JP2023148833A - ハニカムフィルタ - Google Patents

ハニカムフィルタ Download PDF

Info

Publication number
JP2023148833A
JP2023148833A JP2022057084A JP2022057084A JP2023148833A JP 2023148833 A JP2023148833 A JP 2023148833A JP 2022057084 A JP2022057084 A JP 2022057084A JP 2022057084 A JP2022057084 A JP 2022057084A JP 2023148833 A JP2023148833 A JP 2023148833A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
honeycomb filter
cells
honeycomb
end surface
partition wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022057084A
Other languages
English (en)
Inventor
文彦 吉岡
Fumihiko Yoshioka
雄大 栗本
Yudai Kurimoto
泰之 古田
Yasuyuki Furuta
律子 寺西
ritsuko Teranishi
文香 坂井
Fumika Sakai
達矢 大橋
Tatsuya Ohashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2022057084A priority Critical patent/JP2023148833A/ja
Priority to CN202310141737.4A priority patent/CN116889771A/zh
Priority to CN202320266300.9U priority patent/CN219333795U/zh
Priority to US18/177,248 priority patent/US20230338885A1/en
Priority to DE102023106931.4A priority patent/DE102023106931A1/de
Publication of JP2023148833A publication Critical patent/JP2023148833A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2498—The honeycomb filter being defined by mathematical relationships
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24492—Pore diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2072—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being particulate or granular
    • B01D39/2079—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being particulate or granular otherwise bonded, e.g. by resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24491—Porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/247—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2474—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the walls along the length of the honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2482—Thickness, height, width, length or diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2484—Cell density, area or aspect ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • B01D46/249—Quadrangular e.g. square or diamond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • B01D46/2494—Octagonal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C04B38/0009—Honeycomb structures characterised by features relating to the cell walls, e.g. wall thickness or distribution of pores in the walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1216—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/125—Size distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

【課題】捕集性能に優れ、且つ、圧力損失が低減されたハニカムフィルタを提供する。【解決手段】第一端面１１から第二端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１を有する柱状のハニカム構造部４と、それぞれのセル２のいずれか一方の開口部に配設された目封止部５と、を備え、構造解析によって求められた隔壁１の細孔径分布において、累積細孔容積が総細孔容積の１０％、５０％及び９０％となる細孔径（μｍ）を、それぞれＤ１０、Ｄ５０及びＤ９０とした場合に、下記式（１）～（６）の全てを満たす。３．９μｍ＜Ｄ１０・・（１）１０．５μｍ＜Ｄ５０＜１６．６μｍ・・（２）Ｄ９０＜３８．７μｍ・・（３）（ｌｏｇＤ９０－ｌｏｇＤ１０）／ｌｏｇＤ５０＜０．８０・・（４）ｌｏｇＤ９０／ｌｏｇＤ５０＜１．３６・・（５）ｌｏｇＤ５０／ｌｏｇＤ１０＜１．５６・・（６）【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、捕集性能に優れ、且つ、圧力損失が低減されたハニカムフィルタに関する。
