JP2019177312A - ハニカムフィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】セルの開口部を目封止するように配設された目封止部の剥落や破損を有効に抑制することが可能なハニカムフィルタを提供する。【解決手段】複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１を有する柱状のハニカム構造体４と、セル２の開口端部に配設された目封止部５と、を備え、隔壁１の気孔率（％）を、Ｐ１とし、目封止部５の気孔率（％）を、Ｐ２とし、ハニカム構造体４のセル２の延びる方向に直交する断面の面積に対する、隔壁１の占有率（％）を、Ｎ１とし、Ｐ１は、５０〜６５％であり、Ｐ２は、６０〜７０％であり、Ｎ１は、２２〜３９％であり、且つ、下記式（１）で表されるＸが、下記式（２）の関係を満たす。式（１）：Ｘ＝Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１式（２）：１８．８０≦−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３≦５０．５０【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、セルの開口部を目封止するように配設された目封止部の剥落や破損を有効に抑制することが可能なハニカムフィルタに関する。
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関より排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタや、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘなどの有毒なガス成分を浄化する装置として、ハニカム構造体を用いたハニカムフィルタが知られている（特許文献１参照）。ハニカム構造体は、コージェライトや炭化珪素などの多孔質セラミックスによって構成された隔壁を有し、この隔壁によって複数のセルが区画形成されたものである。ハニカムフィルタは、上述したハニカム構造体に対して、複数のセルの流入端面側の開口部と流出端面側の開口部とを交互に目封止するように目封止部を配設したものである。即ち、ハニカムフィルタは、流入端面側が開口し且つ流出端面側が目封止された流入セルと、流入端面側が目封止され且つ流出端面側が開口した流出セルとが、隔壁を挟んで交互に配置された構造となっている。そして、ハニカムフィルタにおいては、ハニカム構造体の多孔質の隔壁が、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタの役目を果たしている。以下、排気ガスに含まれる粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。「ＰＭ」は、「ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ」の略である。
特開２００９−１９５８０５号公報
従来のハニカムフィルタは、セルの端部から目封止部が剥落し易いという問題があった。また、目封止部が剥落せずとも、ハニカムフィルタに加わる種々の応力により、目封止部は破損してしまうという問題もあった。
例えば、ハニカムフィルタは、自動車エンジン等から排出される排気ガス中の粒子状物質を継続して捕集していると、その内部に灰（アッシュ；Ａｓｈ）が堆積する。このため、アッシュクリーニングと称される、高圧空気を逆方向から吹き込む逆洗によるクリーニングを、定期的に行うことがある。このようなアッシュクリーニングを行った場合に、高圧空気の圧力により、セルの端部から目封止部が剥落したり、目封止部が破損したりしてしまうことがある。
また、ハニカムフィルタは、排気ガス浄化用のフィルタとして使用する場合、金属ケース等の缶体内に収納した状態で用いられることがある。ハニカムフィルタを、金属ケース等の缶体内に収納することを、キャニング（ｃａｎｎｉｎｇ）ということがある。ハニカムフィルタをキャニングする際には、マット等の把持材を介してハニカムフィルタの外周面に面圧をかけ、缶体内に把持する。このようなキャニング時においても、セルの端部から目封止部が剥落したり、目封止部が破損したりしてしまうことがある。
更に、ハニカムフィルタは、高温の排気ガスに曝される環境下で使用されるため、必然的にハニカムフィルタに温度勾配が生じて、熱応力が発生する。この際、セルを取り囲むように配設された隔壁と、そのセルの端部に配設された目封止部との境界には、応力集中が起こり易く、セルの端部から目封止部が剥落したり、目封止部が破損したりしてしまうこともある。
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。本発明によれば、セルの開口部を目封止するように配設された目封止部の剥落や破損を有効に抑制することが可能なハニカムフィルタが提供される。
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流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、
前記セルの前記流入端面側の端部又は前記流出端面側の端部のいずれか一方に配設された多孔質の目封止部と、を備え、
前記隔壁の気孔率（％）を、Ｐ１とし、
前記目封止部の気孔率（％）を、Ｐ２とし、
前記ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面の面積に対する、前記隔壁の占有率（％）を、Ｎ１とし、
前記Ｐ１は、５０〜６５％であり、
