JP2022158136A - 排ガス浄化フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】初期およびモード走行時のＰＮ捕集率を高めることができ、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損上昇を抑制することができ、強度低下を抑制することができる排ガス浄化フィルタを提供する。【解決手段】排ガス浄化フィルタ１は、第１セル２１と第２セル２２とが交互に配列され、かつ、第１セル２１の流路断面積＜第２セル２２の流路断面積の関係を満たすセル構造２０を有するハニカム構造体２と、流入側栓部３１と、流出側栓部３２とを有する。排ガス浄化フィルタ１は、中央部１１と、外周部１２と、境界部１３とを有する。中央部１１は、第１セル２１を用いた複数の第１流入セル２１ｉｎと、第２セル２２を用いた複数の第２流出セル２２ｏｕｔとを有する。外周部１２は、第２セル２２を用いた複数の第２流入セル２２ｉｎと、第１セル２１を用いた複数の第１流出セル２１ｏｕｔとを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス浄化フィルタに関する。

ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関等から排出される排ガス中には、パティキュレートと呼ばれる粒子状物質（以下、適宜「ＰＭ」ということがある。）が含まれる。この排ガス中のＰＭを捕集して排ガスの浄化を行うため、内燃機関等の排気通路には排ガス浄化フィルタが配置される。排ガス浄化フィルタは、一般に、断面四角形状の複数のセルが多孔質のセル壁を挟んで格子状に配列された一様なセル構造を有するハニカム構造体と、ハニカム構造体における排ガスを流入させる側の流入端面および排ガスを流出させる側の流出端面においてセル端部を交互に閉塞する栓部と、を有している。

他にも、流路断面積が異なる複数のセルがセル壁を挟んで配列されたセル構造を有するハニカム構造体を用いた排ガス浄化フィルタも提案されている。この種の排ガス浄化フィルタとしては、例えば、特許文献１に記載される排ガス浄化フィルタが知られている。この排ガス浄化フィルタは、中心軸を含む中心側領域と、中心側領域の外周側に配された外周側領域とを有している。この排ガス浄化フィルタでは、中心側領域および外周側領域のそれぞれにおいて、流入セル孔の流路断面積よりも流出セル孔の流路断面積の方が大きい。また、中心側領域における流入セル孔の流路断面積は、外周側領域における流入セル孔の流路断面積よりも小さい。また、中心側領域におけるセル壁は、外周側領域におけるセル壁よりも厚い。

特開２０１６－１８７８０４号公報

従来、ＰＭの規制は、ＰＭ重量による規制がなされてきた。しかしながら、近年では、さらなる環境負荷低減等の観点から、ＰＭ粒子数による規制が導入されている。このＰＭ粒子数規制は、将来的に強化されることが予想される。そのため、排ガス浄化フィルタには、ＰＭ粒子数で見たＰＭ捕集率（以下、これを「ＰＮ捕集率」という）を向上させることが求められている。

ガソリンエンジンを有する車両（以下、「ガソリン車両」）等において、ＰＮ捕集率を向上させるためには、走行０ｋｍの初期においてＰＮ捕集率が高いことが重要である。さらに、モード走行時のＰＮ捕集率は、少量のＰＭが排ガス浄化フィルタに堆積された後に計測されるため、走行０ｋｍから短距離走行したことによるＰＭ堆積後のＰＮ捕集率を向上させることも重要となる。しかしながら、ＰＮ捕集率と圧力損失（以下、適宜「圧損」という。）とは、トレードオフの関係にあるため、ＰＮ捕集率を高めようとすると圧損が大きくなる。さらに、ＰＭ中には、固体状炭素（スート）の他、エンジンオイル由来等の灰分（Ａｓｈ）が含まれる。この灰分は、ＰＭの再生処理後も残る。そのため、特に、ＰＭ堆積後や灰分の堆積後における圧損上昇を抑制する必要がある。

ところで、上述した特許文献１の技術によれば、中心側領域における流入セルに流入する排ガスの圧力が高まり、排ガスを流出させる流出端面側のセル壁に排ガスが集中して流れることが抑制されるため、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率の向上が期待される。また、特許文献１では、外周側領域によって初期の圧損が低減するとされている。しかしながら、特許文献１には、ＰＭの堆積後や灰分の堆積後における圧損上昇を抑制しようとする技術思想は全く記載されていない。また、特許文献１の技術では、外周側領域におけるセル壁を中心側領域におけるセル壁よりも薄くする必要がある。そのため、特許文献１の技術では、排ガス浄化フィルタの強度が低下する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率を高めることができ、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損上昇を抑制することができ、強度低下を抑制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。

本発明の一態様は、第１セル（２１）と第２セル（２２）とが多孔質のセル壁（２３）を挟んで交互に配列されており、かつ、上記第１セルの流路断面積＜上記第２セルの流路断面積の関係を満たすセル構造（２０）を有するハニカム構造体（２）と、
上記ハニカム構造体における排ガス（Ｇ）を流入させる側の流入端面（２０１）において、上記第１セルの一部および上記第２セルの一部のセル端部を閉塞する流入側栓部（３１）と、
上記ハニカム構造体における上記排ガスを流出させる側の流出端面（２０２）において、上記第１セルの一部および上記第２セルの一部のセル端部を閉塞する流出側栓部（３２）と、
を有する排ガス浄化フィルタ（１）であって、
中心軸（Ｏ）を含む中央部（１１）と、上記中央部の外周側に配された外周部（１２）と、上記中央部と上記外周部との間に挟まれた境界部（１３）とを有しており、
上記中央部は、
上記流路断面積が小さい上記第１セルにおける上記流入端面側のセル端部が開放されるとともに、上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された複数の第１流入セル（２１_ｉｎ）と、
上記流路断面積が大きい上記第２セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに、上記流出端面側のセル端部が開放された複数の第２流出セル（２２_ｏｕｔ）と、を有しており、
上記外周部は、
上記流路断面積が大きい上記第２セルにおける上記流入端面側のセル端部が開放されるとともに、上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された複数の第２流入セル（２２_ｉｎ）と、
上記流路断面積が小さい上記第１セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに、上記流出端面側のセル端部が開放された複数の第１流出セル（２１_ｏｕｔ）と、を有している、
排ガス浄化フィルタ（１）にある。

上記排ガス浄化フィルタは、上記構成を有している。そのため、上記排ガス浄化フィルタは、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率を高めることができ、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損上昇を抑制することができ、強度低下を抑制することができる。

なお、特許請求の範囲および課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、実施形態１の排ガス浄化フィルタを流入端面側から見た説明図である。 図２は、図１に示される境界部の周辺を拡大して示した説明図である。 図３は、図２に示したＩＩＩ－ＩＩＩ線断面を拡大して模式的に示した説明図である。 図４は、変形例の境界部を有する実施形態１の排ガス浄化フィルタを流入端面側から見た説明図である。 図５は、図４に示される境界部の周辺を拡大して示した説明図である。 図６は、他の変形例の境界部を有する実施形態１の排ガス浄化フィルタを流入端面側から見た説明図である。 図７は、図６に示される境界部の周辺を拡大して示した説明図である。 図８は、セル壁の厚みおよびセルピッチの測定位置について説明するための説明図であり、（ａ）は中央部におけるセル壁、セルピッチの測定位置を、（ｂ）は外周部におけるセル壁、セルピッチの測定位置を模式的に示した説明図である。 図９は、実施形態２の排ガス浄化フィルタを流入端面側から見た場合における、境界部の周辺を拡大して示した説明図である。 図１０は、図９に示したＸ－Ｘ線断面を拡大して模式的に示した説明図である。 図１１は、実施形態３の排ガス浄化フィルタを流入端面側から見た場合における、境界部の周辺を拡大して示した説明図である。 図１２は、変形例の境界部を有する実施形態３の排ガス浄化フィルタを流入端面側から見た場合における、境界部の周辺を拡大して示した説明図である。 図１３は、他の変形例の境界部を有する実施形態３の排ガス浄化フィルタを流入端面側から見た場合における、境界部の周辺を拡大して示した説明図である。 図１４は、実施形態４の排ガス浄化フィルタにおける図３に対応させた断面を拡大して模式的に示した説明図である。

