JP2006305504A - セラミックハニカムフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 セラミックハニカム構造体の流入側と流出側の流路のうちの所望の流路が封止部で目封じされると共に、流入側に位置する封止部が流入側端面から離れて配置されるセラミックハニカムフィルタであって、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、封止部と隔壁間の熱応力による破損が防止され、しかもＰＭの捕集効率を維持し得るセラミックハニカムフィルタを得る。
【解決手段】 封止部で目封じされるべき流路における封止部のない流路が、封止部で目封じされるべき流路の０．０３〜１．５％とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の微粒子状物質（パティキュレート・マター、以下「ＰＭ」という）を除去するのに使用されるセラミックハニカムフィルタに関する。

ディーゼルエンジンなどの排気ガス中には炭素を主体とするＰＭが多量に含まれており、これが大気中に放出されると、人体や環境に悪影響を与える。このため、ディーゼルエンジンなどの排気ガス系には、ＰＭを捕集、浄化するためのフィルタが搭載されている。

図６は、自動車の排気ガス中のＰＭを捕集、浄化する、従来のセラミックハニカムフィルタ（以下「ハニカムフィルタ」という）６０の断面模式図である。図６で、ハニカムフィルタ６０は、流路方向に垂直な断面が略円状または略楕円状の外周壁１と、この外周壁１の内周側で隔壁２により囲まれた多数の流路３、４を有するセラミックハニカム構造体（以下、「ハニカム構造体」という）が、排気ガスの流入側端面７と流出側端面８おいて各々封止部５、６で交互に目封じされている。

図６のハニカムフィルタ６０において、排気ガスの浄化は以下のとおり行われる。排気ガス（点線矢印で示す）は、流入側端面７に開口している流路３から流入する。排気ガスは、流路３の流出側端面８は封止部６で目封じされていることから、隔壁２に形成された細孔（図示せず）を通過した上で、隣接する流路４から流出、大気中に放出される。このとき、排気ガス中に含まれるＰＭなどは、隔壁２に形成された細孔で捕集され、排気ガスが浄化される。細孔に捕集されたＰＭが一定量以上になって細孔の目詰まりが発生すると、圧力損失が大きくなってエンジンの出力低下につながり好ましくない。このため、フィルタとしての機能を一旦停止させて、バーナーや電気ヒータなどで捕集した微粒子を燃焼させてフィルタの再生が行われる。

ところで、図６に示すようなハニカムフィルタ６０の流入側端面７は、開口している流路３と封止部５とが隣接しているので開口率が５０％以下と小さくなっている。このようなことから、排気ガス中に含まれるＰＭが封止部５の前面に次第に堆積して、開口している流路３が閉塞され、背圧が上昇してエンジン出力が急激に低下する場合がある。特にディーゼルエンジンで軽油などが噴霧されると、液状の粒子が流入側端面７に直接衝突するため、閉塞がさらに進みやすく、またＰＭが高濃度に堆積した箇所は温度が上昇し易いので、燃焼に伴って発生する局部的な熱応力によりハニカムフィルタ６０が破損することもある。

これを解決しようとして、特許文献１には、ハニカムフィルタの流入側に加熱手段を設けると共に、排気ガスの流入側に位置する封止部と流入側の端面とに空間を設けた排気ガス浄化用構造物が提案されている。この特許文献１によれば、流入側に位置する封止部と流入側の端面との空間内にＰＭが多く付着され、この付着したＰＭを加熱手段で加熱することで、熱量が流出側まで有効に伝達されて、流出側に付着したＰＭが燃焼し、ハニカムフィルタの再生が容易になるとしている。

本出願人らも、特許文献２として、流入側の封止部を流入側端面より離して配置すると共に、流路を区画する隔壁および封止部の少なくとも一部に触媒物質を担持したハニカムフィルタを提案している。本出願人らの特許文献２によれば、ハニカムフィルタの上流側に、燃料や炭化水素ガスが未燃のまま噴射されても、触媒物質によって燃焼し易くなり、ＰＭの堆積による流路の閉塞を起こり難くして、異常燃焼によるハニカムフィルタの破損や溶損の問題を回避することができる。

