JP6126580B2 - 目封止ハニカム構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンから排出されるスート等の粒子状物質を捕集するためのフィルターとして使用される目封止ハニカム構造体に関する。
従来、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンから排出されるスート等の粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））を捕集するためのフィルターとして、ハニカム構造体が用いられている。
一般に、このようなハニカム構造体は、二つの端面の間を連通する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、当該隔壁と一体的に形成された外周壁とを有し、その二つの端面が相補的な市松模様を呈するような目封止パターンで、各セルの一端部に目封止部が形成された構造となっている。
このようなハニカム構造体の製造方法としては、まず、隔壁と外周壁とが一体となったハニカム状の構造体（ハニカム構造体）を押出成形により作製し、そのハニカム構造体の各セルの一方の端部に目封止材料を充填して目封止部を形成するという方法が知られている。
ところで、このような製造方法において、押出成形により作製されたハニカム構造体のセルには、ハニカム構造体の最外周部に位置し、その一部が外周壁と接触しているパーシャルセルと、パーシャルセル以外の通常セルとがある。パーシャルセルは、その輪郭の一部が外周壁によって形成されているため、通常セルとは形状が異なり、面積も通常セルより小さい。このため、パーシャルセルに対する目封止部の形成は、通常セルに対する目封止部の形成よりも難しく、手間が掛かる。
そこで、従来、このパーシャルセルをどのように処理するかについて、種々の検討がなされており、その処理の仕方によって、異なる態様のハニカム構造体が提案されている。代表的なものとしては、下記（１）〜（３）の態様が挙げられる。
（１）パーシャルセルも通常セルと同様に、市松模様を呈するような目封止パターンで、端部に目封止部が形成されたもの（例えば、特許文献１参照）。
（２）パーシャルセルを含め外周から数セル分の範囲に存在するセルに、全て目封止部が形成されたもの（例えば、特許文献２参照）。
（３）パーシャルセル、又はパーシャルセルを含め外周から数セル分の範囲に存在するセルには、目封止部が一切形成されていないもの（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、前記（１）及び（２）の態様は、ＰＭの捕集性能には優れるものの、ハニカム構造体の内部に溜まったＰＭを燃焼除去してフィルターの再生を行う際に、クラックが発生しやすいという問題があった。この原因の１つとしては、面積の小さいパーシャルセルにまで、目封止部が形成されていることにより、ハニカム構造体の剛性（ヤング率）が高くなり、再生時の熱応力が大きくなることが考えられる。また、もう１つの原因としては、パーシャルセルに形成された目封止部が断熱的に作用し、再生時におけるハニカム構造体内の温度勾配が大きくなることが考えられる。
一方、前記（３）の態様は、再生時の耐クラック性には優れるものの、目封止部が形成されてないパーシャルセルに流入したＰＭは、そのほとんどが捕集されずに、そのままハニカム構造体を通過してしまうため、捕集性能に問題があった。近年、ＰＭの排出規制は一段と厳しさが増しており、特に欧州連合（ＥＵ）においては、従来のＰＭの質量を基準とした排出規制に加え、ＰＭの個数を基準としたより厳しい排出規制が導入される予定となっている。前記（３）の態様では、このような排出規制の強化に対応することは困難であると思われる。
なお、前記の製造方法とは異なる製造方法として、押出成形により作製されたハニカム構造体の通常セルに目封止部を形成した後、外周加工を施して外周壁を除去し、その加工部位にコート材を塗布して外周壁を再形成する方法も知られている（例えば、特許文献４参照）。この製造方法では、コート材を塗布する際に、パーシャルセルであった部分が、コート材によって埋められ、全てのセルが、予め目封止部を形成しておいた通常セルのみで構成されたハニカム構造体が得られる。
しかしながら、このハニカム構造体は、その製造に当たって、外周加工を施して外周壁を除去する工程や、コート材を塗布して外周壁を再形成する工程が必要となり、完成までに多くの工程を要するため、製造コストの面で問題がある。
特開２００７−２０３６２８号公報 特開２００４−１５４７６８号公報 特開２００４−１２４７２３号公報 特開２００５−１９９１７９号公報
