JPWO2010074161A1 - ハニカム構造体およびこれを用いたフィルタならびに排気ガス処理装置 - Google Patents

ハニカム構造体およびこれを用いたフィルタならびに排気ガス処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 ハニカム構造体を加熱により再生させる場合に、熱による損傷を抑制するとともに、外周側でも隔壁に捕集された微粒子の燃え残りが発生しにくいハニカム構造体およびこれを用いたフィルタならびに排気ガス処理装置を提供する。【解決手段】 ハニカム構造体であって、隔壁は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体からなるハニカム構造体である。機械的強度が維持され、圧力損失の上昇が抑制されるとともに気孔径のばらつきが小さいので、ハニカム構造体の中心側から外周側に向かって熱が伝わりやすくなり熱による損傷が抑制され、隔壁に捕集された微粒子の燃焼除去を速やかに進行させることができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車，フォークリフト，発電機，船舶，油圧ショベル，ブルドーザー，ホイールローダ，ラフテレンクレーン，トラクタ，コンバイン，耕転機，工事用車両等の動力源である内燃機関，焼却炉およびボイラー等から発生する排気ガスに含まれる炭素を主成分とする微粒子等を捕集するフィルタ，有害なダイオキシンを分解して除去するフィルタまたは上水，下水等の液体の濾過用のフィルタ等に用いられるハニカム構造体およびこれを用いたフィルタならびに排気ガス処理装置に関する。
従来、内燃機関、焼却炉およびボイラー等から発生する排気ガス中に含まれる炭素を主成分とする微粒子（特にディーゼルエンジンの排気ガス中の炭素を主成分とする微粒子）を捕集することを目的として、ハニカム構造体を用いたフィルタが搭載されている。この微粒子は環境汚染の原因となるためフィルタに吸着させて除去されている。
このようなフィルタに用いられるハニカム構造体は、例えば、１軸方向に延びたセラミックスからなる隔壁により仕切られ、一端より他端に至る流通孔を複数備えている。そして、これら複数の流通孔は、一端と他端のいずれか一方を交互に封止した封止部とを有する。ハニカム構造体の一端の開放された流通孔から流入した排気ガスは、隔壁を通って隣接する流通孔に入り、他端の開放された流通孔から流出する。そして、排気ガスが隔壁を通るときに、排気ガス中の炭素を主成分とする微粒子が隔壁に捕集されるようになっている。
ハニカム構造体は、このような捕集を継続すると、通気性が次第に損なわれるため、微粒子の捕集量に応じて定期的に再生されなければならない。ハニカム構造体の再生としては、例えば、ハニカム構造体の端面に配置された電気ヒータを加熱することにより、隔壁に捕集された微粒子に着火して、燃焼させる方法が挙げられ、このような方法を採る場合、空気等の再生用ガスがハニカム構造体には導かれるようになっている。
上述した方法でハニカム構造体を再生する場合、ハニカム構造体の中心部は蓄熱して、温度が非常に高くなりやすく、熱によりハニカム構造体を損傷させてしまうことがあった。
また、ハニカム構造体の外周側では、外部への放熱により中心部ほど温度が上がりにくく、着火温度以下にまで降下して微粒子が燃え残ることもあり、隔壁に捕集された微粒子を均一に燃焼除去することができないという問題があった。
このような熱による損傷が抑制されるように、特許文献１では、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有するハニカム構造体であって、骨材となる耐火性粒子と金属珪素とを含み、多孔質であるとともに、さらに平均細孔径が２〜50μｍの範囲にあるハニカム構造体が提案されている。
特開2002−201082号公報
特許文献１で提案されているハニカム構造体は、フィルターとして用いてもこのフィルターを損傷させるような局所的な発熱は生じないものの、平均細孔径の範囲が２〜50μｍと広く、しかも細孔径のばらつきが十分制御されていないために、ハニカム構造体の外周側に捕集された微粒子が燃え残りやすいという問題を避けられなかった。
本発明はこのような課題に鑑み、ハニカム構造体を加熱により再生させる場合に、熱による損傷を抑制するとともに、外周側でも隔壁に捕集された微粒子の燃え残りが発生しにくいハニカム構造体およびこれを用いたフィルタならびに排気ガス装置を提供するものである。
本発明のハニカム構造体は、軸方向に沿った壁面を有する隔壁により仕切られた複数の流通孔と、該複数の流通孔の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材と、前記複数の流通孔の外周側に配置された外壁とを備えてなるハニカム構造体であって、前記隔壁は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における前記平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体であることを特徴とするものである。
本発明のハニカム構造体によれば、軸方向に沿った壁面を有する隔壁により仕切られた複数の流通孔と、複数の流通孔の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材と、複数の流通孔の外周側に配置された外壁とを備えてなるハニカム構造体であって、隔壁は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体であることから、機械的強度が維持され、圧力損失の上昇が抑制される。併せて、気孔径のばらつきが小さいので、ハニカム構造体の中心側から外周側に向かって熱が伝わりやすくなるため、熱による損傷が抑制されるとともに、隔壁に捕集された微粒子の燃焼除去を速やかに進行させることができる。
本発明のハニカム構造体の実施の形態の一例を模式的に示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線における断面図である。 図１に示す例のハニカム構造体の（ａ）は入口側の側面図であり、（ｂ）は出口側の側面図である。 本発明のハニカム構造体を形成する隔壁に存在する気孔の分布曲線の一例であり、横軸および縦軸は、それぞれ気孔径（単位はμｍ）および微分気孔容積（単位は、ｃｍ３／ｇ）である。 本発明のハニカム構造体の他の実施の形態の一例を示す、（ａ）は入口側の側面図であり、（ｂ）は出口側の側面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施の形態の一例を示す、（ａ）は入口側の側面図であり、（ｂ）は出口側の側面図である。 本発明のハニカム構造体を用いたフィルタおよびこのフィルタを備えた排気ガス処理装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明のハニカム構造体の実施の形態の一例を模式的に示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線における断面図である。
