JP2016077930A

JP2016077930A - Exhaust gas purification filter

Info

Publication number: JP2016077930A
Application number: JP2014208683A
Authority: JP
Inventors: 浩之松原; Hiroyuki Matsubara; 周作山村; Shusaku Yamamura; 石原　幹男; Mikio Ishihara; 幹男石原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: JP6314783B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To relax concentration of heat stress on a boundary zone barrier, and prevent generation of a crack, in an exhaust gas purification filter.SOLUTION: An exhaust gas purification filter 1 comprises a honeycomb structure 2 and a plug part 3 for partially closing end faces 28, 29 of the honeycomb structure in an axial direction X. The honeycomb structure 2 comprises plural cell density areas 23 in which, cell density is different in each area, and a boundary zone barrier 24 formed between the adjacent cell density areas 23, and partitioning them. Cells 22 are formed of boundary zone cells 221 contacting the boundary zone barrier 24, and internal cells 222 not contacting the boundary zone barrier 24 and formed by being surrounded by a cell wall 21. The internal cells 222 are closed by the plug part 3 on one of both end faces 28, 29 in the axial direction X. The all boundary zone cells 221 are closed by the plug part 3 on one of end faces 28, 29 out of both end faces 28, 29 in the axial direction X.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば排ガス中の粒子状物質を除去するために用いられる排ガス浄化フィルタに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification filter that is used, for example, to remove particulate matter in exhaust gas.

例えばディーゼルエンジンからは、カーボン微粒子等の粒子状物質（パティキュレートマター；ＰＭ）が排出されることが知られている。このようなＰＭは大気汚染の原因となるため、その排出量には各国において規制値が設けられている。そこで、ディーゼルエンジン車には、ＰＭを捕集するための排ガス浄化フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ；ＤＰＦ）が設けられている。具体的には、隔壁に囲まれた多数のセルを有し、セル密度が均一なハニカム構造体と、セルの両端のいずれか一方の端部を閉塞する栓部とを有するフィルタが用いられている。ＰＭは、ＤＰＦに捕集された後、加熱により燃焼除去される。この燃焼除去によりＤＰＦの再生が可能になる。 For example, it is known that particulate matter (particulate matter; PM) such as carbon fine particles is discharged from a diesel engine. Since such PM causes air pollution, there are regulatory values for the amount of emissions in each country. Therefore, the diesel engine vehicle is provided with an exhaust gas purification filter (diesel particulate filter; DPF) for collecting PM. Specifically, a filter having a honeycomb structure having a large number of cells surrounded by partition walls and having a uniform cell density, and a plug portion that closes one of the ends of the cells is used. Yes. After PM is collected in the DPF, it is burned and removed by heating. This combustion removal makes it possible to regenerate the DPF.

一方、ハニカム構造体は、ガソリンエンジン車にも用いられている。例えば中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が段階的に変化する複数のセル密度領域を有するハニカム構造体が開発されている（特許文献１参照）。該ハニカム構造体においては、隣り合うセル密度領域は、境界隔壁によって隔てられる。かかる構成のハニカム構造体においては、ハニカム構造体内を流れる排ガスの流速の均一化が可能になる。 On the other hand, honeycomb structures are also used in gasoline engine vehicles. For example, a honeycomb structure having a plurality of cell density regions in which the cell density changes stepwise in the radial direction from the center to the outer periphery has been developed (see Patent Document 1). In the honeycomb structure, adjacent cell density regions are separated by boundary partition walls. In the honeycomb structure having such a configuration, the flow rate of the exhaust gas flowing through the honeycomb structure can be made uniform.

近年、ＰＭの排出量に対する規制がますます厳しくなる傾向にあり、ディーゼルエンジン車のみならず、ガソリンエンジン車から排出されるＰＭも問題視される傾向にある。そこで、ガソリンエンジン車にもＰＭを捕集するための排ガス浄化フィルタを装着することが検討されている。 In recent years, regulations on PM emissions tend to be more stringent, and PM discharged from gasoline engine cars as well as diesel engine cars tends to be regarded as a problem. Therefore, it has been studied to install an exhaust gas purification filter for collecting PM in a gasoline engine vehicle.

特開２０１３−１７３１３４号公報JP 2013-173134 A

セル密度が均一なハニカム構造体を有するＤＰＦの再生時には、ハニカム構造体の径方向における中央部分の温度が最も高くなり、径方向外方に向けて温度がより低くなる傾向がある。その結果、ＤＰＦの径方向における中央部分に最大温度差が発生し、再生条件によっては熱応力によるクラックが発生することがある。このクラックの発生は、ＰＭの堆積量などの再生条件を制御することにより、回避することが可能である。一方、例えばガソリンエンジン車用の排ガス浄化フィルタとしては、複数のセル密度領域を有する上述のハニカム構造体と、該ハニカム構造体のセルの両端のいずれか一方に形成された栓部とを有するフィルタが想定される。このような排ガス浄化フィルタにおいても、均一なセル密度を有する上述の従来のＤＰＦと同様に、再生時には、ハニカム構造体の径方向における中央部分の温度が最も高くなり、この中央部分に最大温度差が発生する。しかしながら、境界隔壁を有するハニカム構造体は、境界隔壁の周囲の強度が低いため、境界隔壁を有していない従来のＤＰＦではクラックが発生しないような再生条件においても、境界隔壁の周囲にクラックが発生するおそれがある。即ち、境界隔壁に隣接するセルに堆積したＰＭの燃焼熱により、境界隔壁に熱応力が集中し、その結果、排ガス浄化フィルタの境界隔壁の周囲にクラックが発生してしまうおそれがある。 When a DPF having a honeycomb structure with a uniform cell density is regenerated, the temperature of the central portion in the radial direction of the honeycomb structure becomes the highest, and the temperature tends to become lower outward in the radial direction. As a result, a maximum temperature difference occurs in the central portion of the DPF in the radial direction, and cracks due to thermal stress may occur depending on the regeneration conditions. The occurrence of cracks can be avoided by controlling regeneration conditions such as the amount of PM deposited. On the other hand, for example, as an exhaust gas purification filter for a gasoline engine vehicle, a filter having the above-mentioned honeycomb structure having a plurality of cell density regions and plug portions formed at either one of both ends of the cells of the honeycomb structure. Is assumed. In such an exhaust gas purification filter, as in the above-described conventional DPF having a uniform cell density, the temperature of the central portion in the radial direction of the honeycomb structure becomes highest during regeneration, and a maximum temperature difference is present in the central portion. Will occur. However, since the honeycomb structure having the boundary partition wall has low strength around the boundary partition wall, cracks are not generated around the boundary partition wall even under a regeneration condition in which cracks do not occur in the conventional DPF having no boundary partition wall. May occur. That is, the thermal stress concentrates on the boundary partition due to the combustion heat of PM accumulated in the cells adjacent to the boundary partition, and as a result, there is a possibility that cracks may occur around the boundary partition of the exhaust gas purification filter.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、境界隔壁における熱応力の集中を緩和し、クラックの発生を防止することができる排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification filter that can alleviate the concentration of thermal stress in the boundary partition wall and prevent the occurrence of cracks.

本発明の一態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、
該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、
上記ハニカム構造体は、格子状に設けられたセル壁と、
該セル壁に囲まれて形成された複数のセルと、
上記軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域と、
隣り合う該セル密度領域同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁とを有し、
上記セルは、上記境界隔壁に接する境界セルと、上記境界隔壁に接することなく上記セル壁に囲まれて形成された内部セルとを有し、
該内部セルは、上記軸方向における両端面のいずれか一方において上記栓部によって閉塞されており、
全ての上記境界セルは、上記軸方向における両端面のうちのいずれか一方の端面において上記栓部によって閉塞されていることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。 One aspect of the present invention is an exhaust gas purification filter for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter has a honeycomb structure and a plug portion that partially closes an axial end surface of the honeycomb structure,
The honeycomb structure includes cell walls provided in a lattice shape,
A plurality of cells formed surrounded by the cell walls;
In the cross section orthogonal to the axial direction, a plurality of cell density regions having different cell densities in the radial direction from the central part toward the outer peripheral part,
A boundary partition formed between the adjacent cell density regions and separating the two,
The cell has a boundary cell in contact with the boundary partition wall, and an internal cell formed by being surrounded by the cell wall without contacting the boundary partition wall,
The internal cell is closed by the plug portion at either one of both end faces in the axial direction,
All the boundary cells are in the exhaust gas purification filter, which is closed by the plug portion at one end face of the both end faces in the axial direction.

