JP6635757B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、粒子状物質の堆積初期においても捕集性能が高く、且つ、長時間、排ガス中の粒子状物質を処理した場合でも、フィルタ内に粒子状物質が過度に溜まり難く、圧損の急上昇を抑えることが可能なハニカムフィルタに関する。

近年、自動車、鉄道、建設機械、農業用機械、等の内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出される、「炭素を主成分とする粒子状物質」を捕集することが求められている。

ディーゼルエンジン排ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質（以下、「ＰＭ」ということがある）を捕集除去するためのフィルタとして、多孔質のハニカム構造体を備えたディーゼルパティキュレートフィルタが提案されている。

ディーゼルパティキュレートフィルタは、通常、多孔質の隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたものであり、セルを交互に目封止することで、セルを構成する多孔質の隔壁がフィルタの役目を果たす構造である。このようなディーゼルパティキュレートフィルタを、以下、「ＤＰＦ」又は「両端目封じＤＰＦ」ということがある。

また、粒子状物質を捕集除去するためのフィルタとして、例えば、流入端面側の端部に目封止部が配設されたセルである目封止セル及び目封止部が配設されないセルである貫通セルを有したハニカム構造体も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような、目封止セル及び貫通セルを有したハニカム構造体を、以下、「片側目封じＤＰＦ」ということがある。

特開２０１２−１８４６６０号公報

片側目封じＤＰＦは、捕集性能が低いため、フィルタとして使用される状況に制限があった。このため、片側目封じＤＰＦよりも捕集性能が高いハニカムフィルタの開発が求められている。特に、片側目封じＤＰＦは、使用初期、及び隔壁に粒子状物質が堆積し始めるＰＭ堆積初期において、捕集性能が低いため、使用初期、及びＰＭ堆積初期において、捕集性能が高いハニカムフィルタの開発が求められている。

一方で、両端目封じＤＰＦは、捕集性能が極めて高いものの、圧損が高いため、フィルタとして使用される状況に制限があった。このため、両端目封じＤＰＦよりも圧損が低いハニカムフィルタの開発が求められている。特に、長時間、排ガス中のＰＭを処理した場合でも、ＤＰＦ内にＰＭが過度に溜まり、セルが閉塞するのではなく、圧損の急上昇を抑えることが可能なハニカムフィルタの開発について要望がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものである。本発明によれば、粒子状物質の堆積初期においても捕集性能が高く、且つ、長時間、排ガス中の粒子状物質を処理した場合でも、フィルタ内に粒子状物質が過度に溜まり難く、圧損の急上昇を抑えることが可能なハニカムフィルタ、及びその製造方法が提供される。

上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカムフィルタ、及びその製造方法を提供する。

［１］ 排ガスが流入する側の端面である流入端面から排ガスが流出する側の端面である流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有するハニカム基材と、複数の前記セルにおける流入端面側の少なくとも一部、及び流出端面側の少なくとも一部に配設された目封止部と、を備え、前記ハニカム基材の内部に、少なくとも１本のスリットが形成されている、ハニカムフィルタであって、前記ハニカム基材の前記流入端面から前記流出端面に向かうＹ軸方向に垂直な断面の面積に対する、前記スリットが形成されている領域の総面積の割合が２０％より大きく、３２０％より小さいものであり、且つ、前記スリットの幅が１ｍｍ以上、１０ｍｍ未満のものであり、且つ、前記スリットの本数が１本以上、８本以下である、ハニカムフィルタ。

［２］ 前記スリットが形成される領域が、前記ハニカム基材の前記流入端面から前記流出端面に向かうＹ軸方向に対して垂直なＸ軸方向に平行で、且つ、前記ハニカム基材の前記Ｙ軸方向に垂直であるか、又は、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に対して傾斜している、前記［１］に記載のハニカムフィルタ。

［３］ 前記ハニカム基材に前記スリットが複数本形成されており、前記ハニカム基材の前記外周壁から、前記Ｘ軸方向に対して、複数本の前記スリットが同じ方向から形成されている、前記［２］に記載のハニカムフィルタ。

