JP2021159854A

JP2021159854A - ハニカムフィルタ

Info

Publication number: JP2021159854A
Application number: JP2020063566A
Authority: JP
Inventors: 文哉犬飼; Fumiya Inukai
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-10-11
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP7365954B2

Abstract

【課題】一旦捕集されたススの剥離によるセル内の閉塞を有効に抑制可能なハニカムフィルタの提供。【解決手段】複数のセル２を区画する隔壁１を有する柱状のハニカム構造部４と、目封止部と、を備え、複数のセルのうちの一のセルを第一セル２ａとし、第一セルと隣接する他のセルを第二セル２ｂとし、第一セル及び第二セルの形状は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも互いに対向する側の辺が、対向する双方のセル２向かってそれぞれ折れ曲がった変形四角形であり、第一セル及び第二セルの形状から導かれるＸ１、Ｘ２、Ｙ１及びＹ２が、下記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たす。式（１）：Ｔ／３≦Ｘ１＜Ｔ／２。式（２）：Ｔ／３≦Ｘ２＜Ｔ／２。式（３）：（Ｐ１−Ｔ）／４≦Ｙ１＜３（Ｐ１−Ｔ）／８。式（４）：（Ｐ２−Ｔ）／４≦Ｙ２＜３（Ｐ２−Ｔ）／８。【選択図】図４

Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、フィルタ内に一旦捕集されたススの剥離によるセル内の閉塞を有効に抑制することが可能なハニカムフィルタに関する。

ディーゼルエンジン等の各種内燃機関から排出される排ガスの中には、塵、スス、及びカーボン微粒子等の多くの粒子状物質（パティキュレートマター：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）が含まれている。このため、例えば、ディーゼルエンジンを動力源とするディーゼル車から排出される排ガスを浄化する浄化装置として、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）が用いられている。以下、粒子状物質を「ＰＭ」ということがある。また、ディーゼルパティキュレートフィルタを「ＤＰＦ」ということがある。

従来、ＤＰＦとしては、ハニカム構造体を用いたハニカムフィルタが知られている（特許文献１及び２参照）。ハニカム構造体は、コージェライトや炭化珪素などの多孔質セラミックスによって構成された隔壁を有し、この隔壁によって複数のセルが区画形成されたものである。ハニカムフィルタは、上述したハニカム構造体に対して、複数のセルの流入端面側の開口部と流出端面側の開口部とを交互に目封止するように目封止部を配設したものである。

欧州における自動車排出ガス規制のＥｕｒｏ５以降、ディーゼル車は、その排出ガス規制をクリアするために後処理システムとして、キャタライズドスートフィルタ（ＣＳＦ：ＣａｔａｌｙｚｅｄＳｏｏｔＦｉｌｔｅ）の搭載が主流となっている。ＣＳＦは、ＤＰＦに酸化触媒成分を付加して、フィルタ機能と同時に酸化機能も持たせたフィルタである。

ＣＳＦは、フィルタ機能によって排ガス中のＰＭの除去しつつ、フィルタの内部に捕集されたスス等のＰＭを、酸化触媒成分の酸化機能によって燃焼させることができる。ＣＳＦの内部に堆積したＰＭを酸化触媒などによって燃焼させることを、「フィルタ再生」ということがある。

特開２０１５−１６４７１２号公報特開２０１０−２２１１８９号公報

ＣＳＦに使用される従来のハニカムフィルタは、その使用環境や保管環境、また、自動車の走行モードによって、ハニカムフィルタの隔壁表面に堆積したススがセル内に詰まってしまうことがある。上記したようにハニカムフィルタのセル内にススが詰まることを、以下「スス詰まり」ということがある。

ＣＳＦに使用されるハニカムフィルタにおいて、スス詰まりが生じる原因の１つとして、自動車のエンジン停止後に、排ガスの後処理システム内で発生する凝縮水による影響が考えられている。例えば、ＣＳＦに使用される従来のハニカムフィルタは、フィルタ内部が凝縮水に浸った場合に、フィルタ内に捕集されたススが隔壁表面から剥がれ落ち、剥がれ落ちたススがセル内を閉塞することとなる。特に、一旦凝縮水によって湿気を帯びたススは固まりやすく、セル内を閉塞する障害物となりやすい。

例えば、従来のハニカムフィルタにおいて、一旦隔壁表面にて捕集したススが隔壁表面から剥がれ落ち、そのススがセル内を閉塞する過程として、例えば、以下のような事象が挙げられている。ここで、図１０は、隔壁表面にて捕集したススが剥がれ落ちてセル内を閉塞する過程を説明するための模式図である。なお、図１０において（ａ）〜（ｄ）は、順次、セル内を閉塞する過程を示し、（ａ）〜（ｄ）の各図の左側は、セルの延びる方向に直交する断面を拡大した拡大断面図を示し、右側は、セルの延びる方向に平行な断面を拡大した拡大断面を示す。図１０において、隔壁によって区画されたセルの断面形状は、四角形となっている。