従来、自動車のエンジン等の内燃機関より排出される排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、多孔質の隔壁が、排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。
ハニカムフィルタによる排ガスの浄化は、以下のようにして行われる。まず、ハニカムフィルタは、その流入端面側が、排ガスが排出される排気系の上流側に位置するように配置される。排ガスは、ハニカムフィルタの流入端面側から、流入セルに流入する。そして、流入セルに流入した排ガスは、多孔質の隔壁を通過し、流出セルへと流れ、ハニカムフィルタの流出端面から排出される。多孔質の隔壁を通過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集され除去される。
特開２０１８－１４９５１０号公報
自動車のエンジンから排出される排ガスの浄化に使用されるハニカムフィルタは、多孔質の隔壁として、気孔率の高い高気孔率の多孔質体が採用されていた。近年、自動車排出ガス規制の強化等により、ハニカムフィルタの捕集効率の更なる向上が求められている。
ハニカムフィルタの捕集効率を向上するための手段として、例えば、多孔質の隔壁の平均細孔径を小さくする方法を挙げることができる。しかしながら、隔壁の平均細孔径は、ハニカムフィルタの圧力損失にも大きな影響を及ぼすものであり、隔壁の平均細孔径を小さくすると、ハニカムフィルタの圧力損失が上昇してしまうという問題があった。また、圧力損失の上昇を抑制する対策として、隔壁の気孔率を高くすることも考えられるが、隔壁の気孔率を更に高くすると、ハニカムフィルタの強度が低下してしまうという問題があった。
また、従来、上述したような隔壁の平均細孔径については、水銀圧入法によって測定された測定値によって管理されることが一般的であった。隔壁のような多孔質体の細孔には、その細孔の径が膨らんでいる部分と、そのような径が膨らんでいる部分間のくびれ部分（以下、「ネック」ともいう）とがある。しかしながら、従来の水銀圧入法によって測定された細孔径（以下、「水銀圧入細孔径」ともいう）などの値は、細孔の入口側のネックの径に依存するものとなり、このようなネックよりも内部の細孔径が正確に測定されていないことがあった。このため、従来のような水銀圧入細孔径では、ハニカムフィルタの良好な特定が得られないという問題があった。
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明によれば、捕集性能に優れ、且つ、圧力損失が低減された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］ 第一端面から第二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部と、
それぞれの前記セルの前記第一端面側又は前記第二端面側の開口部に配設された目封止部と、を備え、
構造解析によって求められた前記隔壁の細孔径分布において、累積細孔容積が総細孔容積の１０％となる細孔径（μｍ）をＤ１０とし、累積細孔容積が総細孔容積の５０％となる細孔径（μｍ）をＤ５０とし、累積細孔容積が総細孔容積の９０％となる細孔径（μｍ）をＤ９０とした場合に、下記式（１）～（６）の全てを満たす、ハニカムフィルタ。
３．９μｍ＜Ｄ１０ ・・・ （１）
１０．５μｍ＜Ｄ５０＜１６．６μｍ ・・・ （２）
Ｄ９０＜３８．７μｍ ・・・ （３）
（ｌｏｇＤ９０－ｌｏｇＤ１０）／ｌｏｇＤ５０＜０．８０ ・・・（４）
ｌｏｇＤ９０／ｌｏｇＤ５０＜１．３６ ・・・ （５）
ｌｏｇＤ５０／ｌｏｇＤ１０＜１．５６ ・・・ （６）
［２］ 構造解析によって求められた前記隔壁の気孔率が、５０％を超え、６５％未満である、前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
［３］ 前記隔壁の厚さが、１６５．１μｍを超え、２６６．７μｍ未満である、前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
［４］ 前記ハニカム構造部のセル密度が、３１．０個／ｃｍ２を超え、６２．０個／ｃｍ２未満である、前記［１］～［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
［５］ 前記ハニカム構造部の前記第一端面側の開口部が前記目封止部によって目封止された前記セルを流出セルとし、前記ハニカム構造部の前記第二端面側の開口部が前記目封止部によって目封止された前記セルを流入セルとし、
前記ハニカム構造部の前記セルが延びる方向に直交する断面において、前記流出セルの形状と、前記流入セルの形状とが異なる、前記［１］～［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
［６］ 前記流出セルの形状が、四角形又は八角形のうちのいずれか一方の形状であり、且つ、前記流入セルの形状が、四角形又は八角形のうちのもう一方の形状である、前記［５］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、捕集性能に優れ、且つ、圧力損失を低減することができるという効果を奏するものである。即ち、本発明のハニカムフィルタは、構造解析によって求められた隔壁の細孔径分布において、上述したＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０の値が、上記式（１）～（６）の全てを満たすように構成されている。
特に、上記式（１）のように、細孔径分布におけるＤ１０を高く設定して小細孔を減らすことにより、隔壁の透過抵抗が低くなり、ハニカムフィルタの圧力損失の上昇を有効に抑制することができる。また、上記式（３）のように、細孔径分布におけるＤ９０を低く設定して大細孔を減らすことにより、隔壁内を透過する流体の流速が局所的に高くなることを抑制し、ハニカムフィルタの捕集効率の向上を図ることができる。
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、流入端面側からみた斜視図である。 図１に示すハニカムフィルタの流入端面側からみた平面図である。 図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。 隔壁中の連通孔の数を測定する際に用いられるｇｒａｙ ｖａｌｕｅ図の一例を示した図である。
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：