［４］ 前記ハニカム基材に前記スリットが複数本形成されており、前記ハニカム基材の前記外周壁から、前記Ｘ軸方向に対して、複数本の前記スリットが前記Ｙ軸方向に沿って互い違いに形成されている、前記［２］に記載のハニカムフィルタ。

［５］ 複数本の前記スリットの隣接する間隔が、それぞれ等間隔である、前記［３］又は［４］に記載のハニカムフィルタ。

［６］ 複数本の前記スリットの隣接する間隔が、不均一である、前記［３］又は［４］に記載のハニカムフィルタ。

［７］ 前記ハニカム基材の気孔率が３０〜７０％であり、前記ハニカム基材の気孔径が５〜３０μｍである、前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［８］ 前記ハニカム基材は、前記流入端面側が目封止された前記セルと、前記流出端面側が目封止された前記セルとで、前記セルの開口部の大きさが異なるものである、前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［９］ 前記ハニカム基材の前記外周壁からその内部に亘って、前記スリットが形成されており、当該スリットの表面開口部が、コート材によって閉塞されている、前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［１０］ 前記［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカムフィルタを製造する方法であって、多孔質の隔壁、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有するスリット無しハニカム基材を作製する工程と、前記スリット無しハニカム基材の前記外周壁の外周面から、前記スリット無しハニカム基材の内部に向かって、前記スリット無しハニカム基材の前記外周壁及び前記隔壁を切断することによって、少なくとも１本のスリットを形成するスリット形成工程と、を有する、ハニカムフィルタの製造方法。

［１１］ 前記少なくとも１本のスリットを形成した後、当該スリットを形成したハニカム基材の前記外周壁の表面開口部を、コート材によって塞ぐ、スリット表面開口部閉塞工程を、更に有する、前記［１０］に記載の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は、粒子状物質の堆積初期においても捕集性能が高く、且つ、長時間、排ガス中の粒子状物質を処理した場合でも、フィルタ内に粒子状物質が過度に溜まり難く、圧損の急上昇を抑えることできる。例えば、本発明のハニカムフィルタは、片側目封じＤＰＦよりも捕集性能が高く、且つ、両端目封じＤＰＦよりも圧損が低い。

本発明のハニカムフィルタの製造方法によれば、本発明のハニカムフィルタを簡便に製造することができる。

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模式的に示す平面図である。 図１に示すハニカムフィルタの流出端面側を模式的に示す平面図である。 図２に示すハニカムフィルタのＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。 図２に示すハニカムフィルタをＢ方向に見た平面図である。 従来のＤＰＦ、及び本発明のハニカムフィルタにおける、圧損と時間との関係を示す概念図である。 本発明のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図である。 本発明のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図である。 本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す断面図である。 比較例１のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図である。 比較例２のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、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は、多孔質の隔壁及び外周壁を有するハニカム基材と、セルの開口部を目封止する目封止部と、を備え、ハニカム基材の内部に、少なくとも１本のスリットが形成されたものである。

本発明のハニカムフィルタは、粒子状物質の堆積初期においても捕集性能が高く、且つ、長時間、排ガス中の粒子状物質を処理した場合でも、フィルタ内に粒子状物質（ＰＭ）が過度に溜まり難く、圧損の急上昇を抑えることできる。例えば、本発明のハニカムフィルタは、片側目封じＤＰＦよりも捕集性能が高く、且つ、両端目封じＤＰＦよりも圧損が低い。

以下、図面を参照しつつ、本発明のハニカムフィルタの実施形態について、更に詳細に説明する。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模式的に示す平面図である。図３は、図１に示すハニカムフィルタの流出端面側を模式的に示す平面図である。図４は、図２に示すハニカムフィルタのＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図５は、図２に示すハニカムフィルタをＢ方向に見た平面図である。

本実施形態のハニカムフィルタ１００は、多孔質の隔壁１、及びこの隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３を有するハニカム基材４を備えたものである。ハニカム基材４は、多孔質の隔壁１によって、排ガスが流入する側の端面である流入端面１１から排ガスが流出する側の端面である流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２が区画形成されている。ハニカム基材４は、柱形状を呈している。

