WO2016013361A1 - 排ガス浄化フィルタ - Google Patents

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WO2016013361A1
WO2016013361A1 PCT/JP2015/069009 JP2015069009W WO2016013361A1 WO 2016013361 A1 WO2016013361 A1 WO 2016013361A1 JP 2015069009 W JP2015069009 W JP 2015069009W WO 2016013361 A1 WO2016013361 A1 WO 2016013361A1
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cell
boundary
exhaust gas
gas purification
purification filter
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PCT/JP2015/069009
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浩之 松原
周作 山村
石原　幹男
晶 宮下
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株式会社デンソー
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification filter used for removing particulate matter in exhaust gas, for example.
  • particulate matter such as carbon fine particles
  • the diesel engine vehicle is provided with an exhaust gas purification filter for collecting PM.
  • a filter having a honeycomb structure having a large number of cells surrounded by partition walls and a plug portion that seals either one end of the cells is used. Since PM is accumulated in the exhaust gas purification filter and then burned and removed by heating, the exhaust gas purification filter can be regenerated.
  • honeycomb structures are also used in gasoline engine vehicles.
  • a honeycomb structure having a plurality of cell density regions in which the cell density changes stepwise in the radial direction from the center to the outer periphery has been developed (see Patent Document 1).
  • adjacent cell density regions are separated by boundary partition walls.
  • the flow rate of the exhaust gas flowing through the honeycomb structure can be made uniform.
  • a filter having a honeycomb structure having a plurality of cell density regions and plug portions formed at either end of the cells of the honeycomb structure is assumed.
  • thermal stress tends to concentrate on the boundary partition formed around the boundary of adjacent cell density regions when PM is burned and removed. That is, thermal stress concentrates on the boundary partition due to the combustion heat of PM deposited in the cell adjacent to the boundary partition. As a result, the exhaust gas purification filter may be cracked.
  • the present invention has been made in view of such a background, and an exhaust gas purifying filter capable of reducing the concentration of thermal stress in a boundary partition wall formed at a boundary portion between adjacent cell density regions and preventing the occurrence of cracks. Is to provide.
  • One embodiment of the present invention is an exhaust gas purification filter for collecting particulate matter in exhaust gas, and the exhaust gas purification filter partially includes a honeycomb structure and an end face in the axial direction of the honeycomb structure.
  • the honeycomb structure has a cell wall provided in a lattice shape, a plurality of cells formed by being surrounded by the cell wall, and a center in a cross section orthogonal to the axial direction.
  • the cell has a boundary cell in contact with the boundary partition wall, and an internal cell formed by being surrounded by the cell wall without being in contact with the boundary partition wall, and at least some of the plurality of internal cells are Both end faces in the axial direction Any one of the plurality of the boundary cells is closed by the plug portion, and at least a part of the boundary cells is a boundary opening cell that opens at both end faces in the axial direction.
  • At least a part of the plurality of boundary cells is a boundary opening cell that opens at both end faces. That is, at least a part of the boundary cell is open on both end faces of the honeycomb structure. And since PM does not accumulate in the boundary cell consisting of the boundary opening cell, combustion heat of PM is not generated. Therefore, the thermal stress applied to the boundary partition during PM combustion is relieved. As a result, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the exhaust gas purification filter.
  • the honeycomb structure has a plurality of cell density regions having different cell densities in the radial direction from the central part toward the outer peripheral part in a cross section orthogonal to the axial direction. Therefore, in the exhaust gas purification filter, for example, the cell density on the outer peripheral side where the flowability of the exhaust gas is lower than that on the center side can be reduced. Thereby, the flow velocity distribution of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter can be made uniform. As a result, the PM bias collected by the exhaust gas purification filter is alleviated, and the PM collection performance of the exhaust gas purification filter is improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exhaust gas purification filter in Example 1.
  • FIG. It is the elements on larger scale which show the boundary partition periphery of the exhaust gas purification filter in Example 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 showing the exhaust gas purification filter in Example 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2 illustrating the exhaust gas purification filter in Example 1.
  • Example 4 it is the elements on larger scale which show the boundary partition periphery of an exhaust gas purification filter.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 showing the exhaust gas purification filter in Example 4.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7 showing an exhaust gas purification filter in Comparative Example 1. It is explanatory drawing which shows the relationship between the area ratio of the boundary opening cell of an exhaust gas purification filter in Example 1 of an experiment, and the temperature (relative temperature) of the boundary cell at the time of PM combustion.
  • Example 5 it is the elements on larger scale which show the boundary partition periphery of an exhaust gas purification filter.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG. 10 illustrating an exhaust gas purification filter in Example 5.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG. 10 illustrating an exhaust gas purification filter in Example 5.
  • Example 8 it is the elements on larger scale which show the boundary partition periphery of an exhaust gas purification filter.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13 showing the exhaust gas purification filter in Example 8. It is the elements on larger scale which show the boundary partition periphery of the exhaust gas purification filter in the comparative example 2.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI in FIG. It is explanatory drawing which shows the relationship between the area ratio of the boundary opening cell of the exhaust gas purification filter in Example 2 of an experiment, and the temperature (relative temperature) of the boundary cell at the time of PM combustion.
  • the honeycomb structure has a plurality of cell density regions, the cell density in each cell density region is constant, and the cell densities of adjacent cell density regions are different.
  • the cell density can be changed stepwise in the radial direction.
  • the shape of the cell can be, for example, circular or polygonal in the radial cross section of the exhaust gas purification filter.
  • Specific examples of the polygon include a quadrangle and a hexagon, but a quadrangle is preferable from the viewpoint of ensuring mechanical strength.
  • the heat capacity in the cell density region on the center side is larger than that in the cell density region on the outer periphery side. More specifically, it is preferable that the thickness of the cell wall in the cell density region on the center side is larger than the thickness of the cell wall in the cell density region on the outer peripheral side. In this case, it is possible to suppress heat generation during regeneration in the cell density region on the central side where the amount of particulate matter (PM) deposited tends to increase.
  • the heat generated during regeneration refers to heat generated when the exhaust gas purification filter is heated at a predetermined temperature for a predetermined time in order to regenerate the exhaust gas purification filter by removing the accumulated particulate matter (PM).
  • the pressure loss in the cell density region on the center side is larger than that on the outer periphery side. More specifically, the cell density in the cell density region on the center side is preferably larger than the cell density in the cell density region on the outer periphery side. In this case, it is possible to increase the inflow amount of the exhaust gas into the cell density region on the outer peripheral side, and to suppress the accumulation of PM in the cell density region on the center side. As a result, it is possible to suppress heat generation during reproduction from being concentrated in the cell density region on the center side.