図１～図３に示すように、本発明のハニカムフィルタの第一実施形態は、ハニカム構造部４と、目封止部５と、を備えた、ハニカムフィルタ１００である。ハニカム構造部４は、第一端面１１から第二端面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を有する柱状のものである。ハニカムフィルタ１００において、ハニカム構造部４は、柱状を呈し、その外周側面に、外周壁３を更に有している。即ち、外周壁３は、格子状に配設された隔壁１を囲繞するように配設されている。
目封止部５は、それぞれのセル２の第一端面１１側又は第二端面１２側の開口部に配設されている。図１～図３に示すハニカムフィルタ１００においては、所定のセル２の第一端面１１側の開口部、及び残余のセル２の第二端面１２側の開口部に、目封止部５がそれぞれ配設されている。ここで、第一端面１１を流入端面とし、第二端面１２を流出端面とした場合に、流出端面側の開口部に目封止部５が配設され、流入端面側が開口したセル２を、流入セル２ａとする。また、流入端面側の開口部に目封止部５が配設され、流出端面側が開口したセル２を、流出セル２ｂとする。流入セル２ａと流出セル２ｂとは、隔壁１を隔てて交互に配設されていることが好ましい。そして、それによって、ハニカムフィルタ１００の両端面に、目封止部５と「セル２の開口部」とにより、市松模様が形成されていることが好ましい。
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、流入端面側からみた斜視図である。図２は、図１に示すハニカムフィルタの流入端面側からみた平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造部４を構成する隔壁１の細孔径分布に関して特に重要な構成を有している。即ち、ハニカムフィルタ１００は、構造解析によって求められた隔壁１の細孔径分布において、下記式（１）～（６）の全てを満たすものである。ここで、下記式（１）～（６）において、Ｄ１０は、上記細孔径分布の累積細孔容積が総細孔容積の１０％となる細孔径（μｍ）を示す。Ｄ５０は、上記細孔径分布の累積細孔容積が総細孔容積の５０％となる細孔径（μｍ）を示す。Ｄ９０は、上記細孔径分布の累積細孔容積が総細孔容積の９０％となる細孔径（μｍ）を示す。総細孔容積に対する累積細孔容積は、細孔径の最小値（例えば、０μｍ）を起点とした細孔容積の積算値である。
３．９μｍ＜Ｄ１０ ・・・ （１）
１０．５μｍ＜Ｄ５０＜１６．６μｍ ・・・ （２）
Ｄ９０＜３８．７μｍ ・・・ （３）
（ｌｏｇＤ９０－ｌｏｇＤ１０）／ｌｏｇＤ５０＜０．８０ ・・・（４）
ｌｏｇＤ９０／ｌｏｇＤ５０＜１．３６ ・・・ （５）
ｌｏｇＤ５０／ｌｏｇＤ１０＜１．５６ ・・・ （６）
本実施形態のハニカムフィルタ１００は、捕集性能に優れ、且つ、圧力損失を低減することができる。特に、上記式（１）のように、細孔径分布におけるＤ１０を高く設定して小細孔を減らすことにより、隔壁１の透過抵抗が低くなり、ハニカムフィルタ１００の圧力損失の上昇を有効に抑制することができる。例えば、Ｄ１０の値が３．９μｍ以下であると、ハニカムフィルタ１００の圧力損失の上昇を抑制することが困難となる。Ｄ１０の上限値については、上記式（４）及び式（６）を満たす値であれば、特に制限はない。
Ｄ１０の値は、上記式（１）を満たし、且つ、上記式（４）及び式（６）を満たすように構成されていれば特に制限はないが、Ｄ１０の値は、３．９μｍを超えることが好ましく、４．９μｍを超えることが更に好ましい。
また、上記式（３）のように、細孔径分布におけるＤ９０を低く設定して大細孔を減らすことにより、隔壁１内を透過する流体の流速が局所的に高くなることを抑制し、ハニカムフィルタ１００の捕集効率の向上を図ることができる。例えば、Ｄ９０の下限値については、上記式（４）～式（６）を満たす値であれば、特に制限はない。一方で、Ｄ９０の値が３８．７μｍ以上となると、ハニカムフィルタの捕集効率が低下することがある。
Ｄ９０の値は、上記式（３）を満たし、且つ、上記式（４）～式（６）を満たすように構成されていれば特に制限はないが、Ｄ９０の値は、３８．８μｍ未満であることが好ましく、３５．５μｍ未満であることが更に好ましい。
また、上記式（２）のように、細孔径分布におけるＤ５０を所定の数値範囲とすることで、ハニカムフィルタ１００の捕集効率の向上および圧力損失上昇の抑制を期待できる。例えば、Ｄ５０の値が１０．５μｍ以下であると、圧力損失上昇の点で好ましくない。一方で、Ｄ５０の値が１６．６μｍ以上となると、捕集効率低下の点で好ましくない。
Ｄ５０の値は、上記式（２）を満たし、且つ、上記式（４）及び式（５）を満たすように構成されていれば特に制限はないが、Ｄ５０の値は、１０．５μｍを超え、１４．９μｍ未満であることが好ましい。
更に、上記式（４）～式（６）のように構成することで、ハニカムフィルタ１００の捕集効率の向上及び圧力損失上昇の抑制を期待できる。なお、式（４）～式（６）における「ｌｏｇＤ１０」、「ｌｏｇＤ５０」及び「ｌｏｇＤ９０」は、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の１０を底とする対数である。
例えば、式（４）における「（ｌｏｇＤ９０－ｌｏｇＤ１０）／ｌｏｇＤ５０」の値が、０．８０以上であると、ハニカムフィルタ１００の捕集効率の向上及び圧力損失上昇抑制の効果を期待できる。式（５）における「ｌｏｇＤ９０／ｌｏｇＤ５０」の値が、１．３６以下であると、ハニカムフィルタ１００の捕集効率の向上を期待できる。式（６）における「ｌｏｇＤ５０／ｌｏｇＤ１０」の値が、１．５６以下であると、ハニカムフィルタ１００の圧力損失上昇の抑制を期待できる。
本発明において「構造解析によって求められた隔壁１の細孔径分布」とは、以下のような解析手法による構造解析によって求められた細孔径分布のことを意味する。即ち、ドイツ国のＭａｔｈ２Ｍａｒｋｅｔ ＧｍｂＨ社によって開発されたミクロ構造シミュレーションソフトである「ＧｅｏＤｉｃｔ（商品名（以下同じ））」のインターフェースモジュールの一つである「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能」を用いた解析により求められた細孔径分布のことを意味する。以下、「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能を用いた解析手法」を、「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法」ということがある。したがって、本実施形態のハニカムフィルタ１００における「隔壁１の細孔径分布」とは、Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法により求められた隔壁１の細孔径分布のことをいう。Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法により求められた隔壁１の細孔径分布は、隔壁１内部の細孔径をより正確に解析することができる。即ち、隔壁１内部において、細孔の径が膨らんでいる部分や逆にくびれている部分（即ち、ネック）が存在する場合においても、それらの細孔径を適切に求めることができる、このため、従来の水銀圧入法では正確な測定が困難であった隔壁１内部の細孔径、特に、細孔のネックよりも内部の細孔径をより正確に得ることができる。