ハニカムフィルタ１００は、複数のセル２における流入端面１１側の少なくとも一部、及び流出端面１２側の少なくとも一部に配設された目封止部５を更に備えている。以下、流入端面１１側に目封止部５が配設されたセル２（流出端面１２側が開口したセル２）を、「流出セル２ｂ」ということがある。また、流出端面１２側に目封止部５が配設されたセル２（流入端面１１側が開口したセル２）を、「流入セル２ａ」ということがある。

ハニカムフィルタ１００は、ハニカム基材４の内部に、少なくとも１本のスリット６が形成されている。図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００は、ハニカム基材４の外周壁３からその内部に亘って、４本のスリット６が形成されている場合の例を示す。

ここで、ハニカムフィルタにおける「スリット（ハニカム基材の内部に形成されたスリット）」は、当該スリットから、隔壁の表面やセル内に捕集されたＰＭを外部に排出するためのものである。従来、例えば、排ガスの拡散を誘発し、ガスと触媒の反応性（接触性）を向上させて、高浄化を狙ったスリットも提案されているが、このような高浄化を狙ったスリットと、本実施形態のハニカムフィルタにおける「スリット」とは、技術的思想として相違している。排ガスの拡散を誘発することを目的とした触媒担体として、例えば、特開２００４−２５１３９号公報には、上流側から下流側へ貫通する複数のセルを有し、いずれかの部位に複数個のスリットを形成して成る触媒担体が開示されている。上述したように、上記公報に記載された「スリット」は、本実施形態のハニカムフィルタにおける「スリット」とは、技術的思想として明らかに相違したものである。

また、従来、熱応力が働いた時に応力を逃がすことを目的で、ハニカム基材の外周壁にスリットを形成する技術も提案されているが、このような応力を逃がすためのスリットと、本実施形態のハニカムフィルタにおける「スリット」とは、技術的思想として相違している。熱応力が働いた時に応力を逃がすことを目的としたセラミックハニカム構造体として、例えば、特開２００１−４６８８６号公報には、長手方向に沿って全長にわたって外皮を切断してなるスリットを設けてなるセラミックハニカム構造体が開示されている。上述したように、上記公報に記載された「スリット」は、本実施形態のハニカムフィルタにおける「スリット」とは、技術的思想として明らかに相違したものである。

なお、スリットから、ＰＭを外部に排出する際には、例えば、流入セルから排ガスとともに流入したＰＭが、スリットを経由し、流出セルから排出される。なお、ハニカム基材に形成されたスリットから直接ＰＭを外部に排出してもよい。ただし、ハニカムフィルタは、排ガス浄化装置を構成する管体内に収納されて、その外周部分を把持材等によって把持されていることがあり、スリットから直接ＰＭを排出せずに、スリット及び流出セルを経由して、ＰＭを外部に排出することができるように構成されていればよい。

ここで、従来のＤＰＦと、本発明のハニカムフィルタとの相違点等について説明する。図６は、従来のＤＰＦ、及び本発明のハニカムフィルタにおける、圧損と時間との関係を示す概念図である。また、表１に、従来のＤＰＦと、本発明のハニカムフィルタとを比較した結果を示す。

図６に示すように、従来のＤＰＦは、時間の経過とともに、ＤＰＦの再生処理が行われないと、圧損が、ある時点（例えば、図６の時間軸の中間付近に付された破線における時点）を境に、大きく上昇することとなる。即ち、従来のＤＰＦは、再生されない場合、捕集効率が高いことから、ＤＰＦ内にＰＭが捕集され続け、セル内にＰＭが閉塞するため、その圧損が急上昇する。一方、本発明のハニカムフィルタは、再生されない場合でも、捕集効率が低いことから、一定量のＰＭは、上述したスリットを経由して排出され続け、セル内にＰＭが閉塞することなく、圧損の急上昇を抑えることができる。より正確には、圧損の上昇を、有効に抑制する（従来のＤＰＦに比してかなり遅くする）ことができる。なお、図６に示す概念図においては、縦軸が圧損の値を示し、横軸がハニカムフィルタのＰＭの捕集時間（フィルタとしての使用時間）を示している。