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＰＭの捕集性能、再生時の耐クラック性、製造コストの何れの面においても優れた目封止ハニカム構造体を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の目封止ハニカム構造体が提供される。
［１］ 二つの端面の間を連通する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、当該隔壁と一体的に形成された外周壁とを有するハニカム構造体であって、前記セルが、前記ハニカム構造体の最外周部に位置し、その一部が前記外周壁と接触しているパーシャルセルと、前記パーシャルセル以外の通常セルとからなり、前記通常セルについては、前記ハニカム構造体の二つの端面が相補的な市松模様を呈するような目封止パターンで、その一端部に目封止部が形成され、前記パーシャルセルについては、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が８０％未満のパーシャルセルは、少なくともその一部に目封止部が形成されておらず、かつ、式（１）により求められる面積比が８０％以上のパーシャルセルは、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべき面積比が８０％以上の全パーシャルセル数との比で９５％以上の数のものに目封止部が形成されており、その一端部に目封止部が形成されているパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が５０％以下のパーシャルセルにおける目封止部の長さが、前記通常セルにおける目封止部の長さの９０％以下であり、かつ、式（１）により求められる面積比が２０％以下のパーシャルセルにおける目封止部の長さが、前記通常セルにおける目封止部の長さの６０％以下である目封止ハニカム構造体。
面積比（％）＝パーシャルセルの面積／通常セルの面積×１００ ・・・（１）
［２］ 前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が８０％以上のパーシャルセルは、全て目封止部が形成されている［１］に記載の目封止ハニカム構造体。
［３］ 前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が８０％未満のパーシャルセルであって、目封止部が形成されていないものの数が、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべき全パーシャルセル数との比で８０％以下である［１］又は［２］に記載の目封止ハニカム構造体。
［４］ 前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が５０％未満のパーシャルセルであって、目封止部が形成されていないものの数が、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルであるが、目封止部が形成されていないパーシャルセル全体の数との比で５０％以上である［３］に記載の目封止ハニカム構造体。
本発明の目封止ハニカム構造体においては、比較的面積が小さく、ＰＭが流入しにくいパーシャルセルの一部には、目封止部が形成されていない一方で、比較的面積が大きく、ＰＭが流入しやすいパーシャルセルの大部分に、目封止部が形成されている。このように、目封止部を形成するパーシャルセルと、目封止部を形成しないパーシャルセルとが、面積に基づいて特定されていることにより、ＰＭの捕集性能と再生時の耐クラック性との何れの面においても優れた効果を発揮する。また、本発明の目封止ハニカム構造体は、その製造に当たって、外周壁を一旦除去してから再形成するというような工程は不要であり、少ない工程で製造することができるため、製造コストの面でも優れたものである。
本発明の目封止ハニカム構造体の端面を部分的に示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面構造を示す部分断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面構造を示す部分断面図である。 本発明の目封止ハニカム構造体を構成するハニカム構造体（ハニカム構造体本体）のセル形状の一例を部分的に示す平面図である。
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
図１は、本発明の目封止ハニカム構造体の端面を部分的に示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面構造を示す部分断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面構造を示す部分断面図である。