上記排ガス浄化フィルタにおいては、境界隔壁に接する境界セルが、上記軸方向における両端面のうちのいずれか一方の端面において上記栓部によって閉塞されている。即ち、全ての境界セルは、排ガスが流入する側の端面（フロント端面）、又は排ガスが流出する側の端面（リア端面）において、栓部によって閉塞されている。そのため、ＰＭを含む排ガスが境界セル内へ流入することを防止したり、抑制したりすることができる。フロント端面において、境界セルが閉塞している場合には、境界セル内へのＰＭの流入を防止することができる。また、リア端面において、境界セルが閉塞している場合には、境界セル内へのＰＭの流入が抑制される。そのため、境界セル内へのＰＭの蓄積が防止又は抑制されるため、ＰＭの燃焼熱を低下させることができる。それ故、ＰＭの燃焼時における境界隔壁の周囲の温度を低下させることができ、境界隔壁の周囲にかかる熱応力が緩和される。その結果、上記排ガス浄化フィルタは、境界隔壁を備えるという強度の低い構造を有しているにも関わらず、クラックの発生を防止することが可能になる。 In the exhaust gas purifying filter, the boundary cell in contact with the boundary partition wall is closed by the plug portion at either one end surface in the axial direction. That is, all the boundary cells are closed by the plug portions at the end face (front end face) on the exhaust gas inflow side or the end face (rear end face) on the exhaust gas outflow side. Therefore, it is possible to prevent or suppress the exhaust gas containing PM from flowing into the boundary cell. When the boundary cell is blocked on the front end face, the inflow of PM into the boundary cell can be prevented. Further, when the boundary cell is closed at the rear end face, the inflow of PM into the boundary cell is suppressed. Therefore, accumulation of PM in the boundary cell is prevented or suppressed, so that the combustion heat of PM can be reduced. Therefore, the temperature around the boundary partition wall during PM combustion can be lowered, and the thermal stress applied around the boundary partition wall is relaxed. As a result, although the exhaust gas purification filter has a low strength structure including a boundary partition wall, it is possible to prevent the occurrence of cracks.

また、ハニカム構造体は、その軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域を有する。そのため、排ガス浄化フィルタにおいては、例えば中心部側に比べて排ガスの流通性の低い外周部側のセル密度を低くすることができる。これにより、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタに捕集されるＰＭの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタのＰＭの捕集性能が向上する。 Moreover, the honeycomb structure has a plurality of cell density regions having different cell densities in the radial direction from the central part toward the outer peripheral part in a cross section orthogonal to the axial direction. Therefore, in the exhaust gas purification filter, for example, the cell density on the outer peripheral side where the flowability of the exhaust gas is lower than that on the center side can be reduced. Thereby, the flow velocity distribution of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter can be made uniform. As a result, the PM bias collected by the exhaust gas purification filter is alleviated, and the PM collection performance of the exhaust gas purification filter is improved.

実施例１の排ガス浄化フィルタの斜視図。1 is a perspective view of an exhaust gas purification filter of Example 1. FIG. 実施例１の排ガス浄化フィルタのフロント端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。FIG. 2 is a partially enlarged view showing the periphery of a boundary partition wall on the front end face of the exhaust gas purification filter of Example 1. 実施例１の排ガス浄化フィルタのリア端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。FIG. 3 is a partially enlarged view showing the periphery of the boundary partition wall on the rear end face of the exhaust gas purification filter of Example 1. 図２のIV−IV線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the IV-IV arrow directional cross section of FIG. 図２のＶ−Ｖ線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the VV arrow directional cross section of FIG. 実施例２の排ガス浄化フィルタのフロント端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the boundary partition periphery in the front end surface of the exhaust gas purification filter of Example 2. FIG. 実施例２の排ガス浄化フィルタのリア端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the boundary partition periphery in the rear end surface of the exhaust gas purification filter of Example 2. FIG. 図６のVIII−VIII線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the VIII-VIII arrow directional cross section of FIG. 図６のIX−IX線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the IX-IX arrow directional cross section of FIG. 比較例１の排ガス浄化フィルタの端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the boundary partition periphery in the end surface of the exhaust gas purification filter of the comparative example 1. 図１０のXI−XI線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the XI-XI arrow directional cross section of FIG. 図１０のXII−XII線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the XII-XII arrow directional cross section of FIG. 実験例１における、排ガス浄化フィルタのリア端面を示す図。The figure which shows the rear end surface of the exhaust gas purification filter in Experimental example 1. FIG. 実施例１、実施例２、及び比較例１の排ガス浄化フィルタにおけるＰＭ再生時の相対低減温度を示す図。The figure which shows the relative reduction temperature at the time of PM reproduction | regeneration in the exhaust gas purification filter of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. FIG. 実施例３の排ガス浄化フィルタのフロント端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。FIG. 9 is a partial enlarged view showing the periphery of a boundary partition wall on the front end face of the exhaust gas purification filter of Example 3. 実施例３の排ガス浄化フィルタのリア端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the boundary partition periphery in the rear end surface of the exhaust gas purification filter of Example 3. FIG. 図１５のXVII−XVII線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the XVII-XVII arrow directional cross section of FIG. 図１５のXVIII−XVIII線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the XVIII-XVIII arrow directional cross section of FIG. 実施例４の排ガス浄化フィルタのフロント端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the boundary partition periphery in the front end surface of the exhaust gas purification filter of Example 4. FIG. 実施例４の排ガス浄化フィルタのリア端面における境界隔壁周辺を示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the boundary partition periphery in the rear end surface of the exhaust gas purification filter of Example 4. FIG. 図１９のXXI−XXI線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the XXI-XXI arrow directional cross section of FIG. 図１９のXXII−XXII線矢視断面における栓部の形成パターンを示すイメージ図。The image figure which shows the formation pattern of the plug part in the XXII-XXII arrow directional cross section of FIG. 実験例２における、実施例２及び実施例３の排ガス浄化フィルタの圧力損失（相対値）を示す説明図。Explanatory drawing which shows the pressure loss (relative value) of the exhaust gas purification filter of Example 2 and Example 3 in Experimental Example 2. 実験例２における、実施例１及び実施例４の排ガス浄化フィルタの圧力損失（相対値）を示す説明図。Explanatory drawing which shows the pressure loss (relative value) of the exhaust gas purification filter of Example 1 and Example 4 in Experimental Example 2. 実験例２における、実施例２の排ガス浄化フィルタの軸方向における断面図。Sectional drawing in the axial direction of the exhaust gas purification filter of Example 2 in Experimental example 2. FIG. 実験例２における、実施例３の排ガス浄化フィルタの軸方向における断面図。Sectional drawing in the axial direction of the exhaust gas purification filter of Example 3 in Experimental example 2. FIG. 実験例２における、実施例１の排ガス浄化フィルタの軸方向における断面図。Sectional drawing in the axial direction of the exhaust gas purification filter of Example 1 in Experimental example 2. FIG. 実験例２における、実施例４の排ガス浄化フィルタの軸方向における断面図。Sectional drawing in the axial direction of the exhaust gas purification filter of Example 4 in Experimental example 2. FIG.

上記排ガス浄化フィルタの好ましい実施形態について説明する。
ハニカム構造体は、複数のセル密度領域を有し、各セル密度領域内のセル密度は一定であり、隣り合うセル密度領域のセル密度は異なっている。ハニカム構造体においては例えば径方向にセル密度を段階的に変化させることができる。 A preferred embodiment of the exhaust gas purification filter will be described.
The honeycomb structure has a plurality of cell density regions, the cell density in each cell density region is constant, and the cell densities of adjacent cell density regions are different. In the honeycomb structure, for example, the cell density can be changed stepwise in the radial direction.

セル密度を段階的に変化させる手段としては、例えばセルの間隔（セルピッチ）を変化させる方法や、セルの形状を変化させる方法等がある。セルの形状は、排ガス浄化フィルタの径方向断面において、例えば円形、多角形等にすることができる。多角形としては、具体的には、四角形、六角形等があるが、機械強度を確保するという観点からは、四角形が好ましい。 As means for changing the cell density stepwise, there are, for example, a method of changing the cell interval (cell pitch), a method of changing the cell shape, and the like. The shape of the cell can be, for example, circular or polygonal in the radial cross section of the exhaust gas purification filter. Specific examples of the polygon include a quadrangle and a hexagon, but a quadrangle is preferable from the viewpoint of ensuring mechanical strength.

ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における熱容量が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル壁の厚みを外周側のセル密度領域におけるセル壁の厚みよりも大きくすることが好ましい。この場合には、粒子状物質（ＰＭ）の堆積量が多くなりやすい中心部側のセル密度領域内における再生時の発熱を抑制することができる。 In the honeycomb structure, it is preferable that the heat capacity in the cell density region on the center side is larger than that in the cell density region on the outer peripheral side. More specifically, it is preferable that the thickness of the cell wall in the cell density region on the center side is larger than the thickness of the cell wall in the cell density region on the outer peripheral side. In this case, it is possible to suppress heat generation during regeneration in the cell density region on the central side where the amount of particulate matter (PM) deposited tends to increase.

また、ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における圧力損失が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル密度が外周側のセル密度領域におけるセル密度に比べて大きいことが好ましい。この場合には、外周側のセル密度領域内への排ガスの流入量を増やし、中心部側のセル密度領域内へＰＭの堆積が集中することを抑制することができる。その結果、再生時の発熱が中心部側のセル密度領域内に集中することを抑制することができる。 Further, in the honeycomb structure, it is preferable that the pressure loss in the cell density region on the center side is larger than that in the cell density region on the outer peripheral side. More specifically, the cell density in the cell density region on the center side is preferably larger than the cell density in the cell density region on the outer periphery side. In this case, it is possible to increase the inflow amount of the exhaust gas into the cell density region on the outer peripheral side, and to suppress the accumulation of PM in the cell density region on the center side. As a result, it is possible to suppress heat generation during reproduction from being concentrated in the cell density region on the center side.

排ガス浄化フィルタは、例えばコージェライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミニウム等のセラミックス材料等から形成することができる。具体的には、セル壁、境界隔壁、栓部等をこれらのセラミックス材料により形成することができる。 The exhaust gas purification filter can be formed of, for example, a ceramic material such as cordierite, SiC, or aluminum titanate. Specifically, cell walls, boundary partition walls, plug portions, and the like can be formed from these ceramic materials.

排ガス浄化フィルタには、例えばＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の貴金属からなる触媒を担持させることができる。このとき、触媒は、セリア−ジルコニア固溶体等の助触媒、アルミナ等の無機バインダと共に排ガス浄化フィルタに担持させることができる。 For example, a catalyst made of a noble metal such as Pt, Rh, or Pd can be supported on the exhaust gas purification filter. At this time, the catalyst can be supported on the exhaust gas purification filter together with a promoter such as ceria-zirconia solid solution and an inorganic binder such as alumina.

（実施例１）
排ガス浄化フィルタの実施例について、図面を用いて具体的に説明する。図１に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ１は、円柱状のハニカム構造体２と、栓部３とを有する。ハニカム構造体２は、四角形格子状に設けられた多孔質のセル壁２１と、セル壁２１に囲まれて形成された多数のセル２２とを有する。セル２２は、ハニカム構造体２の軸方向Ｘに伸びるように形成されている。栓部３は、ハニカム構造体２の軸方向Ｘにおける端面２８、２９を部分的に閉塞する。ハニカム構造体２及び栓部３はコージェライトからなり、ハニカム構造体２の容量は１．３Ｌである。 Example 1
An embodiment of the exhaust gas purification filter will be specifically described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification filter 1 of this example includes a cylindrical honeycomb structure 2 and a plug portion 3. The honeycomb structure 2 includes porous cell walls 21 provided in a quadrangular lattice shape and a large number of cells 22 surrounded by the cell walls 21. The cells 22 are formed so as to extend in the axial direction X of the honeycomb structure 2. The plug portion 3 partially closes the end faces 28 and 29 in the axial direction X of the honeycomb structure 2. The honeycomb structure 2 and the plug portion 3 are made of cordierite, and the capacity of the honeycomb structure 2 is 1.3L.

図１〜図３に示すごとく、ハニカム構造体２は、中心部２０から外周部２００に向かって径方向Ｙにセル密度が異なる２つのセル密度領域２３（第１セル密度領域２３１、第２セル密度領域２３２）を有している。各セル密度領域２３１、２３２内のセル密度はそれぞれ一定である。本例においては、中心部２０側に位置する第１セル密度領域２３１のセル密度は６２個／ｃｍ²であり、外周部２００側に位置する第２セル密度領域２３２のセル密度は４７個／ｃｍ²であり、第２セル密度領域２３２のセル密度が第１セル密度領域２３１よりも低くなっている。また、第１セル密度領域２３１におけるセル壁２１の厚みは０．２５ｍｍであり、第２セル密度領域２３２におけるセル壁２１の厚みは０．２ｍｍである。セル壁２１の厚みは例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲で適宜変更することができる。また、ハニカム構造体２の気孔率は、例えば４０％〜７０％の範囲内で適宜変更することができる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the honeycomb structure 2 includes two cell density regions 23 (first cell density region 231, second cell) having different cell densities in the radial direction Y from the central portion 20 toward the outer peripheral portion 200. Density region 232). The cell density in each of the cell density regions 231 and 232 is constant. In this example, the cell density of the first cell density region 231 located on the center 20 side is 62 cells / cm ² , and the cell density of the second cell density region 232 located on the outer periphery 200 side is 47 cells / cm ^2. cm ² , and the cell density of the second cell density region 232 is lower than that of the first cell density region 231. Further, the thickness of the cell wall 21 in the first cell density region 231 is 0.25 mm, and the thickness of the cell wall 21 in the second cell density region 232 is 0.2 mm. The thickness of the cell wall 21 can be appropriately changed within a range of, for example, 0.1 mm to 0.3 mm. Moreover, the porosity of the honeycomb structure 2 can be appropriately changed within a range of 40% to 70%, for example.

第１セル密度領域２３１は、ハニカム構造体２の中心部２０を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体２の径方向Ｙにおける最も内側に位置している。一方、第２セル密度領域２３２は、ハニカム構造体２の外周部２００を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体２の径方向Ｙにおける最も外側に位置している。 The first cell density region 231 is in a region including the central portion 20 of the honeycomb structure 2 and is located on the innermost side in the radial direction Y of the columnar honeycomb structure 2. On the other hand, the second cell density region 232 is in a region including the outer peripheral portion 200 of the honeycomb structure 2 and is located on the outermost side in the radial direction Y of the columnar honeycomb structure 2.

図１〜図３に示すごとく、ハニカム構造体２は、第１セル密度領域２３１と第２セル密度領域２３２との間に両者を隔てる円筒状の境界隔壁２４を有している。そして、境界隔壁２４によって隣り合うセル密度領域同士、即ち第１セル密度領域２３１と第２セル密度領域２３２とが隔てられている。ハニカム構造体２のセル２２には、境界隔壁２４に接する境界セル２２１と、境界隔壁２４に接しない内部セル２２２とが存在する。境界セル２２１は、境界隔壁２４と格子状に設けられたセル壁２１とに囲まれたセルである。内部セル２２２は、格子状に設けられたセル壁２１に囲まれたセル、及びセル壁２１と外周部２００に囲まれたセルである。セル壁２１のみに囲まれた内部セル２２２は、所定の四角形（正方形）状を有するのに対し、境界セル２２１は、形状が不定である。 As shown in FIGS. 1 to 3, the honeycomb structure 2 includes a cylindrical boundary partition wall 24 that separates the first cell density region 231 and the second cell density region 232 from each other. Then, adjacent cell density regions, that is, the first cell density region 231 and the second cell density region 232 are separated by the boundary partition wall 24. In the cells 22 of the honeycomb structure 2, there are boundary cells 221 that are in contact with the boundary partition walls 24 and internal cells 222 that are not in contact with the boundary partition walls 24. The boundary cell 221 is a cell surrounded by the boundary partition wall 24 and the cell wall 21 provided in a lattice shape. The internal cell 222 is a cell surrounded by the cell wall 21 provided in a lattice shape, and a cell surrounded by the cell wall 21 and the outer peripheral portion 200. The internal cell 222 surrounded only by the cell wall 21 has a predetermined quadrangular (square) shape, whereas the boundary cell 221 has an indefinite shape.