図１０の（ａ）に示すように、ハニカムフィルタ９００の隔壁１０１によって排ガスの浄化を行うと、排ガスの流路となるセル１０２を区画する隔壁１０１の表面にスス１０９が堆積する。このように隔壁１０１の表面にスス１０９が堆積すると、図１０の（ｂ）に示すように、隔壁１０１に担持された触媒によるフィルタ再生により、隔壁１０１の表面に堆積したスス１０９が燃焼する。フィルタ再生におけるスス１０９の燃焼は、主に触媒と接触する部位にて進行するため、隔壁１０１の表面に多量のスス１０９が堆積していると、隔壁１０１の表面にスス１０９の一部が燃焼した隙間ができ、その隙間を介してスス１０９の燃え残りが生じることがある。このようなスス１０９の燃え残りは隔壁１０１から浮いた状態となるため、隔壁１０１の表面から剥がれやすくなる。また、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスは水蒸気を含んでいるため、冷却等によって凝縮水が生成されることがある。このような凝縮水によりスス１０９が収縮して固まった場合には、隔壁１０１から浮いた状態のスス１０９は特に剥がれやすくなる。そして、図１０の（ｃ）に示すように、隔壁１０１から浮いた状態のスス１０９が収縮すると、収縮したスス１０９にひび割れ等が生じる。そして、図１０の（ｄ）に示すように、セル１０２を区画するそれぞれの隔壁１０１から剥離したスス１０９は、ひび割れ等によって四角形のセル１０２の各辺の中間付近で折れ曲がり、２つに折れ曲がったスス１０９が、セル１０２内の中央部分に集中して当該セル１０２内を閉塞する。

図１０の（ｄ）に示すような、スス１０９によってセル１０２内が閉塞したハニカムフィルタ９００は、自動車のエンジン始動直後に急激に圧力損失が上昇することがある。ここで、近年、排ガスの後処理システムには、ＣＳＦの圧力損失を測定し、ＣＳＦへのススの堆積状況の診断などを行う制御機構などが組み込まれている。このため、ススによってセル内が閉塞して急激に圧力損失が上昇した場合などは、排ガスの後処理システムにおいて、ススの過捕集エラーとなる現象などが発生するという問題があった。

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、フィルタ内に一旦捕集されたススの剥離によるセル内の閉塞を有効に抑制す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封止するように配置された目封止部と、を備え、
前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、複数の前記セルは、一の方向及び前記一の方向に直交する他の方向に沿って前記隔壁を挟んで格子状に配置されており、
複数の前記セルのうちの一の前記セルを第一セルとし、前記一の方向において前記第一セルと隣接配置された他の前記セルを第二セルとし、前記第一セルと前記第二セルとを区画する部位に配設された前記隔壁を第一隔壁部とした場合に、
前記第一セルの形状は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも前記第二セルに対向する側の辺が前記第二セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、
前記第二セルの形状は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも前記第一セルに対向する側の辺が前記第一セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、且つ、
前記第一セルの前記第二セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点Ａ１とし、当該辺の他端を頂点Ａ２とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点Ａ０とし、前記頂点Ａ１と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ａ３とし、前記頂点Ａ２と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ａ４とし、
前記第二セルの前記第一セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点Ｂ１とし、当該辺の他端を頂点Ｂ２とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点Ｂ０とし、前記頂点Ｂ１と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ｂ３とし、前記頂点Ｂ２と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ｂ４とし、
前記頂点Ａ１と前記頂点Ｂ１との距離をＴ［ｍｍ］とし、
前記頂点Ａ１と前記頂点Ａ２を結ぶ線分Ｌ１と、前記頂点Ｂ３と前記頂点Ｂ４を結ぶ線分Ｌ３との距離をＰ１［ｍｍ］とし、
前記頂点Ｂ１と前記頂点Ｂ２を結ぶ線分Ｌ２と、前記頂点Ａ３と前記頂点Ａ４を結ぶ線分Ｌ４との距離をＰ２［ｍｍ］とし、
前記頂点Ａ０から前記線分Ｌ１に下ろした垂線の長さをＸ１［ｍｍ］とし、
前記頂点Ｂ０から前記線分Ｌ２に下ろした垂線の長さをＸ２［ｍｍ］とし、
前記線分Ｌ１の中点Ｎ１から、前記頂点Ａ０から前記線分Ｌ１に下ろした垂線の足Ｎ２までの距離をＹ１［ｍｍ］とし、
前記線分Ｌ２の中点Ｎ３から、前記頂点Ｂ０から前記線分Ｌ２に下ろした垂線の足Ｎ４までの距離をＹ２［ｍｍ］とした場合に、
前記中点Ｎ１と前記中点Ｎ３とを結ぶ線分Ｌ０を挟んで、前記頂点Ａ０と前記頂点Ｂ０とが相互に反対側の位置に存在し、
下記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている、ハニカムフィルタ。

