JP7123597B2

JP7123597B2 - ハニカムフィルタ

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Publication number: JP7123597B2
Application number: JP2018064170A
Authority: JP
Inventors: 文彦吉岡
Original assignee: NGK Insulators Ltd
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Filing date: 2018-03-29
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Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、アイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ）の低下を抑制しつつ、圧力損失の上昇を抑制し、捕集効率の向上を図ることが可能なハニカムフィルタに関する。

様々な産業において、動力源として内燃機関が用いられている。内燃機関が燃料の燃焼時に排出する排ガスには、窒素酸化物等の有毒ガスと共に、煤や灰等の粒子状物質が含まれている。以下、粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。「ＰＭ」とは、「ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ」の略である。近年、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの除去に関する規制は世界的に厳しくなっており、ＰＭを除去するためのフィルタとして、例えば、ハニカム構造を有するウォールフロー型のフィルタが用いられている。

ウォールフロー型のフィルタとしては、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ハニカム基材と、複数のセルのいずれか一方の開口部に配設された目封止部と、を備えたハニカムフィルタが種々提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。このようなハニカムフィルタにおいては、例えば、流出端面側に目封止部が配設された流入セルと、流入端面側に目封止部が配設された流出セルとが、隔壁を隔てて交互に配置させ、多孔質の隔壁が、ＰＭを除去する濾過体となる。

特開２００１－２６９５８５号公報特開２０１３－２２７８８２号公報

近年において、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ハニカムフィルタには、環境問題への配慮から、年々強化される排ガス規制に対応すべく、浄化性能の向上が求められている。これに対応するため、例えば、ハニカムフィルタに担持された触媒の昇温速度を上げて早期活性させるために、ハニカムフィルタの軽量化が求められており、その対策の１つとして、多孔質の隔壁の気孔率を更に高める「高気孔率化」の開発などが進められている。

しかしながら、隔壁を高気孔率化したハニカムフィルタは、強度面に懸念があり、例えば、排ガス浄化装置等の筐体となる缶体内にハニカムフィルタを収容した際に、ハニカムフィルタに付与される圧縮面圧により、破損が生じ易いという問題があった。以下、ハニカムフィルタを、排ガス浄化装置等の筐体となる缶体内に収容することを、「キャニング（ｃａｎｎｉｎｇ）」ということがある。

一方、ハニカムフィルタの強度を高めるためには、隔壁の気孔率を低くすることが有効であるが、単に隔壁の気孔率を低くすると、ハニカムフィルタの圧力損失が高くなり、自動車のエンジンの出力低下を招いてしまう。また、ハニカムフィルタの強度を高めるためには、排ガスの流路となるセルの開口率を低くする方法も考えられるが、この場合にも、自動車のエンジンの出力低下を招いてしまう。

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、アイソスタティック強度の低下を抑制しつつ、圧力損失の上昇を抑制し、捕集効率の向上を図ることが可能なハニカムフィルタが提供される。

本発明によれば、以下に示す、ハニカムフィルタが提供される。

［１］流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部と、
前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部を目封止するように配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカム構造部における前記セルの開口率Ｏ（％）が、７５～８０％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の気孔率Ｐ（％）が、５２～５８％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）が、８～１２μｍであり、且つ、
前記隔壁の全細孔容積に対する細孔径が２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）が、１３．５％以下である、ハニカムフィルタ。

［２］前記開口率Ｏ（％）、前記気孔率Ｐ（％）、及び前記平均細孔径Ｄ（μｍ）のそれぞれの値の絶対値を乗算した値が、３２０００を超え、３８５００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、０．１９１～０．２４１ｍｍ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、２７～３５個／ｃｍ^２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］前記隔壁の材料が、コージェライト、炭化珪素、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、前記［１］～［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

本発明のハニカムフィルタは、アイソスタティック強度の低下を抑制しつつ、圧力損失の上昇を抑制し、捕集効率の向上を図ることができるという効果を奏する。このため、本発明のハニカムフィルタによれば、筐体となる缶体内へのキャニングに必要な強度を確保しつつ、圧力損失の上昇を抑制し、捕集効率を向上させることができる。特に、本発明のハニカムフィルタにおいては、ハニカム構造部の開口率Ｏ（％）、隔壁の気孔率Ｐ（％）、隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び細孔径が２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）のそれぞれを、特定の数値範囲とすることを重要な構成として挙げることができる。このように構成することによって、それぞれの構成から奏される効果が相俟って、互いの短所を有効に補いつつ、互いの長所を有効に生かすことができる。