内部セル２２２は、図２〜図５に示すごとく、軸方向Ｘの両端面２８、２９のうちいずれか一方が栓部３により閉塞している。即ち、内部セル２２２は、排ガスが流入する側の端面２８（フロント端面２８）、又は排ガスが流出する側の端面２９（リア端面２９）が栓部３により閉塞している。栓部３は、隣り合う内部セル２２２のフロント端面２８を交互に閉塞し、隣り合う内部セル２２２のリア端面２９を交互に閉塞している。 As shown in FIGS. 2 to 5, either one of both end faces 28 and 29 in the axial direction X of the internal cell 222 is closed by the plug portion 3. That is, in the internal cell 222, the end surface 28 (front end surface 28) on the exhaust gas inflow side or the end surface 29 (rear end surface 29) on the exhaust gas outflow side is closed by the plug portion 3. The plug portion 3 alternately closes the front end faces 28 of the adjacent internal cells 222 and alternately closes the rear end faces 29 of the adjacent internal cells 222.

一方、全ての境界セル２２１は、図３〜図５に示すごとくリア端面２９において栓部３によって閉塞されている。また、境界セル２２１のフロント端面２８は、図２、図４、及び図５に示すごとく、内部セル２２２と同様に、栓部３によって交互に閉塞されている。即ち、境界セル２２１は、フロント端面２８とリア端面２９との両方が栓部３によって閉塞された両端閉塞セルと、リア端面２９が栓部３によって閉塞し、かつフロント端面２８が開口する片側閉塞セルとを有している。なお、図４及び図５は、それぞれ図２におけるIVI−IV線矢視断面図、Ｖ−Ｖ線矢視断面図を正確に示すものではなく、境界セル２２１における栓部３の形成パターンを示すイメージ図である。後述の図８、図９、図１１、図１２、図１７、図１８、図２１、及び図２２についても同様である。図４、図８、図１１、図１７、図２１において、セル壁２１に囲まれる各セル２２は、全て境界セル２２１であり、図５、図９、図１２、図１８、図２２においては、内部セル２２２と境界セル２２１とが存在している。 On the other hand, all the boundary cells 221 are closed by the plug portion 3 at the rear end face 29 as shown in FIGS. Further, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the front end face 28 of the boundary cell 221 is alternately closed by the plug portions 3 as with the internal cell 222. That is, the boundary cell 221 includes a both-end blocked cell in which both the front end surface 28 and the rear end surface 29 are blocked by the plug portion 3, and a one-side blocked in which the rear end surface 29 is blocked by the plug portion 3 and the front end surface 28 is opened. Cell. 4 and 5 do not accurately show the cross-sectional view taken along the line IVI-IV and the cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 2, respectively, and show the formation pattern of the plug portion 3 in the boundary cell 221. It is an image figure. The same applies to FIGS. 8, 9, 11, 12, 17, 18, 21, and 22 described later. 4, 8, 11, 17, and 21, each cell 22 surrounded by the cell wall 21 is a boundary cell 221, and in FIGS. 5, 9, 12, 18, and 22, The internal cell 222 and the boundary cell 221 exist.

ハニカム構造体２は、後述のように、粘土質の原料を押出成形して得られる成形体を焼成することにより得られる。このようにして得られるハニカム構造体２においては、境界セル２２１の中でも開口部の面積の小さなセルが端面２８、２９において閉塞する場合がある。本明細書において、このようなハニカム構造体の作製時に閉塞された境界セル２２１が、栓部３により閉塞されるべき位置に形成されている場合には、この境界セル２２１は栓部３により閉塞されているものとみなされる。一方、ハニカム構造体の作製時に閉塞された境界セル２２１が、栓部３により閉塞されるべきではない位置、即ち開口すべき位置に形成されている場合には、この境界セル２２１は栓部３により閉塞されておらず、開口されているものとみなされる。 As will be described later, the honeycomb structure 2 is obtained by firing a formed body obtained by extruding a clay material. In the honeycomb structure 2 obtained in this manner, among the boundary cells 221, cells having a small opening area may be blocked at the end faces 28 and 29. In the present specification, when the boundary cell 221 closed at the time of manufacturing such a honeycomb structure is formed at a position to be closed by the plug portion 3, the boundary cell 221 is blocked by the plug portion 3. It is regarded as being done. On the other hand, when the boundary cell 221 closed at the time of manufacturing the honeycomb structure is formed at a position that should not be closed by the plug portion 3, that is, at a position that should be opened, the boundary cell 221 is the plug portion 3. Is not closed and is considered open.

本例の排ガス浄化フィルタ１は、次のようにして作製される。まず、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等を含有するコージェライト原料を準備する。そして、焼成後の最終的な組成が、ＳｉＯ₂：４７〜５３質量％、Ａｌ₂Ｏ₃：３２〜３８質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるように、原料組成の調整を行う。コージェライト原料は、水等の溶媒、増粘剤、分散剤等と共に混合されて粘土質に調整されている。粘土質のコージェライト原料は、金型を用いて押出成形され、その後乾燥されることにより、ハニカム形状の成形体（ハニカム成形体）が得られる。 The exhaust gas purification filter 1 of this example is manufactured as follows. First, a cordierite raw material containing silica, talc, kaolin, alumina, aluminum hydroxide and the like is prepared. Then, the final composition after firing, SiO _2: 47 to 53 wt%, Al ₂ O _3: 32~38 wt%, MgO: such that 12 to 16 wt%, the adjustment of the feed composition. The cordierite raw material is mixed with a solvent such as water, a thickener, a dispersant and the like to be adjusted to a clay. The clay-like cordierite raw material is extruded using a mold and then dried to obtain a honeycomb-shaped formed body (honeycomb formed body).

次に、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等の原料粉末を含有する栓部形成材料を準備する。栓部形成材料は、焼成後の最終的な組成が、ＳｉＯ₂：４７〜５３質量％、Ａｌ₂Ｏ₃：３２〜３８質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるように、調整されている。栓部形成材料は、水又は油等の溶媒中に、増粘剤や分散剤等と共に分散されており、スラリー状である。栓部形成材料のスラリーは、混合機を用いて撹拌を行うことにより得られる。 Next, a plug part forming material containing raw material powders such as silica, talc, kaolin, alumina, aluminum hydroxide is prepared. The plug portion forming material is adjusted so that the final composition after firing is SiO ₂ : 47 to 53 mass%, Al ₂ O ₃ : 32 to 38 mass%, and MgO: 12 to 16 mass%. Yes. The plug portion forming material is dispersed in a solvent such as water or oil together with a thickener or a dispersant, and is in a slurry form. The plug portion forming material slurry is obtained by stirring using a mixer.

次に、ハニカム成形体の両端面にマスキングテープを貼り付ける。その後、マスキングテープを部分的に除去することより、栓詰めすべきセルの端面に開口部を形成する。マスキングテープの除去は、例えばレーザ光の照射等により行うことができる。次いで、ハニカム成形体の両端面をそれぞれ上述の栓部形成材料のスラリーに浸漬する。これにより、開口部から栓詰めすべきセル内に適量の栓部形成材料を浸入させる。 Next, a masking tape is attached to both end faces of the honeycomb formed body. Thereafter, the masking tape is partially removed to form an opening at the end face of the cell to be plugged. The removal of the masking tape can be performed by, for example, laser light irradiation. Next, both end surfaces of the honeycomb formed body are dipped in the plug portion forming material slurry. Accordingly, an appropriate amount of plug portion forming material is allowed to enter the cell to be plugged from the opening.

次いで、ハニカム成形体を乾燥させた後、焼成させる。これにより、ハニカム成形体及び栓部形成材料が焼結する。このようにして、図１〜図５に示すごとく、ハニカム構造体２と栓部３とを有する排ガス浄化フィルタ１が得られる。なお、本例においては、ハニカム成形体と栓部形成材料を一度の焼成により、焼結させているが、予めハニカム成形体を焼成してハニカム構造体２を作製した後に、再度焼成により栓部３を形成することも可能である。この場合には、焼成されたハニカム構造体２にマスキングテープを貼り付けた後、上述の製法と同様にして栓部３を形成することにより、排ガス浄化フィルタ１を製造することができる。 Next, the honeycomb formed body is dried and fired. Thereby, the honeycomb formed body and the plug portion forming material are sintered. In this manner, as shown in FIGS. 1 to 5, the exhaust gas purification filter 1 having the honeycomb structure 2 and the plug portion 3 is obtained. In this example, the honeycomb formed body and the plug portion forming material are sintered by firing once. However, after the honeycomb formed body is fired in advance to prepare the honeycomb structure 2, the plug portion is again fired. 3 can also be formed. In this case, after attaching the masking tape to the fired honeycomb structure 2, the exhaust gas purification filter 1 can be manufactured by forming the plug portion 3 in the same manner as the above-described manufacturing method.