式（１）：Ｔ／３≦Ｘ１＜Ｔ／２
式（２）：Ｔ／３≦Ｘ２＜Ｔ／２
式（３）：（Ｐ１−Ｔ）／４≦Ｙ１＜３（Ｐ１−Ｔ）／８
式（４）：（Ｐ２−Ｔ）／４≦Ｙ２＜３（Ｐ２−Ｔ）／８

［２］前記一の方向に沿って配置されたそれぞれの前記セルが、隣接配置された２つの前記セル相互間において、前記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている、前記［１］に記載のハニカムフィルタ。

［３］前記他の方向に沿って配置されたそれぞれの前記セルが、隣接配置された２つの前記セル相互間において、前記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている、前記［２］に記載のハニカムフィルタ。

［４］前記頂点Ａ０と前記頂点Ｂ０とが、前記中点Ｎ１と前記中点Ｎ３とを結ぶ線分Ｌ０の中点Ｎ０を対称点とした点対称の位置に存在する、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［５］前記距離Ｔが、０．１５〜０．３５ｍｍである、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［６］前記距離Ｐ１及び前記距離Ｐ２が、１．３５〜２．１０ｍｍである、前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［７］前記距離Ｐ１と前記距離Ｐ２が等しい値である、前記［１］〜［６］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、フィルタ内に一旦捕集されたススの剥離によるセル内の閉塞を有効に抑制することができる。特に、本発明のハニカムフィルタは、セルの断面形状の輪郭線の少なくとも一辺が、外側に向かって折れ曲がっているため、捕集されたススが収縮して固まり隔壁から浮いた状態となっても、固まったススがセル内に移動し難い。更に、本発明のハニカムフィルタは、上記式（１）〜式（４）を満たすように構成されている。即ち、本発明のハニカムフィルタは、上記したセルの輪郭線が折れ曲がる箇所が、その輪郭線の一辺の中点からズレるように配置されている。このため、仮に隔壁からススが剥離したとしても、隔壁表面から剥離したススは、セルの輪郭線の少なくも一辺において、当該辺の中点からズレた箇所で折れ曲がり易くなり、隔壁から剥離したススがセル内の中央寄りに移動し難くなる。すなわち、上述したような輪郭線の一辺の中点からズレた箇所で折れ曲がったススが、他の輪郭線を構成する隔壁から剥離したススの障害となり、セル内中央部分へのススの集中を有効に抑制することができる。

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。図１に示すハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面の一部を拡大した拡大断面図である。本発明のハニカムフィルタの一の実施形態におけるセルの配列を説明するための模式図である。本発明のハニカムフィルタの他の実施形態におけるセルの配列を説明するための模式図である。本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態におけるセルの配列を説明するための模式図である。比較例３のハニカムフィルタにおけるセルの配列を説明するための模式図である。比較例４のハニカムフィルタにおけるセルの配列を説明するための模式図である。隔壁表面にて捕集したススが剥がれ落ちてセル内を閉塞する過程を説明するための模式図である。

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４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４は、図１に示すハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面の一部を拡大した拡大断面図である。

図１〜図３に示すように、ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造部４と、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まで延びる流体の流路となる複数のセル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。ハニカム構造部４は、流入端面１１及び流出端面１２を両端面とする柱状の構造体である。本発明において、セル２とは、隔壁１によって取り囲まれた空間のことを意味する。以下、「セル２を取り囲むように配置された隔壁１」のことを「セル２を区画する隔壁１」ということがある。ハニカムフィルタ１００を構成するハニカム構造部４は、その外周側面に、隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３を更に有している。

目封止部５は、セル２の流入端面１１側の端部又は流出端面１２側の端部のいずれか一方に配設され、セル２の開口部を目封止するものである。目封止部５は、多孔質材料によって構成された多孔質のものである。図１〜図３に示すハニカムフィルタ１００は、流入端面１１側の端部に目封止部５が配設されている所定のセル２と、流出端面１２側の端部に目封止部５が配設されている残余のセル２とが、隔壁１を挟んで交互に配置されている。以下、目封止部５が流入端面１１側の端部に配設されたセル２を「流出セル」ということがある。目封止部５が流出端面１２側の端部に配設されたセル２を「流入セル」ということがある。