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示す平面図である。図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

（１）ハニカムフィルタ：
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態は、図１～図３に示すようなハニカムフィルタ１００である。ここで、図１は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカムフィルタの流入端面側を示す平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。

図１～図３に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、柱状のハニカム構造部４と、流体の流路となるセル２の流入端面１１側又は流出端面１２側のいずれか一方の端部を目封止するように配設された目封止部５と、を備えたものである。ハニカム構造部４は、流入端面１１から流出端面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。本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム構造部４は、円柱形状となるように構成され、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。

ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造部４のセル２の開口率Ｏ（％）が、７５～８０％である。以下、ハニカム構造部４のセル２の開口率Ｏ（％）を、単に「セル２の開口率Ｏ（％）」又は「開口率Ｏ（％）」ということがある。なお、「開口率Ｏ（％）」は、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面積Ｓ０に対する、隔壁１及び外周壁３を除いたセル２の面積Ｓ１の比の百分率である。「開口率Ｏ（％）」は、例えば、ハニカム構造部４のいずれか一方の端面を、例えば、画像解析装置（ニコン社製、「ＮＥＸＩＶ、ＶＭＲ－１５１５（商品名）」）によって測定することによって求めることができる。

ハニカムフィルタ１００は、水銀圧入法によって測定された隔壁１の気孔率Ｐ（％）が、５２～５８％である。隔壁１の「気孔率Ｐ（％）」は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定することができる。

ハニカムフィルタ１００は、水銀圧入法によって測定された隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）が、８～１２μｍである。また、隔壁１の全細孔容積に対する細孔径が２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）が、１３．５％以下である、以下、隔壁１の全細孔容積に対する細孔径が２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を、単に「２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）」ということがある。隔壁１の「平均細孔径Ｄ（μｍ）」及び「２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）」は、気孔率Ｐ（％）の測定と同様に、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定することができる。

隔壁１の全細孔容積、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積については、例えば、以下のような方法で、隔壁１の累積細孔容積を測定することによって求めることができる。まず、ハニカムフィルタ１００から隔壁１の一部を切り出して、累積細孔容積を測定するための試験片を作製する。試験片の大きさについては特に制限はないが、例えば、縦、横、高さのそれぞれの長さが、約１０ｍｍ、約１０ｍｍ、約１０ｍｍの直方体であることが好ましい。試験片を切り出す隔壁１の部位については特に制限はないが、試験片は、ハニカム構造部４の軸方向の中心付近から切り出して作製することが好ましい。得られた試験片を、測定装置の測定用セル内に収納し、この測定用セル内を減圧する。次に、測定用セル内に水銀を導入する。次に、測定用セル内に導入した水銀を加圧し、加圧時において、試験片内に存在する細孔中に押し込まれた水銀の体積を測定する。この際、水銀に加える圧力を増やすにしたがって、細孔径の大きな細孔から、順次、細孔径の小さな細孔に水銀が押し込まれることとなる。したがって、「水銀に加える圧力」と「細孔中に押し込まれた水銀の体積」との関係から、「試験片に形成された細孔の細孔径」と「累積細孔容積」の関係を求めることができる。「累積細孔容積」とは、最小の細孔径から特定の細孔径までの細孔容積を累積した値のことである。例えば、「細孔径が２０μｍ以上の細孔容積率」とは、累積細孔容積によって表される全細孔容積ＰＶ_ａｌｌに対する、細孔径が２０μｍ以上の細孔の細孔容積ＰＶ_ａ１の比の百分率（ＰＶ_ａ１／ＰＶ_ａｌｌ×１００％）のことである。