図１に示す例の本発明のハニカム構造体１は、軸方向に沿った壁面４ａを有する隔壁４により仕切られた複数の流通孔２と、複数の流通孔２の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材３と、複数の流通孔２の外周側に配置された外壁５とを備えてなるハニカム構造体である。
図２は、図１に示す例のハニカム構造体の他の実施の形態の例を示す、（ａ）は入口側の側面図であり、（ｂ）は出口側の側面図である。
図２に示すように、封止材３ａ，３ｂは、例えば格子状に配置され、炭素を主成分とする微粒子（以下、単に微粒子という）を含む排気ガスは、入口側の開放された流通孔２から流入し、図１に示す軸方向の矢印を施した方向に向かって流れる。排気ガスは隔壁４を通過するときに微粒子が隔壁４に捕集され、浄化された排気ガスは他端の開放された流通孔２から流出するようになっている。
そして、図１，２に示す例のハニカム構造体１は、例えば、外径が100〜200ｍｍ、軸方向Ａの長さが100〜250ｍｍの円柱形状であって、軸方向Ａに対して垂直な断面における流通孔２は個数が100ｍｍ２当たり５〜124個（50〜800ＣＰＳＩ）である。また、隔壁４は、幅が0.05ｍｍ以上0.25ｍｍ以下であり、封止材３は、厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
本発明のハニカム構造体１は、隔壁４を構成する多孔質体の平均気孔径の大きさによって、機械的特性および圧力損失の増加の程度が異なる。平均気孔径が小さければ、機械的特性は高くなるが、圧力損失の増加が大きくなる。一方、平均気孔径が大きければ、機械的特性は低くなるが、圧力損失の増加が小さくなる。また、ハニカム構造体１は隔壁４を構成する多孔質体の気孔径のばらつきによって、熱による損傷の程度と、隔壁４に捕集された微粒子の燃焼除去の進行の程度とが異なる。気孔径のばらつきが小さいほど、ハニカム構造体１において熱が速やかに伝わるため、熱による損傷が抑制されるとともに、隔壁４に捕集された微粒子の燃焼除去を速やかに進行させることができる。
このような観点から、本発明のハニカム構造体１では、隔壁４は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体からなることが重要である。平均気孔径を５μｍ以上とすることで、ハニカム構造体１における圧力損失の増加を、例えば、６ｋＰａ以下と小さくすることができ、平均気孔径を28μｍ以下とすることで、ハニカム構造体１の機械的特性のひとつである圧縮破壊強度を、例えば、５ＭＰａ以上と高くすることができる。
ハニカム構造体１の圧力損失については、入口端面（ＩＦ）に対する出口端面（ＯＦ）の圧力損失を例えばマノメーターによって測定し、その測定値をハニカム構造体１の圧力損失とすればよい。
ハニカム構造体１の圧縮破壊強度は、例えばＪＡＳＯ Ｍ 505−87に準拠して測定すればよく、測定用の試料としては、ハニカム構造体１から一辺の長さが10ｍｍの立方体をくり抜いたものを用いればよい。
気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅は、気孔径のばらつきを示し、半値幅を25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）とすることで、ハニカム構造体１の中心側から外周側に向かって熱が伝わりやすくなるため、熱による損傷が抑制されるとともに、隔壁４に捕集された微粒子の燃焼除去を速やかに進行させることができる。
特に、この半値幅は3.5μｍ以下であることが好適であり、さらに1.5μｍ以下であることがより好ましい。
図３は、本発明のハニカム構造体を形成する隔壁に存在する気孔の分布曲線の一例であり、横軸および縦軸は、それぞれ隔壁に存在する気孔の気孔径（単位はμｍ）、微分気孔容積（単位は、ｃｍ３／ｇ）である。ここで、微分気孔容積とは、気孔径の変化量に対する気孔容積の変化量を意味しており、一般的に△Ｖ／（△Ｌｏｇｄ）で表される。ここで、Ｖおよびｄは、それぞれ気孔容積（ｃｍ３／g），気孔径(μｍ)である。
図３に示す気孔分布曲線によれば、隔壁４の平均気孔径は14.8μｍであり、この平均気孔径に対する半値幅は5.2μｍであり、これら平均気孔径および半値幅は、水銀圧入法に準拠して求められるものであり、細孔分布測定装置（例えば、マイクロメリティックス社製、
オートポアIV9505等のオートポアIV9500シリーズ）を用いて求めることができる。ここで、半値幅とは、平均気孔径を示す微分気孔容積の半値における気孔径の幅をいい、気孔に圧入する水銀の圧力を3.59ＫＰａとし、水銀の接触角，密度および表面張力をそれぞれ130°，13.5335ｇ／ｃｍ３，0.485Ｎ／ｍとして測定すればよい。
また、本発明のハニカム構造体１は、隔壁４を形成する多孔質体の気孔率によって、機械的特性および圧力損失の増加の程度が異なる。気孔率が低ければ、機械的特性は高くなるが、圧力損失の増加が大きくなる。一方、気孔率が高ければ、機械的特性は低くなるが、圧力損失の増加が小さくなる。
このような観点から、本発明のハニカム構造体１では、隔壁４を形成する多孔質体は、気孔率が32％以上58％以下であることが好適である。気孔率をこの範囲にすることで、排気ガスは隔壁４を通過しやすくなるので、ハニカム構造体１の圧力損失の増加を、例えば、５ｋＰａ以下と小さくすることができるとともに、隔壁４の機械的特性が損なわれないので、隔壁４はハニカム構造体１の圧縮破壊強度を、例えば、６ＭＰａ以上と高くすることができる。
なお、隔壁４を形成する多孔質体の気孔率については水銀圧入法に準拠して求めることができる。
また、本発明のハニカム構造体１では、隔壁４を形成する多孔質体の中心側に位置する気孔の平均気孔径と外周側に位置する平均気孔径との大小関係によって、中心側から外周側への熱の伝わり方が異なる。隔壁４を形成する多孔質体は、外周側より中心側で平均気孔径が小さいと、外周側に熱が伝わりにくくなり、逆に、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さいと、外周側に熱が伝わりやすくなる。このような観点から、隔壁４を形成する多孔質体は、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さくなっていることが好ましい。隔壁４を形成する多孔質体は、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さくなっているときには、外周側に熱がさらに伝わりやすくなり、断熱材層によって外周面を被覆された状態の場合には、再生するために用いた熱が外部に放出されにくく外周側で蓄熱されるので、外周側でも隔壁４に捕集された微粒子の燃え残りがさらに発生しにくくなる。