図４に示すように、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において、複数のセル２は、一の方向及び一の方向に直交する他の方向に沿って隔壁１を挟んで格子状に配置されている。例えば、一の方向とは、図４の紙面の左右方向であり、他の方向とは、図４の紙面の上下方向である。

本実施形態のハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造部４の上記した断面におけるセル２の形状に関して重要な構成を有している。以下、複数のセル２のうちの一のセル２を第一セル２ａとし、一の方向において第一セル２ａと隣接配置された他のセル２を第二セル２ｂとする。そして、第一セル２ａと第二セル２ｂとを区画する部位に配設された隔壁１を第一隔壁部１ａとする。

第一セル２ａの形状は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも第二セル２ｂに対向する側の辺が第二セル２ｂ側に向かって折れ曲がった変形四角形である。また、第二セル２ｂの形状は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも第一セル２ａに対向する側の辺が第一セル２ａ側に向かって折れ曲がった変形四角形である。本明細書において、変形四角形とは、上述したように、四角形の４つ辺のうちの少なくとも一辺が、その四角形の外側に向かって折れ曲がった略四角形のことを意味する。なお、四角形の外側に向かって折れ曲がる辺は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも１つの辺（即ち、一辺）であればよく、四角形の４つ辺のうちの２つの辺（ニ辺）、３つの辺（三辺）、全ての辺（四辺）が折れ曲がっていてもよい。以下、第一セル２ａの形状及び第二セル２ｂの形状である変形四角形のことを、単に四角形という場合がある。

そして、第一セル２ａの形状及び第二セル２ｂの形状について、以下のように規定した場合、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、下記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている。

まず、第一セル２ａの形状及び第二セル２ｂの形状に関する規定について説明する。第一セル２ａの第二セル２ｂ側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点Ａ１とし、当該辺の他端を頂点Ａ２とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点Ａ０とする。また、頂点Ａ１と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ａ３とし、頂点Ａ２と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ａ４とする。

また、第二セル２ｂの第一セル２ａ側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点Ｂ１とし、当該辺の他端を頂点Ｂ２とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点Ｂ０とする。頂点Ｂ１と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ｂ３とし、頂点Ｂ２と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ｂ４とする。

頂点Ａ１と頂点Ｂ１との距離をＴ［ｍｍ］とする。頂点Ａ１と頂点Ａ２を結ぶ線分Ｌ１と、頂点Ｂ３と頂点Ｂ４を結ぶ線分Ｌ３との距離をＰ１［ｍｍ］とする。頂点Ｂ１と頂点Ｂ２を結ぶ線分Ｌ２と、頂点Ａ３と頂点Ａ４を結ぶ線分Ｌ４との距離をＰ２［ｍｍ］とする。

頂点Ａ０から線分Ｌ１に下ろした垂線の長さをＸ１［ｍｍ］とする。頂点Ｂ０から線分Ｌ２に下ろした垂線の長さをＸ２［ｍｍ］とする。

線分Ｌ１の中点Ｎ１から、頂点Ａ０から線分Ｌ１に下ろした垂線の足Ｎ２までの距離をＹ１［ｍｍ］とする。線分Ｌ２の中点Ｎ３から、頂点Ｂ０から線分Ｌ２に下ろした垂線の足Ｎ４までの距離をＹ２［ｍｍ］とする。ここで、中点Ｎ１と中点Ｎ３とを結ぶ線分Ｌ０を挟んで、頂点Ａ０と頂点Ｂ０とが相互に反対側の位置に存在するものとする。

本実施形態のハニカムフィルタ１００は、フィルタ内に一旦捕集されたススの剥離によるセル２内の閉塞を有効に抑制することができる。特に、ハニカムフィルタ１００は、セル２の断面形状の輪郭線の少なくとも一辺が、外側に向かって折れ曲がっているため、捕集されたススが収縮して固まり隔壁１から浮いた状態となっても、固まったススがセル２内に移動し難い。更に、上記式（１）〜式（４）を満たすことにより、セル２の輪郭線が折れ曲がる箇所が、その輪郭線の一辺の中点からズレるように配置される。このため、仮に隔壁１からススが剥離したとしても、隔壁１表面から剥離したススは、セル２の輪郭線の少なくも一辺において、当該辺の中点からズレた箇所で折れ曲がり易くなり、隔壁１から剥離したススがセル２内の中央寄りに移動し難くなる。すなわち、輪郭線の一辺の中点からズレた箇所で折れ曲がったススが、他の輪郭線を構成する隔壁１から剥離したススの障害となり、セル２内中央部分へのススの集中を有効に抑制することができる。

ハニカムフィルタ１００において、頂点Ａ０と頂点Ｂ０の双方が、中点Ｎ１と中点Ｎ３とを結ぶ線分Ｌ０に対して同じ側に存在すると、第一隔壁部１ａが局所的に薄くなり、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下してしまう。