前記Ｐ２は、６０〜７０％であり、
前記Ｎ１は、２２〜３９％であり、且つ、
下記式（１）で表されるＸが、下記式（２）の関係を満たす、ハニカムフィルタ。
式（１）：Ｘ＝Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１
式（２）：１８．８０≦−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３≦５０．５０
［２］ 前記隔壁の厚さが、０．１７８〜０．３１８ｍｍである、前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
［３］ 前記Ｐ２に対する、前記Ｐ１の比の値である気孔率比（Ｐ１／Ｐ２）が、０．６９〜１．０７である、前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
［４］ 前記目封止部の前記セルの延びる方向の長さが、２〜１５ｍｍである、前記［１］〜［３］のいずれか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、セルの開口部を目封止するように配設された目封止部の剥落や破損を有効に抑制することができる。即ち、上記式（１）で表されるＸが、上記式（２）の関係を満たすように構成することにより、隔壁を構成する多孔体と、目封止部を構成する多孔体とが、その境界面において良好に噛み合う状態が実現され、目封止部の剥落を有効に抑制することができる。また、上記式（１）は、ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面の面積に対する、隔壁の占有率Ｎ１（％）を変数として含んでいるため、ハニカム構造体のセル構造に応じた、目封止部の剥落及び破損の抑制が可能となる。
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示すハニカムフィルタの流入端面側を示す平面図である。 図１に示すハニカムフィルタの流出端面側を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。 実施例１〜９及び比較例１〜５のＸの値（即ち、（Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１）の値）と、目封止部の剥落強度（ＭＰａ）の値との関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の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、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
（１）ハニカムフィルタ：
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態は、図１〜図４に示すようなハニカムフィルタ１００である。ここで、図１は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカムフィルタの流入端面側を示す平面図である。図３は、図１に示すハニカムフィルタの流出端面側を示す平面図である。図４は、図２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
図１〜図４に示すように、ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造体４と、目封止部５と、を備えたものである。ハニカム構造体４は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１を有するものである。ハニカム構造体４は、流入端面１１及び流出端面１２を両端面とする柱状の構造体である。本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム構造体４は、その外周側面に、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。
目封止部５は、セル２の流入端面１１側の端部又は流出端面１２側の端部のいずれか一方に配設され、セル２の開口部を目封止するものである。目封止部５は、多孔質材料によって構成された多孔質のものである。図１〜図４に示すハニカムフィルタ１００は、流入端面１１側の端部に目封止部５が配設されている所定のセル２と、流出端面１２側の端部に目封止部５が配設されている残余のセル２とが、隔壁１を挟んで交互に配置されている。以下、目封止部５が流入端面１１側の端部に配設されたセル２を、「流出セル２ｂ」ということがある。目封止部５が流出端面１２側の端部に配設されたセル２を、「流入セル２ａ」ということがある。
本実施形態のハニカムフィルタ１００は、隔壁１の気孔率（％）、目封止部５の気孔率（％）、及びハニカム構造体４のセル２の延びる方向に直交する断面の面積に対する、隔壁１の占有率（％）の３つの要件について、重要な特徴を有している。以下、隔壁１の気孔率（％）を、Ｐ１とし、目封止部５の気孔率（％）を、Ｐ２とし、ハニカム構造体４のセル２の延びる方向に直交する断面の面積に対する、隔壁１の占有率（％）を、Ｎ１とする。Ｐ１は、５０〜６５％である。Ｐ２は、６０〜７０％である。Ｎ１は、２２〜３９％である。そして、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、下記式（１）で表されるＸが、下記式（２）の関係を満たすものである。なお、以下、Ｐ１を「隔壁１の気孔率Ｐ１」、Ｐ２を「目封止部５の気孔率Ｐ２」、Ｎ１を「隔壁１の占有率Ｎ１」と記載することがある。