本実施形態の排ガス浄化フィルタは、第１セルと第２セルとが多孔質のセル壁を挟んで交互に配列されており、かつ、上記第１セルの流路断面積＜上記第２セルの流路断面積の関係を満たすセル構造を有するハニカム構造体と、
上記ハニカム構造体における排ガスを流入させる側の流入端面において、上記第１セルの一部および上記第２セルの一部のセル端部を閉塞する流入側栓部と、
上記ハニカム構造体における上記排ガスを流出させる側の流出端面において、上記第１セルの一部および上記第２セルの一部のセル端部を閉塞する流出側栓部と、
を有している。
本実施形態の排ガス浄化フィルタは、
中心軸を含む中央部と、上記中央部の外周側に配された外周部と、上記中央部と上記外周部との間に挟まれた境界部とを有している。
本実施形態の排ガス浄化フィルタにおいて、
上記中央部は、
上記流路断面積が小さい上記第１セルにおける上記流入端面側のセル端部が開放されるとともに、上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された複数の第１流入セルと、
上記流路断面積が大きい上記第２セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに、上記流出端面側のセル端部が開放された複数の第２流出セルと、を有しており、
上記外周部は、
上記流路断面積が大きい上記第２セルにおける上記流入端面側のセル端部が開放されるとともに、上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された複数の第２流入セルと、
上記流路断面積が小さい上記第１セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに、上記流出端面側のセル端部が開放された複数の第１流出セルと、を有している。

本実施形態の排ガス浄化フィルタは、上記構成を有している。本実施形態の排ガス浄化フィルタでは、排ガスの流速が外周部に比べて大きくなる中央部において、第１流入セルが、第２セルに比べて流路断面積が小さい第１セルを用いて構成されている。そのため、第１流入セル内において排ガスの圧力が高まり、流出端面側のセル壁に排ガスが集中して流れ難くなり、流入端面側のセル壁にも排ガスが流れる。それ故、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、一様なセル構造を有する場合に比べ、流出端面側のセル壁に流入する排ガスの流速を遅くすることができ、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率を高めることができる。

また、本実施形態の排ガス浄化フィルタにおいて、外周部の第２流入セルは、第１セルに比べて流路断面積が大きい第２セルを用いて構成されている。つまり、上述した中央部では、第１セルに比べて流路断面積が大きい第２セルを用いて第２流出セルが構成されているが、外周部では、その流路断面積が大きい第２セルを用いて第２流入セルが構成されている。そのため、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、一様なセル構造を有する場合や、外周側領域において第１セルを用いて流入セルを構成した場合や、外周側領域においてセル壁を薄くし、流路断面積を僅かに大きく形成した第１セルを用いて流入セルを構成した場合に比べ、外周部における第２流入セルの流路断面積を大幅に大きくすることができる。それ故、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、初期のみならず、中央部の第１流入セルにＰＭや灰分が堆積した後であっても、外周部の第２流入セルに排ガスが流れることにより、圧損上昇を抑制することができる。また、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、中央部の第１流入セルにＰＭや灰分が堆積した後は、第１流入セルに比べてセル壁面積が大きい外周部の第２流入セルにてＰＭを捕集することができる。そのため、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、一様なセル構造を有する場合や、外周側領域において第１セルを用いて流入セルを構成した場合や、外周側領域においてセル壁を薄くして流路断面積を僅かに大きくした第１セルを用いて流入セルを構成した場合に比べ、ＰＭ濾過面積を向上させることができる。

また、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、高ＰＮ捕集率、圧損低減の効果を得るために外周部におけるセル壁を中心部におけるセル壁よりも薄くする必要がない。そのため、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、外周側領域のセル壁を薄くする場合に比べ、強度（アイソスタティック強度）の低下を抑制することができる。

以下、本実施形態の排ガス浄化フィルタについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態の排ガス浄化フィルタは、以下の例示によって限定されるものではない。

（実施形態１）
実施形態１の排ガス浄化フィルタについて、図１～図８を用いて説明する。実施形態１の排ガス浄化フィルタ１は、図３に例示されるように、排ガスＧ中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのフィルタである。具体的には、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を捕集可能なガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）とすることができる。

排ガス浄化フィルタ１は、図１～図３に示されるように、ハニカム構造体２と、ハニカム構造体２における排ガスＧを流入させる側の流入端面２０１に設けられた流入側栓部３１と、ハニカム構造体２における排ガスＧを流出させる側の流出端面２０２に設けられた流出側栓部３２と、を有している。図３中に示されるＺ軸方向を排ガス浄化フィルタ１、ハニカム構造体２の軸方向とする。なお、ハニカム構造体２の中心軸Ｏは、排ガス浄化フィルタ１の中心軸Ｏと一致している。また、図１～図３に示されるＺ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。なお、図３におけるハニカム構造体２の外径および軸方向の長さは、実際の大きさの比を正確に表したものではない（以下同様である。）。

ハニカム構造体２は、第１セル２１と第２セル２２とがセル壁２３を挟んで交互に配列されたセル構造２０を有している。図１に例示されるセル構造２０では、排ガス浄化フィルタ１の軸方向であるＺ軸方向から見て、複数の第１セル２１と複数の第２セル２２とが、互いに直交する二つの方向であるＸ軸方向とＹ軸方向とに配列されている。そして、第１セル２１と第２セル２２とは、Ｘ軸方向においてもＹ軸方向においても、セル壁２３を挟んで交互に配列されている。セル壁２３は、多孔質に形成されており、セル壁２３の内部には、隣り合う第１セル２１と第２セル２２とを連通させる細孔（不図示）が形成されている。

第１セル２１および第２セル２２は、図３に例示されるように、流入端面２０１から流出端面２０２までにわたってＺ軸方向に沿って延びている。第１セル２１および第２セル２２は、周囲がセル壁２３により囲まれてガス流路を形成している。第１セル２１および第２セル２２は、ハニカム構造体２のＺ軸方向に垂直な断面で見て、流路断面積が一定となるように形成されている。第１セル２１の流路断面積と第２セル２２の流路断面積とは、第１セル２１の流路断面積＜第２セル２２の流路断面積の関係を満たしている。第１セル２１の流路断面積および第２セル２２の流路断面積の大小関係は、厳密には、ハニカム構造体２のＺ軸方向に垂直な断面を観察することにより把握することができる。第１セル２１および第２セル２２において流路断面積が一定とされている場合には、上記流路断面積の大小関係は、ハニカム構造体２の流入端面２０１または流出端面２０２を観察することにより簡易に把握することもできる。なお、上記の観察から直ちに上記流路断面積の大小関係を把握することができない場合には、第１セル２１の流路断面積、第２セル２２の流路断面積を測定して比較すればよい。第１セル２１の流路断面積は、後述する図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、流入端面２０１または中心軸Ｏに垂直な断面にて、中央部１１の９か所の測定位置Ｍ１および外周部１２の周方向８か所の測定位置Ｍ２における第１セル２１の流路断面積測定値の算術平均値である。第２セル２２の流路断面積は、後述する図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、流入端面２０１または中心軸Ｏに垂直な断面にて、中央部１１の９か所の測定位置Ｍ１および外周部１２の周方向８か所の測定位置Ｍ２における第２セル２２の流路断面積測定値の算術平均値である。