特に、最外周に位置する隔壁４を形成する多孔質体の平均気孔径は、中心に位置する隔壁４を形成する多孔質体の平均気孔径より２μｍ以上小さくなっていることが好適である。
また、本発明のハニカム構造体１では、隔壁４を形成する多孔質体は、例えば、コージェライト，チタン酸アルミニウム，炭化珪素，窒化珪素，アルミナ，ムライト，リチウムアルミニウムシリケートまたはスポジュメン等を主成分とする焼結体により形成され、特に、チタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体とすることが好ましい。これは、チタン酸アルミニウムの耐熱衝撃性が高いため、長期間信頼性を高いものとすることができるからである。
なお、本発明における隔壁４を形成する多孔質体の主成分とは、この多孔質体を構成する成分のうち50質量％以上を占める成分をいい、この成分の同定はＸ線回折法によって行ない、また成分の含有量はＩＣＰ（Inductivily Coupled Plasma）発光分析法または蛍光Ｘ線分析法により求めることができる。
また、本発明のハニカム構造体１は封止材３を多孔質体で形成した場合には、封止材３を構成する多孔質体の平均気孔径の大きさによって、排気ガスのリーク量を異ならせることができる。また、封止材３を構成する多孔質体の平均気孔径の大きさが隔壁４を構成する多孔質体の平均気孔径の大きさに近いほど、焼成工程における、封止材３および隔壁４をそれぞれ構成する多孔質体の収縮率を合わせやすくなる。その結果、封止材３と隔壁４との間に生じやすい微少な隙間を抑制することができるので、排気ガスのこの隙間からのリーク量が減少して、封止材３の内側の表面における微粒子の捕集効率を高くすることができる。
また、ハニカム構造体１は封止材３を構成する多孔質体の気孔径のばらつきによって、封止材３の内側の表面における微粒子の捕集の信頼性が異なる。封止材３を構成する多孔質体の気孔径のばらつきが小さいほど、異常に大きい気孔径の気孔が少なくなるので、封止材３の内側の表面における微粒子の捕集効率を高くすることができる。
このような観点から、本発明のハニカム構造体１では、封止材３は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体からなることが好適である。
封止材３は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体からなることで、
封止材３と隔壁４との間に生じやすい微少な隙間が抑制されるとともに、異常に大きい気孔径の気孔が少なくなるので、封止材３の内側の表面における微粒子の捕集効率を高くすることができる。
なお、封止材３の平均気孔径，気孔分布曲線および半値幅も前述の水銀圧入法に準拠して求められるものである。
また、本発明のハニカム構造体１は、封止材３を形成する多孔質体の気孔率によって、封止材３の質量および機械的特性が異なる。気孔率が低ければ、粒界相が占める面積が増えるので封止材３の機械的特性は高くなる。一方、気孔率が高ければ、質量を低くすることができるので、燃費を向上させることができる。
このような観点から、本発明のハニカム構造体１では、封止材３を形成する多孔質体は、気孔率が32％以上58％以下であることが好適である。気孔率をこの範囲にすることで、粒界相が占める面積および封止材３の質量を適正な範囲にすることができるので、機械的特性を高くするとともに燃費を向上させることができる。
なお、封止材３を形成する多孔質体の気孔率については前述の水銀圧入法に準拠して求めることができる。
また、本発明のハニカム構造体１では、封止材３を形成する多孔質体の中心側に位置する気孔の平均気孔径と外周側に位置する平均気孔径との大小関係によって、中心側から外周側への熱の伝わり方が異なる。封止材３を形成する多孔質体は、外周側より中心側で平均気孔径が小さいと、外周側に熱が伝わりにくくなり、逆に、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さいと、外周側に熱が伝わりやすくなる。このような観点から、封止材３を形成する多孔質体は、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さくなっていることが好ましい。封止材３を形成する多孔質体は、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さくなっているときには、外周側に熱が伝わりやすくなり、断熱材層によって外周面を被覆された状態の場合には、再生するために用いた熱が外部に放出されにくく外周側で蓄熱されるので、外周側でも封止材３の内側の表面に捕集された微粒子の燃え残りがさらに発生しにくくなる。
特に、最外周に位置する封止材３を形成する多孔質体の平均気孔径は、中心に位置する封止材３を形成する多孔質体の平均気孔径より２μｍ以上小さくなっていることが好適である。
また、本発明のハニカム構造体１では、封止材３を形成する多孔質体は、例えば、コージェライト，チタン酸アルミニウム，炭化珪素，窒化珪素，アルミナ，ムライト，リチウムアルミニウムシリケートまたはスポジュメン等を主成分とする焼結体により形成され、特に、チタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体とすることが好ましい。これは、チタン酸アルミニウムの耐熱衝撃性が高いため、長期間信頼性を高いものとすることができるからである。
なお、本発明における封止材３を形成する多孔質体の主成分とは、この多孔質体を構成する成分のうち50質量％以上を占める成分をいい、この成分の同定はＸ線回折法によって行ない、また成分の含有量はＩＣＰ発光分析法または蛍光Ｘ線分析法により求めることができる。
図４は、本発明のハニカム構造体の他の実施の形態の一例を示す、（ａ）は入口側の側面図であり、（ｂ）は出口側の側面図である。
図４に示す例のハニカム構造体は、入口側端面における、開放されている流通孔２および封止されている流通孔２は、形状がそれぞれ８角形および４角形であり、開放されている流通孔２は封止されている流通孔２より、面積が大きい。
このように構成することにより、流通孔２の形状が図２に示すように４角形のみである場合よりも、微粒子を捕集する隔壁４の表面積を大きくすることができるため、微粒子の捕集量を増大させることができる。また、入口側における流通孔２の開口面積をより広くすることができるので、微粒子が流通孔２に入りやすくなり、好適に補集することができる。
図５は、本発明のハニカム構造体の他の実施の形態の一例を示す、（ａ）は入口側の側面図であり、（ｂ）は出口側の側面図である。
図５に示す例のハニカム構造体は、入口側端面における、開放されている流通孔２および封止されている流通孔２は、形状がいずれも４角形であり、開放されている流通孔２は、封止されている流通孔２よりも面積が大きく、角部が円弧状である。