  • the exhaust gas purification filter can be formed of a ceramic material such as cordierite, SiC, and aluminum titanate. Specifically, cell walls, boundary partition walls, plug portions, and the like can be formed from these ceramic materials.
  • the exhaust gas purification filter 1 of this example includes a cylindrical honeycomb structure 2 and a plug portion 3.
  • the honeycomb structure 2 includes porous cell walls 21 provided in a quadrangular lattice shape and a large number of cells 22 surrounded by the cell walls 21.
  • the cells 22 are formed so as to extend in the axial direction X of the honeycomb structure 2.
  • the plug portion 3 partially closes both end faces 28 and 29 in the axial direction X of the honeycomb structure 2.
  • the honeycomb structure 2 and the plug portion 3 are made of cordierite, and the capacity of the honeycomb structure 2 is 1.3L.
  • the honeycomb structure 2 has two cell density regions 23 (first cells) having different cell densities in the radial direction Y from the central portion 20 toward the outer peripheral portion 200 in a cross section orthogonal to the axial direction.
  • the cell density in each of the cell density regions 231 and 232 is constant.
  • the cell density of the first cell density region 231 is 62 cells / cm 2
  • the cell density of the second cell density region 232 is 47 cells / cm 2
  • the cell density of the second cell density region 232 is Is lower than the first cell density region 231.
  • the thickness of the cell wall 21 in the first cell density region 231 is 0.25 mm
  • the thickness of the cell wall 21 in the second cell density region 232 is 0.2 mm.
  • the thickness of the cell wall 21 can be appropriately changed within a range of 0.1 mm to 0.3 mm, for example.
  • the porosity of the honeycomb structure 2 can be appropriately changed within a range of 40% to 70%, for example.
  • the first cell density region 231 is in a region including the central portion 20 of the honeycomb structure 2 and is located on the innermost side in the radial direction Y of the cylindrical honeycomb structure 2.
  • the second cell density region 232 is in a region including the outer peripheral portion 200 of the honeycomb structure 2 and is located on the outermost side in the radial direction Y of the columnar honeycomb structure 2.
  • the honeycomb structure 2 has a cylindrical boundary partition wall 24 separating the first cell density region 231 and the second cell density region 232 from each other. Then, adjacent cell density regions, that is, the first cell density region 231 and the second cell density region 232 are separated by the boundary partition wall 24.
  • the boundary partition wall 24 In the cells 22 of the honeycomb structure 2, there are boundary cells 221 that are in contact with the boundary partition walls 24 and internal cells 222 that are not in contact with the boundary partition walls 24.
  • the boundary cell 221 is a cell surrounded by the boundary partition wall 24 and the cell wall 21 provided in a lattice shape.
  • the internal cell 222 is a cell surrounded by the cell wall 21 provided in a lattice shape, and a cell surrounded by the cell wall 21 and the outer peripheral portion 200.
  • the internal cell 222 surrounded only by the cell wall 21 has a predetermined quadrangular (for example, square) shape, whereas the boundary cell 221 has an indefinite shape.
  • At least a part of the plurality of internal cells 222 has one of the end faces 28 and 29 in the axial direction X closed by the plug portion 3 as shown in FIGS.
  • the internal cell 222 includes one in which the upstream end surface 28 in the axial direction X is closed by the plug portion 3 and one in which the downstream end surface 29 is closed by the plug portion 3.
  • the end surface 28 on the exhaust gas inflow side or the end surface 29 on the exhaust gas outflow side is closed by the plug portion 3.
  • the plug portion 3 alternately closes both end faces 28 and 29 of adjacent internal cells 222.
  • the boundary cell 221 is a boundary opening cell 225 that opens to both end faces 28 and 29 as shown in FIGS. 2 to 4, and the plug portions 3 are formed on both end faces 28 and 29 of the boundary opening cell 225. Absent. In the boundary cell 221 in this example, there are a cell (boundary opening cell 225) that opens at both end faces 28 and 29, and a cell in which one of the both end faces 28 and 29 is blocked by the plug portion 3. .
  • a boundary cell 221 having a relatively large area (opening area) on both end faces 28 and 29 is composed of a boundary opening cell 225, and the boundary cell 221 having a relatively small opening area is similar to the above-described internal cell 222 in that both end faces 28, Any one of 29 is blocked by the plug portion 3.
  • both end surfaces of the boundary cell 221 with respect to the area S 1 at both end surfaces 28 and 29 of the inner cell 222 are the boundary opening cells 225 (see FIGS. 2 to 4).
  • the boundary cell 221 whose area ratio is less than 75% either one of the both end faces 28 and 29 is closed by the plug portion 3 as in the case of the internal cell 222.
  • the area S 1 at both end faces 28 and 29 of the internal cell 222 and the area S 2 at both end faces 28 and 29 of the boundary cell 221 do not include the area of the cell wall 21 or the boundary partition wall 24. That is, the areas S 1 and S 2 are the area of the opening of the cell when the plug 3 is not formed.
  • the exhaust gas purification filter 1 of this example is manufactured as follows. First, a cordierite raw material containing silica, talc, kaolin, alumina, aluminum hydroxide and the like is prepared. The raw material composition is adjusted so that the final composition after firing is SiO 2 : 47 to 53 mass%, Al 2 O 3 : 32 to 38 mass%, and MgO: 12 to 16 mass%. The cordierite raw material is mixed with a solvent such as water, a thickener, a dispersant and the like to be adjusted to a clay. The clay-like cordierite raw material is extruded using a mold and then dried to obtain a honeycomb-shaped formed body (honeycomb formed body).
  • a honeycomb-shaped formed body honeycomb formed body
  • a plug part forming material containing raw material powders such as silica, talc, kaolin, alumina, aluminum hydroxide is prepared.
  • the plug portion forming material is adjusted so that the final composition after firing is SiO 2 : 47 to 53 mass%, Al 2 O 3 : 32 to 38 mass%, and MgO: 12 to 16 mass%. Yes.
  • the plug portion forming material is dispersed in a solvent such as water or oil together with a thickener or a dispersant, and is in a slurry form.
  • the plug portion forming material slurry is obtained by stirring using a mixer.
  • a masking tape is applied to both end faces of the honeycomb formed body. Thereafter, the masking tape is partially removed to form an opening at the end face of the cell to be plugged.
  • the removal of the masking tape can be performed by, for example, laser light irradiation.