本発明の目封止ハニカム構造体１は、二つの端面９，１０の間を連通する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁３と、隔壁３と一体的に形成された外周壁４とを有する。セルは、ハニカム構造体の最外周部に位置し、その一部が外周壁４と接触しているパーシャルセル５と、パーシャルセル５以外のセルである通常セル６とからなる。パーシャルセル５は、その輪郭の一部が外周壁４によって形成されているため、通常セル６とは形状が異なり、面積も通常セル６より小さい。
本発明の目封止ハニカム構造体１においては、これらのセルの内、通常セル６は、ハニカム構造体の二つの端面９，１０が相補的な市松模様を呈するような目封止パターンで、その一端部に目封止部８が形成されている。
一方、パーシャルセル５については、式（１）により求められる面積比（以下、単に「面積比」と称する場合がある。）により、異なる扱いがなされている。なお、式（１）において、「パーシャルセルの面積」及び「通常セルの面積」とは、それらのセルの延びる方向に垂直な断面におけるそれらセルの面積を意味する。
面積比（％）＝パーシャルセルの面積／通常セルの面積×１００ ・・・（１）
具体的には、前記目封止パターン（通常セル６の目封止パターン）に従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセル（以下、単に「目封止部が形成されるべきパーシャルセル」と称する場合がある。）の内、面積比が８０％未満のパーシャルセル５ａについては、少なくともその一部に目封止部が形成されていない。このように、面積（面積比）が比較的小さいパーシャルセルの少なくとも一部に、目封止部が形成されていないことによって、目封止部の形成に伴う目封止ハニカム構造体１の剛性（ヤング率）の上昇や、目封止部の断熱的作用を緩和できる。その結果、目封止ハニカム構造体１の内部に溜まったＰＭを燃焼除去してフィルターの再生を行う際に、大きな熱応力が生じたり、目封止ハニカム構造体１内の温度勾配が大きくなったりすることが抑制され、再生時の耐クラック性が向上する。なお、このように面積（面積比）が比較的小さいパーシャルセルには、ＰＭが流入しにくいため、その一部に目封止部が形成されていなくても、ＰＭの捕集性能に大きな影響は生じない。
また、本発明においては、目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、面積比が８０％以上のパーシャルセル５ｂについては、目封止部が形成されるべき面積比が８０％以上の全パーシャルセル数との比で９５％以上の数のものに目封止部８が形成されている。このように、面積（面積比）が比較的大きく、ＰＭが流入しやすいパーシャルセルの大部分に目封止部が形成されていることにより、ＰＭの捕集性能を高く保つことができる。なお、ＰＭの捕集性能の点では、面積比が８０％以上のパーシャルセル５ｂの全てに目封止部８が形成されていることが好ましい。
本発明においては、目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、面積比が８０％未満のパーシャルセル５ａであって、目封止部が形成されていないものの数が、目封止部が形成されるべき全パーシャルセル数との比で８０％以下であることが好ましい。面積（面積比）が比較的小さく、ＰＭが流入しにくいパーシャルセルであっても、目封止部が形成されていないものの数が多すぎると、ＰＭの捕集性能の点では好ましくないが、このような条件が満たされていれば、ＰＭの捕集性能に大きな影響は生じない。
また、本発明においては、目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、面積比が５０％未満のパーシャルセル５ｃであって、目封止部が形成されていないものの数が、目封止部が形成されるべきパーシャルセルであるが、目封止部が形成されていない全パーシャルセル数との比で５０％以上であることが好ましい。面積比が５０％未満の小さなパーシャルセル５ｃには、ＰＭはかなり流入しにくい。よって、目封止部が形成されていないパーシャルセル全体に占める、面積比が５０％未満のパーシャルセル５ｃの比が５０％以上であれば、目封止部が形成されていないパーシャルセルが、ＰＭの捕集性能に与える影響を小さく抑えることができる。
更に、本発明においては、その一端部に目封止部８が形成されているパーシャルセルの内、面積比が５０％以下のパーシャルセル５ｄにおける目封止部８の長さＬ２が、通常セル６における目封止部８の長さＬ１の９０％以下であり、かつ、面積比が２０％以下のパーシャルセル５ｅにおける目封止部８の長さＬ３が、通常セル６における目封止部８の長さＬ１の６０％以下である。このように、面積比が小さいパーシャルセルほど、目封止部８の長さが短くなるようにすることで、目封止部８の形成に伴う目封止ハニカム構造体１の剛性（ヤング率）の上昇を抑えることができ、その結果、再生時の耐クラック性を向上させることができる。