第１セル２１および第２セル２２は、第１セル２１の流路断面積＜第２セル２２の流路断面積の関係を満たしておれば、Ｚ軸方向に垂直な断面で見た断面形状は特に限定されない。図１では、第１セル２１の断面形状が、四角形状（具体的には正方形状）とされており、第２セル２２の断面形状が八角形状（具体的には１／４回転対称の八角形状）とされている例が示されている。この構成によれば、セル構造２０内のセル壁２３の厚みを一定としやすく、排ガス浄化フィルタ１の強度を確保しやすくなる利点がある。第１セル２１および第２セル２２の断面形状は、四角形状、八角形状以外の多角形状であってもよいし、円形状などであってもよい。また、第１セル２１および第２セル２２の断面形状は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、第１セル２１および第２セル２２の断面形状が多角形状である場合、角部において多少の曲線やテーパ等が形成されていてもよい。

ハニカム構造体２は、図１に例示されるように、セル構造２０の外周が接続するスキン部２０３を有している。図１では、スキン部２０３が円筒状に形成され、ハニカム構造体２が全体として円柱形状の外形を呈する例が示されている。ハニカム構造体２は、例えば、コーディエライト等のセラミック材料より形成されることができる。なお、スキン部２０３に接するセルは、スキン部２０３とセル壁２３とによって周囲が囲まれている。したがって、スキン部２０３に接するセルは、スキン部２０３に接していない第１セル２１および第２セル２２に比べて、不完全な断面形状とされている。そのため、本明細書においては、特に言及しない限り、第１セル２１および第２セル２２は、スキン部２０３に接するセル以外のセルを意味する。

流入側栓部３１は、図１および図３に例示されるように、流入端面２０１において、第１セル２１の一部および第２セル２２の一部のセル端部を閉塞している。一方、流出側栓部３２は、図３に例示されるように、流出端面２０２において、第１セル２１の一部および第２セル２２の一部のセル端部を閉塞している。つまり、流入端面２０１において流入側栓部３１により栓詰めされたセルは、流出端面２０２において流出側栓部３２により栓詰めされておらず、流入端面２０１において流入側栓部３１により栓詰めされていないセルは、流出端面２０２において流出側栓部３２により栓詰めされている。流入側栓部３１および流出側栓部３２は、例えば、コーディエライト等のセラミック材料より形成されることができるが、その他の材質であってもよい。

流入端面２０１側のセル端部が開放されるとともに流出端面２０２側のセル端部が流出側栓部３２により閉塞されたセルは、流入セルとされる。また、流入端面２０１側のセル端部が流入側栓部３１により閉塞されるとともに流出端面２０２側のセル端部が開放されたセルは、流出セルとされる。図３に示されるように、流入端面２０１から流入セル内に流入した排ガスＧは、流入セル内を流れるとともに多孔質のセル壁２３内を流れて流出セルに至る。流出セルに至った排ガスＧは、流出セル内を流れ、流出端面２０２から排出される。なお、図３では、排ガスＧの一部のみを模式的に描いている。流入セルおよび流出セルの詳細構成については、後述する。

排ガス浄化フィルタ１は、図１～図３に例示されるように、中心軸Ｏを含む中央部１１と、中央部１１の外周側に配された外周部１２と、中央部１１と外周部１２との間に挟まれた境界部１３とを有している。つまり、排ガス浄化フィルタ１では、境界部１３によって囲まれた内側の領域が中央部１１とされ、境界部１３の外側の領域が外周部１２とされている。

中央部１１、外周部１２、および、境界部１３は、具体的には、いずれも、ハニカム構造体２における第１セル２１および第２セル２２を含んでいる。外周部１２は、断面形状が完全な第１セル２１および第２セル２２以外にも、断面形状が不完全なセルも含んでいる。なお、断面形状が不完全なセルは、具体的には、第１セル２１がスキン部２０３により切り取られて断面形状が不完全とされている第１不完全セル２１１と、第２セル２２がスキン部２０３により切り取られて断面形状が不完全とされている第２不完全セル２２２とを含んでいる。境界部１３は、具体的には、中央部１１と外周部１２との間に挟まれた第１セル２１および第２セル２２を含んでいる。境界部１３は、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て少なくとも１セル分以上の領域から構成することができ、また、多くとも３セル分以下の領域から構成することができる。境界部１３が、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て１セル分の領域から構成されている場合には、排ガスＧが通過し難いセル壁２３を少なくすることができ、より圧損を低減することができる。

排ガス浄化フィルタ１において、中央部１１は、図１、図３に例示されるように、複数の第１流入セル２１_ｉｎと複数の第２流出セル２２_ｏｕｔとを有している。なお、図１、図３では、中央部１１が、複数の第１流入セル２１_ｉｎと複数の第２流出セル２２_ｏｕｔとから構成されている例が示されている。第１流入セル２１_ｉｎは、上述のように流路断面積が小さい第１セル２１における流入端面２０１側のセル端部が開放されるとともに、流出端面２０２側のセル端部が流出側栓部３２により閉塞されている。第２流出セル２２_ｏｕｔは、上述のように流路断面積が大きい第２セル２２における流入端面２０１側のセル端部が流入側栓部３１により閉塞されるとともに、流出端面２０２側のセル端部が開放されている。

排ガス浄化フィルタ１において、外周部１２は、図１、図３に例示されるように、複数の第２流入セル２２_ｉｎと複数の第１流出セル２１_ｏｕｔとを有している。なお、図１、図３では、外周部１２が、複数の第２流入セル２２_ｉｎと複数の第１流出セル２１_ｏｕｔとから構成されている例が示されている。第２流入セル２２_ｉｎは、上述のように流路断面積が大きい第２セル２２における流入端面２０１側のセル端部が開放されるとともに、流出端面２０２側のセル端部が流出側栓部３２により閉塞されている。第１流出セル２１_ｏｕｔは、上述のように流路断面積が小さい第１セル２１における流入端面２０１側のセル端部が流入側栓部３１により閉塞されるとともに、流出端面２０２側のセル端部が開放されている。

排ガス浄化フィルタ１において、境界部１３は、流入セル、流出セル、両端が閉塞されたセル、これらの組み合わせ等から構成されることができる。実施形態１は、境界部１３が、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流出セル２２_ｏｕｔとを有している例である。したがって、実施形態１では、流入端面２０１から境界部１３に排ガスＧは流入しない。境界部１３は、流入端面２０１側から見て、多角形状を呈するように形成されることができる。以下、これについて説明する。

