４１ｂ同士が十字状に交差する部分を相対的に更に厚くすることで、ハニカムフィルタの構造的な強度を向上させることができる。これにより、ハニカムフィルタ３００にて捕集したＰＭを燃焼除去する再生工程時の耐熱衝撃性を向上させることができる。

図１１に示すハニカムフィルタ４００は、セル４２の延びる方向に直交する断面において、流入セル４２ａの形状が、五角形であり、流出セル４２ｂの形状が、正方形である。ハニカムフィルタ４００においては、１つの流出セル４２ｂの周囲を、五角形の８つの流入セル４２ａが取り囲む構造となっている。

ハニカムフィルタ４００においても、流入セル４２ａと流出セル４２ｂとの間に配設された第一隔壁４１ａの厚さＴ１が、流入セル４２ａ同士の間に配設された第二隔壁４１ｂの厚さＴ２，Ｔ２’よりも薄くなるように構成されている。

ハニカムフィルタ４００においては、第二隔壁４１ｂが、第一隔壁４１ａと交わる交点部に向かって第二隔壁４１ｂの厚さＴ２が厚くなる、厚さ傾斜部４６を有する。このような厚さ傾斜部４６を有することにより、ハニカムフィルタ４００をより低圧損のものとすることができる。更に、第二隔壁４１ｂ同士が十字状に交差する部分に対して、煤等のＰＭが堆積し難くなるため、ハニカムフィルタ４００にて捕集したＰＭを燃焼除去する再生工程時において、ＰＭ燃焼時の最高温度の上昇を抑制し、耐熱衝撃性を向上させることができる。

（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を製造する方法について説明する。

まず、ハニカム基材を作製するための可塑性の坏土を作製する。ハニカム基材を作製するための坏土は、原料粉末として、前述の隔壁の好適な材料群の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、及び水を添加することによって作製することができる。

次に、作製した坏土を押出成形することにより、複数のセルを区画形成する隔壁、及び最外周に配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を得る。押出成形においては、押出成形用の口金として、坏土の押出面に、成形するハニカム成形体の反転形状となるスリットが形成されたものを用いることができる。得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。

次に、ハニカム成形体の製造に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を形成する。目封止部を形成する方法については、従来公知のハニカムフィルタの製造方法に準じて行うことができる。

次に、得られたハニカム成形体を焼成することにより、ハニカムフィルタを得る。焼成温度及び焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料に最適な焼成温度及び焼成雰囲気を選択することができる。なお、本発明のハニカムフィルタを製造する方法は、これまでに説明した方法に限定されることはない。

（実施例１）
まず、ハニカム基材を作製するための坏土を調製した。実施例１では、坏土を調製するための原料粉末として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを、８０：２０の質量割合で混合した混合粉末を準備した。この混合粉末に、バインダ、造孔材、及び水を添加して、成形原料とした。次に、成形原料を混練して円柱状の坏土を作製した。

次に、ハニカム成形体作製用の口金を用いて坏土を押出成形し、全体形状が円柱状のハニカム成形体を得た。

次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。

次に、乾燥したハニカム成形体に、目封止部を形成した。具体的には、まず、ハニカム成形体の流入端面に、流入セルが覆われるようにマスクを施した。その後、マスクの施されたハニカム成形体の端部を、目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない流出セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、ハニカム成形体の流出端面についても、上記と同様の方法で、流入セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、目封止部を形成したハニカム成形体を、更に、熱風乾燥機で乾燥した。

次に、目封止部を形成したハニカム成形体を脱脂し、焼成してハニカムフィルタを得た。

実施例１のハニカムフィルタは、図９に示すハニカムフィルタ２００のように、正方形の流出セル２２ｂの周囲を、８個の五角形の流入セル２２ａが取り囲むように配置されたセル構造を有するものであった。実施例１のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率が６３％であった。端面の直径が１４３．８ｍｍ、セルの延びる方向における長さが１５２．４ｍｍであった。隔壁の気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。また、実施例１のハニカムフィルタは、図９に示す第一隔壁２１ａの厚さＴ１が、２４８μｍであり、第二隔壁２１ｂの厚さＴ２が、２６０μｍであった。したがって、実施例１のハニカムフィルタは、第一隔壁の厚さＴ１に対する、第二隔壁の厚さＴ２の比の値（Ｔ２／Ｔ１）が、１．０５であった。表１に、「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」の値を示す。以下、実施例１〜６４との記載を、参考例１〜６４と読み替える。

実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、「圧損性能評価」及び「耐熱衝撃性」を行った。結果を表１に示す。