また、式（１）及び式（２）において、Ｘ１及びＸ２の値が、「Ｔ／３」未満であると、第一隔壁部１ａの折れ曲がりの深さが小さすぎて、剥離したススの折れ曲がり箇所の誘導が十分に行えないことがある。この場合、セル２内中央部分へのススの集中の抑制が困難になる。一方、式（１）及び式（２）において、Ｘ１及びＸ２の値が、「Ｔ／２」以上であると、第一隔壁部１ａが局所的に薄くなり、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下してしまう。

また、式（３）において、Ｙ１の値が、「（Ｐ１−Ｔ）／４」未満であると、第一隔壁部１ａの双方の折れ曲がり箇所が近すぎて、第一隔壁部１ａが局所的に薄くなり、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下してしまう。同様に、式（４）において、Ｙ２の値が、「（Ｐ２−Ｔ）／４」未満であると、第一隔壁部１ａが局所的に薄くなり、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下してしまう。

また、式（３）において、Ｙ１の値が、「３（Ｐ１−Ｔ）／８」以上であると、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下してしまう。同様に、式（４）において、Ｙ２の値が、「３（Ｐ２−Ｔ）／８」以上であると、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下してしまう。

ハニカムフィルタ１００は、図５に示すように、一の方向に沿って配置されたそれぞれのセル２が、隣接配置された２つのセル２相互間において、上記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されていてもよい。例えば、図５に示すハニカムフィルタ１００は、１つのセル２の形状は、四角形の４つ辺のうちの対向する２つの辺のそれぞれが外側に向かって折れ曲がるように構成された変形四角形である。そして、このような変形四角形のセル２が、一の方向に沿って配列している。ここで、図５は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態におけるセルの配列を説明するための模式図である。

図５に示すようなセル２の配列の場合、複数のセル２のうちの任意のセル２を第一セル２ａとした場合、その第一セル２ａの一の方向における両隣りのセル２が、第二セル２ｂの要件を満たすこととなる。そして、上述した両隣りのセル２としての第二セル２ｂを、第一セル２ａと見做した場合、見做された第一セル２ａの両隣りのセル２が、第二セル２ｂの要件を更に満たすこととなる。このように構成することによって、セル２内中央部分へのススの集中をより有効に抑制することができる。

なお、図６に示すように、１つのセル２の形状は、四角形の４つ辺のうちの一つ辺のみが外側に向かって折れ曲がった変形四角形であってもよい。図６は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態におけるセルの配列を説明するための模式図である。図６に示すハニカムフィルタ２００は、複数のセル２のうちの任意のセル２を第一セル２ａとした場合、その第一セル２ａの一の方向における片方の隣りのセル２のみが、第二セル２ｂの要件を満たすこととなる。例えば、図６において、１つの第一セル２ａの左隣りセル２が、上記式（１）〜式（４）の関係を満たす上での第二セル２ｂとなる。このような第一セル２ａの右隣りのセル２は、一の方向における更に右隣りのセル２（図示せず）を第一セル２ａ（図示せず）とした場合に、第二セル２ｂの要件を満たすものであってもよい。図６に示すハニカムフィルタ２００は、一の方向におけるセル２の配列が異なることが以外は、図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００と同様に構成されていることが好ましい。

以下、本明細書において、隣接する２つのセル２，２において、以下のように構成されたセル２，２を「特定関係セル」ということがある。一のセル２において、その形状の１つ辺が隣接する他のセル２に向かって折れ曲がっており、更に、この隣接する他のセル２においても、その形状の１つ辺が上記一のセル２に向かって折れ曲がっている。このような関係にある２つのセル２，２を「特定関係セル」という。また、一のセル２において、特定関係セルとなり得る他のセル２が１個の場合、特定関係セルの組数を、一組とする。例えば、一のセル２に対して、特定関係セルとなり得る他のセル２が２個存在する場合、特定関係セルの組数は、二組となる。

また、図７に示すようなハニカムフィルタ３００であってもよい。図７は、本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態におけるセルの配列を説明するための模式図である。図７に示すハニカムフィルタ３００は、まず、一の方向に沿って配置されたそれぞれのセル２が、隣接配置された２つのセル２相互間において、上記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている。更に、このハニカムフィルタ３００においては、他の方向に沿って配置されたそれぞれのセル２についても、隣接配置された２つのセル２相互間において、上記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている。即ち、ハニカムフィルタ３００において、１つのセル２の形状は、四角形の４つ辺の全てが外側に向かって折れ曲がった変形四角形となっている。従って、ハニカムフィルタ３００においては、図７の紙面の左右方向及び上下方向の双方において、複数のセル２のうちの任意のセル２を第一セル２ａとした場合、その第一セル２ａの両隣りのセル２が第二セル２ｂとなる。このように構成することによって、セル２内中央部分へのススの集中を更により有効に抑制することができる。図７に示すハニカムフィルタ３００は、複数のセル２が配列した一の方向及び他の方向の双方にて、上記式（１）〜式（４）の関係を満たすように構成されていること以外は、図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００と同様に構成されていることが好ましい。