本発明の目封止ハニカム構造体において、目封止部を除くハニカム構造体本体の構成材料としては、強度、耐熱性等の観点から、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材としてかつ珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属等が好適なものとして挙げられる。また、目封止部の構成材料は、ハニカム構造体本体との熱膨張差を小さくするため、ハニカム構造体本体と同じ材料を用いることが好ましい。
隔壁の厚さは、５０〜２０００μｍであることが好ましく、１００〜１０００μｍであることがより好ましく、１５０〜７００μｍであることが更に好ましい。隔壁の厚さが５０μｍ未満であると、強度が不足して耐熱衝撃性が低下する場合がある。一方、隔壁の厚さが２０００μｍを超えると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。
セル密度は、２０〜６００ｃｐｓｉ（３．１〜９３セル／ｃｍ２）であることが好ましく、５０〜４００ｃｐｓｉ（７．８〜６２セル／ｃｍ２）であることがより好ましく、１００〜３００ｃｐｓｉ（１５．５〜４６．５セル／ｃｍ２）であることが更に好ましい。セル密度が２０ｃｐｓｉ（３．１セル／ｃｍ２）未満であると、フィルターとしての有効面積が不足して、ＰＭの捕集効率が悪くなる場合がある。一方、セル密度が６００ｃｐｓｉ（９３セル／ｃｍ２）を超えると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。なお、「ｃｐｓｉ」は「ｃｅｌｌｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ」の略であり、１平方インチ当りのセル数を表す単位である。例えば１０ｃｐｓｉは、約１．５５セル／ｃｍ２である。
隔壁の気孔率は、２５〜７５％であることが好ましく、３０〜６５％であることがより好ましく、３５〜６５％であることが更に好ましい。気孔率が２５％未満であると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。一方、隔壁の気孔率が７５％を超えると、目封止ハニカム構造体の強度が低くなりすぎる場合がある。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定することができる。
隔壁の平均気孔径（細孔径）は、６〜３５μｍであることが好ましく、７〜３０μｍであることがより好ましく、７〜２５μｍであることが更に好ましい。隔壁の平均気孔径が６μｍ未満であると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。一方、平均気孔径が３５μｍを超えると、目封止ハニカム構造体の強度が低くなりすぎる場合がある。平均気孔径は、水銀ポロシメータによって測定することができる。
ハニカム構造体本体のセル形状（セルの延びる方向に直交する断面における通常セルの形状）は、特に制限はないが、四角形、六角形、八角形等の多角形が好ましい。また、図４に示すようにハニカム構造体の端面上の直交する二方向において、面積の異なる四角形セル６ａと八角形セル６ｂとが、交互に配列されていてもよい。なお、このような２種類の形状のセルが存在する態様において、パーシャルセルの面積比を求める場合、式（１）における「通常セルの面積」の「通常セル」とは、２種類の形状の通常セルの内、面積比を求めようとするパーシャルセルの外周壁と接している部分以外の形状（輪郭）が一致する方の通常セルである。
ハニカム構造体本体の形状は特に限定されず、例えば、端面が円形の筒状（円筒形状）、端面がオーバル形状の筒状、端面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の筒状等の形状とすることができる。
ハニカム構造体本体を作製する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、まず、前記のような材料に、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等のバインダー、造孔材、界面活性剤、溶媒としての水等を添加して、可塑性の坏土を得る。次いで、この坏土を、所定のハニカム形状となるように押出成形する。次に、得られたハニカム状の成形体（ハニカム成形体）を、マイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼成する。焼成は、セルに目封止部を形成する前に行ってもよいし、セルに目封止部を形成した後で、目封止部の焼成と一緒に行うようにしてもよい。