本例の排ガス浄化フィルタ１は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれるＰＭを捕集するために用いられる。図１〜図５に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１においては、境界隔壁２４に接する境界セル２２１が、軸方向Ｘにおける両端面２８、２９のうちのいずれか一方の端面２９（リア端面２９）において栓部によって閉塞されている。即ち、全ての境界セル２２１においては、排ガスの流出口となるリア端面２９が閉塞されているため、ＰＭを含む排ガスが境界セル２２１内を流れ難くなり、境界セル２２１の近くに存在する内部セル２２２内を通過し易くなる。その結果、ＰＭを含む排ガスの境界セル２２１内へ流入量が抑制される。そのため、境界セル２２１内へのＰＭの蓄積が抑制されるため、ＰＭの燃焼熱を低下させることができる。それ故、ＰＭの燃焼時における境界隔壁２４の周囲の温度を低下させることができ、境界隔壁２４の周囲にかかる熱応力が緩和される。その結果、排ガス浄化フィルタ１は、境界隔壁２４を備えるという強度の低い構造を有しているにも関わらず、クラックの発生を防止することが可能になる。 The exhaust gas purification filter 1 of this example is used for collecting PM contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine. As shown in FIGS. 1 to 5, in the exhaust gas purification filter 1, the boundary cell 221 in contact with the boundary partition wall 24 is located on one end surface 29 (rear end surface 29) of the both end surfaces 28 and 29 in the axial direction X. It is blocked by a plug. That is, in all the boundary cells 221, the rear end face 29 serving as the exhaust gas outlet is closed, so that the exhaust gas containing PM is difficult to flow in the boundary cell 221, and the internal cell existing near the boundary cell 221. It is easy to pass through 222. As a result, the amount of inflow into the boundary cell 221 of the exhaust gas containing PM is suppressed. Therefore, since accumulation of PM in the boundary cell 221 is suppressed, the combustion heat of PM can be reduced. Therefore, the temperature around the boundary partition wall 24 during PM combustion can be lowered, and the thermal stress applied around the boundary partition wall 24 is alleviated. As a result, although the exhaust gas purification filter 1 has a low strength structure including the boundary partition wall 24, it is possible to prevent the occurrence of cracks.

本例の排ガス浄化フィルタ１においては、上述のように、境界セル２２１のフロント端面２８は、栓部３によって交互に閉塞されているが、境界セル２２１のリア端面２９が上述のように閉塞されていれば、フロント端面２８は、全てが開口していても、全てが閉塞されていても、交互に閉塞されていてもよい。この場合にも、境界隔壁２４の周囲にかかる熱応力が緩和され、クラックの発生を防止できるという上述の作用効果を奏することができる。 In the exhaust gas purification filter 1 of this example, as described above, the front end surfaces 28 of the boundary cells 221 are alternately closed by the plug portions 3, but the rear end surfaces 29 of the boundary cells 221 are closed as described above. If so, the front end face 28 may be all open, all may be closed, or alternately closed. Also in this case, it is possible to achieve the above-described effect that the thermal stress applied to the periphery of the boundary partition wall 24 is relaxed and the generation of cracks can be prevented.

また、ハニカム構造体２は、その軸方向Ｘに直交する断面において、中心部２０から外周部２００に向かって径方向Ｙにセル密度が異なる複数のセル密度領域２３を有する。そのため、排ガス浄化フィルタ１においては、中心部側に比べて排ガスの流通性の低い外周部側のセル密度を低くすることができる。実際に、本例のハニカム構造体２においては、中心部２０側に位置する第１セル密度領域２３１に比べて、外周部２００側に位置する第２セル密度領域２３２のセル密度が低くなっている。これにより、第２セル密度領域２３２のセル２２内にも、第１セル密度領域と同様にスムーズに排ガスが流れる。そのため、排ガス浄化フィルタ１に流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタ１に捕集されるＰＭの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタ１のＰＭの捕集性能が向上する。 Further, the honeycomb structure 2 has a plurality of cell density regions 23 having different cell densities in the radial direction Y from the central portion 20 toward the outer peripheral portion 200 in a cross section orthogonal to the axial direction X. Therefore, in the exhaust gas purification filter 1, it is possible to reduce the cell density on the outer peripheral portion side where the exhaust gas flowability is lower than that on the central portion side. Actually, in the honeycomb structure 2 of the present example, the cell density of the second cell density region 232 located on the outer peripheral portion 200 side is lower than that of the first cell density region 231 located on the center portion 20 side. Yes. As a result, the exhaust gas flows smoothly into the cells 22 in the second cell density region 232 as in the first cell density region. Therefore, the flow velocity distribution of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter 1 can be made uniform. As a result, since the bias of PM collected by the exhaust gas purification filter 1 is alleviated, the PM collection performance of the exhaust gas purification filter 1 is improved.

排ガス浄化フィルタ１は、ガソリンエンジンから排出されるＰＭを捕集するために用いられることが好ましい。この場合には、ＰＭの燃焼頻度を小さくすることができ、燃費が向上する。 The exhaust gas purification filter 1 is preferably used for collecting PM discharged from a gasoline engine. In this case, the PM combustion frequency can be reduced, and the fuel efficiency is improved.

以上のように、本例の排ガス浄化フィルタ１においては、境界隔壁２４における熱応力の集中が緩和され、クラックの発生を防止することができる。 As described above, in the exhaust gas purification filter 1 of this example, the concentration of thermal stress in the boundary partition wall 24 is alleviated, and the generation of cracks can be prevented.

（実施例２）
本例は、境界セルのフロント端面が閉塞された排ガス浄化フィルタの例である。図６〜図９に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ１は、フロント端面２８において、全ての境界セル２２１が栓部３によって閉塞されている。また、境界セル２２１のリア端面２９は、実施例１のフロント端面と同様に栓部３によって交互に閉塞されている。即ち、境界セル２２１は、フロント端面２８とリア端面２９との両方が栓部３によって閉塞された両端閉塞セルと、フロント端面２８が栓部によって閉塞し、かつリア端面２９が開口する片側閉塞セルとを有している。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、実施例２の排ガス浄化フィルタ１（図６〜図９参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。 (Example 2)
This example is an example of an exhaust gas purification filter in which the front end face of the boundary cell is closed. As shown in FIGS. 6 to 9, in the exhaust gas purification filter 1 of this example, all the boundary cells 221 are closed by the plug portions 3 on the front end face 28. Further, the rear end surface 29 of the boundary cell 221 is alternately closed by the plug portions 3 in the same manner as the front end surface of the first embodiment. That is, the boundary cell 221 includes both-end closed cells in which both the front end surface 28 and the rear end surface 29 are closed by the plug portion 3, and one-side closed cells in which the front end surface 28 is closed by the plug portion and the rear end surface 29 is open. And have. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the exhaust gas purification filter 1 of the second embodiment (see FIGS. 6 to 9), the same reference numerals as those of the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.

本例の排ガス浄化フィルタ１においては、境界隔壁２４に接する境界セル２２１が、軸方向Ｘにおけるフロント端面２８において栓部３によって閉塞されている。即ち、全ての境界セル２２１は、排ガスが流入する側の端面２８（フロント端面２８）において、栓部３によって閉塞されている。そのため、ＰＭを含む排ガスの境界セル２２１内への流入が防止され、境界セル２２１内へのＰＭの蓄積を防止することができる。それ故、ＰＭの燃焼熱を低下させることができ、ＰＭの燃焼時における境界隔壁２４の周囲の温度を低下させることができるため、境界隔壁２４の周囲にかかる熱応力が緩和される。その結果、排ガス浄化フィルタ１は、境界隔壁２４を備えるという強度の低い構造を有しているにも関わらず、クラックの発生をより防止することが可能になる。本例の排ガス浄化フィルタ１は、その他にも実施例１と同様の作用効果を奏する。 In the exhaust gas purification filter 1 of this example, the boundary cell 221 in contact with the boundary partition wall 24 is closed by the plug portion 3 on the front end surface 28 in the axial direction X. That is, all the boundary cells 221 are closed by the plug portion 3 at the end face 28 (front end face 28) on the side where the exhaust gas flows. Therefore, inflow of exhaust gas containing PM into the boundary cell 221 can be prevented, and accumulation of PM in the boundary cell 221 can be prevented. Therefore, the combustion heat of PM can be reduced, and the temperature around the boundary partition wall 24 during PM combustion can be decreased, so that the thermal stress applied around the boundary partition wall 24 is relaxed. As a result, although the exhaust gas purification filter 1 has a low-strength structure including the boundary partition wall 24, it is possible to further prevent the occurrence of cracks. The exhaust gas purification filter 1 of this example has the same operational effects as the first embodiment.