また、表１に示すように、本発明のハニカムフィルタは、従来のＤＰＦと比較して以下のような特性を有する。ここで、従来のＤＰＦとしては、両端目封じＤＰＦ、及び片側目封じＤＰＦの２種類のＤＰＦと比較する。以下、単に「従来のＤＰＦ」という場合は、両端目封じＤＰＦのことを意味する。

捕集性（ＰＭ規制対応）を比較した場合、従来のＤＰＦは、ＰＭ規制対応をクリアする捕集性（捕集性能）を有することが考えられる。従来の片側目封じＤＰＦは、従来のＤＰＦより捕集性は劣る。本発明のハニカムフィルタは、従来のＤＰＦ並みの捕集性を有する。

圧損を比較した場合、その性能は、従来の片側目封じＤＰＦが最も優れ、次に、本発明のハニカムフィルタが優れ、従来のＤＰＦが最も劣ることとなる。

従来のＤＰＦ、従来の片側目封じＤＰＦ、及び本発明のハニカムフィルタについて、ＰＭ再生（燃焼）方法としては、以下の方法が考えられる。なお、「ＰＭ再生」とは、フィルタによって捕集したＰＭを燃焼除去し、フィルタの捕集性能を再生させることをいう。従来のＤＰＦは、強制再生と連続再生の双方が必要となる。ここで、強制再生とは、ポスト噴射や排気管内噴射などを利用して、フィルタに捕集されたＰＭを強制的に再生することをいう。連続再生とは、例えば、排出ガス中のＮＯを酸化触媒でＮＯ_２とし、これを酸化剤として、フィルタに捕集されたＰＭを連続的に再生することをいう。強制再生は、エンジン等の燃費が悪化することがある。従来の片側目封じＤＰＦ、及び本発明のハニカムフィルタは、連続再生のみで、フィルタの再生が可能である。

ＰＭ堆積による詰まりについては、従来のＤＰＦは、再生によって燃焼されない成分、例えば、灰（アッシュ）などがフィルタ内に堆積することにより、いずれ詰まりを招来することとなる。従来の片側目封じＤＰＦ、及び本発明のハニカムフィルタは、再生によって燃焼されない成分が飽和状態となったとしても、その成分が外部に排出されるため、それ以上は溜まらない。したがって、フィルタが完全に詰まってしまうことはない。

以上説明したように、本発明のハニカムフィルタは、粒子状物質の堆積初期においても捕集性能が高く、且つ、長時間、排ガス中の粒子状物質を処理した場合でも、フィルタ内に粒子状物質が過度に溜まり難く、圧損の急上昇を抑えることができる。

ハニカムフィルタは、スリット累積割合が、２０％より大きく、３２０％より小さいものであることが好ましい。ここで、「スリット累積割合」とは、ハニカム基材の流入端面から流出端面に向かうＹ軸方向に垂直な断面の面積に対する、スリットが形成されている領域の総面積の割合のことをいう。「スリットが形成されている領域の総面積」とは、ハニカム基材に１本のスリットが形成されている場合においては、ハニカム基材の断面に占める、当該スリットの面積のことをいう。また、ハニカム基材に２本以上のスリットが形成されている場合においては、ハニカム基材の断面に占める、個々のスリットの面積をそれぞれ算出し、算出した各面積を加算した面積（総面積）のことをいう。スリット累積割合が、２０％より小さいと、フィルタ内にＰＭが溜まり易くなってしまうことがある。スリット累積割合が、３２０％より大きいと、ハニカムフィルタの捕集効率が悪化してしまうことがある。また、スリット累積割合が、３２０％より大きいと、ハニカムフィルタの強度が低下することもある。

ここで、ハニカムフィルタ（別言すれば、ハニカム基材）の軸方向について、図７を参照しつつ説明する。図７は、本発明のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図である。図７は、ハニカムフィルタの俯瞰図であって、斜線で示す領域が、スリットが形成されている部分を示している。図７に示すように、ハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４の流入端面１１から流出端面１２に向かう軸を、Ｙ軸とし、このＹ軸に平行な方向を、Ｙ軸方向とする。また、ハニカム基材４の流入端面１１から流出端面１２に向かうＹ軸方向に対して垂直な軸を、Ｘ軸とし、このＸ軸に平行な方向を、Ｘ軸方向とする。図７に示すハニカムフィルタ１００においては、スリット６が形成される領域が、ハニカム基材４のＸ軸方向に平行で、且つ、ハニカム基材のＹ軸方向に垂直である場合の例を示している。