（圧損性能評価）
圧損性能評価においては、同一条件で測定された「基準となるハニカムフィルタ」の圧損の値を基準値として、各実施例のハニカムフィルタの圧損性能評価を行った。具体的には、大型風洞装置を用いて、１０ｍ^３／分の風量における圧損を測定した。そして、基準となるハニカムフィルタの圧損の値をＰ_０とし、各実施例のハニカムフィルタの圧損の値をＰ_１とした場合、（Ｐ_１−Ｐ_０）／Ｐ_０×１００にて算出される値を、圧損性能評価の結果とした。なお、実施例１〜３０において、基準となるハニカムフィルタを、比較例１とする。また、圧損の測定においては、ハニカムフィルタに煤の堆積していない状態の圧損と、ハニカムフィルタに４ｇ／Ｌ又は８ｇ／Ｌの煤が堆積している状態の圧損を測定し、３種類の評価を行った。表１において、「煤堆積量」の「０ｇ／Ｌ」の欄に記載された結果は、各ハニカムフィルタに煤の堆積していない状態の圧損に関する性能評価結果である。表１において、「煤堆積量」の「４ｇ／Ｌ」及び「８ｇ／Ｌ」の欄に記載された結果は、各ハニカムフィルタに４ｇ／Ｌ又は８ｇ／Ｌの煤が堆積している状態の圧損に関する性能評価結果である。

（耐熱衝撃性）
まず、２．０Ｌディーゼルエンジンを搭載するエンジンベンチにて、一定運転条件にて、所定量の煤を発生させ、発生させた煤を、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの隔壁の表面に堆積させた。次に、ポストインジェクションによる再生処理を行い、ハニカムフィルタの入口ガス温度を上昇させ、ハニカムフィルタの前後の圧損が低下し始めたところでポストインジェクションを切り、エンジンをアイドル状態に切り替えた。再生処理前の所定量の煤の堆積量を徐々に増加させ、ハニカムフィルタにクラックが生じるまで、上記操作を繰り返して行った。ハニカムフィルタにクラックが生じる煤の堆積量を、各ハニカムフィルタにおける「煤の堆積限界量」とした。以下の評価基準に従い、ハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」の評価を行った。なお、実施例１〜３０において、基準となるハニカムフィルタを、比較例１とする。
評価「優」：基準となるハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」を１００％とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」が、１１０％以上の場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：基準となるハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」を１００％とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」が、１００％以上、１１０％未満の場合、その評価を「良」とする。
評価「不可」：基準となるハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」を１００％とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」が、１００％未満の場合、その評価を「不可」とする。

（実施例２〜３０）
「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。実施例２〜３０のハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧損性能評価」及び「耐熱衝撃性」を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。即ち、比較例１においては、第一隔壁の厚さＴ１と、第二隔壁の厚さＴ２とが同じ値となるハニカムフィルタを作製した。

（実施例３１〜６０）
実施例３１〜６０においては、ハニカム基材を作製するための坏土の調製において、実施例１にて調製した坏土よりも造孔材の量を増量して、隔壁の気孔率が４１％となるハニカムフィルタを製造した。このような坏土を使用し、「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」を、表２に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。実施例３１〜６０のハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧損性能評価」及び「耐熱衝撃性」を行った。結果を表２に示す。なお、実施例３１〜６０については、基準となるハニカムフィルタを、後述する比較例２とした。

（比較例２）
「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」を、表２に示すように変更したこと以外は、実施例３１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。即ち、比較例２においては、第一隔壁の厚さＴ１と、第二隔壁の厚さＴ２とが同じ値となるハニカムフィルタを作製した。

（実施例６１〜６４）
実施例６１〜６４においては、図７に示すハニカムフィルタ１００のように、正方形の流出セル２ｂの周囲を、４個の六角形の流入セル２ａが取り囲むように配置されたセル構造を有するハニカムフィルタを作製した。ハニカムフィルタを作製する原料については、実施例１と同様のものを用いた。実施例６１〜６４のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率が６３％であった。表３に、実施例６１〜６４のハニカムフィルタの「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」の値を示す。実施例６１〜６４のハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧損性能評価」及び「耐熱衝撃性」を行った。結果を表３に示す。なお、実施例６１〜６４については、基準となるハニカムフィルタを、後述する比較例３とした。

（比較例３）
「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」を表３に示すように変更したこと以外は、実施例６１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。即ち、比較例３においては、第一隔壁の厚さＴ１と、第二隔壁の厚さＴ２とが同じ値となるハニカムフィルタを作製した。