ここで、隔壁１の細孔径分布を求めるための「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法」について説明する。以下、「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法」を、単に「本解析法」ということがある。本解析法は、ハニカムフィルタ１００の隔壁１を、Ｘ線ＣＴ装置により断層写真を取得し、取得した断層写真を三次元化した隔壁構造モデルから、隔壁１の細孔径分布を求めるものである。
具体的には、まず、ハニカムフィルタ１００から隔壁１の一部を切り出し、解析用の隔壁試料片を作製する。但し、目封止部５が存在する部分は、隔壁試料片から除くこととする。なお、隔壁試料片は、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１から第二端面１２に延びる方向（以下、「軸方向Ｘ」ともいう）、及びこの軸方向Ｘと直交する方向ともに中央の位置にて採取する。隔壁試料片は、上記軸方向Ｘの長さが約１ｃｍ、上記軸方向Ｘと直交する隔壁１の表面方向の幅が約０．５ｃｍ、上記長さ及び幅の双方に直交する厚さが隔壁１の厚さである直方体状とされる。
次に、作製した隔壁試料片を真空脱気しながら樹脂包埋し、Ｘ線ＣＴ撮像サンプルとする。ここで、「ＣＴ」とは、Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（コンピュータ断層撮影）の略である。このサンプルについて、Ｘ線ＣＴ装置を用い、電圧：６０ｋＶ、ステップ：０．１°、分解能：１．２μｍ／ｐｉｘｅｌの撮像条件にて連続断層画像を取得する。連続断層画像は、ＴＩＦＦ（Ｔａｇｇｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｆｉｌｅ Ｆｏｒｍａｔ）形式の連続断層画像とする。得られたＴＩＦＦ形式の連続断層画像は、Ｍａｔｈ２Ｍａｒｋｅｔ ＧｍｂＨ社によって開発されたミクロ構造シミュレーションソフトである「ＧｅｏＤｉｃｔ」のモジュールの一つである「ＰｏｒｏＤｉｃｔ機能」のうち、「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能」を用いて、１．２μｍ／ｖｏｘｅｌの条件にて読み込む。
次に、読み込んだ画像の骨格部と空間部とを分離するため、図４に示されるようなｇｒａｙ ｖａｌｕｅ図における二つの山に分離した際の交差部を閾値として、隔壁試料片を三次元モデル化する。
次に、三次元モデルのノイズを除去し、４００ｖｏｘｅｌ×４００ｖｏｘｅｌ×隔壁厚さｖｏｘｅｌとなるように不要部分を除去する。次に、この三次元化された隔壁構造モデルＭ中における細孔の大きさを、ＧｅｏＤｉｃｔのモジュールの一つである「ＰｏｒｏＤｉｃｔ機能」のうち、「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能」を用いて導出する。ＧｅｏＤｉｃｔにおけるＧｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能による計算方法は、各細孔に対して、その大きさに沿う球をあてはめていく方法である。
隔壁構造モデルＭを上述したＧｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能で分析することで、細孔径分布及び上記Ｄ１０、Ｄ５０、及びＤ９０の値を求めることができる。なお、「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能」は、「ＧｅｏＤｉｃｔ」の上記モジュールにおける「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能（２０２０年版）」を用いることとする。「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能（２０２０年版）」とは、このＧｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能が提供された年（西暦）を示す。したがって、本解析法は、西暦２０２０年に提供されたＧｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能を用いた分析結果に基づいたものである。ここで、２０２０年版とは、日本国内にて提供された年（西暦）を示しているが、同一解析結果が得られることが明らかな場合は、この限りではない。また、２０２０年以外（例えば、２０２０年以前又は以降）に提供されたＧｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能が、上記したＧｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ機能（２０２０年版）と同一解析結果が得られることが明らかな場合は、それらを用いて分析を行ってもよい。
本実施形態のハニカムフィルタ１００は、以上説明した本解析法によって求められた隔壁１の細孔径分布におけるＤ１０、Ｄ５０、及びＤ９０の値が、上記式（１）～式（６）を満たすものである。ここで、従来、隔壁１の細孔径分布としては、水銀圧入法によって測定された細孔径分布などが広く知られている。しかしながら、水銀圧入法によって測定された細孔径分布やその細孔径分布によって求まる細孔径などの値は、入口のネックの径に依存するものであり、内部の細孔径が正確に測定できないため、ハニカムフィルタ１００の良好な特定が得られないことがあった。一方で、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、捕集効率の向上や圧力損失の抑制に対して、上述したネック径等が大きく寄与するという知見に基づいたものである。ネック径は、上記しように水銀圧入法では正確に測定できないため、以上説明した本解析法を用いて隔壁１の細孔径分布を特定するものである。したがって、本実施形態のハニカムフィルタ１００のように、本解析法によって求められた隔壁１の細孔径分布に基づき、そのＤ１０、Ｄ５０、及びＤ９０の値を管理することにより、従来のハニカムフィルタに比して、捕集効率の向上及び圧力損失上昇の抑制の点において特に優れた特性を得ることができる。