図１、図２では、具体的には、境界部１３が、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流出セル２２_ｏｕｔとから構成されている例が示されている。なお、図１、図２では、境界部１３が、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て１セル分の領域から構成されている例が示されている。図１、図２に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流出セル２２_ｏｕｔとがセル壁２３を挟んで交互にＸ軸方向に直線状に配列された一対のＸ方向境界線部１３１と、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流出セル２２_ｏｕｔとがセル壁２３を挟んで交互にＹ軸方向に直線状に配列された一対のＹ方向境界線部１３２とを有している。Ｘ方向境界線部１３１とＹ方向境界線部１３２とを１セル分延長して重なる部分（図２中、丸印で囲った部分）に位置する第１セル２１または第２セル２２は、流入側栓部３１により閉塞されており、第１流出セル２１_ｏｕｔまたは第２流出セル２２_ｏｕｔを構成している。そのため、上記重なる部分にある第１流出セル２１_ｏｕｔまたは第２流出セル２２_ｏｕｔは、境界部１３の一部を構成している。したがって、図１、図２に例示される境界部１３を示す仮想境界線ＶＢは、Ｘ方向境界線部１３１上に描かれた仮想線Ｘ１とＹ方向境界線部１３２上に描かれた仮想線Ｙ１とを延長して結んで形成される。その結果、図１、図２に例示される境界部１３では、仮想境界線ＶＢが四角形状を呈している。このように、図１、図２に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、四角形状を呈するように形成されている。

図４および図５に変形例の境界部１３を有する排ガス浄化フィルタ１を示す。上記と同様に、図４、図５も、境界部１３が、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流出セル２２_ｏｕｔとから構成されている例である。図４、図５に例示される境界部１３では、Ｘ方向境界線部１３１とＹ方向境界線部１３２とを１セル分延長して重なる部分（図５中、丸印で囲った部分）に位置する第１セル２１は、流入側栓部３１により閉塞されており、第１流出セル２１_ｏｕｔを構成している。一方、Ｘ方向境界線部１３１とＹ方向境界線部１３２とを１セル分延長して重なる部分（図５中、丸印で囲った部分）に位置する第２セル２２は、流入側栓部３１により閉塞されておらず、第２流出セル２２_ｏｕｔを構成していない。そのため、上記重なる部分にある第１流出セル２１_ｏｕｔは境界部１３の一部を構成するが、上記重なる部分にある第２流入セル２２_ｉｎは境界部１３の一部を構成しない。したがって、図４、図５に例示される境界部１３を示す仮想境界線ＶＢを決定するにあたっては、上記重なり部分に第１流出セル２１_ｏｕｔがある箇所では、仮想線Ｘ１とＹ１とを延長して結ぶ。一方、上記重なり部分に第２流出セル２２_ｏｕｔがない箇所では、仮想線Ｘ１と仮想線Ｙ１とを延長せずに斜め線（対角線）Ｚ１で結ぶ。その結果、図４、図５に例示される境界部１３では、仮想境界線ＶＢが六角形状を呈している。このように、図４、図５に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、六角形状を呈するように形成されている。

図６、図７に他の変形例の境界部１３を有する排ガス浄化フィルタ１を示す。上記と同様に、図６、図７も、境界部１３が、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流出セル２２_ｏｕｔとから構成されている例である。図６に例示される境界部１３では、Ｘ方向境界線部１３１とＹ方向境界線部１３２とを１セル分延長した部分に位置する第２セル２２は、流入側栓部３１により閉塞されておらず、第２流出セル２２_ｏｕｔを構成していない。そのため、上記部分にある第２流入セル２２_ｉｎは境界部１３の一部を構成しない。したがって、図６、図７に例示される境界部１３の仮想境界線ＶＢを決定するにあたっては、上記部分に第２流出セル２２_ｏｕｔがない箇所では、仮想線Ｘ１と仮想線Ｙ１とを延長せずに斜め線（対角線）Ｚ１で結ぶ。その結果、図６、図７に例示される境界部１３では、仮想境界線ＶＢが、八角形状を呈している。このように、図６、図７に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、八角形状を呈するように形成されている。なお、上記と同様の考え方により、他の多角形状を呈する仮想境界線ＶＢ、境界部１３を決定することができる。

次に、実施形態１の排ガス浄化フィルタ１の作用効果について説明する。

図３に例示されるように、排ガス浄化フィルタ１の中央部１１においては、流入端面２０１から第１流入セル２１_ｉｎ内に流入した排ガスＧは、第１流入セル２１_ｉｎ内を流れるとともに多孔質のセル壁２３内を流れ、第１流入セル２１_ｉｎに隣接する第２流出セル２２_ｏｕｔに至る。第２流出セル２２_ｏｕｔに至った排ガスＧは、第２流出セル２２_ｏｕｔ内を流れ、流出端面２０２から排出される。排ガス浄化フィルタ１の外周部１２においては、流入端面２０１から第２流入セル２２_ｉｎ内に流入した排ガスＧは、第２流入セル２２_ｉｎ内を流れるとともに多孔質のセル壁２３内を流れ、第２流入セル２２_ｉｎに隣接する第１流出セル２１_ｏｕｔに至る。第１流出セル２１_ｏｕｔに至った排ガスＧは、第１流出セル２１_ｏｕｔ内を流れ、流出端面２０２から排出される。

排ガス浄化フィルタ１では、排ガスＧの流速が外周部１２に比べて大きくなる中央部１１において、第１流入セル２１_ｉｎが、第２セル２２に比べて流路断面積が小さい第１セル２１を用いて構成されている。換言すれば、中央部１１では、第１流入セル２１_ｉｎにおける流入端面２０１側のセル入口開口面積＜第２流出セル２２_ｏｕｔにおける流出端面２０２側のセル出口開口面積の関係を満たしている。そのため、第１流入セル２１_ｉｎ内において排ガスＧの圧力が高まり、流出端面２０２側のセル壁２３に排ガスＧが集中して流れ難くなり、流入端面２０１側のセル壁２３にも排ガスＧが流れる。それ故、排ガス浄化フィルタ１は、一様なセル構造を有する場合に比べ、第１流入セル２１_ｉｎ内においてＰＭが堆積できる容量、すなわち、ＰＭ濾過面積を増やすことができ、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率を高めることができる。