  • both end surfaces of the honeycomb formed body are dipped in the plug portion forming material slurry. Accordingly, an appropriate amount of plug portion forming material is allowed to enter the cell to be plugged from the opening.
  • the honeycomb formed body is dried and then fired. Thereby, the honeycomb formed body and the plug portion forming material are sintered.
  • an exhaust gas purification filter 1 having a honeycomb structure 2 and a plug portion 3 is obtained.
  • the honeycomb formed body and the plug portion forming material are sintered by firing once.
  • the plug portion is again fired. 3 can also be formed.
  • the exhaust gas purification filter 1 can be manufactured in the same manner as the above-described manufacturing method.
  • the exhaust gas purification filter 1 of this example is used for collecting PM contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine.
  • an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine.
  • the exhaust gas purification filter 1 at least some of the plurality of boundary cells 221 are boundary opening cells 225 that open to both end faces 28 and 29. That is, at least a part of the boundary cell 221 is open to both end faces 28 and 29 of the honeycomb structure 2.
  • PM is not accumulated in the boundary cell 221 including the boundary opening cell 225. For this reason, when the exhaust gas purification filter 1 is regenerated by burning PM, no PM combustion heat is generated in the boundary cell 221. Therefore, the thermal stress applied to the boundary partition wall 24 during PM combustion is relieved. As a result, generation of cracks in the exhaust gas purification filter 1 can be prevented.
  • the honeycomb structure 2 has a plurality of cell density regions 23 having different cell densities in the radial direction Y from the central portion 20 toward the outer peripheral portion 200 in a cross section orthogonal to the axial direction X. Therefore, in the exhaust gas purification filter 1, it is possible to reduce the cell density on the outer peripheral portion 200 side where the exhaust gas flowability is lower than that on the center portion side, that is, the exhaust gas flow rate is low. Actually, in the honeycomb structure 2 of the present example, the cell density of the second cell density region 232 located on the outer peripheral portion 200 side is lower than that of the first cell density region 231 located on the center portion 20 side. Yes.
  • the exhaust gas smoothly flows in the cells 22 in the second cell density region 232 as in the first cell density region 231. Therefore, the flow velocity distribution of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter 1 can be made uniform. As a result, since the bias of PM collected by the exhaust gas purification filter 1 is alleviated, the PM collection performance of the exhaust gas purification filter 1 is improved.
  • the exhaust gas purification filter 1 according to the first embodiment is preferably used for collecting PM discharged from a gasoline engine.
  • the pressure loss is reduced, the engine output can be improved. That is, since the exhaust gas purification filter 1 has the boundary opening cell 225 as described above, the pressure loss is reduced as compared with the exhaust gas purification filter having an exhaust configuration in which the plug portion 3 is also formed in the boundary cell 221. Can be made.
  • the concentration of thermal stress in the boundary partition wall 24 is alleviated, and the generation of cracks can be prevented.
  • Examples 2 to 4 are examples of exhaust gas purification filters in which the formation pattern of the boundary opening cell in the boundary cell is changed from that of Example 1.
  • all the boundary cells 221 are boundary opening cells 225. That is, all of the cells (boundary cells 221) in contact with the boundary partition walls 24 are opened at both end faces 28 and 29 of the honeycomb structure. In other words, all the boundary cells 221 in which the above-described area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) exceeds 0% are the boundary opening cells 225.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • symbol as Example 1 shows the same structure, and refers the description to precede.
  • Comparative Example 1 is an example of an exhaust gas purification filter that does not have a boundary opening cell. As shown in FIGS. 7 and 8, in the exhaust gas purification filter 9 of this example, either one of the end faces 28 and 29 of all the cells 22 including the internal cell 222 and the boundary cell is alternately formed by the plug portions 3. Blocked. That is, as with the internal cell 222, all the boundary cells 221 have one of the end faces 28 and 29 closed. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In addition, in the exhaust gas purification filter 9 (refer FIG.7 and FIG.8) of the comparative example 1, the same code
  • Example 1 the temperature of the boundary cell at the time of PM combustion of each exhaust gas purification filter of the example and the comparative example is measured. Specifically, first, each exhaust gas purification filter was loaded into an exhaust pipe of a gasoline engine, and 3 g / L of PM contained in the exhaust gas was deposited on the exhaust gas purification filter. Next, the exhaust gas purification filter was heated to 700 ° C. while maintaining the air-fuel ratio (air / fuel) at 1. Thereafter, PM was burned by lowering the amount of fuel gas supplied to the level corresponding to idle. At this time, the oxygen concentration in the exhaust gas is 16% by volume. And the temperature in the boundary cell in the end surface of the downstream of the exhaust gas purification filter at the time of combustion of PM was measured.
  • FIG. 9 shows the relationship between the area ratio of the boundary opening cell in each exhaust gas purification filter and the temperature (relative temperature) in the boundary cell during the PM combustion described above.
  • the temperature of the boundary cell during PM combustion is more sufficient than when the boundary opening cell is not provided (Comparative Example 1).
  • the boundary cell whose area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) is 75% or more is the boundary opening cell.
  • the temperature of the temperature cell during PM combustion is more sufficiently lowered.
  • at least a boundary cell having an area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) of 75% or more among the plurality of boundary cells is a boundary opening cell is an area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100).
  • a boundary cell having a surface area of 75% or more is a boundary opening cell (Example 1), and a boundary cell having an area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) of 50% or more is a boundary opening cell ( (Example 2), a boundary cell having an area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) of 25% or more is a boundary opening cell (Example 3), and all of the boundary cells are boundary opening cells (implementation) Example 4) is also included. That is, in these, boundary cells having an area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) of 75% or more are at least boundary opening cells.
  • the thermal stress applied to the boundary partition during PM combustion is relieved, and the generation of cracks in the exhaust gas purification filter can be further prevented.
  • the boundary cell having the above-mentioned area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) of 50% or more is a boundary opening cell (Example 2 to Example 4)
  • PM The temperature of the boundary cell during combustion can be further reduced.
  • the temperature of the boundary cells can be further reduced.
  • Embodiment 5 This embodiment is a modification of Embodiment 1 as shown in FIGS.
  • the internal cell 222 includes an end cell 28 whose upstream end surface 28 in the axial direction X is closed by the plug portion 3, and an internal opening cell 226 that opens to both end surfaces 28 and 29 in the axial direction X.
  • the internal cells 222 whose end faces 28 are closed by the plug portions 3 and the internal open cells 226 of the internal cells 222 are alternately arranged so as to be adjacent to each other.
  • the boundary opening cell 225 is the boundary opening cell 225.