ハニカムフィルタは、スリット幅が、１ｍｍ以上、１０ｍｍ未満のものであることが好ましい。また、ハニカムフィルタは、スリットの本数が１本以上、８本以下であることが好ましい。特に、ハニカムフィルタにおいては、スリット累積割合が２０％より大きく、３２０％より小さいものであり、且つ、スリットの幅が１ｍｍ以上、１０ｍｍ未満のものであり、且つ、スリットの本数が１本以上、８本以下である。このように構成することによって、粒子状物質の堆積初期においても捕集性能がより良好であり、更に、圧損の急上昇をより有効に抑制することができる。

ハニカムフィルタは、スリットが形成される領域が、ハニカム基材のＸ軸方向に平行で、且つ、ハニカム基材のＹ軸方向に垂直であるか、又は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して傾斜していることが好ましい。

ハニカムフィルタは、ハニカム基材にスリットが複数本形成されている場合において、ハニカム基材の外周壁から、Ｘ軸方向に対して、複数本のスリット（Ｘ軸方向に平行なスリット）が同じ方向から形成されていてもよい。また、ハニカムフィルタは、ハニカム基材にスリットが複数本形成されている場合において、ハニカム基材の外周壁から、Ｘ軸方向に対して、複数本のスリット（Ｘ軸方向に平行なスリット）がＹ軸方向に沿って互い違いに形成されていてもよい。例えば、図７に示すハニカムフィルタ１００は、Ｘ軸方向に対して、４本のスリット６がＹ軸方向に沿って互い違いに形成されている場合の例を示す。

複数本のスリットの隣接する間隔が、それぞれ等間隔であってもよい。また、複数本のスリットの隣接する間隔が、不均一であってもよい。

ハニカム基材の気孔率や気孔径については特に制限はないが、ハニカム基材の気孔率が３０〜７０％であり、ハニカム基材の気孔径が５〜３０μｍであることが好ましい。ハニカム基材の気孔率及び気孔径は、水銀ポロシメータによって測定した値である。

ハニカム基材に形成されるセルの形状については特に制限はない。ここで、「セルの形状」とは、ハニカム基材のセルの延びる方向（Ｙ軸方向）に直交する断面における、セルの形状のことである。セルの形状としては、例えば、四角形、六角形、八角形、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。また、ハニカム基材は、流入端面側が目封止されたセルと、流出端面側が目封止されたセルとで、セルの開口部の大きさが異なるものであってもよい。

ハニカム基材の形状は、特に限定されず、例えば、底面が円形の柱状（円柱形状）、底面がオーバル形状の柱状、底面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状等の形状とすることができる。

ハニカムフィルタは、多孔質のセラミックからなることが好ましい。即ち、ハニカムフィルタを構成するハニカム基材と目封止部とが多孔質のセラミックからなることが好ましい。このように多孔質のセラミックからなるものであると、触媒を担持させ易い。ハニカムフィルタは、金属粉末を成形後に焼結させた焼結金属や金属箔からなるものであってもよい。

ハニカムフィルタがセラミックからなる場合、具体的には、強度及び耐熱性に優れるという観点から、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種が更に好ましい。これらの中でも、コージェライト及び炭化珪素がより好ましい。

スリットは、ハニカム基材の外周壁の表面側から形成し、外周壁の表面側のスリットの開口部分を、コート材で塞いでもよい。コート材で塞ぐ場合には、ハニカム基材の外周壁の周囲を、コート材で塞いでもよい。例えば、図９に示すハニカムフィルタ２００は、ハニカム基材４の外周壁３のスリット６が、コート材７によって塞がれた場合の例を示している。図９は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す断面図である。図９に示すハニカムフィルタ２００は、ハニカム基材４の外周壁３のスリット６が、コート材７によって塞がれている以外は、図４に示すハニカムフィルタ１００と同様に構成されている。図９において、図４に示すハニカムフィルタ１００と同様の構成要素については、同一の符号を付し説明を省略する。