特公平３−６８２１０号公報 特開２００４−２５１２６６号公報

通常のセラミックハニカム構造体は、コージェライト質からなり、押出成形法により、原料の板状カオリン粒子を金型の狭いスリットを通過させる際に壁面内に配向させ、その後、焼成で生成されるコージェライト結晶を配向させ、ハニカム構造体の流路方向や径方向の熱膨張係数が小さくなるようにしている。しかし、目封止部を形成する目封止材は同じ原料も用いても、金型の狭いスリットを通過させないため、コージェライト結晶の配向はランダムとなり、両者の熱膨張係数を完全に一致させることは困難であった。従って、目封止材を焼成するために、ハニカム構造体とともに１３００℃以上の高温で一体化させた後で室温に戻すことにより、ハニカム構造体の目封止部とセル壁の熱膨張係数の違いにより、両者の界面に大きな残留応力が作用するようになる。

このため、この残留応力を有することによって、ハニカムフィルタ中のＰＭを燃焼して再生する際には、ハニカムフィルタが昇温されその後冷却されるが、このとき封止部は膨張、収縮を繰り返す。特許文献１や特許文献２に提案される、流入側の封止部が内部にあるハニカムフィルタにおいては、隔壁と封止部の熱膨張係数（ＣＴＥ）の違いによって応力が集中して破損しやすく、万一破損すると、圧力損失は少なくなるが、ＰＭの捕集効率が下がり、フィルタとしての本来の機能が損なわれるおそれがある。

したがって、本発明の課題は、ハニカム構造体の流入側と流出側の流路のうちの所望の流路が封止部で目封じされると共に、流入側に位置する封止部が流入側端面から離れて配置されるハニカムフィルタであって、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、封止部と隔壁間の熱応力による破損が防止され、しかもＰＭの捕集効率を維持し得るハニカムフィルタを得ることにある。

本発明者らは、上記構造のハニカムフィルタにおいて、封止部で目封じされるべき流路における封止部のない流路を、封止部で目封じされるべき流路に対して特定の比率にすれば、上記課題が解決できるとの知見を得、本発明に想到した。

すなわち本発明は、ハニカム構造体の流入側と流出側の所望の流路が封止部で目封じされると共に、前記流入側に位置する封止部の端面が、前記ハニカム構造体の流入側端面から離れて配置されるハニカムフィルタであって、前記封止部で目封じされるべき流路における封止部のない流路が、前記封止部で目封じされるべき流路の０．０３〜１．５％とされていることを特徴とする。

流入側に位置する封止部の端面が、ハニカム構造体の流入側端面から離して配置されることで、流入側端面と流入側の封止部とで空間が形成され、この空間内にＰＭが多く付着する。そして、空間内に付着したＰＭを加熱手段で加熱することで、空間内のＰＭが燃焼すると共に、燃焼の際に発生する熱量が流出側まで有効に伝達されて流出側に付着したＰＭも燃焼させることができる。

さらに、封止部で目封じされるべき流路における封止部のない流路が、封止部で目封じされるべき流路の０．０３％以上とされることで、全ての流路が封止部で目封じされたハニカムフィルタと比較して、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、封止部と隔壁間の熱応力による破損が防止される。一方、封止部で目封じされるべき流路における封止部のない流路が、封止部で目封じされるべき流路の１．５％を超えると、ＰＭの捕集効率が低下する。封止部のない流路は、封止部で目封じされるべき流路の０．０４〜０．８％が好ましい。

本発明のハニカムフィルタにおいて、前記封止部のない流路が隣接していないことが好ましく、前記封止部のない流路が該封止部の略中央に貫通孔が形成されたものであっても良い。この構成とすることで、圧力損失が大きくなるのを抑制しつつ、ＰＭの捕集効率低下を少なくする。

本発明のハニカムフィルタにおいて、外周壁が円筒状の場合は、外径が１５０〜３２０ｍｍ、隔壁の厚さが０．１〜０．５ｍｍ、隔壁のピッチが１．０〜３．０ｍｍであることが好ましく、流路を区画する隔壁は、気孔率が５０〜８０％、平均細孔径が１０〜４０μｍであることが好ましい。

隔壁の厚さが０．１ｍｍ未満では、隔壁が細孔を有する多孔質体であることからハニカムフィルタの強度が低下するので好ましくない。一方、隔壁の厚さが０．５ｍｍを超えると、排気ガスに対する隔壁の通気抵抗が大きくなって圧力損失が大きくなる。より好ましい隔壁の厚さは、０．２〜０．４ｍｍである。また、隔壁のピッチが１．０ｍｍ未満であると、ハニカムフィルタの流路の開口面積が小さくなって、排気ガスが流路を出入りする際の圧力損失が大きくなるため好ましくない。一方、隔壁のピッチが３．０ｍｍを超えると、ハニカムフィルタの単位体積当たりの表面積が小さくなって、圧力損失が大きくなることがある。より好ましい隔壁のピッチは１．２〜２．０ｍｍである。