また、排ガス浄化フィルタ１において、外周部１２の第２流入セル２２_ｉｎは、第１セル２１に比べて流路断面積が大きい第２セル２２を用いて構成されている。つまり、上述した中央部１１では、第１セル２１に比べて流路断面積が大きい第２セル２２を用いて第２流出セル２２_ｏｕｔが構成されているが、外周部１２では、その流路断面積が大きい第２セル２２を用いて第２流入セル２２_ｉｎが構成されている。換言すれば、外周部１２では、第２流入セル２２_ｉｎにおける流入端面２０１側のセル入口開口面積＞第１流出セル２１_ｏｕｔにおける流出端面２０２側のセル出口開口面積の関係を満たしている。そのため、排ガス浄化フィルタ１は、一様なセル構造を有する場合や、外周側領域において第１セルを用いて流入セルを構成した場合や、外周側領域においてセル壁を薄くし、流路断面積を僅かに大きく形成した第１セルを用いて流入セルを構成した場合に比べ、外周部１２における第２流入セル２２_ｉｎの流路断面積を大幅に大きくすることができる。それ故、排ガス浄化フィルタ１は、初期のみならず、中央部１１の第１流入セル２１_ｉｎにＰＭや灰分が堆積した後であっても、外周部１２の第２流入セル２２_ｉｎに排ガスＧが流れることにより、圧損上昇を抑制することができる。また、排ガス浄化フィルタ１は、中央部１１の第１流入セル２１_ｉｎにＰＭや灰分が堆積した後は、第１流入セル２１_ｉｎに比べてセル壁２３の面積が大きい外周部１２の第２流入セル２２_ｉｎにてＰＭを捕集することができる。そのため、排ガス浄化フィルタ１は、一様なセル構造を有する場合や、外周側領域において第１セルを用いて流入セルを構成した場合や、外周側領域においてセル壁を薄くして流路断面積を僅かに大きくした第１セルを用いて流入セルを構成した場合に比べ、ＰＭ濾過面積を向上させることができる。なお、実施形態１の排ガス浄化フィルタ１は、中央部１１の第１流入セル２１_ｉｎにおける流入端面２０１側のセル入口開口面積＜外周部１２の第２流入セル２２_ｉｎにおける流入端面２０１側のセル入口開口面積の関係を満たしており、また、中央部１１の第２流出セル２２_ｏｕｔにおける流出端面２０２側のセル出口開口面積＞外周部１２の第１流出セル２１_ｏｕｔにおける流出端面２０２側のセル出口開口面積の関係を満たしている。

また、排ガス浄化フィルタ１は、高ＰＮ捕集率、圧損低減の効果を得るために外周部１２におけるセル壁２３を中央部１１におけるセル壁２３よりも薄くする必要がない。そのため、排ガス浄化フィルタ１は、外周側領域のセル壁を薄くする場合に比べ、強度の低下を抑制することができる。

排ガス浄化フィルタ１において、流出端面２０２側から見た境界部１３の位置は、ＰＮ捕集率と、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損とを考慮して決定することができる。境界部１３の位置は、基本的には、例えば、排ガス浄化フィルタ１の排気通路の外形に合わせることができる。また、例えば、境界部１３の位置を径方向外側にずらすと、中央部１１の容積を増加させることができるので、ＰＮ捕集率を向上させやすくなる。また、境界部１３の位置を径方向内側にずらすと、外周部１２の容積を増加させることができるので、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損上昇を抑制しやすくなり、耐久性を向上させることができる。このように、排ガス浄化フィルタ１は、境界部１３の位置をずらして、ＰＮ捕集率に重点を置いたり、灰分の堆積後における圧損低減に重点を置いたりすることができるので、フィルタ仕様、フィルタ設計の自由度を高めることができる。

排ガス浄化フィルタ１において、中央部１１におけるセル壁２３の厚みと外周部１２におけるセル壁２３の厚みとは、同等とすることができる。この構成によれば、強度（アイソスタティック強度）の低下を抑制することができ、また、複雑な金型の加工が不要となり押出成形によるモノ作りが容易になるなどの利点がある。

中央部１１におけるセル壁２３の厚みは、流入端面２０１または中心軸Ｏに垂直な断面にて、図８（ａ）に示されるように、中央部１１の９か所の測定位置Ｍ１におけるセル壁２３の厚み測定値の算術平均値である。また、外周部１２におけるセル壁２３の厚みは、流入端面２０１または中心軸Ｏに垂直な断面にて、図８（ｂ）に示されるように、外周部１２の周方向８か所の測定位置Ｍ２におけるセル壁２３の厚み測定値の算術平均値である。また、上記同等とは、中央部１１におけるセル壁２３の厚みが外周部１２におけるセル壁２３の厚みと同一である場合以外にも、外周部１２におけるセル壁２３の厚みが、中央部１１におけるセル壁２３の厚みの±２０％以内、好ましくは、１５％以内、より好ましくは、１０％以内の範囲にある場合を含む。

排ガス浄化フィルタ１において、中央部１１におけるセルピッチと外周部１２におけるセルピッチとは、同等とすることができる。この構成によれば、複雑な金型の加工が不要となり押出成形によるモノ作りが容易になるなどの利点がある。

中央部１１におけるセルピッチは、流入端面２０１または中心軸Ｏに垂直な断面にて、図８（ａ）に示されるように、中央部１１の９か所の測定位置Ｍ１におけるセルピッチ測定値の算術平均値である。また、外周部１２におけるセルピッチの厚みは、流入端面２０１または中心軸Ｏに垂直な断面にて、図８（ｂ）に示されるように、外周部１２の周方向８か所の測定位置Ｍ２におけるセルピッチ測定値の算術平均値である。また、セルピッチとは、第１セル２１の中心とこの第１セル２１に隣接する第２セル２２の中心との距離をいう。また、上記同等とは、中央部１１におけるセルピッチが外周部１２におけるセルピッチと同一である場合以外にも、外周部１２におけるセルピッチが、中央部１１におけるセルピッチの±２０％以内、好ましくは、１５％以内、より好ましくは、１０％以内の範囲にある場合を含む。なお、上述した図８は、測定位置Ｍ１、Ｍ２を模式的に示したものであり、セル、セル壁などは省略されている。

（実施形態２）
実施形態２の排ガス浄化フィルタについて、図９、図１０を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

実施形態２の排ガス浄化フィルタ１は、図９、図１０に例示されるように、境界部１３が、第１流入セル２１_ｉｎと第２流入セル２２_ｉｎとを有している。この構成によれば、境界部１３を構成する第１流入セル２１_ｉｎおよび第２流入セル２２_ｉｎにも、ＰＭや灰分を堆積させることができる。そのため、この構成によれば、実施形態１の排ガス浄化フィルタ１に比べ、境界部１３を構成する第１流入セル２１_ｉｎおよび第２流入セル２２_ｉｎの分、ＰＭ濾過面積を増やすことができ、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損をより低くすることができる。

図９、図１０では、具体的には、境界部１３が、第１流入セル２１_ｉｎと第２流入セル２２_ｉｎとから構成されている例が示されている。なお、図９、図１０では、境界部１３が、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て１セル分の領域から構成されている例が示されている。図９、図１０に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、第１流入セル２１_ｉｎと第２流入セル２２_ｉｎとがセル壁２３を挟んで交互にＸ軸方向に直線状に配列された一対のＸ方向境界線部１３３と、第１流入セル２１_ｉｎと第２流入セル２２_ｉｎとがセル壁２３を挟んで交互にＹ軸方向に直線状に配列された一対のＹ方向境界線部１３４とを有している。Ｘ方向境界線部１３３とＹ方向境界線部１３４とを１セル分延長して重なる部分に位置する第１セル２１または第２セル２２は、流出側栓部３２により閉塞されており、第１流入セル２１_ｉｎまたは第２流入セル２２_ｉｎを構成している。そのため、上記重なる部分にある第１流入セル２１_ｉｎまたは第２流入セル２２_ｉｎは、境界部１３の一部を構成している。したがって、図９、図１０に例示される境界部１３を示す仮想境界線ＶＢは、Ｘ方向境界線部１３３上に描かれた仮想線Ｘ２とＹ方向境界線部１３４上に描かれた仮想線Ｙ２とを延長して結んで形成される。その結果、図９、図１０に例示される境界部１３では、仮想境界線ＶＢが四角形状を呈している。このように、図９、図１０に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、四角形状を呈するように形成されている。