このように構成することにより、流通孔２の形状が図２に示すような４角形のみである場合よりも、微粒子を捕集する隔壁４の表面積を大きくすることができるため、微粒子の捕集量を増大させることができる。また、入口側における流通孔２の開口した面積をより広くすることができるので、微粒子が流通孔に入りやすくなり、好適に補集することができる。さらに、角部が円弧状であるため、角部に発生する応力が分散しやすくなり、角部を起点とするクラックが入りにくくなる。
特に、図５に示す例のハニカム構造体１では、入口側端面における、開放されている流通孔２の水力直径は、封止されている流通孔２の水力直径に対して、1.55倍以上1.95倍以下であることが好適である。このように、水力直径の比を1.55倍以上とすることで、微粒子の捕集量を増大させることができるとともに、水力直径の比を1.95倍以下とすることで、隔壁４を薄くし過ぎることがないので、強度を確保することができる。ここで、流通孔２の水力直径とは、隔壁４の入口側または出口側を平面視した場合の隔壁４で囲まれる四角形状に接する内接円の直径をいい、光学顕微鏡を用いて測定することができる。
なお、本発明のハニカム構造体１では、流通孔２は形状が図２，３および４に示すもの以外に、円形状，各種角形状，角部が円弧状である４角形状，または４角形状のものと８角形状のものとを組合せた形状等の種々の形状とすることができる。また、１つのハニカム構造体１に、異なる平面形状の流通孔２が混在してもよい。
図６は、本発明のハニカム構造体を用いたフィルタおよびこのフィルタを備えた排気ガス処理装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
図６に示す例の本発明のフィルタは、本発明のハニカム構造体１の隔壁４の壁面４ａに触媒（図示せず）を担持したフィルタ６であって、流通孔２の封止されていない一端を入口とし、この流通孔２と隔壁４を介した他の流通孔２の封止されていない他端を出口として排気ガス（ＥＧ）を通過させて、排気ガス中の微粒子を隔壁４で捕集するものである。
隔壁４の壁面４ａに担持された触媒は、軽油等の燃料が気化したガスを供給することによって、隔壁４で捕集された排気ガス中の微粒子を酸化して燃焼させるためのものであり、例えば、ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ），オスミウム（Ｏｓ），イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）等の白金族金属から選択される少なくともいずれかを用いることが好ましく、特に、酸化活性が高い白金（Ｐｔ）であることがより好適である。さらに、窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸着するためにアルカリ金属，アルカリ土類金属，希土類金属から選択される少なくともいずれかを壁面４ａに担持させてもよい。
また、図６に示す例の本発明の排気ガス処理装置は、本発明のフィルタ６を備えている排気ガス処理装置20であって、フィルタ６は断熱材層７によって外周面を被覆された状態でケース８に収容されている。ケース８は、例えば、ＳＵＳ303，ＳＵＳ304およびＳＵＳ316等のステンレスからなり、その中央部が円筒状に、両端部が円錐台状にそれぞれ形成され、排気ガス（ＥＧ）の流入側および流出側がそれぞれ流入口９および流出口10である。ケース８の流入口９には排気管11が連結され、排気ガス（ＥＧ）は排気管11からケース８内に流入するように構成されている。
また、断熱材層７は、マット状に形成され、例えば、セラミックファイバー，ガラスファイバー，カーボンファイバーおよびセラミックウィスカーの少なくともいずれか１種からなることが好適である
ディーゼルエンジン（図示せず）が作動して、排気ガス（ＥＧ）が排気管11よりケース８に流入すると、ハニカム構造体１の入口端面（ＩＦ）から、封止されていない流通孔２の中に、排気ガス（ＥＧ）が導入される。排気ガス（ＥＧ）が導入された流通孔２は、出口端面（ＯＦ）側の端部が封止されているので、排気ガス（ＥＧ）の流出は遮られるため、排気ガス（ＥＧ）は多孔質の隔壁４を通過し、出口端面（ＯＦ）側が封止されていない隣接する流通孔２より排出される。隔壁４では、その内部の気孔内で排気ガス（ＥＧ）中の微粒子が捕集される。つまり、隣接する流通孔２には、浄化された空気が流入する。そして、隣接する流通孔２の入口端面（ＩＦ）側が封止されているので、浄化された空気に排気ガス（ＥＧ）が混入しない。このようにして、排気ガス処理装置20のハニカム構造体１に導入された排気ガス（ＥＧ）は、微粒子を含まない状態に浄化され、出口端面（ＯＦ）から外部に排出される。
このように本発明の排気ガス処理装置20は、本発明のフィルタを備えているので、長期間にわたって効率よく微粒子を捕集することができるので、長期間にわたって効率よく使用することができる。
なお、図６に示す例の本発明の排気ガス処理装置20は、排気ガス（ＥＧ）の流入側における断熱材層７が被覆されていない領域の軸方向における長さ（Ｌ１）が、フィルタ６の軸方向Ａにおける全長（Ｌ０）の１／15以下であることが好適である。
排気ガス処理装置20を使用したり、再生したりするときに、排気ガス（ＥＧ）の流入側における断熱材層７が被覆されていない領域の近傍と、断熱材層７が被覆されている領域との温度差が生じるが、フィルタ６の軸方向Ａにおける全長の１／15以下とすることで、この温度差が十分抑制されるため、残留した熱応力の影響を受けにくくなり、ハニカム構造体の流入側の端面に入るクラックを低減することができる。
なお、本発明のフィルタ６は、排気ガス処理装置20に備えた場合について説明したが、液体を濾過する処理装置にも用いることができる。
次に、本発明のハニカム構造体１の製造方法の一例について説明する。
隔壁４を形成する多孔質体の平均気孔径は、用いるセラミック粉末の平均粒径Ｄ５０の影響が大きく、平均粒径Ｄ５０が小さければ平均気孔径は小さく、平均粒径Ｄ５０が大きければ平均気孔径は大きくなる。
また、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅は、セラミック粉末の累積粒度分布の影響が大きく、累積粒度分布が狭ければ半値幅は広く、累積粒度分布が広ければ半値幅は狭くなる。
多孔質体の平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下（ただし、０μｍを除く）とするには、セラミック粉末の平均粒径が13.5μｍ以上102μｍ以下であって、セラミック粉末の累積粒度分布の微粒側から累積10％および累積90％における粒径をそれぞれＤ１０，Ｄ９０としたとき、粒径Ｄ９０と粒径Ｄ１０との差であるΔＤ（＝Ｄ９０−Ｄ１０）を1.9μｍ以上にすればよい。
また、平均気孔径に対する半値幅を3.5μｍ以下にするには、ΔＤを32μｍ以上に、平均気孔径に対する半値幅を1.5μｍ以下にするには、ΔＤを110μｍ以上にすればよい。