また、隔壁の気孔率が５０％未満であると、隔壁に形成された細孔を排気ガスが通過する際の抵抗が大きくなって、ハニカムフィルタの圧力損失が上昇し、結果としてエンジンの出力低下につながる。一方、隔壁の気孔率が８０％を超えると、隔壁の強度が低下して、使用時の熱衝撃や機械的振動により破損することがあり、また捕集効率も低下する。平均細孔径が１０μｍ未満であると、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなり、エンジンの出力低下につながる。一方、平均細孔径が４０μｍを超えると、隔壁の強度が低下して、使用時の熱衝撃や機械的振動により破損することがあり、また捕集効率も低下する。

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、耐熱性に優れた材料を使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、窒化アルミニウム及びＬＡＳからなる群から選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを主結晶とする材料は、安価で耐熱性、耐食性に優れ、また低熱膨張であることから最も好ましい。

ハニカムフィルタの隔壁の表面および細孔内には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ等の白金族金属、Ａｇ、Ｃｕや酸化チタニウム、酸化バナジウム、ゼオライト、などの触媒成分を担持しても良く、更に触媒成分と排気ガスの接触面積を大きくするため、公知のγアルミナなどの活性アルミナからなる高比表面積材料を担持しても良い。これにより、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物などを浄化したり、フィルタ内に堆積したＰＭを燃焼除去する際に、燃焼を促進させることができ、ＰＭの浄化が容易となる。

なお、本発明のハニカムフィルタにおいて、流入側と流出側の各封止部は、その長さが同じでも異なっても良く、一体のハニカム構造体に封止部を設けても、複数のハニカム構造体を接合して封止部を設けても良い。

本発明のハニカムフィルタによれば、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、封止部と隔壁間の熱応力による破損が防止され、しかもＰＭの捕集効率を維持し得る。

以下、本発明の実施の形態の数例を、図面に基づき詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るハニカムフィルタ１０であり、（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＡ矢視図である。実施の形態１に係るハニカムフィルタ１０は、ハニカム構造体の流入側と流出側の所望の流路３、４が各封止部５、６で目封じされると共に、流入側に位置する封止部５の端面５ａが、ハニカム構造体の流入側端面からこのハニカム構造体の全長Ｌの０．４倍の区間Ｌ１に配置され、かつ封止部５で目封じされるべき流路４における封止部５のない（二点鎖線で示す）流路９ａが、封止部５で目封じされるべき流路４の０．１％とされている。また、封止部のない流路９ａが隣接しないようにされている。

図１に示すハニカムフィルタ１０で、流入した排気ガス（点線矢印で示す）は、以下のようにして浄化される。排気ガスは、流入側端面７に開口している流路３から流入する。そして、流路３に入った排気ガスは、隔壁２を通過する際にＰＭが一次的に捕捉された後、流出側端面８に開口している流路３から流出、大気中に放出される。また、流入側に位置する封止部５の端面５ａが、ハニカム構造体の流入側端面７からこのハニカム構造体の全長Ｌの０．４倍の区間Ｌ１に配置されているので、封止部５と流入側端面７との空間Ｓ内にＰＭが多く付着する。そして、空間Ｓ内に付着したＰＭを加熱手段（図示せず）で加熱することで、空間Ｓ内のＰＭが燃焼すると共に、燃焼の際に発生する熱量が流出側まで有効に伝達されて流出側に付着したＰＭも燃焼する。さらに、封止部５で目封じされるべき流路４における封止部５のない流路９ａが、封止部５で目封じされるべき流路４の０．１％とされているので、全ての流路４が封止部５で目封じされたハニカムフィルタと比較して、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、封止部５と隔壁２間の熱応力による破損が防止され、しかもＰＭの捕集効率が維持される。