（実施例６５〜６８）
実施例６５〜６８においては、図１０に示すハニカムフィルタ３００のように、正方形の流出セル４２ｂの周囲を、８個の五角形の流入セル４２ａが取り囲むように配置されたセル構造を有するハニカムフィルタを作製した。ハニカムフィルタを作製する原料については、実施例１と同様のものを用いた。実施例６５〜６８のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率が４１％であった。実施例６５〜６８のハニカムフィルタは、第二隔壁が、第一隔壁と交わる交点部に向かって、その厚さが漸減する厚さ傾斜部を有するものとした。表４に、実施例６５〜６８のハニカムフィルタの「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」の値を示す。実施例６５〜６８のハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧損性能評価」及び「耐熱衝撃性」を行った。結果を表４に示す。なお、実施例６５〜６８については、基準となるハニカムフィルタを、後述する比較例４とした。

（比較例４）
「第一隔壁の厚さＴ１（μｍ）」、「第二隔壁の厚さＴ２（μｍ）」、及び「Ｔ２／Ｔ１」を表４に示すように変更したこと以外は、実施例６５と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。即ち、比較例４においては、第一隔壁の厚さＴ１と、第二隔壁の厚さＴ２とが同じ値となるハニカムフィルタを作製した。

（結果）
実施例１〜６８のハニカムフィルタは、基準となる比較例１〜４のハニカムフィルタに対して、低圧損のものであった。即ち、第一隔壁の厚さＴ１が、第二隔壁の厚さＴ２よりも薄くなるように構成することにより、低圧損を実現できることが確認された。また、実施例１〜６８のハニカムフィルタは、耐熱衝撃性についても優れたものであった。また、実施例１〜６８のハニカムフィルタは、基準となる比較例１〜４のハニカムフィルタと比較した場合に、同程度のアイソスタティック強度を有するものであった。また、実施例４〜１３のハニカムフィルタの圧損性能評価の結果から、「Ｔ２／Ｔ１」の値が１．２〜１．６５の範囲である場合に、より低圧損を実現できることが確認された。

本発明のハニカムフィルタは、排ガスを浄化するためのフィルタとして利用することができる。

１，２１，４１：隔壁、１ａ，２１ａ，４１ａ：第一隔壁、１ｂ，２１ｂ，４１ｂ：第二隔壁、２，２２，４２：セル、２ａ，２２ａ，４２ａ：流入セル、２ｂ，２２ｂ，４２ｂ：流出セル、３：外周壁、４，２４，４４：ハニカム基材、５，２５，４５：目封止部、４６：厚さ傾斜部、１１，３１，５１：流入端面、１２：流出端面、１００，２００，３００，４００：ハニカムフィルタ、Ｔ１：第一隔壁の厚さ、Ｔ２，Ｔ２’：第二隔壁の厚さ。

Claims (7)

1. 流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する、柱状のハニカム基材と、
   前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部に配設された目封止部と、を備え、
   前記セルの延びる方向に直交する断面において、
   前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設された流入セルの形状が、五角形又は六角形であり、
   前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設された流出セルの形状が、正方形であり、
   複数の前記セルは、前記流入セルの一辺と、隣接する前記流出セルの一辺とが平行となるよう、１つの前記流出セルの周囲を、六角形の４つの前記流入セルが取り囲む構造、又は、１つの前記流出セルの周囲を、五角形の８つの前記流入セルが取り囲む構造となっており、
   前記隔壁は、前記流入セルと前記流出セルとの間に配設された第一隔壁の厚さＴ１が、前記流入セル同士の間に配設された第二隔壁の厚さＴ２よりも薄くなるように構成されており、前記第一隔壁の厚さＴ１に対する、前記第二隔壁の厚さＴ２の比の値（Ｔ２／Ｔ１）が、１．０５〜２．９５であり、前記第二隔壁が、前記第一隔壁と交わる交点部に向かって前記第二隔壁の厚さＴ２が薄く又は厚くなる、厚さ傾斜部を有する、ハニカムフィルタ。
2. 前記第一隔壁の厚さＴ１に対する、前記第二隔壁の厚さＴ２の比の値（Ｔ２／Ｔ１）が、１．１〜２．１５である、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
3. 前記第一隔壁の厚さＴ１が、７０〜３００μｍである、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
4. 前記流入セルの水力直径が、前記流出セルの水力直径よりも小さい、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
5. 前記流出セルの一辺の長さが、０．６〜３．０ｍｍ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。
6. 前記隔壁の気孔率が、３５〜７０％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。
7. 前記隔壁の気孔率が、５０〜７０％である、請求項６に記載のハニカムフィルタ。

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