ハニカムフィルタ１００は、隔壁１の気孔率が、５０％を超え、６５％未満であることが好ましい。本発明において、隔壁１の気孔率は、構造解析によって求められた値である。具体的には、隔壁１の気孔率は、これまでに説明した「ＧｅｏＤｉｃｔ」のモジュールの一つである、「ＰｏｒｏＤｉｃｔ機能」のうち、Ｏｐｅｎ ａｎｄ Ｃｌｏｓｅｄ Ｐｏｒｏｓｉｔｙ法によって測定された値である。隔壁１の気孔率を５０％超、６５％未満とすることにより、圧力損失の低減を図ることができる。隔壁１の気孔率が５０％以下であると、ハニカムフィルタ１００の圧力損失を低減する効果が十分に得られないことがある。一方、隔壁１の気孔率が６５％以上であると、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下してしまうことがある。隔壁１の気孔率は、５０％を超え、６５％未満であることが更に好ましく、５２％を超え、６２％未満であることが特に好ましい。なお、隔壁１の気孔率を求める際の隔壁構造モデルＭは、これまでに説明した隔壁１の細孔径分布を求めるための「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法」と同様の方法で得ることができる。
隔壁１の厚さについては特に制限はないが、例えば、１６５．１μｍを超え、２６６．７μｍ未満であることが好ましく、１７７．０μｍを超え、２６６．７μｍ未満であることが更に好ましく、１７７．０μｍを超え、２４２．１μｍ未満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の厚さが薄すぎると、捕集性能が低下する点で好ましくない。一方、隔壁１の厚さが厚すぎると、圧力損失が増大する点で好ましくない。
隔壁１によって区画形成されるセル２のセル密度が、３１．０個／ｃｍ２を超え、６２．０個／ｃｍ２未満であることが好ましく、３１．０個／ｃｍ２を超え、５５．０個／ｃｍ２未満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を、自動車のエンジンから排出される排ガスを浄化するためのフィルタとして好適に利用することができる。
ハニカム構造部４に形成されているセル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。なお、本発明において、セル２とは、隔壁１によって取り囲まれた空間のことを意味する。
ハニカム構造部４に形成されているセル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、八角形のセルと混在したものであってもよい。例えば、ハニカム構造部のセルが延びる方向に直交する断面において、流出セルの形状と、流入セルの形状とが異なるように構成されていてもよい。このような態様において、例えば、流出セルの形状が、四角形又は八角形のうちのいずれか一方の形状であり、且つ、流入セルの形状が、四角形又は八角形のうちのもう一方の形状であることが好ましい。
また、ハニカム構造部４に形成されているセル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。
ハニカム構造部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の外周側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。例えば、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。
ハニカム構造部４の形状については特に制限はない。ハニカム構造部４の形状としては、第一端面１１（例えば、流入端面）及び第二端面１２（例えば、流出端面）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。
ハニカム構造部４の大きさ、例えば、第一端面１１から第二端面１２までの長さや、ハニカム構造部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。
隔壁１の材料については特に制限はなく、上記式（１）～式（６）を満たすような細孔径分布となる多孔質材料であればよい。例えば、隔壁１の材料としては、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。隔壁１を構成する材料は、上記群に列挙された材料を、９０質量％以上含む材料であることが好ましく、９２質量％以上含む材料であることが更に好ましく、９５質量％以上含む材料であることが特に好ましい。なお、珪素－炭化珪素複合材料とは、炭化珪素を骨材とし、珪素を結合材として形成された複合材料である。また、コージェライト－炭化珪素複合材料とは、炭化珪素を骨材とし、コージェライトを結合材として形成された複合材料である。本実施形態のハニカムフィルタ１００において、隔壁１を構成する材料は、特に、コージェライトが好ましい。
目封止部５の材質は、隔壁１の材質として好ましいとされた材質であることが好ましい。目封止部５の材質と隔壁１の材質とは、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
ハニカムフィルタ１００は、複数のセル２を区画形成する隔壁１に排ガス浄化用の触媒が担持されていることが好ましい。隔壁１に触媒を担持するとは、隔壁１の表面及び隔壁１に形成された細孔の内壁に、触媒がコーティングされることをいう。このように構成することによって、排ガス中のＣＯやＮＯｘやＨＣなどを触媒反応によって無害な物質にすることができる。また、捕集した煤等のＰＭの酸化を促進させることができる。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、多孔質の隔壁１の細孔の内部に触媒が担持されてい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、低触媒量時の触媒担持後において捕集性能の向上及び圧力損失の低減の両立を図ることができる。更に、触媒担持後において、ガスの流れが均一となることで、浄化性能の向上も期待することができる。
隔壁１に担持する触媒については特に制限はない。例えば、白金族元素を含有する触媒であって、アルミニウム、ジルコニウム、及びセリウムのうちの少なくとも一種の元素の酸化物を含む触媒を挙げることができる。
（２）ハニカムフィルタの製造方法：
次に、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法について説明する。本実施形態のハニカムフィルタは、例えば、以下のような方法により製造することができる。まず、ハニカム構造部を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造部を作製するための坏土は、例えば、以下のように調製することができる。原料粉末としてタルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及び多孔質シリカを用意し、有機造孔材として吸水性ポリマー、バインダ、界面活性剤、水を加えて、可塑性の坏土を調製する。特に、坏土の調製において、原料粉末や有機造孔材の配合比率を調整することより、得られる隔壁を、上記式（１）～式（６）を満たすような細孔径分布とすることができる。