セルに目封止部を形成する方法にも、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、まず、前記のような方法で作製したハニカム構造体の端面にシートを貼り付ける。次いで、このシートの、目封止部を形成しようとするセルに対応した位置に穴を開ける。次に、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム構造体の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの端部内に目封止用スラリーを充填する。こうして充填した目封止用スラリーを乾燥した後、焼成して硬化させることにより、目封止部が形成される。
本発明の目封止ハニカム構造体の用途は、特に限定されるものではないが、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンから排出されるＰＭを捕集するためのフィルターとして、特に好適に使用することができる。
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜１１、参考例１，２及び比較例１〜４）
コージェライトを構成する材料（タルク、アルミナ、カオリンを所定量混合したもの）にバインダー、分散剤、水等を加えて混練し、成形用の坏土を得た。この坏土を用いて、押出成形によりハニカム状の成形体（ハニカム成形体）を得、これを乾燥後、所定の温度及び時間にて焼成して、それぞれ表１に示すような構造のハニカム構造体を作製した。なお、実施例８は、ハニカム構造体の端面上の直交する二方向において、四角形セルと八角形セルとが交互に配列されたものである（図４参照）。
次いで、そのハニカム構造体の通常セルについて、ハニカム構造体の二つの端面が相補的な市松模様を呈するような目封止パターンで、その一端部に目封止部を形成した。また、パーシャルセルの内、前記通常セルの目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルについて、それぞれ表２に示す態様となるように目封止部を形成した。ただし、比較例２は、何れのパーシャルセルにも目封止部の形成を行っていない。また、比較例４は、通常セルに目封止部を形成した後、外周加工を施して外周壁を除去し、その加工部位にコート材を塗布して外周壁を再形成したものであり、この外周壁の再形成の際に、パーシャルセルであった部分がコート材によって埋められた状態となっている。
なお、目封止部の構成材料には、ハニカム構造体本体と同じ材料を用いた。目封止部の形成手順としては、まず、ハニカム構造体の端面にシートを貼り付け、このシートの、目封止部を形成しようとするセルに対応した位置に穴を開けた。次に、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム構造体の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの端部内に目封止用スラリーを充填した。こうして充填した目封止用スラリーを乾燥した後、焼成して硬化させることにより、目封止部を形成した。
（評価）
実施例１〜１１、参考例１，２及び比較例１〜４の目封止ハニカム構造体について、以下に示す方法により、再生時の耐クラック性及びＰＭの捕集性能の評価を行い、その結果を表３に示した。
（再生時の耐クラック性（スートマスリミット））
目封止ハニカム構造体をディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として用い、順次、煤（スート）の堆積量を増加させて、再生（煤の燃焼）を行い、クラックが発生する限界を確認した。まず、目封止ハニカム構造体の外周に、保持材としてセラミック製非熱膨張性マットを巻き、ステンレス鋼（ＳＵＳ４０９）製のキャニング用缶体に押し込んで、キャニング構造体とした。その後、ディーゼル燃料（軽油）の燃焼により発生させた煤を含む燃焼ガスを、目封止ハニカム構造体の一方の端面より流入させ、他方の端面より流出させることによって、煤をハニカム構造体内に堆積させた。そして、一旦、室温（２５℃）まで冷却した後、目封止ハニカム構造体の前記一方の端面より、６８０℃の燃焼ガスを流入させ、煤が燃焼することにより目封止ハニカム構造体の圧力損失が低下したときに、燃焼ガスの流量を減少させることによって、煤を急燃焼させ、その後の目封止ハニカム構造体におけるクラックの発生の有無を確認した。この試験は、煤の堆積量を４ｇ／Ｌ（目封止ハニカム構造体の容積１リットル当りの煤の堆積量）とした状態から始め、クラックの発生が認められるまで、０．５ｇ／Ｌずつ堆積量を増加して、繰り返し行った。クラック発生時の煤の堆積量を、スートマスリミット（ＳＭＬ）の値とし、この値が７．０ｇ／Ｌ以上であったものを「Ａ」、６．５ｇ／Ｌ以上、７．０ｇ／Ｌ未満であったものを「Ｂ」、６．０ｇ／Ｌ以上、６．５ｇ／Ｌ未満であったものを「Ｃ」、５．５ｇ／Ｌ以上、６．０ｇ／Ｌ未満であったものを「Ｄ」、５．０ｇ／Ｌ以上、５．５ｇ／Ｌ未満であったものを「Ｅ」、５．０ｇ／Ｌ未満であったものを「Ｆ」として評価した。この評価がＡ〜Ｃであれば、再生時の耐クラック性に優れたものであると言える。