その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態３）
実施形態３の排ガス浄化フィルタについて、図１１～図１３を用いて説明する。実施形態２の排ガス浄化フィルタ１は、図１１に例示されるように、境界部１３が、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流入セル２２_ｉｎとを有している、あるいは、図１２に例示されるように、第１流入セル２１_ｉｎと第２流出セル２２_ｏｕｔとを有している、あるいは、図１３に例示されるように、第１流入セル２１_ｉｎ、第２流入セル２２_ｉｎ、第１流出セル２１_ｏｕｔ、および、第２流出セル２２_ｏｕｔを有している。これらの構成によれば、境界部１３に含まれる第１流入セル２１_ｉｎおよび／または第２流入セル２２_ｉｎにも、ＰＭや灰分を堆積させることができる。そのため、これらの構成によれば、実施形態１の排ガス浄化フィルタ１に比べ、境界部１３に含まれる第１流入セル２１_ｉｎおよび／または第２流入セル２２_ｉｎの分、ＰＭ濾過面積を増やすことができ、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損をより低くすることができる。

図１１では、具体的には、境界部１３が、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流入セル２２_ｉｎとから構成されている例が示されている。なお、図１１では、境界部１３が、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て１セル分の領域から構成されている例が示されている。図１１に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流入セル２２_ｉｎとがセル壁２３を挟んで交互にＸ軸方向に直線状に配列された一対のＸ方向境界線部１３５と、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流入セル２２_ｉｎとがセル壁２３を挟んで交互にＹ軸方向に直線状に配列された一対のＹ方向境界線部１３６とを有している。Ｘ方向境界線部１３５とＹ方向境界線部１３６とを１セル分延長して重なる部分に位置する第１セル２１は、流入側栓部３１により閉塞されており、第１流出セル２１_ｏｕｔを構成している。一方、Ｘ方向境界線部１３５とＹ方向境界線部１３６とを１セル分延長して重なる部分に位置する第２セル２２は、流出側栓部３２により閉塞されており、第２流入セル２２_ｉｎを構成している。そのため、上記重なる部分にある第１流出セル２１_ｏｕｔおよび第２流入セル２２_ｉｎは、境界部１３の一部を構成している。したがって、図１１に例示される境界部１３を示す仮想境界線ＶＢは、Ｘ方向境界線部１３５上に描かれた仮想線Ｘ３１とＹ方向境界線部１３６上に描かれた仮想線Ｙ３２とを延長して結んで形成される。その結果、図１１に例示される境界部１３では、仮想境界線ＶＢが四角形状を呈している。このように、図１１に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、四角形状を呈するように形成されている。

図１２では、具体的には、境界部１３が、第１流入セル２１_ｉｎと第２流出セル２２_ｏｕｔとから構成されている例が示されている。なお、図１２では、境界部１３が、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て１セル分の領域から構成されている例が示されている。図１２に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、第１流入セル２１_ｉｎと第２流出セル２２_ｏｕｔとがセル壁２３を挟んで交互にＸ軸方向に直線状に配列された一対のＸ方向境界線部１３７と、第１流入セル２１_ｉｎと第２流出セル２２_ｏｕｔとがセル壁２３を挟んで交互にＹ軸方向に直線状に配列された一対のＹ方向境界線部１３８とを有している。Ｘ方向境界線部１３７とＹ方向境界線部１３８とを１セル分延長して重なる部分に位置する第１セル２１は、流出側栓部３２により閉塞されており、第１流入セル２１_ｉｎを構成している。一方、Ｘ方向境界線部１３７とＹ方向境界線部１３８とを１セル分延長して重なる部分に位置する第２セル２２は、流入側栓部３１により閉塞されており、第２流出セル２２_ｏｕｔを構成している。そのため、上記重なる部分にある第１流入セル２１_ｉｎおよび第２流出セル２２_ｏｕｔは、境界部１３の一部を構成している。したがって、図１２に例示される境界部１３を示す仮想境界線ＶＢは、Ｘ方向境界線部１３７上に描かれた仮想線Ｘ３３とＹ方向境界線部１３８上に描かれた仮想線Ｙ３４とを延長して結んで形成される。その結果、図１２に例示される境界部１３では、仮想境界線ＶＢが四角形状を呈している。このように、図１２に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、四角形状を呈するように形成されている。

図１３では、具体的には、境界部１３が、第１流入セル２１_ｉｎ、第２流入セル２２_ｉｎ、第１流出セル２１_ｏｕｔ、および、第２流出セル２２_ｏｕｔから構成されている例が示されている。なお、図１３では、境界部１３が、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て１セル分の領域から構成されている例が示されている。図１３に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、第１流出セル２１_ｏｕｔと第２流出セル２２_ｏｕｔとがセル壁２３を挟んで交互にＸ軸方向に直線状に配列された一対のＸ方向境界線部１３１と、第１流入セル２１_ｉｎと第２流入セル２２_ｉｎとがセル壁２３を挟んで交互にＹ軸方向に直線状に配列された一対のＹ方向境界線部１３４とを有している。Ｘ方向境界線部１３１とＹ方向境界線部１３４とを１セル分延長して重なる部分に位置する第１セル２１は、流出側栓部３２により閉塞されており、第１流入セル２１_ｉｎを構成している。一方、Ｘ方向境界線部１３１とＹ方向境界線部１３４とを１セル分延長して重なる部分に位置する第２セル２２は、流出側栓部３２により閉塞されており、第２流入セル２２_ｉｎを構成している。そのため、上記重なる部分にある第１流入セル２１_ｉｎおよび第２流入セル２２_ｉｎは、境界部１３の一部を構成している。したがって、図１３に例示される境界部１３を示す仮想境界線ＶＢは、Ｘ方向境界線部１３１上に描かれた仮想線Ｘ１とＹ方向境界線部１３４上に描かれた仮想線Ｙ２とを延長して結んで形成される。その結果、図１３に例示される境界部１３では、仮想境界線ＶＢが四角形状を呈している。このように、図１３に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、四角形状を呈するように形成されている。

その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態４）
実施形態４の排ガス浄化フィルタについて、図１４を用いて説明する。実施形態４の排ガス浄化フィルタ１は、図１４に例示されるように、境界部１３が、第１両端栓詰めセル２１０と第２両端栓詰めセル２２０とを有している。第１両端栓詰めセル２１０は、第１セル２１における流入端面２０１側のセル端部が流入側栓部３１により閉塞されるとともに、流出端面２０２側のセル端部が流出側栓部３２により閉塞されている。一方、第２両端栓詰めセル２２０は、第２セル２２における流入端面２０１側のセル端部が流入側栓部３１により閉塞されるとともに流出端面２０２側のセル端部が流出側栓部３２により閉塞されている。この構成によれば、急冷時における排ガス浄化フィルタ１内の温度低下を部分的に抑制することによりクラックの発生を抑制することができるなどの利点がある。