（２）ハニカムフィルタの製造方法：
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法の実施形態について説明する。本実施形態のハニカムフィルタの製造方法は、スリット無しハニカム基材を作製する工程と、スリット無しハニカム基材の外周壁及び隔壁を切断することによって、少なくとも１本のスリットを形成するスリット形成工程と、を有するものである。スリット無しハニカム基材を作製する工程は、多孔質の隔壁、及び隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有するスリット無しハニカム基材を作製する工程である。このような製造方法によれば、本発明のハニカムフィルタを簡便に製造することができる。

以下、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法について、より具体的に説明する。まず、成形原料を混練して坏土とする。成形原料は、多孔質の隔壁及び外周壁を有するハニカム基材を作製するための原料である。

次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を得る。次に、得られたハニカム成形体の一方の端面（流入端面）における少なくとも一部のセルの開口部を目封止する。次に、ハニカム成形体の他方の端面（流出端面）における他の少なくとも一部のセルの開口部を目封止する。次に、目封止材をセルの開口部に充填したハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得る。得られたハニカム焼成体を、スリット無しハニカム基材とすることができる。

次に、得られたハニカム焼成体の外周壁の外周面から切断機等でスリットを形成する（スリット形成工程）。なお、スリット形成工程において、ハニカム焼成体の外周壁の外周面を、狙いの直径となるように研削加工してもよい。

また、スリットを形成したハニカム焼成体の外周壁の表面を、コート材によって外周コーティングしてもよい。即ち、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法は、少なくとも１本のスリットを形成した後、当該スリットを形成したハニカム基材の外周壁の表面開口部を、コート材によって塞ぐ、スリット表面開口部閉塞工程を、更に有していてもよい。なお、スリットの表面開口部のみをコート材によって塞いてもよいし、外周壁の表面全体を外周コーティングしてもよい。

このようなハニカムフィルタの製造方法によって、本発明のハニカムフィルタを製造することができる。ハニカムフィルタの製造方法については、上述した方法に限定されることはない。例えば、スリット無しハニカム基材は、上述した坏土をハニカム形状に押出成形したハニカム成形体であってもよい。また、スリット無しハニカム基材は、ハニカム成形体を焼成したハニカム焼成体とし、スリット形成工程を行った後に、所定のセルの開口部を目封止することで、ハニカムフィルタを製造してもよい。

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１〜２１、及び比較例１，２）
以下に示す方法により、実施例１〜２１、及び比較例１，２のハニカムフィルタを製造した。

コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５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、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。

次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形状のハニカム成形体を得た。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、ハニカム成形体の流入端面に、所定のセルの開口部を塞ぐようにマスクを施し、マスクを施した流入端面側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬した。これにより、所定のセル以外の残余のセルの流入端面側の端部に、目封止スラリーを充填した。

また、ハニカム成形体の流出端面に、上記した残余のセルの開口部を塞ぐようにマスクを施し、マスクを施した流出端面側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬した。これにより、上記した所定のセルの流出端面側の端部に、目封止スラリーを充填した。

次に、目封止部を形成したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、焼成した。このようにして、ハニカム基材と、目封止部と、を備えたハニカムフィルタの前駆体（スリット無しハニカム基材）を作製した。

次に、ハニカムフィルタの前駆体に対して、ハニカム基材の外周壁にスリットを形成した。このようにして、表２及び表３に示すような、実施例１〜２１、及び比較例１，２のハニカムフィルタを作製した。

実施例１〜２１、及び比較例１，２において、ハニカムフィルタの外周壁に形成したスリットの幅（ｍｍ）、及びスリットの本数（本）を、表２及び表３に示す。ハニカムフィルタは、流入端面及び流出端面が直径１９０．５ｍｍの円柱形状であった。ハニカムフィルタの軸方向（セルの延びる方向）の長さは、２０３．２ｍｍであった。ハニカムフィルタの隔壁の気孔率は、５９％であった。隔壁の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。比較例１のハニカムフィルタは、実施例１のハニカムフィルタに対して、スリットが形成されていないものとした。比較例２のハニカムフィルタは、流入端面側のみ千鳥状に目封止部を配設し、流出端面側には、目封止部を配設しないこと以外は、実施例１のハニカムフィルタと同様に構成されたものとした。