なお、隔壁４を形成する多孔質体がチタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなる場合、チタン酸アルミニウムの粉末100質量部に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末をそれぞれ１質量部以上10質量部以下を添加して調合原料を得ればよい。
ここで、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に代えて、Ｍｇを含むスピネル型構造の酸化物または焼成によりＭｇＯに変化するＭｇ含有化合物のいずれかであってもよい。
上述のようにして得られた調合原料に、グラファイト，澱粉または樹脂粉末等の造孔剤の所定量を添加した後、さらに可塑剤，増粘剤，滑り剤および水等を加えて、万能攪拌機、回転ミルまたはＶ型攪拌機等を使って混合物とする。
なお、隔壁４を形成する多孔質体の気孔率は造孔剤の添加量の影響が大きく、造孔剤の添加量が多ければ気孔率は高く、造孔剤の添加量が少なければ気孔率は低くなる。
隔壁４を形成する多孔質体の気孔率を32％以上58％以下にするには、後述する焼成温度を例えば1480℃とした場合、造孔剤の添加量を調合原料100質量％に対して１質量％以上13質量％以下にすればよい。
そして、得られた混合物を三本ロールミルまたは混練機等を用いて混練し、可塑化した坏土を得る。
次に、押出成形機を用いて成形する。この押出成形機には成形型が装着され、この成形型は、成形体の外径を決定する内径が、例えば100ｍｍ以上250ｍｍ以下であり、ハニカム構造体１の隔壁４を形成するためのスリットを有している。この成形型が装着された押出成形機に坏土を投入し、圧力を加えてハニカム状に成形する。その後、成形体を乾燥して所定の長さに切断する。
次に、成形体の複数の流通孔２の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材３を作製する。具体的には、まず、出口側で封止される流通孔２が格子状になるように、開口する流通孔２をマスキングする。予め、前記調合原料と、添加量が調合原料100質量％に対して１質量％以上13質量％以下である造孔剤とを含むスラリーを準備し、このスラリーにマスキングを施した出口端面（図２の符号ＯＦ）をディッピングする。なお、マスキングが施されていない出口端面（ＯＦ）を有する流通孔２には、入口端面（図２の符号ＩＦ）から撥水性の樹脂が被覆された先端部を備え、この先端部が平坦に形成されたピンを、入口端面（ＩＦ）から流通孔２に予め挿入しておき、出口側で流通孔２に浸入したスラリーを常温にて乾燥する。このようにすることによって、成形体の出口側の封止材３ｂが形成される。そして、前記ピンを抜き、上述の作業と同じ作業を入口端面（ＩＦ）側でも行ない、成形体の入口側の封止材３ａを形成する。
次に、得られた成形体を焼成する。具体的には、電気炉またはガス炉等の焼成炉を用いて、温度を1250℃〜1700℃として、この温度で0.5時間〜５時間成形体を保持することにより焼成する。
なお、隔壁４および封止材３を形成する多孔質体は、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さくなるようにするには、含有量が例えば99.5質量％以上である、酸化アルミニウム粉末または酸化ジルコニウム粉末を成形体の外壁に接触させた状態で焼成することによって得られる。中心側よりも外周側で焼成温度が高くなることで焼結が促進され、平均気孔径が小さくなるからである。
上述した方法によって作製されたハニカム構造体１は、機械的強度が維持され、圧力損失の上昇が抑制される。併せて、気孔径のばらつきが小さいので、ハニカム構造体の中心側から外周側に向かって熱が伝わりやすくなるため、熱による損傷が抑制されるとともに、隔壁に捕集された微粒子の燃焼除去を速やかに進行させることができる。
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
まず、チタン酸アルミニウムの粉末100質量部に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末それぞれ５質量部を添加して調合原料を得た。
チタン酸アルミニウムの粉末の累積粒度分布の微粒側から累積10％，50％および90％における粒径Ｄ１０，Ｄ５０，Ｄ９０および粒径Ｄ９０と粒径Ｄ１０との差であるΔＤ（＝Ｄ９０―Ｄ１０）は、それぞれ表１に示す通りである。なお、チタン酸アルミニウムの粉末の粒径は、ＪＩＳ Ｒ 1619−1995に準拠して測定した。
この調合原料に造孔剤としてグラファイトを調合原料100質量％に対して10質量％添加した。その後、さらに可塑剤，増粘剤，滑り剤および水を加えて、回転ミルを使ってスラリーとした。そして、混練機を用いて回転ミルにより得られたスラリーを混練し、可塑化した坏土を得た。
次に、成形体の外径を決定する内径が250ｍｍであり、ハニカム構造体１の隔壁４を形成するためのスリットを有する金型を装着した押出成形機に坏土を投入した。そして、坏土に圧力を加えてハニカム状に成形した。その後、成形体を乾燥して所定長さに切断した。
次に、成形体の複数の流通孔２の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材３を作製した。具体的には、まず、出口側で封止される流通孔２が格子状になるように、開口する流通孔２をマスキングした。予め、前記調合原料と、添加量が調合原料100質量％に対して10質量％である造孔剤とを含むスラリーを準備し、このスラリーにマスキングを施した出口端面（図２の符号ＯＦ）をディッピングした。
なお、マスキングが施されていない出口端面（ＯＦ）を有する流通孔２には、入口端面（図２の符号ＩＦ）から撥水性の樹脂が被覆された先端部を備え、この先端部が平坦に形成されたピンを、入口端面（ＩＦ）から流通孔２に予め挿入しておき、出口側で流通孔２に浸入したスラリーを常温にて乾燥した。このようにすることによって、成形体の出口側の封止材３ｂが形成された。そして、前記ピンを抜き、上述の作業と同じ作業を入口端面（ＩＦ）側でも行ない、成形体の入口側の封止材３ａを形成した。
そして、電気炉を用いて成形体を1440℃で４時間焼成して、入口端面（ＩＦ）および出口端面（ＯＦ）がそれぞれ図５（ａ），（ｂ）に示される格子状の、外径が144ｍｍ，長さが156ｍｍのハニカム構造体である試料Ｎｏ．１〜13を得た。
隔壁４および封止材３をそれぞれ形成する多孔質体の平均気孔径および半値幅は、ハニカム構造体の外周側から切り出した試料を前述の水銀圧入法に準拠して測定した。隔壁４の平均気孔径および半値幅の各測定値を表１に示した。
なお、実施例１では、いずれの試料も封止材３は、平均気孔径および半値幅が、それぞれ９μｍ，9.3μｍであった。