図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００は、頂点Ａ０と頂点Ｂ０とが、中点Ｎ１と中点Ｎ３とを結ぶ線分Ｌ０の中点Ｎ０を対称点とした点対称の位置に存在することが好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタ１００の機械的強度の低下を有効に抑制しつつ、ススの剥離によるセル２内の閉塞をより有効に抑制することができる。

ハニカムフィルタ１００における距離Ｔ［ｍｍ］の具体的な値については特に制限はないが、距離Ｔは、０．１５〜０．３５ｍｍであることが好ましく、０．２５〜０．３０ｍｍであることが更に好ましい。距離Ｔが小さすぎると、ハニカムフィルタ１００の機械的強度が低下することがある。距離Ｔが大きすぎると、ハニカムフィルタ１００の圧力損失が増大することがある。

ハニカムフィルタ１００における距離Ｐ１［ｍｍ］及び距離Ｐ２［ｍｍ］の具体的な値については特に制限はないが、距離Ｐ１及び距離Ｐ２は、１．３５〜２．１０ｍｍであることが好ましく、１．４５〜１．８０ｍｍであることが更に好ましい。距離Ｐ１及び距離Ｐ２が小さすぎると、ハニカムフィルタ１００の圧力損失が増大することがある。距離Ｐ１及び距離Ｐ２が大きすぎると、ハニカムフィルタ１００のフィルタとしての捕集性能が低下することがある。距離Ｐ１と距離Ｐ２は、互いに等しい値であることがより好ましい。

隔壁１の気孔率については特に制限はないが、例えば、３５〜７０％であることが好ましく、４０〜６０％であることが更に好ましい。隔壁１の気孔率は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の気孔率の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。隔壁１の気孔率が３５％未満であると、圧力損失増加の点で好ましくない。隔壁１の気孔率が７０％を超えると、強度、捕集効率低下の点で好ましくない。

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。なお、ハニカム構造部４の形状が、円形や楕円形などの場合において、ハニカム構造部４の最外周に位置するセル２と、この最外周に位置するセル２に隣接するセル２とに関しては、例外的に上記式（１）〜式（４）の関係を満たしていなくともよい。

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。ハニカムフィルタ１００を、排ガス浄化用のフィルタとして用いた際に、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。

隔壁１の材料については特に制限はない。例えば、隔壁１の材料が、炭化珪素、コージェライト、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。

目封止部５の材料についても特に制限はない。例えば、上述した隔壁１の材料と同様の材料を用いることができる。

隔壁１に担持される排ガス浄化用触媒の種類については特に制限はないが、酸化触媒であることが好ましい。酸化触媒としては、貴金属を含有するものを挙げることができる。具体的には、白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものが好ましい。酸化触媒は、ハニカムフィルタ１００によって捕集除去された排ガス中のスス等のＰＭを燃焼除去するための触媒である。

（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、前述の隔壁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。

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設けられた口金を用いることができる。特に、押出成形用の口金として、上記式（１）〜式（４）の関係を満たすような第一セルと第二セルとが少なくとも一の方向に配列するようなセル構造を形成するためのスリットが設けられた口金を用いることが好ましい。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。

次に、乾燥したハニカム成形体のセルの開口部に目封止部を配設する。具体的には、例えば、まず、目封止部を形成するための原料を含む目封止材を調製する。次に、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す。次に、先に調製した目封止材を、ハニカム成形体の流入端面側のマスクが施されていない流出セルの開口部に充填する。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材を充填する。

次に、セルのいずれか一方の開口部に目封止部を配設したハニカム成形体を焼成して、ハニカムフィルタを作製する。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）
タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを用意し、これらを混合してコージェライト化原料を得た。コージェライト化原料は、その化学組成が、ＳｉＯ_２が４２〜５６質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が３０〜４５質量％、及びＭｇＯが１２〜１６質量％となるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを、所定の割合で調合したものである。

次に、得られたコージェライト化原料に、造孔材、バインダとしてのメチルセルロース、及び分散媒としての水を添加し、これらを混合して成形原料を得た。造孔材は、コージェライト化原料１００質量部に対して、５質量部添加した。バインダは、コージェライト化原料１００質量部に対して、５質量部添加した。分散媒は、コージェライト化原料１００質量部に対して、３７質量部添加した。