また、得られたハニカムフィルタについて、ハニカムフィルタの軸方向（Ｙ軸方向）に垂直な断面の面積に対する、１本のスリットが形成された領域が占める割合（スリット断面積比）、ハニカムフィルタの軸方向（Ｙ軸方向）に垂直な断面の面積に対する、全部のスリットが形成された領域（各領域の総和）の割合を、測定した。結果を、表２及び表３に示す。

また、表４に、各実施例及び比較例のハニカムフィルタのパラメータの定義を示す。表２及び表３に示す各規定については、表４に示す定義に従って特定することができる。表４中の参照図は、表４に示す定義を説明する際に参照する図面を示している。

「Ａ：スリット断面積比（スリット１本当り）」の定義は、「ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面の面積に対する、１本のスリットが形成された領域が占める割合」である。参照図は、図８である。ここで、図８は、本発明のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図である。図８は、ハニカムフィルタ１００を構成するハニカム基材４の断面を模式的に示している。図８において、斜線部分が、１本のスリットが形成された領域を示している。

「Ｂ：スリット断面積比（全スリット累積）」の定義は、「ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面の面積に対する、全部のスリットが形成された領域（各領域の総和）の割合」である。参照図は、図７である。図７において、４か所の斜線部分が、各スリットが形成された領域を示し、４か所の斜線部分の総和が、「全部のスリットが形成された領域（各領域の総和）」となる。「Ｂ：スリット断面積比（全スリット累積）」を算出する際には、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面の面積に対する、４か所の斜線部分の総和面積の比率を求める。

「Ｃ：スリットの幅」の定義は、「１本のスリットの幅」である。参照図は、図７である。図７において、「Ｃ＝３」にて示されている範囲が、「１本のスリットの幅」に相当する範囲である。図７においては、１本のスリットの幅が、３ｍｍであることを示している。

「Ｄ：スリットの本数」の定義は、「ハニカムフィルタ１体当りのスリットの本数」である。参照図は、図７である。図７において、ハニカムフィルタ１体当りのスリットの本数は、４本と数える。

「その他：スリット位置」として、本実施例においては、以下の２つの定義に従うこととする。１つ目は、スリットを入れる際は、ハニカム基材の外周側面部より形成する。２つ目は、隣接するスリットの間隔は、等間隔とする。なお、スリットが１本の場合は、軸方向（Ｙ軸方向）の中心部とする。参照図は、図７である。

実施例１のハニカムフィルタは、図１〜図４に示すように構成されたハニカムフィルタである。比較例１のハニカムフィルタは、図１０に示すように構成されたものであり、比較例２のハニカムフィルタは、図１１に示すように構成されたものである。図１０は、比較例１のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図であり、図１１は、比較例２のハニカムフィルタの構成を説明するための説明図である。

各実施例のハニカムフィルタについて、下記に示すような方法により、圧損、及び捕集についての評価を行った。圧損、及び捕集の評価結果を、表２及び表３に示す。

［Ｇ：圧損］
圧損測定装置にて、ハニカムフィルタ内に、ガスとともにＰＭを、一定量流入させ、ハニカムフィルタの流入端面側、及び流出端面側の圧力を測定し、その差を評価した。圧損評価の測定条件は、入りガス２００℃、流量４Ｎｍ^３／ｍｉｎ、ＰＭ排出量１７ｇ／ｈとした。圧損評価の評価基準は、以下の通りである。約４０時間後の圧損値が、ＤＰＦ（スリット無し）に対して、４０％以上低い場合を、評価「○（良）」とした。約４０時間後の圧損値が、ＤＰＦ（スリット無し）に対して、低いが、その低減率が４０％未満である場合を、評価「△（可）」とした。