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壁を有する、ハニカム成形体を作製する。
得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥し、ハニカム成形体の作製に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を作製する。目封止部を作製した後に、ハニカム成形体を更に乾燥してもよい。
次に、目封止部を作製したハニカム成形体を焼成することにより、ハニカムフィルタを製造する。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。
以上のような製造方法により、上記式（１）～式（６）を満たすような細孔径分布が実現された隔壁を有するハニカムフィルタを製造することができる。
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）
坏土を調製するための成形原料として、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及び多孔質シリカを用意した。そして、各原料の累積粒度分布を、ＨＯＲＩＢＡ製のレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置（商品名：ＬＡ－９６０）を用いて測定した。実施例１においては、各原料の配合比率（質量部）が表１に示す値となるように、各原料を配合してコージェライト化原料を調製した。表１において、「粒度Ｄ５０（μｍ）」の横方向の行は、各原料の５０体積％の粒子径（即ち、メジアン径）を示している。
次に、成形原料１００質量部に対して、造孔材として吸水性ポリマーを２．５質量部、バインダを６質量部、界面活性剤を１質量部、水を７４質量部、加えて坏土を調製した。造孔材として吸水性ポリマーは、粒子径が１０μｍのものを用いた。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、ラウリン酸カリ石鹸を使用した。表２に、造孔材（有機造孔材）及びその他原料の配合比率（質量部）を示す。表２において、「粒度Ｄ５０（μｍ）」の横方向の行は、有機造孔材の５０体積％の粒子径（即ち、メジアン径）を示している。また、表２に示す配合比率（質量部）は、コージェライト化原料１００質量部に対する比率を示している。
次に、得られた坏土を、押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を作製した。次に、得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて更に乾燥した。ハニカム成形体におけるセルの形状は、四角形とした。
次に、乾燥後のハニカム成形体に、目封止部を形成した。まず、ハニカム成形体の流入端面にマスクを施した。次に、マスクの施された端部（流入端面側の端部）を目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていないセル（流出セル）の開口部に目封止スラリーを充填した。このようにして、ハニカム成形体の流入端面側に、目封止部を形成した。そして、乾燥後のハニカム成形体の流出端面についても同様にして、流入セル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マイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、乾燥したハニカム成形体を、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、端面の直径が２２８．６ｍｍであり、セルの延びる方向の長さが１８４．２ｍｍであった。また、隔壁の厚さが２４１．３μｍであり、セル密度が５４．３個／ｃｍ２であった。隔壁の厚さ及びセル密度の値を表３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、隔壁の気孔率を測定した。隔壁の気孔率は、５９％であった。測定結果を表３に示す。
（気孔率）
隔壁の気孔率の測定は、ＧｅｏＤｉｃｔのモジュールの一つである、ＰｏｒｏＤｉｃｔ機能のうち、Ｏｐｅｎ ａｎｄ Ｃｌｏｓｅｄ Ｐｏｒｏｓｉｔｙを用いて測定した。具体的な解析方法については、本実施形態において説明した解析法の通りである。また、三次元モデル及び隔壁構造モデルＭについては、本実施形態において説明した細孔径分布を求めるための「Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法」と同様の方法により得た。
また、実施例１のハニカムフィルタにおける隔壁の細孔径分布を、Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法によって求め、得られた細孔径分布（解析値）に基づいて、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の値を求めた。なお、Ｄ１０は、累積細孔容積が総細孔容積の１０％となる細孔径（μｍ）を示し、Ｄ５０は、累積細孔容積が総細孔容積の５０％となる細孔径（μｍ）を示し、Ｄ９０は、累積細孔容積が総細孔容積の９０％となる細孔径（μｍ）を示す。Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法による一連の解析は、これまでに説明した方法によって行い、その解析に際しては、Ｍａｔｈ２Ｍａｒｋｅｔ ＧｍｂＨ社によって開発されたミクロ構造シミュレーションソフトである「ＧｅｏＤｉｃｔ（商品名）」を用いた。求められたＤ１０、Ｄ５０及びＤ９０の値を、表３に示す。また、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の値から、「（ｌｏｇＤ９０－ｌｏｇＤ１０）／ｌｏｇＤ５０」、「ｌｏｇＤ９０／ｌｏｇＤ５０」及び「ｌｏｇＤ５０／ｌｏｇＤ１０」の値を求めた。これらの値を、表３の「式（４）」、「式（５）」及び「式（６）」の欄に示す。
Figure 2023148833000002
Figure 2023148833000003
Figure 2023148833000004
Figure 2023148833000005
実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、圧力損失、及び捕集効率の評価を行った。各結果を、表４に示す。
（圧力損失）