（ＰＭの捕集性能）
目封止ハニカム構造体をディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として用い、そのＰＭの捕集性能を、国際連合の欧州経済委員会における自動車基準調和世界フォーラムの排出ガスエネルギー専門家会議による粒子測定プログラム（ＰＭＰ）によって提案されたＰＮ測定方法（粒子数測定法）に準拠して、評価した。まず、目封止ハニカム構造体の外周に、保持材としてセラミック製非熱膨張性マットを巻き、ステンレス鋼（ＳＵＳ４０９）製のキャニング用缶体に押し込んで、キャニング構造体とした。これをＤＰＦとして、排気量２．０Ｌのディーゼルエンジン自動車に搭載し、ＥＵＤＣ（Ｅｘｔｒａ Ｕｒｂａｎ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｃｙｃｌｅ）で３回運転した後、８時間以上ソーク（エンジン停止）してから、ＮＥＤＣ（Ｎｅｗ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｃｙｃｌｅ）モードにて、ＤＰＦで捕集できなかったＰＭの粒子数を測定した。この粒子数が、１×１０１１個／ｋｍ未満であったものを「Ａ」、１×１０１１個／ｋｍ以上、３×１０１１個／ｋｍ未満であったものを「Ｂ」、３×１０１１個／ｋｍ以上、５×１０１１個／ｋｍ未満であったものを「Ｃ」、５×１０１１個／ｋｍ以上、７×１０１１個／ｋｍ未満であったものを「Ｄ」、７×１０１１個／ｋｍ以上、９×１０１１個／ｋｍ未満であったものを「Ｅ」、９×１０１１個／ｋｍ以上であったものを「Ｆ」として評価した。この評価がＡ〜Ｃであれば、ＰＭ捕集性能に優れたものであると言える。
Figure 0006126580
Figure 0006126580
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表３に示すとおり、実施例１〜１１、参考例１，２の目封止ハニカム構造体については、再生時の耐クラック性及びＰＭの捕集性能の何れの評価においても良好な結果が得られた。一方、目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、面積比が８０％以上のパーシャルセルであって、目封止部が形成されているものの数が、目封止部が形成されるべき面積比が８０％以上の全パーシャルセル数との比で９５％未満である比較例１〜３については、十分なＰＭの捕集性能が得られなかった。特に、何れのパーシャルセルにも目封止部が形成されていない比較例２は、ＰＭの捕集性能が非常に低かった。また、外周壁の再形成の際に、コート材によりパーシャルセルであった部分が埋められた比較例４は、ＰＭの捕集性能には優れていたものの、再生時の耐クラック性が低かった。
本発明の目封止ハニカム構造体は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンから排出されるスート等の粒子状物質を捕集するためのフィルターとして好適に使用することができる。
１：目封止ハニカム構造体、３：隔壁、４：外周壁、５（５ａ〜５ｅ）：パーシャルセル、６：通常セル、６ａ：四角形セル、６ｂ：八角形セル、８：目封止部、９，１０：端面。

Claims (4)

  1. 二つの端面の間を連通する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、当該隔壁と一体的に形成された外周壁とを有するハニカム構造体であって、
    前記セルが、前記ハニカム構造体の最外周部に位置し、その一部が前記外周壁と接触しているパーシャルセルと、前記パーシャルセル以外の通常セルとからなり、前記通常セルについては、前記ハニカム構造体の二つの端面が相補的な市松模様を呈するような目封止パターンで、その一端部に目封止部が形成され、前記パーシャルセルについては、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が８０％未満のパーシャルセルは、少なくともその一部に目封止部が形成されておらず、かつ、式（１）により求められる面積比が８０％以上のパーシャルセルは、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべき面積比が８０％以上の全パーシャルセル数との比で９５％以上の数のものに目封止部が形成されており、