また、ハニカム構造体の圧力損失については、上述したハニカム構造体と別の試料を準備し、それぞれ入口端面（ＩＦ）に対する出口端面（ＯＦ）の圧力損失をマノメーターによって測定した。そして、各試料の入口端面（ＩＦ）をそれぞれカーボン発生装置（日本カノマックス（株）製，型式Ｓ4102 図示せず）に接続した後、この装置から微粒子を含む、温度25℃の乾燥空気を流量2.27Ｎｍ３／分で直接噴射して、ハニカム構造体の体積0.001ｍ３に対して、微粒子が12ｇ捕集されたときの入口端面（ＩＦ）に対する出口端面（ＯＦ）の圧力損失をマノメーターによって測定し、その測定値を表１に示した。
また、この捕集された微粒子を電気ヒータにより燃焼除去することによって再生した。
この再生における燃焼温度および燃焼時間をそれぞれ700℃，10分とした上で、ハニカム構造体に供給する空気量を0.07ｍ３／分として、入口端面（ＩＦ）における外周側に燃え残った微粒子の領域を、外壁の外周面における任意の点を起点とする、燃え残りが観察される半径方向の最大長さをハニカム構造体の直径に対する比率（以下、この比率を比率Ｒという。）で示し、表１では比率Ｒとして示す。なお、本実施例におけるハニカム構造体の直径とは、入口端面（ＩＦ）におけるハニカム構造体の最大直径および最小直径の相加平均である。
また、外壁の外周面における任意の点を起点とする、燃え残りが観察される半径方向の最大長さは、光学顕微鏡を用い、倍率を100倍として測定し、ハニカム構造体の直径はノギスを用いて測定した。
また、ハニカム構造体の軸方向Ａにおける中央部から、一辺の長さが10ｍｍである立方体の試料をくり抜き、この試料の軸方向Ａの圧縮破壊強度をＪＡＳＯ Ｍ 505−87に準拠して測定した。その測定値を表１に示した。
Figure 2010074161
表１に示す通り、隔壁４の平均気孔径が５μｍ未満の試料Ｎｏ．１は、圧力損失の増加が10ｋＰａと大きいことが分かる。
また、隔壁４の平均気孔径が28μｍより大きい試料Ｎｏ．13は、圧縮破壊強度が3.2ＭＰａと小さいことが分かる。
また、隔壁４の平均気孔径に対する半値幅が25μｍを超える試料Ｎｏ．８は、比率Ｒが8.3％と大きいため、外周側に燃え残った微粒子が多く、再生が効率的に行なわれていないことが分かる。
一方、本発明の試料Ｎｏ．２〜７，９〜12は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下の多孔質体である隔壁を用いていることから、圧力損失の増加が６ｋＰａ以下と小さい上、圧縮破壊強度が4.4ＭＰａ以上と大きいことが分かる。さらに、比率Ｒが5.6％以下と小さいため、外周側に燃え残った微粒子が少なく、再生が効率的に行なわれていることが分かる。
特に、試料Ｎｏ３，４は、隔壁４の平均気孔径に対する半値幅がそれぞれ1.5μｍ，3.5μｍであることから、比率Ｒがそれぞれ2.1％，2.8％と小さいため、外周側に燃え残った微粒子がより少なく、再生がさらに効率的に行なわれていることが分かる。
（実施例２）
隔壁４を形成する多孔質体の気孔率の変化に伴なう圧力損失および圧縮破壊強度の変化を確認する試験を行なった。
まず、チタン酸アルミニウムの粉末100質量部に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末それぞれ５質量部を調合して調合原料を得た。
なお、チタン酸アルミニウムの粉末の累積粒度分布の微粒側から累積10％，50％および90％における粒径Ｄ１０，Ｄ５０，Ｄ９０は、それぞれ11μｍ，26μｍ，64μｍとし、その値は、ＪＩＳ Ｒ 1619−1995に準拠して測定した。
この調合原料に造孔剤としてグラファイトを調合原料100質量％に対して表２に示す添加量で添加した。その後、さらに可塑剤，増粘剤，滑り剤および水を加えて、回転ミルを使ってスラリーとした。そして、混練機を用いて回転ミルにより得られたスラリーを混練し、可塑化した坏土を得た。
以下、ハニカム構造体１の成形方法および封止材３の形成方法は、実施例１に示した方法と同様である。
そして、電気炉を用いて成形体を1480℃で４時間焼成して入口端面（ＩＦ）および出口端面（ＯＦ）がそれぞれ図５（ａ），（ｂ）に示される格子状の、外径が144ｍｍ，長さが156ｍｍのハニカム構造体１を得た。
得られたハニカム構造体１の隔壁４を形成する多孔質体の気孔率については、水銀圧入法に準拠して求め、その測定値を表２に示した。
また、ハニカム構造体１の圧力損失および圧縮破壊強度を実施例１に示した方法と同じ方法で測定し、その測定値を表２に示した。
Figure 2010074161
表２に示す通り、試料Ｎｏ．15〜17は隔壁４を形成する多孔質体の気孔率が32％以上58％以下であることから、圧力損失の増加が５ｋＰａ以下と小さく、圧縮破壊強度が６ＭＰａ以上と高いことが分かる。
（実施例３）
隔壁４を形成する多孔質体の平均気孔径について、中心側よりも外周側で小さくなっていることによる比率Ｒの変化を確認する試験を行なった。
まず、チタン酸アルミニウムの粉末100質量部に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末それぞれ５質量部を添加して調合原料を得た。
チタン酸アルミニウムの粉末の累積粒度分布の微粒側から累積10％，50％および90％における粒径Ｄ１０，Ｄ５０，Ｄ９０は、それぞれ26μｍ，30.2μｍ，34μｍとし、その値はＪＩＳ Ｒ 1619−1995に準拠して測定した。
この調合原料に造孔剤としてグラファイトを調合原料100質量％に対して10質量％添加した。その後、さらに可塑剤，増粘剤，滑り剤および水を加えて、回転ミルを使ってスラリーとした。そして、混練機を用いて回転ミルにより得られたスラリーを混練し、可塑化した坏土を得た。
以下、ハニカム構造体１の成形方法および封止材３の形成方法は、実施例１に示した方法と同様である。
そして、電気炉を用いて成形体を1440℃で４時間焼成して、入口端面（ＩＦ）および出口端面（ＯＦ）がそれぞれ図５（ａ），（ｂ）に示される格子状の、外径が144ｍｍ，長さが156ｍｍのハニカム構造体１からなる試料Ｎｏ.19，20を得た。
なお、試料Ｎｏ．20となる成形体については、含有量が99.5質量％の酸化アルミニウム粉末を成形体の外壁に接触させた状態で上述した焼成を行なった。
隔壁４および封止材３をそれぞれ形成する多孔質体の平均気孔径は、ハニカム構造体１の外周側および中心側から切り出した試料を水銀圧入法に準拠して測定した。
また、ハニカム構造体１の再生については、上述したハニカム構造体１と別の試料を準備し、まず、各試料の入口端面（ＩＦ）をそれぞれディーゼル微粒子発生装置（図示せず）に接続した後、この装置から微粒子を含む、温度が25℃の乾燥空気を流量2.27Ｎｍ３／分で直接噴射して、ハニカム構造体１の体積0.001ｍ３に対して、微粒子を12ｇ捕集した。そして、この捕集された微粒子を電気ヒータにより燃焼除去することによって再生した。この再生における燃焼温度および燃焼時間をそれぞれ700℃，10分とした上で、ハニカム構造体１に供給する空気量を0.07ｍ３／分として、入口端面（ＩＦ）における外周側に燃え残った微粒子の領域を比率Ｒによって評価し、その測定値を表３および４に示す。
Figure 2010074161