式（１）：Ｘ＝Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１
式（２）：１８．８０≦−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３≦５０．５０
このように構成することによって、セル２の開口部を目封止するように配設された目封止部５の剥落や破損を有効に抑制することができる。即ち、上記式（１）で表されるＸが、上記式（２）の関係を満たすように構成することにより、隔壁１を構成する多孔体と、目封止部５を構成する多孔体とが、その境界面において良好に噛み合う状態が実現され、目封止部５の剥落を有効に抑制することができる。また、上記式（１）は、隔壁１の占有率Ｎ１（％）を変数として含んでいるため、ハニカム構造体４のセル構造に応じた、目封止部５の剥落及び破損の抑制が可能となる。
式（２）に示す「−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３」の値が、１８．８０未満であると、目封止部５の剥落が生じ易くなってしまう。また、上記した値が、５０．５０を超えると、目封止部５の剥落は生じ難くなるものの、隔壁１と目封止部５とが接合されたままの状態で、隔壁１の強度が外力に耐え切れずに、目封止部５と接合している部分の隔壁１が破損してしまうことがある。
式（２）は、式（１）で表されるＸの二次関数となっており、目封止部５の剥落の生じ易さは、Ｐ１、Ｐ２、Ｎ１を変数とするＸの二次関数で表すことができる。なお、特に限定されることはないが、「−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３」の値は、２６．５０〜５０．５０であることが好ましく、３８．８０〜５０．５０であること更に好ましい。このように構成することによって、目封止部５の剥落をより有効に抑制することができる。
ここで、隔壁１の気孔率Ｐ１、目封止部５の気孔率Ｐ２、及び隔壁１の占有率Ｎ１について、各測定方法を以下に説明する。
隔壁１の気孔率Ｐ１は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の気孔率Ｐ１の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。隔壁１の気孔率Ｐ１の測定は、ハニカム構造体４から隔壁１の一部を切り出して試料片とし、このようにして得られた試料片を用いて行うことができる。
目封止部５の気孔率Ｐ２は、水銀圧入法によって測定された値である。目封止部５の気孔率Ｐ２も、隔壁１の気孔率Ｐ１の測定と同様の方法で測定することができる。
隔壁１の占有率Ｎ１の測定に際しては、まず、ハニカム構造体４のセル２の開口率ＯＦＡ（％）を算出する。具体的には、まず、ハニカム構造体４のセルの直交する断面の総面積Ｓ１を測定する。次に、この断面におけるセル２の開口部分の面積Ｓ２を測定する。そして、面積Ｓ２を、総面積Ｓ１で除算した値の百分率が、「ハニカム構造体４のセル２の開口率ＯＦＡ（％）」となる。隔壁１の占有率Ｎ１は、「１００％−開口率ＯＦＡ（％）」により求めることができる。なお、総面積Ｓ１及び面積Ｓ２は、例えば、ニコン（Ｎｉｃｏｎ）社のＮＥＸＩＶ（商品名）によって測定することができる。
目封止部５の気孔率Ｐ２に対する、隔壁１の気孔率Ｐ１の比の値である気孔率比（Ｐ１／Ｐ２）が、０．６９〜１．０７であることが好ましく、０．８３〜１．０７であることが更に好ましく、０．８４〜１．０７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、目封止部５の剥落をより有効に抑制することができる。
目封止部５のセル２の延びる方向の長さについては特に制限はない。例えば、目封止部５のセル２の延びる方向の長さは、３〜１０ｍｍであることが好ましく、７〜１０ｍｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、目封止部５の剥落をより有効に抑制することができる。
ハニカム構造体４は、隔壁１の厚さが、０．１７８〜０．３１８ｍｍであることが好ましく、０．２０３〜０．３１８ｍｍであることが更に好ましく、０．２５４〜０．３１８ｍｍであることが特に好ましい。隔壁１の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。隔壁１の厚さが０．１７８ｍｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。一方、隔壁１の厚さが０．３１８ｍｍを超えると、ハニカムフィルタ１００の圧力損失が増大することがある。
隔壁１によって区画されるセル２の形状については特に制限はない。例えば、セル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状としては、多角形、円形、楕円形等を挙げることができる。多角形としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等を挙げることができる。なお、セル２の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形であることが好ましい。また、セル２の形状については、全てのセル２の形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図示は省略するが、四角形のセルと、八角形のセルとが混在したものであってもよい。また、セル２の大きさについては、全てのセル２の大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図示は省略するが、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。なお、本発明において、セルとは、隔壁によって取り囲まれた空間のことを意味する。