なお、本例の排ガス浄化フィルタ１においては、上述のように、境界セル２２１のリア端面２９は、交互に栓部３によって閉塞されているが、境界セル２２１のフロント端面２８が上述のように閉塞されていれば、リア端面２９は、全てが開口していても、全てが閉塞されていても、交互に閉塞されていてもよい。この場合にも、境界隔壁２４の周囲にかかる熱応力が緩和され、クラックの発生を防止できるという本例における上述の作用効果を奏することができる。 In the exhaust gas purification filter 1 of this example, as described above, the rear end surfaces 29 of the boundary cells 221 are alternately closed by the plug portions 3, but the front end surfaces 28 of the boundary cells 221 are as described above. As long as the rear end surface 29 is closed, the rear end surface 29 may be all open, or may be closed alternately. Also in this case, it is possible to achieve the above-described operation and effect in this example that the thermal stress applied around the boundary partition wall 24 is relaxed and the generation of cracks can be prevented.

（比較例１）
本例は、境界セル及び内部セルのいずれもがハニカム構造体の両端面のいずれか一方において閉塞された排ガス浄化フィルタの例である。図１０〜図１２に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ９は、内部セル２２２と境界セル２２１とを含む全てのセル２２の両端面２８、２９のいずれか一方が、交互に栓部３により閉塞している。即ち、内部セル２２２と同様に、全ての境界セル２２１も、端面２８、２９の一方が閉塞している。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、比較例１の排ガス浄化フィルタ９（図１２〜図１５参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。 (Comparative Example 1)
This example is an example of an exhaust gas purification filter in which both the boundary cell and the internal cell are blocked at either one of both end faces of the honeycomb structure. As shown in FIGS. 10 to 12, in the exhaust gas purification filter 9 of this example, either one of the end faces 28 and 29 of all the cells 22 including the internal cell 222 and the boundary cell 221 is alternately formed by the plug portions 3. Blocked. That is, as with the internal cell 222, one of the end faces 28 and 29 is also closed in all the boundary cells 221. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In addition, in the exhaust gas purification filter 9 of Comparative Example 1 (see FIGS. 12 to 15), the same reference numerals as in Example 1 indicate the same configurations, and the preceding description is referred to.

本例の排ガス浄化フィルタ９においては、境界セル２２１が内部セル２２２と同様に栓部３により交互に閉塞されている。そのため、内部セル２２２と同様に、境界セル２２１内にもＰＭを含む排ガスが流入し、境界セル２２１内からも排出される。そのため、内部セル２２２と同様に、境界隔壁２４に隣接する境界セル２２１内にもＰＭが蓄積され、ＰＭの燃焼熱が発生する。その結果、ＰＭの燃焼により、境界隔壁２４の周囲の温度が上昇する傾向にある。その結果、本例の排ガス浄化フィルタ９においては、強度の低い境界隔壁２４の周囲にクラックが発生するおそれがある。 In the exhaust gas purification filter 9 of this example, the boundary cells 221 are alternately closed by the plug portions 3 as with the internal cells 222. Therefore, similarly to the internal cell 222, exhaust gas containing PM also flows into the boundary cell 221 and is discharged from the boundary cell 221. Therefore, similarly to the internal cell 222, PM is accumulated in the boundary cell 221 adjacent to the boundary partition wall 24, and PM combustion heat is generated. As a result, the temperature around the boundary partition wall 24 tends to increase due to the combustion of PM. As a result, in the exhaust gas purification filter 9 of this example, there is a possibility that cracks may occur around the boundary partition wall 24 having low strength.

（実験例１）
本例は、実施例１、実施例２、比較例１の各排ガス浄化フィルタにＰＭを堆積させた後、ＰＭを燃焼させるＰＭ燃焼試験を行う例である。
具体的には、まず、各排ガス浄化フィルタをガソリンエンジンの排気管内に装填し、排ガス浄化フィルタに排ガス中に含まれるＰＭを３ｇ／Ｌ堆積させた。次いで、空燃比（空気／燃料）を１に保持した状態で排ガス浄化フィルタを７００℃まで昇温させた。その後、アイドル相当まで燃料ガスの供給量を下げることにより、ＰＭを燃焼させた。このときの排ガス中の酸素濃度は１６体積％となる。 (Experimental example 1)
In this example, PM is deposited on each exhaust gas purification filter of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, and then a PM combustion test is performed in which PM is combusted.
Specifically, first, each exhaust gas purification filter was loaded into an exhaust pipe of a gasoline engine, and 3 g / L of PM contained in the exhaust gas was deposited on the exhaust gas purification filter. Next, the exhaust gas purification filter was heated to 700 ° C. while maintaining the air-fuel ratio (air / fuel) at 1. Thereafter, PM was burned by lowering the amount of fuel gas supplied to the level corresponding to idle. At this time, the oxygen concentration in the exhaust gas is 16% by volume.

ＰＭの燃焼時における排ガス浄化フィルタのリア端面における境界セル内の温度を測定した。具体的には、図１３に示すごとく、境界隔壁２４に内接する境界セル２２１（第１セル密度領域２３１内の境界セル２２１）内に、ハニカム構造体２の周方向に等間隔に４つ熱電対５を設置し、各熱電対５により境界セル内の温度を測定した。各熱電対５は、排ガス浄化フィルタ１のリア端面２９から軸方向（図９の紙面と垂直な方向）へ５ｍｍ内側に設置した。各熱電対５は、図１３に示すように、９０°間隔で配置した。なお、熱電対５を配置する境界セル２４がリア端面２９において閉塞されている場合には、ドリルにより穴を開け、その穴から熱電対５を配置した。境界セル２２１内の温度は、熱電対５を設置した４箇所の温度の平均値から算出した。なお、図１３においては、代表例として、実施例１の排ガス浄化フィルタ１のリア端面２９における熱電対の配置を示すが、栓部３の形成パターンが異なる点を除いては、実施例２及び比較例１についても同様である。各実施例の排ガス浄化フィルタ１の測定温度結果を、比較例１の排ガス浄化フィルタに対する相対温度として、図１４に示す。 The temperature in the boundary cell at the rear end face of the exhaust gas purification filter during PM combustion was measured. Specifically, as shown in FIG. 13, in the boundary cell 221 inscribed in the boundary partition wall 24 (boundary cell 221 in the first cell density region 231), four thermoelectrics are equally spaced in the circumferential direction of the honeycomb structure 2. A pair 5 was installed, and the temperature in the boundary cell was measured by each thermocouple 5. Each thermocouple 5 was installed 5 mm inside from the rear end face 29 of the exhaust gas purification filter 1 in the axial direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 9). As shown in FIG. 13, the thermocouples 5 were arranged at 90 ° intervals. In addition, when the boundary cell 24 in which the thermocouple 5 is arranged is closed at the rear end face 29, a hole was made by a drill, and the thermocouple 5 was arranged from the hole. The temperature in the boundary cell 221 was calculated from the average value of the temperatures at four locations where the thermocouples 5 were installed. In addition, in FIG. 13, although arrangement | positioning of the thermocouple in the rear end surface 29 of the exhaust gas purification filter 1 of Example 1 is shown as a representative example, except that the formation pattern of the plug part 3 is different, Example 2 and The same applies to Comparative Example 1. The measurement temperature result of the exhaust gas purification filter 1 of each example is shown in FIG. 14 as the relative temperature with respect to the exhaust gas purification filter of Comparative Example 1.

図１４より知られるごとく、全ての境界セル２２１がリア端面２９又はフロント端面２８において閉塞されている実施例１及び実施例２の排ガス浄化フィルタ１は、境界セル２２１がフロント端面２８及びリア端面２９において交互に閉塞されている比較例１の排ガス浄化フィルタに比べて、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度が低下していた。そのため、実施例１及び実施例２の排ガス浄化フィルタ１においては、ＰＭ燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和され、排ガス浄化フィルタ１のクラックの発生を防止することができる。 As is known from FIG. 14, in the exhaust gas purification filter 1 of Example 1 and Example 2 in which all the boundary cells 221 are closed at the rear end surface 29 or the front end surface 28, the boundary cells 221 are the front end surface 28 and the rear end surface 29. As compared with the exhaust gas purification filter of Comparative Example 1 alternately closed in FIG. 1, the temperature of the boundary cell during PM combustion was lowered. Therefore, in the exhaust gas purification filter 1 of Example 1 and Example 2, the thermal stress applied to the boundary partition during PM combustion is relieved, and the generation of cracks in the exhaust gas purification filter 1 can be prevented.