Figure 2010074161
表３および表４に示す通り、試料Ｎｏ．20の隔壁４を形成する多孔質体は、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さくなっていることから、比率Ｒが3.6％と小さいため、外周側に燃え残った微粒子が少なく、再生がさらに効率的に行なわれていることが分かる。
（実施例４）
封止材３について、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下の多孔質体からなるハニカム構造体がについて、入口端面（ＩＦ）における封止材３と隔壁４との間に隙間ができないかの観察を行なった。
まず、チタン酸アルミニウムの粉末100質量部に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末それぞれ５質量部を調合して調合原料を得た。
なお、チタン酸アルミニウムの粉末の累積粒度分布の微粒側から累積10％，50％および90％における粒径Ｄ１０，Ｄ５０，Ｄ９０は、それぞれ26μｍ，30.2μｍ，34μｍとし、その値はＪＩＳ Ｒ 1619−1995に準拠して測定した。
この調合原料に造孔剤としてグラファイトを調合原料100質量％に対して10質量％添加した。その後、さらに可塑剤、増粘剤、滑り剤および水を加えて、回転ミルを使ってスラリーとした。そして、混練機を用いて回転ミルにより得られたスラリーを混練し、可塑化した坏土を得た。
以下、ハニカム構造体１の成形方法および封止材３の形成方法は、実施例１に示した方法と同様である。
そして、電気炉を用いて成形体を1480℃で４時間焼成して入口端面（ＩＦ）および出口端面（ＯＦ）がそれぞれ図５（ａ），（ｂ）に示される格子状の、外径が144ｍｍ，長さが156ｍｍのハニカム構造体１を得た。
隔壁４および封止材３をそれぞれ形成する多孔質体の平均気孔径および半値幅は、ハニカム構造体の外周側から切り出した試料を水銀圧入法に準拠して測定した。封止材３を形成する多孔質体の平均気孔径，半値幅および最大気孔径の各測定値を表５に示した。
なお、実施例１では、いずれの試料も隔壁４は、平均気孔径および半値幅が、それぞれ９μｍ，9.3μｍであった。
そして、光学顕微鏡を用い、倍率を100倍として、入口端面（ＩＦ）における封止材３と隔壁４との間の隙間を観察し、隙間の個数を表５に示した。
Figure 2010074161
表５に示す通り、試料Ｎｏ．22〜27および29〜32は、平均気孔径が５μｍ以上28μｍ以下であり、気孔分布曲線における平均気孔径に対する半値幅が25μｍ以下の多孔質体からなる封止材３を用いていることから、封止材３と隔壁４との間に生じやすい隙間が抑制されているとともに、異常に大きい気孔径の気孔が少なくなっているので、封止材３の内側の表面における微粒子の捕集効率を高くすることができるといえる。
（実施例５）
封止材３の平均気孔径について、中心側よりも外周側で小さくなっていることによる比率Ｒの変化を確認する試験を行なった。
まず、チタン酸アルミニウムの粉末100質量部に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末それぞれ５質量部を添加して調合原料を得た。
なお、チタン酸アルミニウムの粉末の累積粒度分布の微粒側から累積10％，50％および90％における粒径Ｄ１０，Ｄ５０，Ｄ９０は、それぞれ11μｍ，26μｍ，64μｍとし、その値は、ＪＩＳ Ｒ 1619−1995に準拠して測定した。
この調合原料に造孔剤としてグラファイトを調合原料100質量％に対して10質量％添加した。その後、さらに可塑剤，増粘剤，滑り剤および水を加えて、回転ミルを使ってスラリーとした。そして、混練機を用いて回転ミルにより得られたスラリーを混練し、可塑化した坏土を得た。
なお、封止材３の気孔を形成する造孔剤の平均気孔径は、試料Ｎｏ．34では中心側と外周側で同じものを用い、試料Ｎｏ.35では中心側よりも外周側で小さいものを用いた。
以下、ハニカム構造体１の成形方法および封止材３の形成方法は、実施例１に示した方法と同様である。
そして、電気炉を用いて成形体を1480℃で４時間焼成して入口端面（ＩＦ）および出口端面（ＯＦ）がそれぞれ図５（ａ），（ｂ）に示される格子状の、外径が144ｍｍ，長さが156ｍｍのハニカム構造体１を得た。
得られたハニカム構造体１の封止材３を形成する多孔質体の気孔率については、水銀圧入法に準拠して求め、その測定値を表６および７に示した。
また、ハニカム構造体１の圧力損失および圧縮破壊強度を実施例１に示した方法と同じ方法で測定し、その測定値を表６および７に示した。
Figure 2010074161
Figure 2010074161
表６および表７に示す通り、試料Ｎｏ．35は封止材３を形成する多孔質体は、中心側よりも外周側で平均気孔径が小さくなっていることから、比率Ｒが3.6％と小さいため、外周側に燃え残った微粒子が少なく、再生がさらに効率的に行なわれていることが分かる。
１：ハニカム構造体
２：流通孔
３，３ａ，３ｂ：封止材
４：隔壁
４ａ：壁面
５：外壁
６：フィルタ
７：断熱材層
８：ケース
９：流入口
10：流出口
11：排気管
20：排気ガス浄化装置

Claims (12)

  1. 軸方向に沿った壁面を有する隔壁により仕切られた複数の流通孔と、該複数の流通孔の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材と、前記複数の流通孔の外周側に配置された外壁とを備えてなるハニカム構造体であって、前記隔壁は、平均気孔径が５μｍ以上２８μｍ以下であり、気孔分布曲線における前記平均気孔径に対する半値幅が２５μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体からなることを特徴とするハニカム構造体。
  2. 前記隔壁を形成する前記多孔質体は、気孔率が３２％以上５８％以下であることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記隔壁を形成する前記多孔質体は、中心側よりも外周側で前記平均気孔径が小さくなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハニカム構造体。
  4. 前記隔壁を形成する前記多孔質体は、チタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のハニカム構造体。
  5. 前記封止材は、平均気孔径が５μｍ以上２８μｍ以下であり、気孔分布曲線における前記平均気孔径に対する半値幅が２５μｍ以下（ただし、０μｍを除く）である多孔質体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体。
  6. 前記封止材を形成する前記多孔質体は、気孔率が３２％以上５８％以下であることを特徴とする請求項５に記載のハニカム構造体。