隔壁１によって区画形成されるセル２のセル密度が、２３〜４７個／ｃｍ２であることが好ましく、３１〜４７個／ｃｍ２であることが更に好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタ１００のＰＭ捕集性を維持しつつ、圧力損失の増大を抑制することができる。
ハニカム構造体４の外周壁３は、隔壁１と一体的に構成されたものであってもよいし、隔壁１を囲繞するように外周コート材を塗工することによって形成した外周コート層であってもよい。図示は省略するが、外周コート層は、製造時において、隔壁と外周壁とを一体的に形成した後、形成された外周壁を、研削加工等の公知の方法によって除去した後、隔壁の外周側に設けることができる。
ハニカム構造体４の形状については特に制限はない。ハニカム構造体４の形状としては、流入端面１１及び流出端面１２の形状が、円形、楕円形、多角形等の柱状を挙げることができる。
ハニカム構造体４の大きさ、例えば、流入端面１１から流出端面１２までの長さや、ハニカム構造体４のセル２の延びる方向に直交する断面の大きさについては、特に制限はない。ハニカムフィルタ１００を、排気ガス浄化用のフィルタとして用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造体４の流入端面１１から流出端面１２までの長さは、１０１．６〜２５４．０ｍｍであることが好ましく、１５２．４〜２５４．０ｍｍであることが更に好ましい。また、ハニカム構造体４のセル２の延びる方向に直交する断面の面積は、６４９３０．７〜３４２５３４．３ｍｍ２であることが好ましく、１１４００９．２〜３４２５３４．３ｍｍ２であることが更に好ましい。
隔壁１の材料については特に制限はない。例えば、隔壁１の材料が、炭化珪素、コージェライト、珪素−炭化珪素複合材料、コージェライト−炭化珪素複合材料、窒化珪素、ムライト、アルミナ及びチタン酸アルミニウムから構成される群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
目封止部５の材料についても特に制限はない。例えば、上述した隔壁１の材料と同様の材料を用いることができる。
（２）ハニカムフィルタの製造方法：
本発明のハニカムフィルタを製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造体を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造体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の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。例えば、製造するハニカムフィルタの隔壁の気孔率は、造孔材の添加量により調整することができる。
次に、このようにして得られ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、及びこの隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を作製する。次に、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する。
次に、乾燥したハニカム成形体のセルの開口部に目封止部を配設する。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す。次に、マスクを施し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する。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する。
本発明のハニカムフィルタを製造する際には、目封止スラリーを調製する際に、発泡樹脂などの造孔材を添加して、製造するハニカムフィルタの目封止部の気孔率を調整することが好ましい。このように構成することで、上記式（２）を満たすハニカムフィルタを簡便に製造することができる。
次に、セルのいずれか一方の開口部に目封止部を配設したハニカム成形体を焼成して、本発明のハニカムフィルタを製造する。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。
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１）
コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を５質量部、分散媒を４０質量部、有機バインダを５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては、水を使用した。有機バインダとしては、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を使用した。分散剤としては、デキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）を使用した。造孔材としては、平均粒子径１３μｍの発泡樹脂を使用した。
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、全体形状が円柱形状のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体のセルの形状は、四角形とした。