図１４では、具体的には、境界部１３が、第１両端栓詰めセル２１０と第２両端栓詰めセル２２０とから構成されている例が示されている。なお、図１４では、境界部１３が、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）で見て１セル分の領域から構成されている例が示されている。図１４に例示される境界部１３は、図示はしないが、流入端面２０１側から見て、第１両端栓詰めセル２１０と第２両端栓詰めセル２２０とがセル壁２３を挟んで交互にＸ軸方向に直線状に配列された一対のＸ方向境界線部と、第１両端栓詰めセル２１０と第２両端栓詰めセル２２０とがセル壁２３を挟んで交互にＹ軸方向に直線状に配列された一対のＹ方向境界線部とを有している。Ｘ方向境界線部とＹ方向境界線部とを１セル分延長して重なる部分に位置する第１セル２１または第２セル２２は、流入側栓部３１および流出側栓部３２により閉塞されており、第１両端栓詰めセル２１０または第２両端栓詰めセル２２０を構成している。そのため、上記重なる部分にある第１両端栓詰めセル２１０または第２両端栓詰めセル２２０は、境界部１３の一部を構成している。したがって、実施形態４において境界部１３を示す仮想境界線は、Ｘ方向境界線部上に描かれた仮想線とＹ方向境界線部上に描かれた仮想線とを延長して結んで形成される。その結果、実施形態４における境界部１３では、仮想境界線が四角形状を呈している。このように、図１４に例示される境界部１３は、流入端面２０１側から見て、四角形状を呈するように形成されている。

その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。

＜実験例＞
実施例および比較例の各排ガス浄化フィルタについて説明する。本実験例では、各排ガス浄化フィルタは、ＳｉＯ_２：４５質量％以上５５質量％以下、Ａｌ_２Ｏ_３：３３質量％以上４２質量％以下、ＭｇＯ：１２質量％以上１８質量％以下を含む化学組成を有するコーディエライトを主成分とする。なお、コーディエライトを主成分とするとは、５０質量％以上がコーディエライトであることを意味する。したがって、本実験例における各排ガス浄化フィルタの作製にあたっては、焼成によってコーディエライトが生成するようにＳｉ源、Ａｌ源およびＭｇ源を含むコーディエライト形成原料が用いられる。

－排ガス浄化フィルタの作製－
（実施例１）
実施例１の排ガス浄化フィルタの作製にあたり、多孔質シリカ（Ｓｉ源）：２０．８質量％、タルク（Ｍｇ源）：３５．２質量％、水酸化アルミニウム（Ａｌ源）：４４．０質量％を配合することにより、コーディエライト形成原料を調製した。

なお、使用した多孔質シリカの嵩密度は、０．１８ｇ／ｃｍ^３である。嵩密度の測定には、タップ密度法流動性付着力測定器であるセイシン企業製のタップデンサを用いた。具体的には、測定器のシリンダにシリカを充填後、シリカをタッピングにより圧縮させ、圧縮状態のシリカの質量とシリンダの体積とから嵩密度を算出した。また、多孔質シリカには平均粒子径が１５μｍのものを、タルクには平均粒子径が１４μｍのものを、水酸化アルミニウムには平均粒子径が８μｍのものを使用した。「平均粒子径」は、レーザ回折・散乱法によって求められた粒度分布における体積積算値が５０％のときの粒径をいう。

コーディエライト形成原料に、水（溶媒）：５８質量％、メチルセルロース（バインダ）：９質量％、分散剤：８質量％を加え、混練機により混合することにより、コーディエライト形成原料を含む坏土を作製した。上記分散剤は、主に粒子同士の凝集を抑制し、解こう性を向上させるものであり、具体的には、平均分子量が４５５０であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリセリルエーテルを使用した。

次いで、上記のように調整した坏土を、図１に示されるセル構造が得られるようにハニカム状に押出成形した。成形体は、乾燥後に所定の長さに切断した。

次いで、得られた乾燥体における一方端面および他方端面にフィルムを貼付し、図１に示される栓部パターンとなるようにレーザ穴あけ装置にて、フィルムに穴あけを実施した。

次いで、上記乾燥体におけるフィルムの穴あけした位置に、スクリーン法を用いて、栓部形成用のセラミック含有スラリーを埋めた。セラミック含有スラリーを埋める方法としては、スクリーン法以外にも、ディップ法などを用いることができる。

次いで、セラミック含有スラリーを埋めた乾燥体を１４３０℃にて１６時間焼成した。これにより、図１に示される栓部パターンを備える実施例１の排ガス浄化フィルタを得た。なお、排ガス浄化フィルタの直径は１１８．４ｍｍ、フィルタ長は１００ｍｍ、セル壁の平均気孔径は１５μｍ、セル壁の気孔率は６３％、中央部の大きさは５０ｍｍ角である。

実施例１の排ガス浄化フィルタの作製において、図１１に示される栓部パターンとなるようにレーザ穴あけ装置にて、フィルムに穴あけを実施した点以外は同様にして、実施例２の排ガス浄化フィルタを作製した。また、実施例１の排ガス浄化フィルタの作製において、図９に示される栓部パターンとなるようにレーザ穴あけ装置にて、フィルムに穴あけを実施した点以外は同様にして、実施例３の排ガス浄化フィルタを作製した。

特開２０１６－１８７８０４号公報の図４に示される、外周側領域におけるセル壁を中心側領域におけるセル壁よりも薄くして流路断面積を僅かに大きく形成した第１セルを用いて流入セルを構成した排ガス浄化フィルタを、比較例１の排ガス浄化フィルタとした。なお、比較例１の排ガス浄化フィルタの作製時には、外周側領域のセルの大きさが異なる金型を使用し、他は、実施例１の排ガス浄化フィルタと同様とした。

－評価－
各排ガス浄化フィルタについて、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率、ＰＭおよび灰分の堆積後における圧損、強度を測定した。なお、本実験例では、触媒がコートされていない排ガス浄化フィルタを用いた。

（初期ＰＮ捕集率）
初期ＰＮ捕集率は、次のようにして測定した。作製した排ガス浄化フィルタをガソリン直噴エンジンの排気管内に取り付け、排ガス浄化フィルタにＰＭを含む排ガスを流した。このとき、排ガス浄化フィルタに流入する前の排ガス中のＰＭ数であるＮ_ｉｎ、排ガス浄化フィルタから流出する排ガス中のＰＭ数であるＮ_ｏｕｔを測定し、１００×（Ｎ_ｉｎ－Ｎ_ｏｕｔ）／Ｎ_ｉｎの式より、初期ＰＮ捕集率を算出した。

この際、測定条件は、温度４５０℃、排ガス流量２．７６ｍ^３／分とした。上記ＰＭ数の測定には、ＡＶＬ社製のＰＭ粒子数カウンタ「ＡＶＬ－４８９」を用いた。また、測定条件の排ガスの温度が４５０℃に達するまでは、排ガス浄化フィルタに排ガスを通過させないように別の排気管に排ガスが流れるようにし、４５０℃に達した際に切り替え弁にて排ガス浄化フィルタに排ガスが流れるようにした。また、ＰＭ数はバラつきを生じるため、ＰＭ数の測定間隔を１秒とし、３分間の測定結果の平均値を初期ＰＮ捕集率とした。