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、図６に示すように、四角形の４つ辺のうちの一つ辺のみが外側に向かって折れ曲がった変形四角形とした。表１の「参照図」の欄には、各実施例及び比較例におけるハニカムフィルタのセルの形状を参照するための図面の番号を示す。例えば、参照図が図６の場合は、上述したように、セルの形状は、四角形の４つ辺のうちの一つ辺のみが外側に向かって折れ曲がった変形四角形である。参照図が図５の場合は、セルの形状は、四角形の４つ辺のうちの対向する２つの辺のそれぞれが外側に向かって折れ曲がるように構成された変形四角形である。

次に、得られた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、目封止部を形成するための目封止材を調製した。次に、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、先に調製した目封止材を、ハニカム成形体の流入端面側のマスクが施されていない流出セルの開口部に充填して目封止部を形成した。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材を充填して目封止部を形成した。

次に、各目封止部を形成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作製した。

実施例１のハニカムフィルタは、距離Ｔの値が０．３ｍｍであり、距離Ｐ１及び距離Ｐ２の値が１．４７ｍｍであった。また、実施例１のハニカムフィルタは、１セル当たりの特定関係セルの組数が一組であった。各結果を表１に示す。また、実施例１のハニカムフィルタにおける、式（１）のＸ１、式（２）のＸ２、式（３）のＹ１、及び式（４）のＹ２の値を、表１に示す。実施例１のハニカムフィルタは、頂点Ａ０と頂点Ｂ０の位置関係が、線分Ｌ０を挟んで反対側に位置するものであった。

実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、スス詰まり、及びアイソスタティック強度についての評価を行った。結果を表２に示す。

［スス詰まり］
まず、酸化触媒成分を含む触媒スラリーを調製し、実施例１のハニカムフィルタの流出端面側から触媒スラリーを導入し、ハニカムフィルタの流出セルを区画する隔壁に触媒を担持した。その後、ハニカムフィルタの隔壁に対して、５．０ｇ／Ｌのススを堆積させ、入口端面から霧吹きをし、ハニカムフィルタ内部に至るまで十分湿らせた後に１３０℃の定温乾燥機で十分に乾燥させた。その後、セル内のスス詰まりを確認し、以下の評価基準に基づいて評価を行った。ここで標準圧損とは、セル形状が正方形であり、隔壁厚さが各実施例の隔壁厚さの平均厚さと同じであり、材質、セル密度、セルピッチが同じであるハニカムフィルタを用いてスス詰まりを評価したときの圧力損失の値を意味する。
評価「優」：スス詰まりのない標準圧損の１．０倍以上、１．１倍未満の場合を、評価「優」とした。
評価「良」：スス詰まりのない標準圧損の１．１倍以上、１．５倍未満の場合を、評価「良」とした。
評価「不可」：スス詰まりのない標準圧損の１．５倍以上の場合を、評価「不可」とした。

［アイソスタティック強度］
実施例及び比較例のハニカムフィルタについて、直径１９０．５ｍｍ実体品を作製して、アイソスタティック強度の測定を行った。そして、アイソスタティック強度の測定結果について、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
評価「優」：１．０ＭＰａ以上の場合を、評価「優」とした。
評価「良」：０．７ＭＰａ以上、１．０ＭＰａ未満の場合を、評価「良」とした。
評価「不可」：０．７ＭＰａ未満の場合を、評価「不可」とした。

（実施例２〜３）
実施例２〜３においては、表１に示すような構成としたこと以外は、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した。実施例３のハニカムフィルタは、セルの形状が、図５に示すような、四角形の４つ辺のうちの対向する２つの辺がそれぞれ外側に向かって折れ曲がった変形四角形であった。実施例３のハニカムフィルタは、１セル当たりの特定関係セルの組数が二組であった。

（比較例１〜５）
比較例１〜５においては、表１に示すような構成としたこと以外は、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した。比較例３のハニカムフィルタは、図８に示すハニカムフィルタ４００のように、各セル２０２の形状が、四角形の１つの辺が斜辺となる台形であり、隣接する２つのセル２０２，２０２が、両者を区画する隔壁２０１を挟んで点対称となるような位置関係となっていた。比較例４のハニカムフィルタは、図９に示すハニカムフィルタ５００のように、各セル３０２の形状が、四角形の４つ辺のうちの一つ辺のみが外側に向かって折れ曲がった変形四角形であった。そして、図９に示すハニカムフィルタ５００のように、隣接する２つのセル３０２，３０２が、両者を区画する隔壁３０１を挟んで線対称となるような位置関係となっていた。

実施例２〜３及び比較例１〜５のハニカムフィルタについても、実施例１と同様の方法で、スス詰まり、及びアイソスタティック強度についての評価を行った。結果を表２に示す。