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、目封止部を形成するための目封止スラリーを調製した。目封止スラリーは、坏土の調製に用いた材料と同様の材料を用い、目封止部の気孔率が所望の値となるように、造孔材としての発泡樹脂の添加量を調節した。
次に、上述した目封止スラリーを用いて、乾燥したハニカム成形体の流入端面側のセルの開口部に目封止部を形成した。具体的には、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。次に、ハニカム成形体の流出端面についても、流出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入セルの開口部に目封止スラリーを充填した。このようにして、乾燥したハニカム成形体の流出端面側のセルの開口部にも目封止部を形成した。
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、実施例１のハニカムフィルタを製造した。
実施例１のハニカムフィルタは、流入端面及び流出端面の形状が円形の、円柱形状のものであった。流入端面及び流出端面の直径の大きさは、２６６．７ｍｍであった。また、ハニカムフィルタのセルの延びる方向の長さは、２５４.０ｍｍであった。実施例１のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率Ｐ１が、５０％であった。隔壁の気孔率Ｐ１は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定した。また、このハニカムフィルタは、隔壁の厚さが０．３１８ｍｍであり、セル密度が３１個／ｃｍ２であり、ハニカム構造体の隔壁の占有率Ｎ１が、３２.２％であった。表１に、隔壁の気孔率Ｐ１及び隔壁の占有率Ｎ１の値を示す。
また、実施例１のハニカムフィルタは、目封止部の気孔率Ｐ２が、６０％であった。目封止部の気孔率Ｐ２は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定した。
実施例１のハニカムフィルタは、目封止部の気孔率Ｐ２に対する、隔壁の気孔率Ｐ１の比の値である気孔率比（Ｐ１／Ｐ２）が、０．８３であった。また、上記式（１）で表されるＸの値は、２６．８であった。上記式（２）の「−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３」の値は、４９．５であった。各値を、表１に示す。
実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、「目封止部の剥落強度」の測定、及び「目封止部の剥落判定」を行った。表１に、各結果を示す。
［目封止部の剥落強度］
まず、実施例１のハニカムフィルタの流入端面から３０ｍｍの部分を切り取り、目封止部の抜け強度測定用の試料片を作製した。ＩＮＳＴＲＯＮ社製の万能試験機（型番：３３６６）を用いて、試料片の目封止部の抜け強度を測定した。測定に際しては、ステンレス製の直径１．０ｍｍの押し抜きピンを試料片の目封止部に押し付けて、目封止部が隔壁から剥落する際の応力を測定した。
［目封止部の剥落判定］
目封止部の剥落強度の測定に用いた試料片と同じ試料片を用いて、以下の方法で、アッシュクリーニング試験を行った。アッシュクリーニング試験によって、目封止部が剥落しなかったものを合格とし、表１に「ＯＫ」と記す。また、アッシュクリーニング試験によって、目封止部が剥落したものを不合格とし、表１に「ＮＧ」と記す。アッシュクリーニング試験は、０．６７ＭＰaの圧力がかかった空気を、エアーノズル（Ａｉｒ ｎｏｚｚｌｅ）を用いて、ハニカムフィルタの流出端面から流入端面に向かって吹き付けて、ハニカムフィルタ内のアッシュを吹き払い、除去する方法にて行った。
Figure 2019177312
Figure 2019177312
（実施例２〜１０）
表１に示すように、隔壁の気孔率Ｐ１、目封止部の気孔率Ｐ２、及び隔壁の占有率Ｎ１を変更して、実施例２〜１０のハニカムフィルタを作製した。隔壁の気孔率Ｐ１は、坏土を調製するコージェライト化原料に添加する造孔材としての発泡樹脂の量を変更することによって調節した。目封止部の気孔率Ｐ２も、造孔材としての発泡樹脂の量を変更することによって調節した。隔壁の占有率Ｎ１は、押出成形時に使用する口金において、隔壁を成形するスリットの幅を変更することによって調節した。
（比較例１〜１１）
表１及び表２に示すように、隔壁の気孔率Ｐ１、目封止部の気孔率Ｐ２、及び隔壁の占有率Ｎ１を変更して、比較例１〜１１のハニカムフィルタを作製した。隔壁の気孔率Ｐ１、目封止部の気孔率Ｐ２、及び隔壁の占有率Ｎ１の調節については、実施例２〜１０の場合と同様に、発泡樹脂の量等を変更することによって行った。
実施例２〜１０、比較例１〜８のハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「目封止部の剥落強度」の測定、及び「目封止部の剥落判定」を行った。表１に、各結果を示す。
また、実施例１〜３のハニカムフィルタについて、以下の方法で、圧力損失の測定を行った。また、基準となる比較例９〜１１のハニカムフィルタについても、同様の方法で圧力損失の測定を行った。
［圧力損失］