また、図１４に示すごとく、境界セル２２１のフロント端面２８が閉塞する実施例２は、リア端面２９が閉塞する実施例１よりも、ＰＭ燃焼時における境界セルの低下温度幅が向上していた。したがって、クラックの発生をより一層防止できるという観点から、全ての境界セル２２１は、軸方向Ｘにおける両端面２８、２９のうち排ガスが流入する側の端面２８（フロント端面２８）において栓部３によって閉塞されていることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 14, in Example 2 in which the front end face 28 of the boundary cell 221 is closed, the temperature drop of the boundary cell during PM combustion is improved compared to Example 1 in which the rear end face 29 is closed. . Therefore, from the viewpoint of further preventing the occurrence of cracks, all the boundary cells 221 are formed by the plug portions 3 on the end surfaces 28 (front end surfaces 28) on the side where the exhaust gas flows in the both end surfaces 28 and 29 in the axial direction X. It is preferably occluded.

また、ＰＭの堆積量を５ｇ／Ｌに変更した点を除いては、上述と同様の方法により、実施例１、実施例２、及び比較例１の排ガス浄化フィルタのＰＭの燃焼試験を行い、クラックの発生の有無を調べた。その結果、境界セルがハニカム構造体の両端面に交互に閉塞された比較例１の排ガス浄化フィルタにおいては、強度の低い境界隔壁の周囲にクラックが発生した。これに対し、両端面のいずれかにおいて全ての境界セルが閉塞された実施例１及び２の排ガス浄化フィルタにおいては、比較例１と同様に境界隔壁を有しているにもかかわらず、クラックは発生していなかった。これは、実施例１及び２の排ガス浄化フィルタにおいては、上述のようにＰＭ燃焼時における境界セルの温度が低下するため、境界隔壁にかかる熱応力が緩和されたためである。 Further, except that the amount of PM deposited was changed to 5 g / L, the PM combustion test of the exhaust gas purification filters of Examples 1, 2 and Comparative Example 1 was performed by the same method as described above, The presence or absence of cracks was examined. As a result, in the exhaust gas purification filter of Comparative Example 1 in which the boundary cells were alternately closed at both end faces of the honeycomb structure, cracks occurred around the boundary partition wall having low strength. On the other hand, in the exhaust gas purification filters of Examples 1 and 2 in which all the boundary cells are closed at either end face, cracks are formed despite having the boundary partition walls as in Comparative Example 1. It did not occur. This is because, in the exhaust gas purification filters of Examples 1 and 2, as described above, the temperature of the boundary cell during PM combustion decreases, so that the thermal stress applied to the boundary partition wall is relaxed.

（実施例３）
本例は、境界セルのフロント端面が閉塞され、リア端面が開口された排ガス浄化フィルタの例である。図１５〜図１８に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ１は、実施例２と同様に、フロント端面２８において、全ての境界セル２２１が栓部３によって閉塞されている。一方、境界セル２２１のリア端面２９には、栓部３は形成されておらず、境界セル２２１のリア端面２９は、全て開口している。即ち、全ての境界セル２２１は、フロント端面２８が栓部３によって閉塞し、かつリア端面２９が開口する片側閉塞セルである。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、実施例３の排ガス浄化フィルタ１（図１５〜図１８参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。 (Example 3)
This example is an example of an exhaust gas purification filter in which the front end face of the boundary cell is closed and the rear end face is opened. As shown in FIGS. 15 to 18, in the exhaust gas purification filter 1 of this example, all the boundary cells 221 are closed by the plug portions 3 on the front end face 28 as in the second embodiment. On the other hand, the plug portion 3 is not formed on the rear end surface 29 of the boundary cell 221, and the rear end surface 29 of the boundary cell 221 is all open. That is, all the boundary cells 221 are one-side closed cells in which the front end face 28 is closed by the plug portion 3 and the rear end face 29 is opened. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In addition, in the exhaust gas purification filter 1 (refer FIG. 15-18) of Example 3, the same code | symbol as Example 1 shows the same structure, and refers the description to precede.

（実施例４）
本例は、境界セルのリア端面が閉塞され、フロント端面が開口された排ガス浄化フィルタの例である。図１９〜図２２に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ１は、実施例１と同様に、リア端面２９において、全ての境界セル２２１が栓部３によって閉塞されている。一方、境界セル２２１のフロント端面２８には、栓部３は形成されておらず、境界セル２２１のフロント端面２８は、全て開口している。即ち、全ての境界セル２２１は、リア端面２９が栓部３によって閉塞し、かつフロント端面２８が開口する片側閉塞セルである。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、実施例４の排ガス浄化フィルタ１（図１９〜図２２参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。 Example 4
This example is an example of an exhaust gas purification filter in which the rear end face of the boundary cell is closed and the front end face is opened. As shown in FIGS. 19 to 22, in the exhaust gas purification filter 1 of this example, all the boundary cells 221 are closed by the plug portions 3 on the rear end surface 29 as in the first embodiment. On the other hand, the plug portion 3 is not formed on the front end surface 28 of the boundary cell 221, and the front end surface 28 of the boundary cell 221 is all open. That is, all the boundary cells 221 are one-side closed cells in which the rear end face 29 is closed by the plug portion 3 and the front end face 28 is opened. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In addition, in the exhaust gas purification filter 1 (refer FIG. 19-22) of Example 4, the same code | symbol as Example 1 shows the same structure, and refers the description to precede.

（実験例２）
本例においては、実施例２と実施例３、実施例１と実施例４の排ガス浄化フィルタをそれぞれ比較する例である。上述のように、実施例２及び実施例３は、境界セル２２１のフロント端面２８が栓部３により閉塞された排ガス浄化フィルタ１である（図６〜図９、図１５〜図１８参照）。実施例３においては全ての境界セル２２１のリア端面２９が開口しているのに対し、実施例２においては境界セル２２１のリア端面２９が内部セル２２２と同様に交互に閉塞している点において、実施例２と実施例３とは相違している。また、実施例１及び実施例４は、境界セル２２１のリア端面２９が栓部３により閉塞された排ガス浄化フィルタ１である（図２〜図５、図１９〜図２２参照）。実施例４においては全ての境界セル２２１のフロント端面２８が開口しているのに対し、実施例１においては境界セル２２１のフロント端面２８が内部セル２２２と同様に交互に閉塞している点において、実施例１と実施例４とは相違している。 (Experimental example 2)
In this example, the exhaust gas purification filters of Example 2 and Example 3, Example 1 and Example 4 are respectively compared. As described above, the second and third embodiments are the exhaust gas purification filter 1 in which the front end face 28 of the boundary cell 221 is closed by the plug portion 3 (see FIGS. 6 to 9 and FIGS. 15 to 18). In the third embodiment, the rear end surfaces 29 of all the boundary cells 221 are open, whereas in the second embodiment, the rear end surfaces 29 of the boundary cells 221 are alternately closed like the inner cells 222. The second embodiment is different from the third embodiment. Moreover, Example 1 and Example 4 are the exhaust gas purification filters 1 in which the rear end face 29 of the boundary cell 221 is closed by the plug portion 3 (see FIGS. 2 to 5 and FIGS. 19 to 22). In the fourth embodiment, the front end surfaces 28 of all the boundary cells 221 are open, whereas in the first embodiment, the front end surfaces 28 of the boundary cells 221 are alternately closed like the internal cells 222. The first embodiment and the fourth embodiment are different.