実施の形態１に係るハニカムフィルタ１０は、以下のようにして得ることができる。先ず、カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、ＳｉＯ₂：４７〜５３％、Ａｌ₂Ｏ₃：３３〜３８％、ＭｇＯ：１２〜１６％、およびＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ 、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ_2、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｐ₂Ｏ₅などの不可避的に混入する成分を全体で２．５％以下を含むようなコージェライト生成原料粉末とし、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のバインダー、潤滑剤、造孔材としてグラファイトを添加し、乾式で十分混合した後、規定量の水を添加、十分な混練を行って可塑化したセラミック杯土を作製する。次に、押出し成形用金型を用いて坏土を押出し成形し、切断して、ハニカム構造を有する成形体とする。次に、成形体を、乾燥、焼成させ、外周壁１となる外径が２６７ｍｍ、全長Ｌが３００ｍｍ、隔壁２が、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ１．５７ｍｍ、気孔率６５％、平均細孔径２０μｍのコージェライト質ハニカム構造体とする。このハニカム構造体は、流路を約２５，０００個有する。

次に、流入側に位置する封止部５の端面５ａが、流入側端面７から全長Ｌの０．４倍の区間Ｌ１に配置されように形成すると共に、封止部５で目封じされるべき流路４における封止部５のない流路９ａが、封止部５で目封じされるべき流路４の０．１％となるようにする。図２（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係るハニカムフィルタ１０の主要工程を示す図である。先ず、図２（ａ）に示すように、ハニカム構造体（１）の流入側端面７に樹脂製の封止用フィルム１１を貼着する。次に、Ｘ−Ｙステージ付き穿孔機のテーブル上に、封止用フィルム１１が貼着されたハニカム構造体（１）を載置し、封止部（５）を形成する部分の封止用フィルム１１に、レーザーで市松模様に穿孔１１ａする。このとき、封止部５のない０．１％の流路（９ａ）については、レーザーでの穿孔を１２個行わないようにする。また、行わない位置が隣接しないようにする。次に、図２（ｂ）に示すように、ハニカム構造体（１）の流入側端面７を、容器１２内で、可燃性液体１４の上に収納したスラリー状の封止材１３に、全長Ｌの０．４倍のＬ１の深さＬ１まで浸漬し、穿孔１１ａを通して、封止材１３を可燃性液体１４と共にハニカム構造体（１）の流路４に充填する。続いて、ハニカム構造体（１）を容器１２から取り出し、封止材１３が隔壁２に着肉し保形性が得られた後、封止用フィルム１１を除去し、封止材１３の乾燥を行う。

一方、ハニカム構造体（１）の流出側端面８は、全ての流路３が封止されるよう、流出側端面８に貼着した樹脂製の封止用フィルム（１１）をレーザーで市松模様に穿孔する。次に、ハニカム構造体（１０）の流出側端面８をスラリー状の封止材に浸漬し、穿孔を介して封止材を流路３に充填する。その後、封止材が隔壁２に着肉し保形性が得られた後、封止用フィルムを除去し、封止材の乾燥を行う。続いて、バッチ式焼成炉を用いて温度制御しつつ封止材と共にハニカム構造体（１）の焼成を行うことで、封止部５のない流路９ａを０．１％備えるハニカムフィルタ１０となる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係るハニカムフィルタ２０であり、（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＢ矢視図である。前述した実施の形態１と同様の構成は同符号で示している。実施の形態２に係るハニカムフィルタ２０は、ハニカム構造体（１）の流入側と流出側の所望の流路３、４が各封止部５、６で目封じされる。また、流入側に位置する封止部５の端面５ａが、ハニカム構造体の流入側端面からこのハニカム構造体の全長Ｌの０．３倍の区間Ｌ１に配置されている。さらに、封止部６で目封じされるべき流路３における封止部５のない（二点鎖線で示す）流路９ｂが、封止部６で目封じされるべき流路３の０．２％とされている。前述した実施の形態１のハニカムフィルタ１０は、流路４に封止部５のない流路９ａを備えているのに対し、実施の形態２のハニカムフィルタ２０は、流路３に封止部６のない流路９ｂを備えている。ハニカムフィルタ２０は、実施の形態１のものと、外径、全長、隔壁の厚さ、隔壁のピッチ、気孔率、平均細孔径を同じとしている。