まず、ハニカムフィルタを金属製の収納容器内に収納し、その収納容器を、ＬＰガスを燃焼とするバーナー試験装置の先端に取り付けた。次に、バーナー試験装置から排出されるガスの温度を２００℃とし、ハニカムフィルタの流入端面側から、流量が６．２ｍ３／分となるようにガスを通気した。そして、流入端面側の圧力と、流出端面側の圧力との差圧を算出し、ハニカムフィルタの圧力損失（ｋＰａ）を求めた。次に、基準となる比較例９〜１１の圧力損失の値に対する、実施例１〜３の圧力損失の値の比率を求めた。なお、実施例１における基準となる比較例は、比較例９である。実施例２における基準となる比較例は、比較例１０である。実施例３における基準となる比較例は、比較例１１である。各結果を、表２の「圧力損失」及び「圧力損失比率」の欄に示す。
圧力損失比率については、以下の評価基準に基づき、圧力損失判定の評価を行った。圧力損失比率が、１．１５以下の場合を合格とし、表２に「ＯＫ」と記す。圧力損失比率が、１．１５を超える場合を不合格とする。
（結果）
実施例１〜１０のハニカムフィルタは、式（２）の値である「−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３」の値が、１８．８０〜５０．５０の範囲となっており、高い目封止部の剥落強度を有し、目封止部の剥落判定の結果も「ＯＫ」となった。一方、比較例１，３，５〜８のハニカムフィルタは、式（２）の値である「−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３」の値が、１８．８０〜５０．５０の範囲外となっており、目封止部の剥落強度が低く、目封止部の剥落判定の結果が「ＮＧ」となった。また、式（２）の値に加え、隔壁の気孔率Ｐ１が、５０〜６５％の範囲外、及び目封止部の気孔率Ｐ２が、６０〜７０％の範囲外となる場合についても、目封止部の剥落判定の結果が「ＮＧ」となった。目封止部の剥落判定の結果が「ＯＫ」の場合には、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとしての十分な捕集性能が期待できるものであった。また、実施例１〜３のハニカムフィルタは、比較例９〜１１のハニカムフィルタに対して、圧力損失の過剰な上昇を抑制することができることが分かった。
また、本実施例の結果に基づいて、図５を参照しつつ、式（２）の値である「−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３」について説明する。ここで、図５は、実施例１〜９及び比較例１〜５のＸの値（即ち、（Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１）の値）と、目封止部の剥落強度（ＭＰａ）の値との関係を示すグラフである。図５において、Ｘ軸は、（Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１）の値を示し、Ｙ軸は、目封止部の剥落強度（ＭＰａ）の値を示す。図５に示すように、（Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１）の値と、目封止部の剥落強度（ＭＰａ）の値は、Ｘの２次近似曲線によって示すことができる。この２次近似曲線は、式（２）の値である「Ｙ＝−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３」で示すことができる。本発明においては、この２次近似曲線における曲率が大きく変わる点のＸの値に着目し、式（２）の値を１８．８０〜５０．５０の範囲とすることで、目封止部の剥落や破損を有効に抑制することを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明のハニカムフィルタは、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとして利用することができる。
１：隔壁、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、３：外周壁、４：：ハニカム構造体、５：目封止部、１１：流入端面、１２：流出端面、１００：ハニカムフィルタ。

Claims (4)

  1. 流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、
    前記セルの前記流入端面側の端部又は前記流出端面側の端部のいずれか一方に配設された多孔質の目封止部と、を備え、
    前記隔壁の気孔率（％）を、Ｐ１とし、
    前記目封止部の気孔率（％）を、Ｐ２とし、
    前記ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面の面積に対する、前記隔壁の占有率（％）を、Ｎ１とし、
    前記Ｐ１は、５０〜６５％であり、
    前記Ｐ２は、６０〜７０％であり、
    前記Ｎ１は、２２〜３９％であり、且つ、
    下記式（１）で表されるＸが、下記式（２）の関係を満たす、ハニカムフィルタ。
    式（１）：Ｘ＝Ｐ１／Ｐ２×Ｎ１
    式（２）：１８．８０≦−０．１９Ｘ２＋１１．３３Ｘ−１２１．６３≦５０．５０
  2. 前記隔壁の厚さが、０．１７８〜０．３１８ｍｍである、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
  3. 前記Ｐ２に対する、前記Ｐ１の比の値である気孔率比（Ｐ１／Ｐ２）が、０．６９〜１．０７である、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
  4. 前記目封止部の前記セルの延びる方向の長さが、２〜１５ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
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