次に、実施例２と実施例３、実施例１と実施例４との圧力損失をそれぞれ比較する。具体的には、圧力損失測定装置を用いて、各排ガス浄化フィルタにガス（空気）を流した時の圧力損失を測定した。圧力損失測定装置は、排ガス浄化フィルタに流入する直前のガスの圧力と排ガス浄化フィルタから流出した直後のガスの圧力との差（差圧）を測定する差圧計と、排ガス浄化フィルタにガスを流すためのブロワーとを備えている。具体的な手順としては、まず、排ガス浄化フィルタのフロント端面とリア端面とに配管を取り付け、ブロワーにより配管内にガスを流す。そして、排ガス浄化フィルタ内にガスを流したときの差圧を差圧計により測定する。この差圧が圧力損失である。具体的には、各排ガス浄化フィルタに流速７ｍ³／分で空気を流し、フロント端面とリア端面との差圧をそれぞれ測定した。そして、実施例２の圧力損失を１００％としたときの実施例３の圧力損失の割合（百分率）を算出した。その結果を図２３に示す。また、実施例１の圧力損失を１００％としたときの実施例４の圧力損失の割合（百分率）を算出した。その結果を図２４に示す。 Next, the pressure loss of Example 2 and Example 3, Example 1 and Example 4 is compared, respectively. Specifically, the pressure loss when gas (air) was passed through each exhaust gas purification filter was measured using a pressure loss measuring device. The pressure loss measuring device is a differential pressure gauge that measures the difference (differential pressure) between the pressure of the gas immediately before flowing into the exhaust gas purification filter and the pressure of the gas immediately after flowing out of the exhaust gas purification filter, and allows the gas to flow through the exhaust gas purification filter. And a blower for. As a specific procedure, first, piping is attached to the front end surface and the rear end surface of the exhaust gas purification filter, and gas is caused to flow into the piping by a blower. Then, the differential pressure when the gas flows through the exhaust gas purification filter is measured with a differential pressure gauge. This differential pressure is a pressure loss. Specifically, air was passed through each exhaust gas purification filter at a flow rate of 7 m ³ / min, and the differential pressure between the front end face and the rear end face was measured. And the ratio (percentage) of the pressure loss of Example 3 when the pressure loss of Example 2 was made into 100% was computed. The result is shown in FIG. Moreover, the ratio (percentage) of the pressure loss of Example 4 when the pressure loss of Example 1 was set to 100% was calculated. The result is shown in FIG.

図２３より知られるように、実施例３の排ガス浄化フィルタは、実施例２に比べて、圧力損失が低下している。この理由は次の通りである。即ち、図２５に示すごとく、実施例２の排ガス浄化フィルタ１においては、境界セル２２１のリア端面２９に栓部３によって閉塞された箇所が存在しているため、リア端面２９から排出される排ガスの流れＧ（図２５における破線矢印）が境界セル２２１内において部分的に阻害される。これに対し、図２６に示すごとく、実施例３の排ガス浄化フィルタ１においては、境界セル２２１のリア端面２９が栓部３によって閉塞されておらず、開口しているため、境界セル２２１のリア端面２９から排出される排ガスの流れＧが形成される。その結果、図２３に示すごとく、実施例３の排ガス浄化フィルタは、実施例２に比べて圧力損失の低減が可能になる。 As can be seen from FIG. 23, the exhaust gas purification filter of Example 3 has a lower pressure loss than that of Example 2. The reason is as follows. That is, as shown in FIG. 25, in the exhaust gas purification filter 1 according to the second embodiment, the exhaust gas discharged from the rear end surface 29 is present because the rear end surface 29 of the boundary cell 221 is blocked by the plug portion 3. The flow G (broken arrow in FIG. 25) is partially inhibited in the boundary cell 221. On the other hand, as shown in FIG. 26, in the exhaust gas purification filter 1 of Example 3, the rear end surface 29 of the boundary cell 221 is not closed by the plug portion 3 and is open. An exhaust gas flow G discharged from the end face 29 is formed. As a result, as shown in FIG. 23, the exhaust gas purification filter of the third embodiment can reduce the pressure loss compared to the second embodiment.

また、図２４より知られるように、実施例４の排ガス浄化フィルタは、実施例１に比べて、圧力損失が低下している。この理由は次の通りである。即ち、図２７に示すごとく、実施例１の排ガス浄化フィルタ１においては、境界セル２２１のフロント端面２８に栓部３によって閉塞された箇所が存在しているため、境界セル２２１のフロント端面２８において排ガスの流れＧ（図２７における破線矢印）が部分的に阻害される。これに対し、図２８に示すごとく、実施例４の排ガス浄化フィルタ１においては、境界セル２２１のフロント端面２８が栓部３によって閉塞されておらず、開口しているため、フロント端面２８から境界セル２２１内に流入して内部セル２２２のリア端面２９から排出される排ガスの流れＧが形成される。その結果、図２４に示すごとく、実施例４の排ガス浄化フィルタは、実施例１に比べて圧力損失の低減が可能になる。 Further, as can be seen from FIG. 24, the exhaust gas purification filter of Example 4 has a lower pressure loss than that of Example 1. The reason is as follows. That is, as shown in FIG. 27, in the exhaust gas purification filter 1 according to the first embodiment, the front end surface 28 of the boundary cell 221 has a portion blocked by the plug portion 3, and therefore the front end surface 28 of the boundary cell 221 has The exhaust gas flow G (broken arrows in FIG. 27) is partially inhibited. On the other hand, as shown in FIG. 28, in the exhaust gas purification filter 1 according to the fourth embodiment, the front end face 28 of the boundary cell 221 is not closed by the plug portion 3 and is open. An exhaust gas flow G flowing into the cell 221 and discharged from the rear end face 29 of the internal cell 222 is formed. As a result, as shown in FIG. 24, the exhaust gas purification filter of Example 4 can reduce pressure loss compared to Example 1.

このように、圧力損失の低減という観点から、全ての境界セル２２１は、軸方向Ｘにおける両端面２８、２９のうち、排ガスが流入する側の端面２８（フロント端面２８）又は排ガスが流出する側の端面２９（リア端面２９）において開口していることが好ましい。より好ましくは、実施例３のように、境界セル２２１はフロント端面２８において閉塞し、リア端面２９において開口していることがよい。この場合には、圧力損失の低減効果が向上する。 As described above, from the viewpoint of reducing pressure loss, all the boundary cells 221 have the end face 28 (front end face 28) on the exhaust gas inflow side or the exhaust gas outflow side of the both end faces 28 and 29 in the axial direction X. It is preferable to open in the end surface 29 (rear end surface 29). More preferably, the boundary cell 221 may be closed at the front end face 28 and open at the rear end face 29 as in the third embodiment. In this case, the pressure loss reduction effect is improved.

１排ガス浄化フィルタ
２ハニカム構造体
２２１境界セル
２２２内部セル
２３セル密度領域
２４境界隔壁
２８端面（フロント端面）
２９端面（リア端面）
３栓部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification filter 2 Honeycomb structure 221 Boundary cell 222 Internal cell 23 Cell density area | region 24 Boundary partition 28 End surface (front end surface)
29 End face (Rear end face)
3 stoppers

Claims

An exhaust gas purification filter (1) for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter (1) includes a honeycomb structure (2) and a plug portion (3) that partially closes the end faces (28, 29) in the axial direction (X) of the honeycomb structure (2). Have
The honeycomb structure (2) includes cell walls (21) provided in a lattice pattern,
A plurality of cells (22) formed surrounded by the cell walls (21);
A plurality of cell density regions (23) having different cell densities in the radial direction (Y) from the central portion (20) toward the outer peripheral portion (200) in a cross section orthogonal to the axial direction (X);
A boundary partition wall (24) formed between the adjacent cell density regions (23) and separating the two,
The cell (22) includes a boundary cell (221) in contact with the boundary partition wall (24) and an internal cell (222) formed by being surrounded by the cell wall (21) without contacting the boundary partition wall (24). And
The internal cell (222) is closed by the plug (3) at either one of both end faces (28, 29) in the axial direction (X),
All the boundary cells (221) are closed by the plug (3) at one of the end faces (28, 29) of the both end faces (28, 29) in the axial direction (X). An exhaust gas purification filter (1).

All the boundary cells (221) are closed by the plug (3) at the end surfaces (29) on the exhaust gas outflow side of the both end surfaces (28, 29) in the axial direction (X). An exhaust gas purification filter (1) according to claim 1, characterized in that it is characterized in that

All the said boundary cells (221) are opened in the end surface (28) in the side into which waste gas flows among the both end surfaces (28, 29) in the said axial direction (X), The Claim 2 characterized by the above-mentioned. The exhaust gas purification filter (1) described.

All of the boundary cells (221) are closed by the plug (3) at the end surfaces (28) on the exhaust gas inflow side of the both end surfaces (28, 29) in the axial direction (X). An exhaust gas purification filter (1) according to claim 1, characterized in that it is characterized in that

All the said boundary cells (221) are opened in the end surface (29) by which the waste gas flows out among the both end surfaces (28, 29) in the said axial direction (X), The exhaust gas purification filter (1) described.