（モード走行時のＰＮ捕集率）
モード走行のＰＮ捕集率は、車両を用いて各規制で定められたモード走行でＰＮ捕集率を測定するのが好ましいが、上記の初期ＰＮ捕集率と別々の評価方法となり手間がかかるため、同じエンジンを用いた試験によりモード走行のＰＮ捕集率を測定した。尚、モード走行のＰＮ捕集率は、ある程度のＰＭが排ガス浄化フィルタに堆積された際のＰＮ捕集率である。また、このＰＭ堆積量は車両や規制のモード走行ごとに異なるため、エンジンを用いた試験では明確な基準を設定することが困難であるが、将来規制では少量のＰＭ堆積量となることを想定し、本実験例では１０ｍｇのＰＭ堆積量でＰＮ捕集率を測定することにした。この１０ｍｇＰＭ堆積後のＰＮ捕集率の測定では、予め排ガス浄化フィルタに堆積されたＰＭ量と時間との関係を測定し、ＰＭ量が１０ｍｇに到達する時間を設定する。この時点での排ガス浄化フィルタは、ある程度ＰＭが堆積された状態となるため、ＰＭを電気炉などにて焼成した後で測定する。上記の初期ＰＮ捕集率を測定する際の切替弁を入れた時間をゼロとし、ＰＭ量が１０ｍｇに到達した時間における上記Ｎ_ｉｎ、上記Ｎ_ｏｕｔより、モード走行時のＰＮ捕集率を算出した。

（ＰＭ堆積後の圧損）
ＰＭ堆積後の圧損は、次のようにして測定した。モード走行のＰＮ捕集率の測定と同時に、圧力センサにより排ガス浄化フィルタ前（上流）の圧力と排ガス浄化フィルタ後（下流）の圧力とを測定し、所定のＰＭが堆積された際の圧力の差分をＰＭ堆積後の圧損とした。この際、測定条件は、温度４５０℃、排ガス流量２．７６ｍ^３／分、ＰＭ堆積量は３ｇとした。なお、ＰＭと灰分は密度が異なるのみであり、同じ固形物であるため、排ガス浄化フィルタに堆積した際の圧損は、それぞれ絶対値が異なるのみであり、１ｇ以上の堆積量であれば圧損の大小傾向は変わらないため、本実験例では、ＰＭ堆積後の圧損のみを測定し、ＰＭ堆積量は安定的に測定結果が得られる３ｇとした。

（強度）
排ガス浄化フィルタの強度としてアイソスタティック強度を測定した。アイソスタティック強度試験は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格(つまり、ＪＡＳＯ)Ｍ５０５－８７に基づいて測定した。具体的には、排ガス浄化フィルタの軸方向であるＺ軸方向の両端面に厚さ２０ｍｍのアルミニウム板を当接して両端面を密閉し、スキン部の外表面に厚さ２ｍｍのゴムを密着させた。この排ガス浄化フィルタを圧力容器に入れ、圧力容器内に水を導入し、スキン部の表面から静水圧を加えた。そして、排ガス浄化フィルタが破壊した時の圧力をアイソスタティック強度とした。

各排ガス浄化フィルタの詳細構成および上記評価結果をまとめて表１および表２に示す。

表１および表２によれば、以下のことがわかる。比較例１の排ガス浄化フィルタは、外周側領域においてセル壁を薄くし、流路断面積を僅かに大きく形成して流入セルを構成しているものの、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率は、実施例１～３の排ガス浄化フィルタに比べて小さい。また、比較例１の排ガス浄化フィルタは、実施例１～３の排ガス浄化フィルタに比べてＰＭ濾過面積が小さいため、ＰＭが３ｇ堆積した際の圧損が高い。また、比較例１の排ガス浄化フィルタは、外周側領域のセル壁の厚みが薄いため、実施例１～３の排ガス浄化フィルタに比べ、アイソスタティック強度が小さくなっている。

これに対し、実施例１～３の排ガス浄化フィルタは、初期およびモード走行時のＰＮ捕集率を高めることができ、ＰＭ３ｇ堆積後における圧損上昇を抑制することができ、強度低下を抑制することができている。また、実施例１～３の排ガス浄化フィルタ同士を比較すると次のことがわかる。実施例１～３は、実施例１、実施例２、実施例３の順にＰＭ濾過面積が大きくなるため、ＰＭ濾過面積に寄与するＰＭ堆積後の圧損がＰＭ濾過面積に応じて小さくなっている。

本発明は、上記各実施形態、実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。

１ 排ガス浄化フィルタ
１１ 中央部
１２ 外周部
１３ 境界部
２ ハニカム構造体
２０ セル構造
２１ 第１セル
２１_ｉｎ 第１流入セル
２１_ｏｕｔ 第１流出セル
２２ 第２セル
２２_ｉｎ 第２流入セル
２２_ｏｕｔ 第２流出セル
２３ セル壁
２０１ 流入端面
２０２ 流出端面
３１ 流入側栓部
３２ 流出側栓部
Ｏ 中心軸

Claims (7)

1. 第１セル（２１）と第２セル（２２）とが多孔質のセル壁（２３）を挟んで交互に配列されており、かつ、上記第１セルの流路断面積＜上記第２セルの流路断面積の関係を満たすセル構造（２０）を有するハニカム構造体（２）と、
   上記ハニカム構造体における排ガス（Ｇ）を流入させる側の流入端面（２０１）において、上記第１セルの一部および上記第２セルの一部のセル端部を閉塞する流入側栓部（３１）と、
   上記ハニカム構造体における上記排ガスを流出させる側の流出端面（２０２）において、上記第１セルの一部および上記第２セルの一部のセル端部を閉塞する流出側栓部（３２）と、
   を有する排ガス浄化フィルタ（１）であって、
   中心軸（Ｏ）を含む中央部（１１）と、上記中央部の外周側に配された外周部（１２）と、上記中央部と上記外周部との間に挟まれた境界部（１３）とを有しており、
   上記中央部は、
   上記流路断面積が小さい上記第１セルにおける上記流入端面側のセル端部が開放されるとともに、上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された複数の第１流入セル（２１_ｉｎ）と、
   上記流路断面積が大きい上記第２セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに、上記流出端面側のセル端部が開放された複数の第２流出セル（２２_ｏｕｔ）と、を有しており、
   上記外周部は、
   上記流路断面積が大きい上記第２セルにおける上記流入端面側のセル端部が開放されるとともに、上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された複数の第２流入セル（２２_ｉｎ）と、
   上記流路断面積が小さい上記第１セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに、上記流出端面側のセル端部が開放された複数の第１流出セル（２１_ｏｕｔ）と、を有している、
   排ガス浄化フィルタ（１）。
2. 上記中央部における上記セル壁の厚みと上記外周部における上記セル壁の厚みとが同等とされている、
   請求項１に記載の排ガス浄化フィルタ。
3. 上記中央部におけるセルピッチと上記外周部におけるセルピッチとが同等とされている、
   請求項１または請求項２に記載の排ガス浄化フィルタ。
4. 上記境界部は、
   上記第１流出セルと上記第２流出セルとを有している、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタ。
5. 上記境界部は、
   上記第１流入セルと上記第２流入セルとを有している、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタ。
6. 上記境界部は、
   上記第１流出セルと上記第２流入セルとを有している、あるいは、
   上記第１流入セルと上記第２流出セルとを有している、あるいは、
   上記第１流入セル、上記第２流入セル、上記第１流出セル、および、上記第２流出セルを有している、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタ。
7. 上記境界部は、
   上記第１セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された第１両端栓詰めセル（２１０）と、
   上記第２セルにおける上記流入端面側のセル端部が上記流入側栓部により閉塞されるとともに上記流出端面側のセル端部が上記流出側栓部により閉塞された第２両端栓詰めセル（２２０）とを有している、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタ。
   

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