（結果）
実施例１〜３のハニカムフィルタは、スス詰まり、及びアイソスタティック強度の評価において、共に良好な結果が得られた。一方で、比較例１のハニカムフィルタは、スス詰まりの評価結果が不可であった。また、比較例２〜５のハニカムフィルタは、アイソスタティック強度の評価結果が不可であった。

本発明のハニカムフィルタは、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとして利用することができる。

１：隔壁、１ａ：第一隔壁部、２：セル、２ａ：第一セル、２ｂ：第二セル、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、１００，２００，３００，４００，５００、９００：ハニカムフィルタ、１０１、２０１、３０１：隔壁、１０２、２０２、３０２：セル、１０９：スス。

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封止するように配置された目封止部と、を備え、
前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、複数の前記セルは、一の方向及び前記一の方向に直交する他の方向に沿って前記隔壁を挟んで格子状に配置されており、
複数の前記セルのうちの一の前記セルを第一セルとし、前記一の方向において前記第一セルと隣接配置された他の前記セルを第二セルとし、前記第一セルと前記第二セルとを区画する部位に配設された前記隔壁を第一隔壁部とした場合に、
前記第一セルの形状は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも前記第二セルに対向する側の辺が前記第二セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、
前記第二セルの形状は、四角形の４つ辺のうちの少なくとも前記第一セルに対向する側の辺が前記第一セル側に向かって折れ曲がった変形四角形であり、且つ、
前記第一セルの前記第二セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点Ａ１とし、当該辺の他端を頂点Ａ２とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点Ａ０とし、前記頂点Ａ１と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ａ３とし、前記頂点Ａ２と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ａ４とし、
前記第二セルの前記第一セル側に向かって折れ曲がった辺の一端を頂点Ｂ１とし、当該辺の他端を頂点Ｂ２とし、当該辺の折れ曲がった頂部を頂点Ｂ０とし、前記頂点Ｂ１と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ｂ３とし、前記頂点Ｂ２と隣接する四角形における他の頂点を頂点Ｂ４とし、
前記頂点Ａ１と前記頂点Ｂ１との距離をＴ［ｍｍ］とし、
前記頂点Ａ１と前記頂点Ａ２を結ぶ線分Ｌ１と、前記頂点Ｂ３と前記頂点Ｂ４を結ぶ線分Ｌ３との距離をＰ１［ｍｍ］とし、
前記頂点Ｂ１と前記頂点Ｂ２を結ぶ線分Ｌ２と、前記頂点Ａ３と前記頂点Ａ４を結ぶ線分Ｌ４との距離をＰ２［ｍｍ］とし、
前記頂点Ａ０から前記線分Ｌ１に下ろした垂線の長さをＸ１［ｍｍ］とし、
前記頂点Ｂ０から前記線分Ｌ２に下ろした垂線の長さをＸ２［ｍｍ］とし、
前記線分Ｌ１の中点Ｎ１から、前記頂点Ａ０から前記線分Ｌ１に下ろした垂線の足Ｎ２までの距離をＹ１［ｍｍ］とし、
前記線分Ｌ２の中点Ｎ３から、前記頂点Ｂ０から前記線分Ｌ２に下ろした垂線の足Ｎ４までの距離をＹ２［ｍｍ］とした場合に、
前記中点Ｎ１と前記中点Ｎ３とを結ぶ線分Ｌ０を挟んで、前記頂点Ａ０と前記頂点Ｂ０とが相互に反対側の位置に存在し、
下記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている、ハニカムフィルタ。
式（１）：Ｔ／３≦Ｘ１＜Ｔ／２
式（２）：Ｔ／３≦Ｘ２＜Ｔ／２
式（３）：（Ｐ１−Ｔ）／４≦Ｙ１＜３（Ｐ１−Ｔ）／８
式（４）：（Ｐ２−Ｔ）／４≦Ｙ２＜３（Ｐ２−Ｔ）／８
前記一の方向に沿って配置されたそれぞれの前記セルが、隣接配置された２つの前記セル相互間において、前記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
前記他の方向に沿って配置されたそれぞれの前記セルが、隣接配置された２つの前記セル相互間において、前記式（１）〜式（４）のそれぞれの関係を満たすように構成されている、請求項２に記載のハニカムフィルタ。
前記頂点Ａ０と前記頂点Ｂ０とが、前記中点Ｎ１と前記中点Ｎ３とを結ぶ線分Ｌ０の中点Ｎ０を対称点とした点対称の位置に存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
前記距離Ｔが、０．１５〜０．３５ｍｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
前記距離Ｐ１及び前記距離Ｐ２が、１．３５〜２．１０ｍｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
前記距離Ｐ１と前記距離Ｐ２が等しい値である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。