ハニカムフィルタ１００は、アイソスタティック強度の低下を抑制しつつ、圧力損失の上昇を抑制し、捕集効率の向上を図ることができるという効果を奏する。このため、本実施形態のハニカムフィルタ１００によれば、筐体となる缶体内へのキャニングに必要な強度を確保しつつ、圧力損失の上昇を抑制し、捕集効率を向上させることができる。特に、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、「開口率Ｏ（％）」、「気孔率Ｐ（％）」、「平均細孔径Ｄ（μｍ）」、及び「２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）」の４つのパラメータのそれぞれを、特定の数値範囲とすることを重要な構成としている。このように構成することによって、それぞれの構成から奏される効果が相俟って、互いの短所を有効に補いつつ、互いの長所を有効に生かすことができる。

例えば、開口率Ｏ（％）が７５％未満であると、その他の３つのパラメータが上記数値範囲であったとしても、圧力損失の上昇を抑制することが困難となる。開口率Ｏ（％）が８０％を超えると、キャニングに必要な強度を確保することが困難となる。また、気孔率Ｐ（％）が５２％未満であると、その他の３つのパラメータが上記数値範囲であったとしても、圧力損失の上昇を抑制することが困難となる。また、気孔率Ｐ（％）５８％を超えると、キャニングに必要な強度が得られ難くなる。また、平均細孔径Ｄ（μｍ）が、６μｍ未満であると、圧力損失が悪化してしまう。平均細孔径Ｄ（μｍ）が、１２μｍを超えると、捕集効率が悪化してしまう。また、２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）が、１３．５％を超えると、捕集効率が悪化してしまう。

なお、特に限定されることはないが、開口率Ｏ（％）は、７６～７９％であることが好ましく、７７～７８％であることが好ましい。隔壁１の気孔率Ｐ（％）は、５３～５７％であることが好ましく、５４～５６％であることが好ましい。隔壁１の平均細孔径Ｄ（μｍ）は、８～１１μｍであることが好ましく、８～１０μｍであることが好ましい。２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）は、１２％以下であることが好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。なお、細孔容積率Ａ（％）の下限値は、０％である。

ハニカムフィルタ１００において、「開口率Ｏ（％）」、「気孔率Ｐ（％）」、及び「平均細孔径Ｄ（μｍ）」のそれぞれの値の絶対値を乗算した値が、３２０００を超え、３８５００未満であることが好ましい。このように構成することによって、キャニングに必要な強度を十分に確保しつつ、圧力損失の上昇を良好に抑制し、捕集効率を良好に向上させることができる。上記３つの値を乗算した値が、３２０００未満の場合には、圧力損失が上昇する点で好ましくない。また、３８５００を超える場合には、キャニングに必要な強度が得られ難くなる点で好ましくない。上記３つの値を乗算した値は、３５５００～３８５００であることが好ましく、３６５００～３８５００であることが更に好ましい。

ハニカムフィルタ１００は、隔壁１の厚さが、０．１９１～０．２４１ｍｍであることが好ましく、０．２０３～０．２２９ｍｍであることが更に好ましく、０．２０８～０．２２４ｍｍであることがより更に好ましく、０．２１３～０．２１８ｍｍであることが特に好ましい。隔壁１の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。隔壁１の厚さが０．１９１ｍｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。一方、隔壁１の厚さが０．２４１ｍｍを超えると、圧力損失が増大することがある。

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。また、セル２の形状については、全てのセル２の形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図示は省略するが、四角形のセルと、八角形のセルとが混在したものであってもよい。また、セル２の大きさについては、全てのセル２の大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図示は省略するが、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。なお、本発明において、セルとは、隔壁によって取り囲まれた空間のことを意味する。

隔壁１によって区画形成されるセル２のセル密度が、２７～３５個／ｃｍ^２であることが好ましく、２８～３４個／ｃｍ^２であることが更に好ましく、２９～３３個／ｃｍ^２であることがより更に好ましく、３０～３２個／ｃｍ^２であることが特に好ましい。このように構成することによって、本実施形態のハニカムフィルタ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排ガス浄化用フィルタとして好適に用いることができる。

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を囲繞するように外周コート材を塗工することによって形成した外周コート層であってもよい。図示は省略するが、外周コート層は、製造時において、隔壁と外周壁とを一体的に形成した後、形成された外周壁を、研削加工等の公知の方法によって除去した後、隔壁の外周側に設けることができる。

ハニカム構造部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、流入端面１１及び流出端面１２の形状が、円形、楕円形、多角形等の柱状を挙げることができる。