図３に示すハニカムフィルタ２０で、流路３に入った排気ガス（点線矢印で示す）は、隔壁２を通過する際にＰＭが一次的に捕捉された後、流出側端面８に開口している流路３から流出、大気中に放出される。また、空間Ｓ内にＰＭを多く付着させ、この付着したＰＭを加熱手段（図示せず）で加熱することで、空間Ｓ内のＰＭが燃焼すると共に、燃焼の際に発生する熱量が流出側まで有効に伝達されて流出側に付着したＰＭも燃焼する。さらに、封止部６で目封じされるべき流路３における封止部６のない流路９ｂが、封止部６で目封じされるべき流路３の０．２％とされているので、全ての流路３が封止部６で目封じされたハニカムフィルタと比較して、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、封止部６と隔壁２間の熱応力による破損が防止され、しかもＰＭの捕集効率が維持される。

図３に示す、実施の形態２に係るハニカムフィルタ２０も、実施の形態１に係るハニカムフィルタ１０と同様にして、流出側端面８に貼着する封止用フィルム１１への穿孔を０．２％の２５個行わないことにより作製することができる。

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に係るハニカムフィルタ３０であり、（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＣ矢視図である。前述した実施の形態１と同様の構成は同符号で示している。実施の形態３に係るハニカムフィルタ３０は、ハニカム構造体（１）の流入側と流出側の所望の流路３、４が各封止部５、６で目封じされると共に、流入側に位置する封止部５の端面５ａが、ハニカム構造体の流入側端面からこのハニカム構造体の全長Ｌの０．４５倍の区間Ｌ１に配置され、さらに封止部５で目封じされるべき流路４における封止部５のない（二点鎖線で示す）流路９ａと、封止部６で目封じされるべき流路５における封止部６のない（二点鎖線で示す）流路９ｂとの合計が、各封止部５、６で目封じされるべき流路３、４の０．２５％とされている。また、封止部のない流路９ａ、９ｂが双方ともかつ互い隣接しないようにしている。ハニカムフィルタ３０は、実施の形態１、２のものと、外径、全長、隔壁の厚さ、隔壁のピッチ、気孔率、平均細孔径を同じとしている。

図４に示すハニカムフィルタ３０で、流路３に入った排気ガス（点線矢印で示す）は、隔壁２を通過する際にＰＭが一次的に捕捉された後、流出側端面８に開口している流路３から流出、大気中に放出される。また、空間Ｓ内にＰＭを多く付着させ、この付着したＰＭを加熱手段（図示せず）で加熱することで、空間Ｓ内のＰＭが燃焼すると共に、燃焼の際に発生する熱量が流出側まで有効に伝達されて流出側に付着したＰＭも燃焼する。さらに封止部５で目封じされるべき流路４における封止部５のない（二点鎖線で示す）流路９ａと、封止部６で目封じされるべき流路５における封止部６のない（二点鎖線で示す）流路９ｂとの合計が、各封止部５、６で目封じされるべき流路３、４の０．２５％とされているので、全ての流路３、４が各封止部５、６で目封じされたハニカムフィルタと比較して、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、各封止部５、６と隔壁２間の熱応力による破損が防止され、しかもＰＭの捕集効率が維持される。

図４に示す、実施の形態３に係るハニカムフィルタ３０も、実施の形態１、２に係るハニカムフィルタ１０、２０と同様にして、流入側端面７および流出側端面８に貼着する封止用フィルム１１への穿孔を０．２５％の計３１個行わないことにより作製することができる。

（実施の形態４）
図５は、実施の形態４に係るハニカムフィルタ４０であり、（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＤ矢視図である。前述した実施の形態１と同様の構成は同符号で示している。図５に示すハニカムフィルタ４０は、別々に製造した２つのハニカムフィルタ４０Ａ、４０Ｂの封止部５ａ、６ａの各端面に接着剤が塗布され、接合部（Ｊ）で接合されている。実施の形態４に係るハニカムフィルタ４０は、流入側と流出側の所望の流路３ａ、３ｂ、４ｂが各々封止部６ａ、５ａ、６ｂで目封じされる。また、流入側に位置する封止部６ａの端面６ｃが、ハニカム構造体の流入側端面７ａからこのハニカム構造体の全長Ｌの０．４５倍の区間Ｌ１に配置されている。さらに、封止部６ｂで目封じされるべき流路４ｂにおける封止部６ｂのない（二点鎖線で示す）流路９ｃが、封止部６ｂで目封じされるべき流路４ｂの０．０５％とされている。そして、封止部のない流路９ｃが隣接しないようにしている。ハニカムフィルタ４０は、実施の形態１のものと、外径、全長、隔壁の厚さ、隔壁のピッチ、気孔率、平均細孔径を同じとしている。