６．７Ｌディーゼルエンジンから排出される排ガスを、各実施例及び比較例のハニカムフィルタに流入させて、ハニカムフィルタの隔壁にて、排ガス中の煤を捕集した。煤の捕集は、ハニカムフィルタの単位体積（１Ｌ）当たりの煤の堆積量が３ｇ／Ｌとなるまで行った。そして、煤の堆積量が３ｇ／Ｌとなった状態で、２００℃のエンジン排ガスを１２ｍ３／ｍｉｎの流量で流入させて、ハニカムフィルタの流入端面側と流出端面側との圧力を測定した。そして、流入端面側と流出端面側との圧力差を算出することにより、ハニカムフィルタの圧力損失（ｋＰａ）を求めた。そして、比較例１のハニカムフィルタの圧力損失の値を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタの圧力損失の比率（％）を算出し、以下の下記評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの評価を行った。なお、下記評価基準において、「圧力損失比（％）」とは、比較例１のハニカムフィルタの圧力損失の値を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタの圧力損失の比率（％）のことである。
評価「優」：圧力損失比（％）が、８０％以下である場合を「優」とする。
評価「良」：圧力損失比（％）が、８０％を超え、９０％以下である場合を「良」とする。
評価「可」：圧力損失比（％）が、９０％を超え、１００％以下である場合を「可」とする。
評価「不可」：圧力損失比（％）が、１００％を超える場合を「不可」とする。
（捕集効率）
まず、各実施例及び比較例のハニカムフィルタを排ガス浄化用フィルタとした排ガス浄化装置を作製した。次に、作製した排ガス浄化装置を、６．７Ｌディーゼルエンジン排気マニホルドの出口側に接続して、排ガス浄化装置の流出口から排出されるガスに含まれる煤の個数を、ＰＮ測定方法によって測定した。煤の個数判定においては、ＷＨＴＣ（Ｗｏｒｌｄ Ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｃｙｃｌｅ）モード走行後に排出された煤の個数の累計を、判定対象となる排ガス浄化装置の煤の個数とし、比較例１のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の煤の個数を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタの煤個数比率（％）を算出し、以下の評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの評価を行った。表４の「捕集効率（煤個数比率（％））」の「判定」の欄は、下記評価基準に基づいた評価の判定結果を示す。
評価「優」：煤個数比率（％）が６０％以下である場合を「優」とする。
評価「良」：煤個数比率（％）が６０％を超え、７０％以下である場合を「良」とする。
評価「可」：煤個数比率（％）が７０％を超え、１００％以下である場合を「可」とする。
評価「不可」：煤個数比率（％）が０％を超える場合を「不可」とする。
（実施例２～８）
実施例２～８においては、コージェライト化原料に用いる各原料の配合比率（質量部）を表１に示すように変更した。また、有機造孔材及びその他原料の配合比率（質量部）についても表２に示すように変更した。このような原料を用いて坏土を調製したこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。
（比較例１～４）
比較例１～４においては、コージェライト化原料に用いる各原料の配合比率（質量部）を表１に示すように変更した。また、有機造孔材及びその他原料の配合比率（質量部）についても表２に示すように変更した。このような原料を用いて坏土を調製したこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。
実施例２～８及び比較例１～４のハニカムフィルタについても、実施例１と同様の方法で、隔壁の気孔率の測定を行った。また、実施例２～８及び比較例１～４のハニカムフィルタについて、隔壁の細孔径分布をＧｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ解析法によって求め、得られた細孔径分布（解析値）に基づいて、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の値を求めた。各結果を、表３に示す。
実施例２～８及び比較例１～４のハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、圧力損失、及び捕集効率の評価を行った。各結果を、表４に示す。
（結果）
実施例１～８のハニカムフィルタは、圧力損失、及び捕集効率の全て評価において、基準となる比較例１のハニカムフィルタの各性能を上回るものであることが確認できた。比較例１のハニカムフィルタは、これまでに説明した式（１）～式（５）の関係式を満たさないものである。実施例１～８のハニカムフィルタは、捕集性能に優れるとともに、比較例１のような従来のハニカムフィルタに比して、圧力損失の上昇を抑制することができることが分かった。一方、比較例２のハニカムフィルタは、これまでに説明した式（１）～式（３）及び式（５）の関係式を満たさないものであった。このような比較例３のハニカムフィルタは、圧力損失の上昇を抑制することができるものの、捕集効率の評価が著しく悪いものであった。比較例３のハニカムフィルタは、Ｄ１０の値が３．５μｍと非常に低く、また、これまでに説明した式（４）及び式（６）の関係式を満たさないものであった。このような比較例３のハニカムフィルタは、捕集効率の改善が見られるものの、圧力損失の悪化が激しかった。比較例４のハニカムフィルタは、式（５）の値が１．３２となっており、これまでに説明した式（５）の関係式を満たさないものであった。このような比較例４のハニカムフィルタは、圧力損失、及び捕集効率の双方の評価結果が劣るものであった。
本発明のハニカムフィルタは、排ガスに含まれる微粒子等を除去するための捕集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：ハニカム構造部、５：目封止部、１１：第一端面、１２：第二端面、１００：ハニカムフィルタ。

Claims (6)

  1. 第一端面から第二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部と、
    それぞれの前記セルの前記第一端面側又は前記第二端面側の開口部に配設された目封止部と、を備え、
    構造解析によって求められた前記隔壁の細孔径分布において、累積細孔容積が総細孔容積の１０％となる細孔径（μｍ）をＤ１０とし、累積細孔容積が総細孔容積の５０％となる細孔径（μｍ）をＤ５０とし、累積細孔容積が総細孔容積の９０％となる細孔径（μｍ）をＤ９０とした場合に、下記式（１）～（６）の全てを満たす、ハニカムフィルタ。
    ３．９μｍ＜Ｄ１０ ・・・ （１）
    １０．５μｍ＜Ｄ５０＜１６．６μｍ ・・・ （２）
    Ｄ９０＜３８．７μｍ ・・・ （３）
    （ｌｏｇＤ９０－ｌｏｇＤ１０）／ｌｏｇＤ５０＜０．８０ ・・・（４）