ハニカム構造部４の大きさ、例えば、流入端面１１から流出端面１２までの長さや、ハニカム構造部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。本実施形態のハニカムフィルタ１００を、排ガス浄化用の浄化部材として用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造部４の流入端面１１から流出端面１２までの長さは、９０～１６０ｍｍであることが好ましく、１００～１４０ｍｍであることが更に好ましい。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面積は、８０００～２００００ｍｍ^２であることが好ましく、１００００～１７０００ｍｍ^２であることが更に好ましい。

隔壁１の材料が、コージェライト、炭化珪素、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、３０質量％以上含む材料であることが好ましく、４０質量％以上含む材料であることが更に好ましく、５０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。

本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、所定のセル２の流入端面１１側の開口部、及び残余のセル２の流出端面１２側の開口部に、目封止部５が配設されている。例えば、流出端面１２側の開口部に目封止部５が配設され、流入端面１１側が開口したセル２を、流入セル２ａとする。また、流入端面１１側の開口部に目封止部５が配設され、流出端面１２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。

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。

本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、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てもよい。隔壁１に触媒を担持するとは、隔壁１の表面及び隔壁１に形成された細孔内に、触媒が担持されることをいう。特に、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、隔壁１に形成された細孔内に担持される触媒の量を多くすることができるため、排ガス浄化用の触媒の担持後における、圧力損失の上昇を抑制することができる。

（２）ハニカムフィルタの製造方法：
本発明のハニカムフィルタを製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造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、原料粉末として、前述のハニカム構造部の好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。原料粉末としては、例えば、炭化珪素粉末と金属珪素粉末と混合した粉末を用いることができる。バインダとしては、例えば、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）や、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（Ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）等を挙げることができる。また、添加剤としては、界面活性剤等を挙げることができる。造孔材の粒子径、及びその添加量を調節することにより、隔壁の気孔率、及び平均細孔径などの細孔径分布を調整することができる。

次に、このようにして得られた坏土を押出成形することにより、複数のセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を作製する。押出成形においては、押出成形用の口金として、坏土の押出面に、成形するハニカム成形体の反転形状となるスリットが形成されたものを用いることができる。スリットの形状を調節することにより、ハニカム構造部におけるセルの開口率を調整することができる。

次に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥する。また、乾燥前又は乾燥後のハニカム成形体のセルの開口部を目封止することで目封止部を作製する。目封止部は、例えば、ハニカム成形体の作製に用いた材料と同様の材料を用いることができる。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、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。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を２質量部、分散媒を２質量部、有機バインダを７質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては、水を使用した。有機バインダとしては、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を使用した。分散剤としては、デキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）を使用した。

造孔材としては、平均粒子径１５μｍのアクリル樹脂ポリマー及びシリカゲルを使用した。なお、造孔材としては、気孔（即ち、隔壁に形成される細孔）の粗大化を抑制するシリカゲルを用いることで、２０μｍ以上の細孔の細孔容積率を制御した。

次に、ハニカム成形体作製用の口金を用いて坏土を押出成形し、全体形状が円柱形状のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体のセルの形状は、四角形とした。

次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。

次に、乾燥したハニカム成形体に、目封止部を形成した。具体的には、まず、ハニカム成形体の流入端面に、流入セルが覆われるようにマスクを施した。その後、マスクの施されたハニカム成形体の端部を、目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない流出セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、ハニカム成形体の流出端面についても、上記と同様の方法で、流入セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、目封止部を形成したハニカム成形体を、更に、熱風乾燥機で乾燥した。

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、流入端面及び流出端面の形状が円形の、円柱形状のものであった。流入端面及び流出端面の直径の大きさは、１１８ｍｍであった。また、ハニカムフィルタのセルの延びる方向の長さは、１２７ｍｍであった。実施例１のハニカムフィルタは、隔壁の厚さが０．２１６ｍｍであり、セル密度が３１個／ｃｍ^２であった。また、ハニカム構造部のセルの開口率Ｏ（％）は、７７．４％であった。表１の「開口率Ｏ（％）」の欄に、ハニカム構造部のセルの開口率Ｏ（％）の値を示す。