図５に示すハニカムフィルタ４０で、流路３ａに入った排気ガス（点線矢印で示す）は、隔壁２ａを通過する際にＰＭが一次的に捕捉された後、流路４ａから下流のハニカムフィルタ４０Ｂの流入側端面８ａに開口している流路４ｂに流入する。一方、ハニカム構造体１０Ａの流路４ａに入った排気ガスは、直接、下流のハニカムフィルタ４０Ｂの流入側端面８ａに開口している流路４ｂに流入する。そして、流路４ｂで合流した排気ガスは、隔壁２ｂを通過する際にＰＭがさらに捕捉され、流出側端面８ｂに開口している流路３ｂから流出、大気中に放出される。また、空間Ｓ内にＰＭを多く付着させ、この付着したＰＭを加熱手段（図示せず）で加熱することで、空間Ｓ内のＰＭが燃焼すると共に、燃焼の際に発生する熱量が流出側まで有効に伝達されて流出側に付着したＰＭも燃焼する。さらに、封止部６ｂで目封じされるべき流路４ｂにおける封止部６ｂのない流路９ｃが、封止部６ｂで目封じされるべき流路４ｂの０．０８％とされているので、全ての流路４ｂが封止部６ｂで目封じされたハニカムフィルタと比較して、ＰＭを燃焼して再生する際の熱膨張、熱収縮に伴う、封止部６ｂと隔壁２間の熱応力による破損が防止され、しかもＰＭの捕集効率が維持されている。

図５に示す、実施の形態４に係るハニカムフィルタ４０も、実施の形態２に係るハニカムフィルタ２０と同様にして、ハニカムフィルタ４０Ｂを作製する際に、流出側端面８ｂに貼着する封止用フィルムへの穿孔を０．０８％の１０個行わないことにより作製することができる。

カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、ＳｉＯ₂：４７〜５３％、Ａｌ₂Ｏ₃：３２〜３８％、ＭｇＯ：１２〜１６％及びＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ_2、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｐ₂Ｏ₅などの不可避的に混入する成分を全体で２．５％以下を含むようなコージェライト生成原料粉末に、成形助剤と造孔剤を添加し、規定量の水を注入してさらに十分な混合を行い、ハニカム構造に押出成形可能な坏土を調整した。そして、公知の押出成形用金型を用い押出成形し、外周壁と、この外周壁の内周側で隔壁により囲まれた断面が四角形状の流路を有するハニカム構造の成形体を作製し、乾燥後焼成を行い、外周壁１となる外径が２６７ｍｍ、全長Ｌ３００ｍｍ、隔壁が、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ１．５７ｍｍ、気孔率６５％、平均細孔径２０μｍ、流路が約２５，０００個のコージェライト質ハニカム構造体とした。

次に、前述した図２（ａ）〜（ｃ）に示す工程の後、バッチ式焼成炉を用いて温度制御しつつ封止部５、６の焼成を行い、ハニカムフィルタを作製し、試料１〜１０とした。試料１〜１０のハニカムフィルタは、流入側端面７と流入側に位置する封止部５の端面５ａの間の寸法Ｌ１を測定し、Ｌ１／Ｌ（ハニカム構造体の全長）を０．４１とした。なお、Ｌ１の測定は、１ケのハニカムフィルタにつき任意の２０箇所の封止部５について行い、直径約０．８ｍｍ長さ２００ｍｍの金属棒を流入側端面７から差し込み、流入側端面７から出た金属棒の長さを読み取り平均値を算出して求めた。また、試料１〜１０のハニカムフィルタに対して、封止部６で目封じされるべき流路３における封止部６のない流路９ａ（Ｒ１）の、封止部６で目封じされるべき流路３（Ｒ）に対する比率Ｒ１／Ｒを、画像解析で求めた。

次に、試料１〜１０のハニカムフィルタを圧力損失試験装置（図示せず）に設置し、空気流量７．５Ｎｍ³／ｍｉｎの条件で空気を流入し、流入側端面７と流出側端面８の差圧を測定し、試料１〜１０のハニカムフィルタの初期圧力損失を評価した。このとき、流入側の封止部５が全て配置されている試料１のハニカムフィルタの初期圧力損失を１として、試料２〜１０の初期圧力損失を測定した。