  • the end surface 28 of the internal cell 222 on the side in which the exhaust gas flows in the axial direction X is closed by the plug portion 3.
  • the boundary cell 221 having a relatively large area (opening area) on both end faces 28 and 29 is composed of the boundary opening cell 225, and the boundary cell 221 having a relatively small opening area is plugged by the end face 28 in the same manner as the internal cell 222 described above. Blocked by part 3.
  • all of the boundary cells 221 in which the ratio of the area S 2 at S 29 (S 2 / S 1 ⁇ 100) is 75% or more are the boundary open cells 225 (see FIGS. 10 to 12).
  • the end face 28 is closed by the plug portion 3, as in the case of the internal cell 222.
  • a masking tape is attached to one end face of the honeycomb formed body. Then, the end face of the honeycomb formed body on which the masking tape is attached is dipped in the plug portion forming material slurry. Accordingly, an appropriate amount of plug portion forming material is allowed to enter the cell to be plugged from the opening.
  • Example 1 Others are the same as in Example 1. Further, in the exhaust gas purification filter of the fifth embodiment (see FIGS. 10 to 12), the same reference numerals as those of the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
  • the inner cell 222 has one end face 28 in the axial direction X closed by the plug portion 3, so that the easily manufactured exhaust gas purification filter 1 can be obtained.
  • the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • Examples 6 to 8 are examples of the exhaust gas purification filter in which the formation pattern of the boundary opening cell in the boundary cell is changed from that of Example 5.
  • all the boundary cells 221 are boundary opening cells 225. That is, all of the cells (boundary cells 221) in contact with the boundary partition walls 24 are opened at both end faces 28 and 29 of the honeycomb structure. In other words, all boundary cells 221 in which the above-described area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) exceeds 0 are boundary opening cells 225.
  • Other configurations are the same as those of the fifth embodiment. Note that, in the exhaust gas purification filter of the eighth embodiment (see FIGS. 13 and 14), the same reference numerals as those of the fifth embodiment indicate the same configurations, and the preceding description is referred to.
  • Example 2 In this example, the temperature of the boundary cell during PM combustion was measured for each exhaust gas purification filter of Examples 5 to 8 and Comparative Example 2 as in Experimental Example 1. The test method is the same as in Example 1. The measurement results are shown in FIG. 17 as relative temperatures with respect to the exhaust gas purification filter of Comparative Example 2.
  • FIG. 17 shows the relationship between the area ratio of the boundary opening cell in each exhaust gas purification filter and the temperature (relative temperature) in the boundary cell during the PM combustion described above.
  • the temperature of the boundary cell during PM combustion is more sufficiently lowered than that of Comparative Example 2. That is, for example, as in Example 5 to Example 8, if at least a boundary cell having a ratio of area (S 2 / S 1 ⁇ 100) of 75% or more among the plurality of boundary cells is a boundary opening cell, Compared to Comparative Example 2, the temperature of the temperature cell during PM combustion is more sufficiently lowered. Therefore, in this case, the thermal stress applied to the boundary partition during PM combustion is relieved, and the generation of cracks in the exhaust gas purification filter can be further prevented. As is known from FIG. 17, when the boundary cell having the above-mentioned area ratio (S 2 / S 1 ⁇ 100) is 50% or more is a boundary opening cell (Examples 6 to 8), PM The temperature of the boundary cell during combustion can be further reduced.