  7. 前記封止材を形成する前記多孔質体は、中心側よりも外周側で前記平均気孔径が小さくなっていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のハニカム構造体。
  8. 前記封止材を形成する前記多孔質体は、チタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のハニカム構造体。
  9. 入口側端面における、開放されている流通孔および封止されている流通孔は、形状がそれぞれ８角形および４角形であり、開放されている流通孔は封止されている流通孔よりも面積が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のハニカム構造体。
  10. 入口側端面における、開放されている流通孔および封止されている流通孔は、形状がいずれも４角形であり、開放されている流通孔は、封止されている流通孔よも面積が大きく、角部が円弧状であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のハニカム構造体。
  11. 請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のハニカム構造体の前記隔壁の前記壁面に触媒を担持したフィルタであって、前記流通孔の封止されていない一端を入口とし、この流通孔と前記隔壁を介した他の流通孔の封止されていない他端を出口として排気ガスを通過させて、前記排気ガス中の微粒子を前記隔壁で捕集することを特徴とするフィルタ。
  12. 請求項１１に記載のフィルタを備えていることを特徴とする排気ガス処理装置。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8138108B2 (en) * 2009-02-27 2012-03-20 Corning Incorporated Aluminum titanate-containing ceramic-forming batch materials and methods using the same
JP2012127336A (ja) * 2010-11-24 2012-07-05 Sumitomo Chemical Co Ltd ハニカムフィルタ
EP2915572A4 (en) * 2012-11-01 2016-07-06 Kyocera Corp NETWORK STRUCTURE AND DEVICE FOR TREATING GAS USING THE SAME
WO2015147194A1 (ja) * 2014-03-26 2015-10-01 京セラ株式会社 ハニカム構造体およびこれを備えるガス処理装置
JP2019155276A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 イビデン株式会社 ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法
JP7202236B2 (ja) * 2019-03-29 2023-01-11 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP7127606B2 (ja) * 2019-04-24 2022-08-30 株式会社デンソー 排ガス浄化フィルタ
JP7325473B2 (ja) 2021-03-30 2023-08-14 日本碍子株式会社 多孔質ハニカム構造体及びその製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4136319B2 (ja) 2000-04-14 2008-08-20 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法
CN100341602C (zh) 2002-06-26 2007-10-10 康宁股份有限公司 用于柴油机颗粒过滤器应用的硅酸铝镁结构
JPWO2004024294A1 (ja) 2002-09-13 2006-01-05 イビデン株式会社 フィルタ
EP1538133B1 (en) * 2003-06-23 2018-01-10 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure
US7393377B2 (en) 2004-02-26 2008-07-01 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb filter and exhaust gas treatment apparatus
JP4851760B2 (ja) 2005-09-16 2012-01-11 日本碍子株式会社 多孔質体の製造方法
JP2007153660A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Toyota Motor Corp 多孔質炭素材料およびそれを用いた電気二重層キャパシタ
JP5042505B2 (ja) 2006-02-07 2012-10-03 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
EP1985365A1 (en) * 2006-02-14 2008-10-29 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure and honeycomb catalyst body
WO2007108428A1 (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体の製造方法
JPWO2008078799A1 (ja) 2006-12-27 2010-04-30 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法
JP2008212917A (ja) * 2007-02-09 2008-09-18 Ibiden Co Ltd ハニカム構造体および排気ガス処理装置
JP2008231932A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Mazda Motor Corp 排ガス浄化装置
WO2008136232A1 (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Ngk Insulators, Ltd. ハニカムフィルタ
CN101861288B (zh) 2007-11-14 2013-05-22 日立金属株式会社 钛酸铝质陶瓷蜂窝状结构体、其制造方法及用于制造其的原料粉末
JP5006237B2 (ja) * 2008-03-27 2012-08-22 東京窯業株式会社 ハニカム構造体

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