また、ＰＭ捕集効率試験装置（図示せず）を用い、多量のＰＭを試料１〜１０のハニカムフィルタに送り、ハニカムフィルタから流出するＰＭの量を測定して、合格を（○）、不合格を（×）として判定した。

さらに、試料１〜１０のハニカムフィルタに対して、６００℃に加熱後に常温に戻す熱サイクル試験を１，０００回行った。そして、熱サイクル試験後、封止部５または封止部５近傍に発生したき裂を観察した。そして、き裂の発生が全くなく、封止部５と隔壁２の破損が防止されると思われるものを優（◎）、僅かにき裂の発生はあるが、封止部５または隔壁２の破損が防止されると思われるものを良（○）、小さなき裂が発生して、封止部５または隔壁２の破損に進展すると思われるものを可（△）、大きなき裂が発生して、封止部５と隔壁の破損が起こると思われるものを不可（×）として評価した。また、初期圧力損失と、き裂予防の評価を総合して、優（◎）、良（○）、可（△）、不可（×）として評価した。

上述の、初期圧力損失、ＰＭの捕集効率、き裂予防の評価、および総合評価の結果を、表１に示す。

表１から、試料１〜１１のハニカムフィルタは、流入側に位置する封止部の端面が、ハニカム構造体の流入側端面から離して配置されるハニカムフィルタにあっては、初期圧力損失が小さく、また捕集効率が維持されていることがわかる。そして、試料３〜９の実施例は、封止部５で目封じされるべき流路４における封止部５のない流路９ａが、封止部５で目封じされるべき流路４の０．０３〜１．５％とされているので、特に試料４〜８の実施例は、封止部５のない流路９ａが、封止部５で目封じされるべき流路４の０．０４〜０．８％とされているので、初期圧力損失、捕集効率、封止部５または隔壁２のき裂予防の評価が良く、総合評価が高くなっている。一方、試料１の全ての流路４が封止部５で目封じされた比較例と、試料２の、封止部５のない流路９ａが、封止部５で目封じされるべき流路４の０．０２％未満の比較例は、き裂予防の評価が低かった。試料１０、封止部５のない流路９ａが、封止部５で目封じされるべき流路４の１．５％を超えている比較例は、捕集効率が維持されていなかった。

実施の形態１に係るハニカムフィルタ１０であり、（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＡ矢視図である。 実施の形態１に係るハニカムフィルタの、封止部５を形成すると共に封止部５の一部を除去する工程を示す図である。 実施の形態２に係るハニカムフィルタ２０であり、（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＢ矢視図である。 実施の形態３に係るハニカムフィルタ３０であり、（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＣ矢視図である。 実施の形態４に係るハニカムフィルタ４０であり。（ａ）は断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＤ矢視図である。 自動車の排気ガス中のＰＭを捕集、浄化する、従来のハニカムフィルタ６０の断面模式図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０、４０Ａ、４０Ｂ、６０：ハニカムフィルタ（セラミックハニカムフィルタ）
１、１ａ、１ｂ：外周壁
（１）：ハニカム構造体（セラミックハニカム構造体）
２、２ａ、２ｂ：隔壁
３、３ａ、３ｂ、４、４ａ、４ｂ：流路
５、５ａ、６、６ａ、６ｂ：封止部
７、７ａ、７ｂ：流入側端面
８、８ａ、８ｂ：流出側端面
９ａ〜９ｃ：封止部のない流路
１１：封止用フィルム
１１ａ：穿孔
１２：容器
１３：封止材
１４：可燃性液体
Ｊ：接合部
Ｌ：全長
Ｌ１：ハニカム構造体の流入側端面からの流入側に位置する封止部の間隔
Ｒ１：封止すべき流路で封止部のない流路
Ｒ：封止すべき全流路
Ｓ：空間

Claims (2)

1. セラミックハニカム構造体の流入側と流出側の所望の流路が封止部で目封じされると共に、前記流入側に位置する封止部の端面が、前記セラミックハニカム構造体の流入側端面から離して配置されるセラミックハニカムフィルタであって、前記封止部で目封じされるべき流路における封止部のない流路が、前記封止部で目封じされるべき流路の０．０３〜１．５％とされていることを特徴とするセラミックハニカムフィルタ。
2. 前記封止部のない流路が、隣接していないことを特徴とする請求項１に記載のセラミックハニカムフィルタ。
   

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