  • Exhaust gas purification filter 2 honeycomb structure, 3 stopper part, 21 cell wall, 22 cells, 23 cell density region, 24 boundary bulkhead, 28, 29 end face, 200 perimeter, 221 border cell, 222 inner cell, 225 boundary open cell, 231 first cell density region; 232 Second cell density region.

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Abstract

　排ガス浄化フィルタ（１）は、ハニカム構造体（２）と、両端面（２８、２９）を部分的に閉塞する栓部（３）とを有する。ハニカム構造体（２）は、セル壁（２１）と、複数のセル（２２）と、中心部（２０）から外周部（２００）に向かって径方向（Ｙ）にセル密度が異なる複数のセル密度領域（２３）と、隣り合う該セル密度領域（２３）同士の間に形成された境界隔壁（２４）とを有する。セル（２２）は、境界隔壁（２４）に接する境界セル（２２１）と、境界隔壁（２４）に接することなくセル壁（２１）に囲まれて形成された内部セル（２２２）とを有する。複数の内部セル（２２２）のうちの少なくとも一部は、軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）のいずれか一方が栓部（３）によって閉塞されている。複数の境界セル（２２１）のうちの少なくとも一部は、軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）に開口する境界開口セル（２２５）である。

Description

排ガス浄化フィルタ
　本発明は、例えば排ガス中の粒子状物質を除去するために用いられる排ガス浄化フィルタに関する。
　例えば、ディーゼルエンジンからは、カーボン微粒子等の粒子状物質（パティキュレートマター；ＰＭ）が排出されることが知られている。このようなＰＭは大気汚染の原因となるため、その排出量には各国において規制値が設けられている。そこで、ディーゼルエンジン車には、ＰＭを捕集するための排ガス浄化フィルタが設けられている。具体的には、隔壁に囲まれた多数のセルを有するハニカム構造体と、セルの両端のいずれか一方の端部を封止する栓部とを有するフィルタが用いられている。ＰＭは、排ガス浄化フィルタに蓄積された後、加熱により燃焼除去されるので、排ガス浄化フィルタを再生することができる。
　一方、ハニカム構造体は、ガソリンエンジン車にも用いられている。例えば中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が段階的に変化する複数のセル密度領域を有するハニカム構造体が開発されている（特許文献１参照）。該ハニカム構造体においては、隣り合うセル密度領域は、境界隔壁によって隔てられる。かかる構成のハニカム構造体においては、ハニカム構造体内を流れる排ガスの流速の均一化が可能になる。
　近年、ＰＭの排出量に対する規制がますます厳しくなる傾向にあり、ディーゼルエンジン車のみならず、ガソリンエンジン車から排出されるＰＭも問題視される傾向にある。そこで、ガソリンエンジン車にもＰＭを捕集するための排ガス浄化フィルタを装着することが検討されている。
特開２０１３－１７３１３４号公報
　例えばガソリンエンジン車用の排ガス浄化フィルタとしては、複数のセル密度領域を有するハニカム構造体と、該ハニカム構造体のセルの両端のいずれか一方に形成された栓部とを有するフィルタが想定される。しかしながら、このような排ガス浄化フィルタは、ＰＭの燃焼除去時に、隣り合うセル密度領域の境界周辺に形成された境界隔壁に熱応力が集中し易くなる。即ち、境界隔壁に隣接するセルに堆積したＰＭの燃焼熱により、境界隔壁に熱応力が集中してしまう。その結果、排ガス浄化フィルタにクラックが発生してしまうおそれがある。
　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、隣り合うセル密度領域の境界部に形成された境界隔壁における熱応力の集中を緩和し、クラックの発生を防止することができる排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。
　本発明の一態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、上記ハニカム構造体は、格子状に設けられたセル壁と、該セル壁に囲まれて形成された複数のセルと、　上記軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域と、隣り合う該セル密度領域同士の間に形成され、当該隣接するセル密度領域を隔てる境界隔壁とを有し、上記セルは、上記境界隔壁に接する境界セルと、上記境界隔壁に接することなく上記セル壁に囲まれて形成された内部セルとを有し、複数の該内部セルのうちの少なくとも一部は、上記軸方向における両端面のいずれか一方が上記栓部によって閉塞されており、複数の上記境界セルのうちの少なくとも一部は、上記軸方向における両端面に開口する境界開口セルであることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
　上記排ガス浄化フィルタにおいては、複数の境界セルのうちの少なくとも一部が、両端面に開口する境界開口セルである。即ち、境界セルの少なくとも一部がハニカム構造体の両端面に開口している。そして、境界開口セルからなる境界セルには、ＰＭが蓄積しないため、ＰＭの燃焼熱が発生しなくなる。そのため、ＰＭ燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和される。その結果、排ガス浄化フィルタにおけるクラックの発生を防止することが可能になる。
　また、ハニカム構造体は、その軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域を有する。そのため、排ガス浄化フィルタにおいては、例えば中心部側に比べて排ガスの流通性の低い外周部側のセル密度を低くすることができる。これにより、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタに捕集されるＰＭの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタのＰＭの捕集性能が向上する。
実施例１における、排ガス浄化フィルタの斜視図である。 実施例１における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図である。 実施例１における、排ガス浄化フィルタを示す図２のIII－III線矢視断面図である。 実施例１における、排ガス浄化フィルタを示す図２のIV－IV線矢視断面図である。 実施例４における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図である。 実施例４における、排ガス浄化フィルタを示す図５のVI－VI線矢視断面図である。 比較例１における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図である。 比較例１における、排ガス浄化フィルタを示す図７のVIII－VIII線矢視断面図である。 実験例１における、排ガス浄化フィルタの境界開口セルの面積割合とＰＭ燃焼時における境界セルの温度（相対温度）との関係を示す説明図である。 実施例５における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図である。 実施例５における、排ガス浄化フィルタを示す図１０のXI－XI線矢視断面図である。 実施例５における、排ガス浄化フィルタを示す図１０のXII－XII線矢視断面図である。 実施例８における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図である。 実施例８における、排ガス浄化フィルタを示す図１３のXIV－XIV線矢視断面図である。 比較例２における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図である。 比較例２における、排ガス浄化フィルタを示す図１５のXVI－XVI線矢視断面図である。 実験例２における、排ガス浄化フィルタの境界開口セルの面積割合とＰＭ燃焼時における境界セルの温度（相対温度）との関係を示す説明図である。
　上記排ガス浄化フィルタの好ましい実施形態について説明する。ハニカム構造体は、複数のセル密度領域を有し、各セル密度領域内のセル密度は一定であり、隣り合うセル密度領域のセル密度は異なっている。ハニカム構造体においては、例えば径方向にセル密度を段階的に変化させることができる。
　セル密度を段階的に変化させる手段としては、例えばセルの間隔（セルピッチ）を変化させる方法や、セルの形状を変化させる方法等がある。セルの形状は、排ガス浄化フィルタの径方向断面において、例えば円形、多角形等にすることができる。多角形としては、具体的には、四角形、六角形等があるが、機械強度を確保するという観点からは、四角形が好ましい。
　ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における熱容量が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル壁の厚みを外周側のセル密度領域におけるセル壁の厚みよりも大きくすることが好ましい。この場合には、粒子状物質（ＰＭ）の堆積量が多くなりやすい中心部側のセル密度領域内における再生時の発熱を抑制することができる。再生時の発熱とは、蓄積した粒子状物質（ＰＭ）を除去することで排ガス浄化フィルタを再生するため、所定時間、所定温度で排ガス浄化フィルタを加熱する際に発生する発熱を示す。
　また、ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における圧力損失が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル密度が、外周側のセル密度領域におけるセル密度に比べて大きいことが好ましい。この場合には、外周側のセル密度領域内への排ガスの流入量を増やし、中心部側のセル密度領域内へＰＭの堆積が集中することを抑制することができる。その結果、再生時の発熱が中心部側のセル密度領域内に集中することを抑制することができる。
　排ガス浄化フィルタは、例えばコージェライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミニウム等のセラミックス材料等から形成することができる。具体的には、セル壁、境界隔壁、栓部等をこれらのセラミックス材料により形成することができる。
（実施例１）排ガス浄化フィルタの実施例について、図面を用いて具体的に説明する。図１に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ１は、円柱状のハニカム構造体２と、栓部３とを有する。ハニカム構造体２は、四角形格子状に設けられた多孔質のセル壁２１と、セル壁２１に囲まれて形成された多数のセル２２とを有する。セル２２は、ハニカム構造体２の軸方向Ｘに伸びるように形成されている。栓部３は、ハニカム構造体２の軸方向Ｘにおける両端面２８、２９を部分的に閉塞する。ハニカム構造体２及び栓部３はコージェライトからなり、ハニカム構造体２の容量は１．３Ｌである。
　図１～図３に示すごとく、ハニカム構造体２は、軸方向に直交する断面において、中心部２０から外周部２００に向かって径方向Ｙにセル密度が異なる２つのセル密度領域２３（第１セル密度領域２３１、第２セル密度領域２３２）を有している。各セル密度領域２３１、２３２内のセル密度はそれぞれ一定である。本例においては、第１セル密度領域２３１のセル密度は６２個／ｃｍ2であり、第２セル密度領域２３２のセル密度は４７個／ｃｍ2であり、第２セル密度領域２３２のセル密度が第１セル密度領域２３１よりも低くなっている。また、第１セル密度領域２３１におけるセル壁２１の厚みは０．２５ｍｍであり、第２セル密度領域２３２におけるセル壁２１の厚みは０．２ｍｍである。セル壁２１の厚みは例えば０．１ｍｍ～０．３ｍｍの範囲で適宜変更することができる。また、ハニカム構造体２の気孔率は、例えば４０％～７０％の範囲内で適宜変更することができる。
　第１セル密度領域２３１は、ハニカム構造体２の中心部２０を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体２の径方向Ｙにおける最も内側に位置している。一方、第２セル密度領域２３２は、ハニカム構造体２の外周部２００を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体２の径方向Ｙにおける最も外側に位置している。
　図１～図３に示すごとく、ハニカム構造体２は、第１セル密度領域２３１と第２セル密度領域２３２との間に、両者を隔てる円筒状の境界隔壁２４を有している。そして、境界隔壁２４によって隣り合うセル密度領域同士、即ち第１セル密度領域２３１と第２セル密度領域２３２とが隔てられている。ハニカム構造体２のセル２２には、境界隔壁２４に接する境界セル２２１と、境界隔壁２４に接しない内部セル２２２とが存在する。境界セル２２１は、境界隔壁２４と格子状に設けられたセル壁２１とに囲まれたセルである。内部セル２２２は、格子状に設けられたセル壁２１に囲まれたセル、及びセル壁２１と外周部２００に囲まれたセルである。セル壁２１のみに囲まれた内部セル２２２は、所定の四角形（例えば、正方形）状を有するのに対し、境界セル２２１は、形状が不定である。
　複数の内部セル２２２のうちの少なくとも一部は、図２～図４に示すごとく、軸方向Ｘの両端面２８、２９のうちいずれか一方が栓部３により閉塞されている。本例において、内部セル２２２には、軸方向Ｘにおける上流側の端面２８が栓部３によって閉塞されているものと、下流側の端面２９が栓部３によって閉塞されているものとがある。内部セル２２２は、排ガスが流入する側の端面２８、又は排ガスが流出する側の端面２９が栓部３により閉塞している。栓部３は、隣り合う内部セル２２２の両端面２８、２９を交互に閉塞している。そして、排ガスが流入する内部セル２２２の上流側の端面２８と、排ガスが流出する内部セル２２２の下流側の端面２９とが開口している。
　一方、境界セル２２１は、図２～図４に示すごとく、両端面２８、２９に開口する境界開口セル２２５であり、境界開口セル２２５の両端面２８、２９には栓部３が形成されていない。本例における境界セル２２１には、両端面２８、２９に開口するセル（境界開口セル２２５）と、両端面２８、２９のうちのいずれか一方が栓部３により閉塞されたセルとが存在する。両端面２８、２９における面積（開口面積）が比較的大きな境界セル２２１が境界開口セル２２５からなり、開口面積が比較的小さな境界セル２２１は、上述の内部セル２２２と同様に、両端面２８、２９のいずれか一方が栓部３により閉塞している。
　具体的には、セル密度領域２３１、２３２の各セル密度領域内に存在する境界セル２２１と内部セル２２２とについて、内部セル２２２の両端面２８、２９における面積Ｓ1に対する境界セル２２１の両端面２８、２９における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上である境界セル２２１の全てが境界開口セル２２５である（図２～図４参照）。一方、上述の面積割合が７５％未満の境界セル２２１は、内部セル２２２と同様に、両端面２８、２９のいずれか一方が栓部３によって閉塞している。なお、図２においては、第１セル密度領域２３１内における内部セル２２２の面積Ｓ1及び境界セル２２１の面積Ｓ2を示しているが、第２セル密度領域２３２についても同様の関係である。内部セル２２２の両端面２８、２９における面積Ｓ1、境界セル２２１の両端面２８、２９における面積Ｓ2は、セル壁２１や境界隔壁２４の部分の面積を含まない。即ち、面積Ｓ1、Ｓ2は、栓部３が形成されていない状態におけるセルの開口部分の面積のことである。
　本例の排ガス浄化フィルタ１は、次のようにして作製される。まず、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等を含有するコージェライト原料を準備する。そして、焼成後の最終的な組成が、ＳｉＯ2：４７～５３質量％、Ａｌ2Ｏ3：３２～３８質量％、ＭｇＯ：１２～１６質量％となるように、原料組成の調整を行う。コージェライト原料は、水等の溶媒、増粘剤、分散剤等と共に混合されて粘土質に調整されている。粘土質のコージェライト原料は、金型を用いて押出成形され、その後乾燥されることにより、ハニカム形状の成形体（ハニカム成形体）が得られる。
　次に、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等の原料粉末を含有する栓部形成材料を準備する。栓部形成材料は、焼成後の最終的な組成が、ＳｉＯ2：４７～５３質量％、Ａｌ2Ｏ3：３２～３８質量％、ＭｇＯ：１２～１６質量％となるように、調整されている。栓部形成材料は、水又は油等の溶媒中に、増粘剤や分散剤等と共に分散されており、スラリー状である。栓部形成材料のスラリーは、混合機を用いて撹拌を行うことにより得られる。
　次に、ハニカム成形体の両端面にマスキングテープを貼り付ける。その後、マスキングテープを部分的に除去することより、栓詰めすべきセルの端面に開口部を形成する。マスキングテープの除去は、例えばレーザ光の照射等により行うことができる。次いで、ハニカム成形体の両端面をそれぞれ上述の栓部形成材料のスラリーに浸漬する。これにより、開口部から栓詰めすべきセル内に適量の栓部形成材料を浸入させる。
　次いで、ハニカム成形体を乾燥させた後、焼成させる。これにより、ハニカム成形体及び栓部形成材料が焼結する。このようにして、図１～図４に示すごとく、ハニカム構造体２と栓部３とを有する排ガス浄化フィルタ１が得られる。なお、本例においては、ハニカム成形体と栓部形成材料を一度の焼成により、焼結させているが、予めハニカム成形体を焼成してハニカム構造体２を作製した後に、再度焼成により栓部３を形成することも可能である。この場合には、ハニカム構造体２にマスキングテープを貼り付けた後、上述の製法と同様にして排ガス浄化フィルタ１を製造することができる。