    ｌｏｇＤ９０／ｌｏｇＤ５０＜１．３６ ・・・ （５）
    ｌｏｇＤ５０／ｌｏｇＤ１０＜１．５６ ・・・ （６）
  2. 構造解析によって求められた前記隔壁の気孔率が、５０％を超え、６５％未満である、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
  3. 前記隔壁の厚さが、１６５．１μｍを超え、２６６．７μｍ未満である、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
  4. 前記ハニカム構造部のセル密度が、３１．０個／ｃｍ２を超え、６２．０個／ｃｍ２未満である、請求項１～３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
  5. 前記ハニカム構造部の前記第一端面側の開口部が前記目封止部によって目封止された前記セルを流出セルとし、前記ハニカム構造部の前記第二端面側の開口部が前記目封止部によって目封止された前記セルを流入セルとし、
    前記ハニカム構造部の前記セルが延びる方向に直交する断面において、前記流出セルの形状と、前記流入セルの形状とが異なる、請求項１～４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
  6. 前記流出セルの形状が、四角形又は八角形のうちのいずれか一方の形状であり、且つ、前記流入セルの形状が、四角形又は八角形のうちのもう一方の形状である、請求項５に記載のハニカムフィルタ。
JP2022057084A 2022-03-30 2022-03-30 ハニカムフィルタ Pending JP2023148833A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022057084A JP2023148833A (ja) 2022-03-30 2022-03-30 ハニカムフィルタ
CN202310141737.4A CN116889771A (zh) 2022-03-30 2023-02-21 蜂窝过滤器
CN202320266300.9U CN219333795U (zh) 2022-03-30 2023-02-21 蜂窝过滤器
US18/177,248 US20230338885A1 (en) 2022-03-30 2023-03-02 Honeycomb filter
DE102023106931.4A DE102023106931A1 (de) 2022-03-30 2023-03-20 Wabenfilter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022057084A JP2023148833A (ja) 2022-03-30 2022-03-30 ハニカムフィルタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023148833A true JP2023148833A (ja) 2023-10-13

Family

ID=87113665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022057084A Pending JP2023148833A (ja) 2022-03-30 2022-03-30 ハニカムフィルタ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230338885A1 (ja)
JP (1) JP2023148833A (ja)
CN (2) CN219333795U (ja)
DE (1) DE102023106931A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117882893A (zh) * 2022-10-08 2024-04-16 深圳麦克韦尔科技有限公司 多孔陶瓷体及其制备方法、发热组件、雾化器、电子雾化装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7477419B2 (ja) 2020-09-30 2024-05-01 住友重機械工業株式会社 射出成形機

Also Published As

Publication number Publication date
CN219333795U (zh) 2023-07-14
US20230338885A1 (en) 2023-10-26
CN116889771A (zh) 2023-10-17
DE102023106931A1 (de) 2023-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10335727B2 (en) Honeycomb filter
JP4920752B2 (ja) ハニカム構造体
EP2862611A1 (en) Honeycomb filter
JP5864329B2 (ja) ハニカム構造体
EP2905058B1 (en) Honeycomb filter
JP2007296512A (ja) ハニカムフィルタ
JP7049156B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP7049155B2 (ja) ハニカムフィルタ
EP3173138B1 (en) Honeycomb filter
US9975076B2 (en) Honeycomb filter
JP7097210B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP7037985B2 (ja) ハニカムフィルタ
US20230338885A1 (en) Honeycomb filter
CN219974603U (zh) 蜂窝过滤器
JP7094193B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP7385511B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP2023148837A (ja) ハニカムフィルタ
JP7353217B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP7353218B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP7449720B2 (ja) ハニカムフィルタ
JP7449721B2 (ja) ハニカムフィルタ
CN218816601U (zh) 蜂窝过滤器
US20240198269A1 (en) Honeycomb filter
JP2024085376A (ja) ハニカムフィルタ
JP2024000509A (ja) ハニカムフィルタ