また、実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、「気孔率Ｐ（％）」、「平均細孔径Ｄ（μｍ）」、及び「２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）」の測定を行った。結果を表１に示す。

［気孔率Ｐ（％）］
隔壁の気孔率Ｐ（％）は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定を行った。気孔率Ｐ（％）の測定においては、ハニカムフィルタから隔壁の一部を切り出して試験片とし、得られた試験片を用いて気孔率の測定を行った。試験片は、縦、横、高さのそれぞれの長さが、約１０ｍｍ、約１０ｍｍ、約１０ｍｍの直方体のものとした。なお、試験片は、ハニカムフィルタの軸方向の中心付近から切り出した。

［平均細孔径Ｄ（μｍ）］
隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定を行った。平均細孔径Ｄ（μｍ）の測定においても、気孔率Ｐ（％）の測定に用いた試験片を用いた。

［２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）］
２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）の測定においては、まず、隔壁の累積細孔容積を測定した。測定した隔壁の累積細孔容積から、隔壁の全細孔容積、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積を求め、これらの値に基づいて、２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を算出した。隔壁の累積細孔容積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定を行った。

実施例１のハニカムフィルタは、気孔率Ｐ（％）が５５％であり、平均細孔径Ｄ（μｍ）が９．０μｍであり、２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）が１０．０％であった。また、開口率Ｏ（％）、気孔率Ｐ（％）、及び平均細孔径Ｄ（μｍ）のそれぞれの値の絶対値を乗算した値は、３８３１３であった。表１の「Ｐ×Ｏ×Ｄ」の欄に、結果を示す。

実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、「アイソスタティック強度評価」、「捕集効率性能評価」、及び「圧力損失性能評価」の測定を行った。結果を、表２に示す。

［アイソスタティック強度評価］
社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５－８７に規定されているアイソスタティック破壊強度の測定方法に準じて、各実施例及び比較例のハニカムフィルタのアイソスタティック強度（ＭＰａ）を測定した。測定したアイソスタティック強度（ＭＰａ）の値を、表２に示す。また、比較例１のハニカムフィルタのアイソスタティック強度の値を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタのアイソスタティック強度の比率を、表２の「アイソスタティック強度比（％）」の欄に示す。アイソスタティック強度評価においては、下記評価基準に基づき、各実施例のハニカムフィルタの評価を行った。
評価「優」：アイソスタティック強度比（％）の値が、１２０％以上である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：アイソスタティック強度比（％）の値が、１１０％以上であり、１２０％未満である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：アイソスタティック強度比（％）の値が、１００％を超え、１１０％未満である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：アイソスタティック強度比（％）の値が、１００％以下である場合、その評価を「不可」とする。

［捕集効率性能評価］
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、１．２Ｌ直噴ガソリンエンジン車両の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。「ＰＮ測定方法」とは、国際連合（略称ＵＮ）の欧州経済委員会（略称ＥＣＥ）における自動車基準調和世界フォーラム（略称ＷＰ２９）の排出ガスエネルギー専門家会議（略称ＧＲＰＥ）による、粒子測定プログラム（略称ＰＭＰ）によって提案された測定方法のことである。なお、具体的には、煤の個数判定においては、ＷＬＴＣ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅｈａｒｍｏｎｉｚｅｄＬｉｇｈｔｄｕｔｙＴｅｓｔＣｙｃｌｅ）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、その煤の個数から捕集効率（％）を算出した。各ハニカムフィルタの捕集効率（％）の値を、表２に示す。表２の「捕集効率比（％）」の欄に、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捕集効率の値を１００％とした場合に、各実施例のハニカムフィルタを使用した排ガス浄化装置の捕集効率の値（％）を示す。捕集効率性能評価においては、下記評価基準に基づき、各実施例のハニカムフィルタの評価を行った。
評価「優」：捕集効率比（％）の値が、１３０％以上である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：捕集効率比（％）の値が、１２５％以上であり、１３０％未満である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：捕集効率比（％）の値が、１２０％を超え、１２５％未満の場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：捕集効率比（％）の値が、１２０％以下の場合、その評価を「不可」とする。