　本例の排ガス浄化フィルタ１は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれるＰＭを捕集するために用いられる。図１～図４に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１においては、複数の境界セル２２１のうちの少なくとも一部が、両端面２８、２９に開口する境界開口セル２２５である。即ち、境界セル２２１の少なくとも一部がハニカム構造体２の両端面２８、２９に開口している。そして、境界開口セル２２５からなる境界セル２２１には、ＰＭが蓄積しない。そのため、ＰＭを燃焼させて排ガス浄化フィルタ１を再生させる際に、境界セル２２１にはＰＭの燃焼熱が発生しない。そのため、ＰＭ燃焼時に境界隔壁２４にかかる熱応力が緩和される。その結果、排ガス浄化フィルタ１のクラックの発生の防止が可能になる。
　また、ハニカム構造体２は、その軸方向Ｘに直交する断面において、中心部２０から外周部２００に向かって径方向Ｙにセル密度が異なる複数のセル密度領域２３を有する。そのため、排ガス浄化フィルタ１においては、中心部側に比べて排ガスの流通性の低い、即ち、排ガスの流速が低い外周部２００側のセル密度を低くすることができる。実際に、本例のハニカム構造体２においては、中心部２０側に位置する第１セル密度領域２３１に比べて、外周部２００側に位置する第２セル密度領域２３２のセル密度が低くなっている。これにより、第２セル密度領域２３２のセル２２内にも、第１セル密度領域２３１と同様にスムーズに排ガスが流れる。そのため、排ガス浄化フィルタ１に流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタ１に捕集されるＰＭの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタ１のＰＭの捕集性能が向上する。
　実施例１に係る排ガス浄化フィルタ１は、ガソリンエンジンから排出されるＰＭを捕集するために用いられることが好ましい。この場合には、圧力損失が低下するため、エンジン出力の向上を図ることができる。即ち、排ガス浄化フィルタ１においては、上述したように境界開口セル２２５を有しているため、境界セル２２１にも栓部３を形成する排構成の排ガス浄化フィルタと比較して、圧力損失を低下させることができる。
　以上のように、本例の排ガス浄化フィルタ１においては、境界隔壁２４における熱応力の集中が緩和され、クラックの発生を防止することができる。
（実施例２～４）実施例２～４は、境界セルにおける境界開口セルの形成パターンを実施例１とは変更した排ガス浄化フィルタの例である。
　実施例２の排ガス浄化フィルタは、内部セルの端面における面積Ｓ1に対する境界セルの端面における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％未満の境界セルは、端面のいずれか一方が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例１と同様である。実施例３のハニカム構造体は、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％未満の境界セルは、端面のいずれか一方が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例１と同様である。実施例２及び実施例３の排ガス浄化フィルタの図示は省略する。
　実施例４のハニカム構造体は、図５及び図６に示すごとく、全ての境界セル２２１が境界開口セル２２５である。即ち、境界隔壁２４に接するセル（境界セル２２１）の全てがハニカム構造体の両端面２８、２９にて開口している。換言すれば、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が０％を超える全ての境界セル２２１が境界開口セル２２５である。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、実施例４の排ガス浄化フィルタ（図５及び図６参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
（比較例１）本例は、境界開口セルを有していない排ガス浄化フィルタの例である。図７及び図８に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ９においては、内部セル２２２と境界セルとを含む全てのセル２２の両端面２８、２９のいずれか一方が、交互に栓部３により閉塞している。即ち、内部セル２２２と同様に、全ての境界セル２２１も、両端面２８、２９の一方が閉塞している。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、比較例１の排ガス浄化フィルタ９（図７及び図８参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
（実験例１）本例は、実施例及び比較例の各排ガス浄化フィルタのＰＭ燃焼時における境界セルの温度を測定した例である。具体的には、まず、各排ガス浄化フィルタをガソリンエンジンの排気管内に装填し、排ガス浄化フィルタに排ガス中に含まれるＰＭを３ｇ／Ｌ堆積させた。次いで、空燃比（空気／燃料）を１に保持した状態で排ガス浄化フィルタを７００℃まで昇温させた。その後、アイドル相当まで燃料ガスの供給量を下げることにより、ＰＭを燃焼させた。このときの排ガス中の酸素濃度は１６体積％となる。そして、ＰＭの燃焼時における排ガス浄化フィルタの下流側の端面における境界セル内の温度を測定した。その結果を、比較例１の排ガス浄化フィルタに対する相対温度として、図９に示す。図９は、各排ガス浄化フィルタにおける境界開口セルの面積割合と、上述のＰＭ燃焼時における境界セル内の温度（相対温度）との関係を示す。
　図９より知られるごとく、実施例１～実施例４の排ガス浄化フィルタ１は、境界開口セルを有してない場合（比較例１）に比べて、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度がより十分に低下する。すなわち、例えば実施例１～実施例４のように、複数の境界セルのうち少なくとも、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上である境界セルが境界開口セルである場合は、比較例１に比べて、ＰＭ燃焼時における温度セルの温度がより十分に低下する。なお、複数の境界セルのうち少なくとも、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上である境界セルが境界開口セルである場合とは、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上の境界セルが境界開口セルであるもの（実施例１）のみならず、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である境界セルが境界開口セルであるもの（実施例２）、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％以上である境界セルが境界開口セルであるもの（実施例３）、境界セルのすべてが境界開口セルであるもの（実施例４）も含む。つまり、これらは、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上の境界セルが少なくとも境界開口セルである。そのため、この場合には、ＰＭ燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和され、排ガス浄化フィルタのクラックの発生をより防止することができる。また、図９より知られるごとく、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である境界セルが境界開口セルである場合（実施例２～実施例４）には、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度をより一層低下させることができる。さらに同図より知られるように、全ての境界セルが境界開口セルである場合（実施例４）には、境界セルの温度をさらにより一層低下させることができる。
（実施例５）本例は、図１０～図１２に示すごとく、実施例１の変形例である。すなわち、本例において、内部セル２２２には、軸方向Ｘにおける上流側の端面２８が栓部３によって閉塞されているものと、軸方向Ｘにおける両端面２８、２９に開口する内部開口セル２２６とがある。本例においては、端面２８が栓部３によって閉塞された内部セル２２２と、内部セル２２２の内部開口セル２２６とが、互いに隣り合うよう、交互に並んで形成されている。
　本例においても、複数の境界セル２２１のうちの少なくとも一部は、境界開口セル２２５である。本例における境界セル２２１には、両端面２８、２９に開口するセル（境界開口セル２２５）と、軸方向Ｘにおける排ガスの流入する側の内部セル２２２の端面２８が栓部３により閉塞されたセルとが存在する。両端面２８、２９における面積（開口面積）が比較的大きな境界セル２２１が境界開口セル２２５からなり、開口面積が比較的小さな境界セル２２１は、上述の内部セル２２２と同様に、端面２８が栓部３により閉塞している。
　具体的には、セル密度領域２３１、２３２の各セル密度領域内に存在する境界セル２２１と内部セル２２２について、内部セル２２２の両端面２８、２９における面積Ｓ1に対する境界セル２２１の両端面２８、２９における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上である境界セル２２１の全てが境界開口セル２２５である（図１０～図１２参照）。一方、上述の面積割合が７５％未満の境界セル２２１は、内部セル２２２と同様に、端面２８が栓部３によって閉塞している。