［Ｈ：捕集］
圧損測定装置にて、ハニカムフィルタ内に、ガスとともにＰＭを、一定量流入させ、ハニカムフィルタの流入端面側のＰＭ流入量と、ハニカムフィルタの流出端面側のＰＭ排出量を測定し、その割合から捕集効率を評価した。捕集評価の測定条件は、入りガス２００℃、流量４Ｎｍ^３／ｍｉｎ、ＰＭ排出量１７ｇ／ｈとした。捕集評価の評価基準は、以下の通りである。測定開始（ススの堆積開始）から３０秒間の捕集効率が、片側目封じハニカム（約４０〜５０％）と比較し、５０％以上（同等以上）である場合を、評価「○（良）」とし、５０％未満である場合を、評価「△（即ち、可）」とした。

実施例１〜１５のハニカムフィルタは、圧損、及び捕集の評価結果が共に良好なものであった。また、実施例１６〜２１のハニカムフィルタについても、比較例１，２に比して、圧損及び捕集の評価においてバランスが良く、排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとして良好なものであった。

本発明のハニカムフィルタは、排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとして利用することができる。本発明のハニカムフィルタの製造方法は、本発明のハニカムフィルタを製造する方法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：ハニカム基材、５：目封止部、６：スリット、７：コート材、１１：流入端面、１２：流出端面、１００，２００：ハニカムフィルタ。

Claims (11)

1. 排ガスが流入する側の端面である流入端面から排ガスが流出する側の端面である流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有するハニカム基材と、
   複数の前記セルにおける流入端面側の少なくとも一部、及び流出端面側の少なくとも一部に配設された目封止部と、を備え、
   前記ハニカム基材の内部に、少なくとも１本のスリットが形成されている、ハニカムフィルタであって、
   前記ハニカム基材の前記流入端面から前記流出端面に向かうＹ軸方向に垂直な断面の面積に対する、前記スリットが形成されている領域の総面積の割合が２０％より大きく、３２０％より小さいものであり、且つ、前記スリットの幅が１ｍｍ以上、１０ｍｍ未満のものであり、且つ、前記スリットの本数が１本以上、８本以下である、ハニカムフィルタ。
2. 前記スリットが形成される領域が、前記ハニカム基材の前記流入端面から前記流出端面に向かうＹ軸方向に対して垂直なＸ軸方向に平行で、且つ、前記ハニカム基材の前記Ｙ軸方向に垂直であるか、又は、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に対して傾斜している、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
3. 前記ハニカム基材に前記スリットが複数本形成されており、前記ハニカム基材の前記外周壁から、前記Ｘ軸方向に対して、複数本の前記スリットが同じ方向から形成されている、請求項２に記載のハニカムフィルタ。
4. 前記ハニカム基材に前記スリットが複数本形成されており、前記ハニカム基材の前記外周壁から、前記Ｘ軸方向に対して、複数本の前記スリットが前記Ｙ軸方向に沿って互い違いに形成されている、請求項２に記載のハニカムフィルタ。
5. 複数本の前記スリットの隣接する間隔が、それぞれ等間隔である、請求項３又は４に記載のハニカムフィルタ。
6. 複数本の前記スリットの隣接する間隔が、不均一である、請求項３又は４に記載のハニカムフィルタ。
7. 前記ハニカム基材の気孔率が３０〜７０％であり、前記ハニカム基材の気孔径が５〜３０μｍである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
8. 前記ハニカム基材は、前記流入端面側が目封止された前記セルと、前記流出端面側が目封止された前記セルとで、前記セルの開口部の大きさが異なるものである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
9. 前記ハニカム基材の前記外周壁からその内部に亘って、前記スリットが形成されており、当該スリットの表面開口部が、コート材によって閉塞されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のハニカムフィルタを製造する方法であって、
    多孔質の隔壁、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有するスリット無しハニカム基材を作製する工程と、
    前記スリット無しハニカム基材の前記外周壁の外周面から、前記スリット無しハニカム基材の内部に向かって、前記スリット無しハニカム基材の前記外周壁及び前記隔壁を切断することによって、少なくとも１本のスリットを形成するスリット形成工程と、を有する、ハニカムフィルタの製造方法。
11. 前記少なくとも１本のスリットを形成した後、当該スリットを形成したハニカム基材の前記外周壁の表面開口部を、コート材によって塞ぐ、スリット表面開口部閉塞工程を、更に有する、請求項１０に記載のハニカムフィルタの製造方法。

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