［圧力損失性能評価］
１．４Ｌ直噴ガソリン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１ｇ／Ｌとなるまで行った。そして、煤の堆積量が１ｇ／Ｌとなった状態で、２００℃のエンジン排ガスを１．０Ｎｍ^３／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。結果を、表２に示す。表２の「圧力損失比（％）」の欄に、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、各実施例のハニカムフィルタを圧力損失の値（％）を示す。圧力損失性能評価においては、下記評価基準に基づき、各実施例のハニカムフィルタの評価を行った。
評価「優」：圧力損失比（％）値が、７０％未満である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：圧力損失比（％）値が、７０％以上であり、８０％以下である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：圧力損失比（％）の値が、８０％を超え、８５％以下である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：圧力損失比（％）の値が、８５％を超える場合、その評価を「不可」とする。

（実施例２～３，６～９、参考例４～５，１０）
開口率Ｏ（％）、気孔率Ｐ（％）、平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、実施例２～３，６～９、参考例４～５，１０においては、押出成形用の口金のスリットの形状を調節することにより、開口率Ｏ（％）を調整した。また、気孔率Ｐ（％）、平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）の調整については、以下の方法により行った。実施例２では、実施例１と同様の方法で、気孔率Ｐ（％）、平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を調整した。実施例３では、坏土の調製において、平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を調整した。実施例及び参考例４～１０についても、坏土の調製において、気孔率Ｐ（％）、平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を調整した。

（比較例１～７）
開口率Ｏ（％）、気孔率Ｐ（％）、平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を表３に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、比較例１～７においては、押出成形用の口金のスリットの形状を調節することにより、開口率Ｏ（％）を調整した。また、比較例１～７では、坏土の調製において、気孔率Ｐ（％）、平均細孔径Ｄ（μｍ）、及び２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を調整した。

実施例２～３，６～９、参考例４～５，１０及び比較例１～７のハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「アイソスタティック強度評価」、「捕集効率性能評価」、及び「圧力損失性能評価」の測定を行った。結果を、表２又は表４に示す。

（結果）
実施例１～３，６～９、参考例４～５，１０のハニカムフィルタは、必要なアイソスタティック強度を保ちつつ、捕集効率を向上し、圧力損失の上昇を抑制できるということが分かった。一方、比較例１のハニカムフィルタは、実施例１～３，６～９、参考例４～５，１０のハニカムフィルタと比較して、アイソスタティック強度、捕集効率向上、圧力損失上昇の抑制のいずれも効果が小さいということが分かった。なお、気孔率Ｐ（％）は、隔壁の透過抵抗を低く抑えることで、圧力損失を低減させるという効果を有し、気孔率Ｐ（％）が高すぎる場合には、圧力損失低減の効果が低くなり、強度低下が顕著になるという傾向が見られた。平均細孔径Ｄ（μｍ）が小さくなると、捕集性能が向上するという傾向が見られた。開口率Ｏ（％）については、気孔率Ｐ（％）を５２～５８％の数値範囲とした場合に、必要なアイソスタティック強度を保つことができるということが分かった。また、２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）を一定の値以下とすることで、隔壁の細孔がより均一なものとなり、アイソスタティック強度の向上に大きく寄与することが分かった。

本発明のハニカムフィルタは、排ガス中のＰＭを除去するための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：流入端面、１２：流出端面、１００：ハニカムフィルタ。

Claims

流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部と、
前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部を目封止するように配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカム構造部における前記セルの開口率Ｏ（％）が、７５～８０％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の気孔率Ｐ（％）が、５２～５８％であり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の平均細孔径Ｄ（μｍ）が、８～１２μｍであり、且つ、
前記隔壁の全細孔容積に対する細孔径が２０μｍ以上の細孔の細孔容積率Ａ（％）が、１３．５％以下である、ハニカムフィルタ。
前記開口率Ｏ（％）、前記気孔率Ｐ（％）、及び前記平均細孔径Ｄ（μｍ）のそれぞれの値の絶対値を乗算した値が、３２０００を超え、３８５００未満である、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
前記隔壁の厚さが、０．１９１～０．２４１ｍｍである、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
前記ハニカム構造部のセル密度が、２７～３５個／ｃｍ^２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。
前記隔壁の材料が、コージェライト、炭化珪素、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、請求項１～４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。