　本例の排ガス浄化フィルタ１を作製するにあたっては、ハニカム成形体の一方の端面にマスキングテープを貼り付ける。そして、ハニカム成形体におけるマスキングテープを張り付けた側の端面を栓部形成材料のスラリーに浸漬する。これにより、開口部から栓詰めすべきセル内に適量の栓部形成材料を浸入させる。
　その他は、実施例１と同様である。また、実施例５の排ガス浄化フィルタ（図１０～図１２参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
　本例において、内部セル２２２は、軸方向Ｘにおける一方の端面２８が栓部３によって閉塞しているため、製造容易な排ガス浄化フィルタ１を得ることができる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
（実施例６～８）
　実施例６～８は、境界セルにおける境界開口セルの形成パターンを実施例５とは変更した排ガス浄化フィルタの例である。
　実施例６の排ガス浄化フィルタは、内部セルの端面における面積Ｓ1に対する境界セルの端面における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％未満の境界セルは、排ガスの流入する側の端面が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例５と同様である。実施例７のハニカム構造体は、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％以上である境界セルの全てが境界開口セルである。一方、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％未満の境界セルは、排ガスの流入する側の端面が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例５と同様である。実施例６及び実施例７の排ガス浄化フィルタの図示は省略する。
　実施例８のハニカム構造体は、図１３及び図１４に示すごとく、全ての境界セル２２１が境界開口セル２２５である。即ち、境界隔壁２４に接するセル（境界セル２２１）の全てがハニカム構造体の両端面２８、２９にて開口している。換言すれば、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が０を超える全ての境界セル２２１が境界開口セル２２５である。その他の構成は、実施例５と同様である。なお、実施例８の排ガス浄化フィルタ（図１３及び図１４参照）において、実施例５と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
（比較例２）本例は、図１５及び図１６に示すごとく、内部セル２２２と境界セル２２１とを含む全てのセル２２を、端面２８が栓部３によって閉塞されたセル２２と内部開口セル２２６又は境界開口セル２２５とが互いに隣り合うよう交互に並ぶよう形成した例である。即ち、内部セル２２２と同様に、境界セル２２１も、端面２８が栓部３によって閉塞されたセル２２と境界開口セル２２５とが、互いに隣り合うよう、交互に並んで形成されている。その他の構成は、実施例５と同様である。なお、比較例２の排ガス浄化フィルタ９（図７及び図８参照）において、実施例５と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
（実験例２）本例は、実施例５～実施例８及び比較例２の各排ガス浄化フィルタにつき、実験例１と同様に、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度を測定した例である。試験方法は、実施例１と同様である。測定結果を、比較例２の排ガス浄化フィルタに対する相対温度として、図１７に示す。図１７は、各排ガス浄化フィルタにおける境界開口セルの面積割合と、上述のＰＭ燃焼時における境界セル内の温度（相対温度）との関係を示す。
　図１７より知られるごとく、実施例５～実施例８の排ガス浄化フィルタ１は、比較例２に比べて、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度がより十分に低下する。すなわち、例えば実施例５～実施例８のように、複数の境界セルのうち少なくとも、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上である境界セルが境界開口セルである場合は、比較例２に比べて、ＰＭ燃焼時における温度セルの温度がより十分に低下する。そのため、この場合には、ＰＭ燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和され、排ガス浄化フィルタのクラックの発生をより防止することができる。また、図１７より知られるごとく、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である境界セルが境界開口セルである場合（実施例６～実施例８）には、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度をより一層低下させることができる。
　１　排ガス浄化フィルタ、
　２　ハニカム構造体、
　３　栓部、
　２１　セル壁、
　２２　セル、
　２３　セル密度領域、
　２４　境界隔壁、
　２８，２９　端面、
　２００　外周部、
　２２１　境界セル、
　２２２　内部セル、
　２２５　境界開口セル、
　２３１　第１セル密度領域、
　２３２　第２セル密度領域。

Claims (6)

  1. 　排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタ（１）であって、
    　該排ガス浄化フィルタ（１）は、ハニカム構造体（２）と、該ハニカム構造体（２）の軸方向（Ｘ）の両端面（２８、２９）を部分的に閉塞する栓部（３）とを有し、
    上記ハニカム構造体（２）は、格子状に設けられたセル壁（２１）と、
    該セル壁（２１）に囲まれて形成された複数のセル（２２）と、
    上記軸方向（Ｘ）に直交する断面において、中心部（２０）から外周部（２００）に向かって径方向（Ｙ）にセル密度が異なる複数のセル密度領域（２３）と、
    隣り合う該セル密度領域（２３）同士の間に形成され、当該隣接するセル密度領域を隔てる境界隔壁（２４）とを有し、
    上記セル（２２）は、上記境界隔壁（２４）に接する境界セル（２２１）と、上記境界隔壁（２４）に接することなく上記セル壁（２１）に囲まれて形成された内部セル（２２２）とを有し、複数の該内部セル（２２２）のうちの少なくとも一部は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）のいずれか一方が上記栓部（３）によって閉塞されており、
    複数の上記境界セル（２２１）のうちの少なくとも一部は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）に開口する境界開口セル（２２５）であることを特徴とする排ガス浄化フィルタ（１）。
  2. 　上記内部セル（２２２）には、上記軸方向（Ｘ）における上流側の端面（２８）が上記栓部（３）によって閉塞されているものと、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）に開口する内部開口セル（２２６）とがあることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタ（１）。
  3. 　上記内部セル（２２２）には、上記軸方向（Ｘ）における上流側の端面（２８）が上記栓部（３）によって閉塞されているものと、下流側の端面（２９）が上記栓部（３）によって閉塞されているものとがあることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタ（１）。
  4. 　上記セル密度領域（２３）のそれぞれのセル密度領域（２３）内に存在する上記境界セル（２２１）と上記内部セル（２２２）とについて、上記内部セル（２２２）の両端面（２８、２９）における面積Ｓ1に対する上記境界セル（２２１）の両端面（２８、２９）における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である上記境界セル（２２１）が上記境界開口セル（２２５）であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の排ガス浄化フィルタ（１）。
  5. 　全ての上記境界セル（２２１）が上記境界開口セル（２２５）であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の排ガス浄化フィルタ（１）。
  6. 　上記排ガス浄化フィルタ（１）は、ガソリンエンジンから排出される粒子状物質を捕集するために用いられることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタ（１）。
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