    その一端部に目封止部が形成されているパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が５０％以下のパーシャルセルにおける目封止部の長さが、前記通常セルにおける目封止部の長さの９０％以下であり、かつ、式（１）により求められる面積比が２０％以下のパーシャルセルにおける目封止部の長さが、前記通常セルにおける目封止部の長さの６０％以下である目封止ハニカム構造体。
    面積比（％）＝パーシャルセルの面積／通常セルの面積×１００ ・・・（１）
  2. 前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が８０％以上のパーシャルセルは、全て目封止部が形成されている請求項１に記載の目封止ハニカム構造体。
  3. 前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が８０％未満のパーシャルセルであって、目封止部が形成されていないものの数が、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべき全パーシャルセル数との比で８０％以下である請求項１又は２に記載の目封止ハニカム構造体。
  4. 前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルの内、式（１）により求められる面積比が５０％未満のパーシャルセルであって、目封止部が形成されていないものの数が、前記目封止パターンに従うとするならばその一端部に目封止部が形成されるべきパーシャルセルであるが、目封止部が形成されていないパーシャルセル全体の数との比で５０％以上である請求項３に記載の目封止ハニカム構造体。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9028741B1 (en) * 2013-03-15 2015-05-12 Ibiden Co., Ltd. Method for manufacturing aluminum-titanate-based ceramic honeycomb structure
JP5922629B2 (ja) * 2013-09-27 2016-05-24 日本碍子株式会社 多孔質材料及びその製造方法、並びにハニカム構造体

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5953820U (ja) * 1982-09-30 1984-04-09 株式会社土屋製作所 自動変速機用オイルフイルタ
JPS6110917U (ja) * 1984-06-25 1986-01-22 マツダ株式会社 エンジンの排気ガス浄化用フイルター
JP3827157B2 (ja) 2002-09-30 2006-09-27 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法
JP2004154768A (ja) 2002-10-15 2004-06-03 Denso Corp 排ガス浄化フィルタ及びその製造方法
JP4550434B2 (ja) 2004-01-15 2010-09-22 日本碍子株式会社 セル構造体及びその製造方法
JP4812316B2 (ja) * 2005-03-16 2011-11-09 イビデン株式会社 ハニカム構造体
JP4975331B2 (ja) 2006-02-02 2012-07-11 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体の製造方法及び目封止ハニカム構造体
WO2008081649A1 (ja) * 2006-12-28 2008-07-10 Ngk Insulators, Ltd. 目封止ハニカム構造体の製造方法
JPWO2008126692A1 (ja) * 2007-03-27 2010-07-22 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
WO2008123369A1 (ja) * 2007-03-27 2008-10-16 Ngk Insulators, Ltd. 目封止ハニカム構造体
JP4987765B2 (ja) * 2008-03-17 2012-07-25 ヤマシンフィルタ株式会社 フィルタエレメント
JP5390438B2 (ja) 2010-03-11 2014-01-15 日本碍子株式会社 ハニカム触媒体
JP5411048B2 (ja) * 2010-04-05 2014-02-12 和興フィルタテクノロジー株式会社 流体フィルタ
JP2012050983A (ja) * 2011-10-20 2012-03-15 Daikyonishikawa Corp オイルストレーナ

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