JP5292282B2 - ハニカムセグメント及びハニカム構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ハニカムセグメント及びハニカム構造体に関する発明である。

内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して排ガス中から除去する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジンから排出される微粒子（以下「ＰＭ」ということがある。）の除去に関する規制は世界的に強化される傾向にあり、ＰＭを除去するための捕集フィルタ（以下「ＤＰＦ」ということがある。）としてハニカム構造体の使用が注目され、種々のシステムが提案されている。上記ＤＰＦは、通常、多孔質の隔壁によって流体の流路となる複数の断面形状が四角形のセルが区画形成されたものであり、セルを交互に目封じすることで、セルを構成する多孔質の隔壁がフィルタの役目を果たす構造である。ここで、断面形状とは、セルをその長手方向に垂直な平面で切断したときの、その断面の形状をいう。

ＤＰＦは、一方の端部側から微粒子を含有する排ガス等を流入させ、隔壁で微粒子を濾過した後に、浄化されたガスを他方の端部側から排出するものであるが、排ガスの流入に伴い、排ガス中に含有される微粒子が上記一方の端部（排ガスが流入する側の端部）に堆積し、セルを閉塞させるという問題があった。これは、排ガス中に多量の微粒子が含有される場合や、寒冷地において発生し易い現象である。このようにセルが閉塞すると、ＤＰＦにおける圧力損失が急激に大きくなるという問題があった。このようなセルの閉塞を抑制するために、上記排ガスが流入する側の端部において開口しているセル（流入側セル）の断面積と、上記他方の端部（排ガスが流出する側の端部）において開口しているセル（流出側セル）の断面積とを異ならせるものが提案されている。ここで、断面積とは、セルをその長手方向に垂直な平面で切断したときの、その断面の面積をいう。

しかし、セルの断面形状が四角形のハニカムフィルタの、流入側セルの断面積と流出側セルの断面積とを互いに異ならせるようにすると、セルを形成する隔壁の厚さが、隔壁同士が交差する部分（以下、「交点部」ということがある。）の一部で薄くなることになり、強度的に弱くなるという問題があった。そのため、ＤＰＦにＰＭが堆積したときにポストインジェクションを実施し、ＰＭを燃焼除去するが、この際に、薄くなった交点部の一部に応力が集中し、破壊し易くなるという問題があった。ここで、隔壁同士が交差する部分とは、ハニカムフィルタをその長手方向に垂直な平面で切断したときの断面において、交差する隔壁の双方に属する部分をいう。例えば、上記断面において、直線状に延びる同じ厚さの隔壁同士が交差する場合には、交差する部分の正方形の範囲をいう。

また、断面積の大きな流入側セルと断面積の小さな流出側セルとを有するハニカムフィルタであって、断面積の大きなセルの断面形状が、四角形の角部を直線的に切り落とした八角形であるハニカムフィルタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、格子状のハニカム構造体では、中心軸に垂直な方向の断面形状におけるセル開口率が中心部から外周部に向かって連続的又は段階的に増大する構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、前述した、ハニカム構造体の一端を目封じしたハニカムフィルタは、クラックが生じにくい耐久性に優れたハニカムフィルタとして開示されている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、ハニカム構造体では、使用時に反応率、浄化効率、再生効率の低下を抑えつつ、圧力損失が小さく熱応力損失に対する耐久性に優れたハニカム構造体が開示されている（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、流入側セルと流出側セルとの断面積を異ならせたハニカムフィルタでは、セルの断面形状を八角形とすることにより、上記交点部の一部が薄くなる状態は若干解消されるが、強度的な弱さの問題は依然として残っている。セルの断面が四角形の四角セルでは、断面の中心部において、堆積スート燃焼時に発生するヒートスポットにより中心部が圧縮場となり、ヒートスポットから離れた外周部において引張応力が発生してクラックが発生するが、セルの断面形状が四角形−八角形の場合、ヒートスポット域内でも歪みが生じる。そして、一体成形体のハニカムフィルタ（ハニカム構造体）の場合は中心と外周部との距離が離れているため温度差が大きくなりクラックが発生しやすく、セグメント体の接合体の場合は、スートが堆積せず、また熱容量の大きい接合材にセグメントが囲まれているため、中心とセグメント外周との温度差がつき易く、クラックが発生しやすい。そこで、セルを閉塞させるという問題と強度的な弱さの問題とを解決したハニカム構造体が望まれている。

仏国特許出願公開第２７８９３２７号明細書 特開２００６−２８１１３４号公報 特開２００３−２５４０３４号公報 特開２００２−３０１３２５号公報

本発明の課題は、熱伝導率の違いによるヒートスポットの発生によるクラック発生を防止した、流入側セルと流出側セルとの断面積を異ならせたハニカムセグメント及びハニカム構造体を提供することにある。

断面における中心部の第１のセルから、外周部の第１のセルに向かい第１のセルの開口率が連続的に又は段階的に大きくなるように形成することにより上記課題を解決できることを見出した。本発明によれば、以下のハニカムセグメント及びハニカム構造体が提供される。

［１］ 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封じされた第１のセルと、前記一方の端部が目封じされ且つ前記他方の端部が開口された第２のセルとが交互に配設されて、前記第１のセルが開口する前記一方の端部から流入した前記流体を、前記隔壁を透過させて前記第２のセル内に透過流体として流出させ、前記透過流体を前記第２のセルが開口する前記他方の端部から流出させることができるように構成されており、前記第１のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が前記第２のセルの断面積よりも大きく、前記第１のセルと前記第２のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面において、第１の方向と、その第１の方向に垂直な第２の方向に、交互に並んで配設され、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した前記断面における中心部の前記第１のセルから、前記断面における最外周の不完全なセルを除いた外周部の前記第１のセルに向かい前記第１のセルの開口率が連続的に又は段階的に大きく形成されたハニカムセグメント。

［２］ 前記第１のセルとその第１のセルに隣接する第１のセルとの間に存在する隔壁の厚さが、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に厚くなる前記［１］に記載のハニカムセグメント。

［３］ 目封じされていない端部の前記第１のセルの開口率と、目封じされていない端部の前記第２のセルの開口率との差が、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に大きくなる前記［１］又は［２］に記載のハニカムセグメント。

［４］ 前記中心部の前記第１のセルの開口率は、前記外周部の前記第１のセルの開口率に対して６０％以上９６％以下である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムセグメント。

［５］ 前記中心部における前記第１のセル間の隔壁の厚さは、前記外周部における前記第１のセル間の隔壁の厚さに対して１０４％以上１５５％以下である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムセグメント。

［６］ 前記中心部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差は、前記外周部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差に対して６０％以上９６％以下である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムセグメント。

［７］ 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封じされた第１のセルと、前記一方の端部が目封じされ且つ前記他方の端部が開口された第２のセルとが交互に配設されて、前記第１のセルが開口する前記一方の端部から流入した前記流体を、前記隔壁を透過させて前記第２のセル内に透過流体として流出させ、前記透過流体を前記第２のセルが開口する前記他方の端部から流出させることができるように構成されており、前記第１のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が前記第２のセルの断面積よりも大きく、前記第１のセルと前記第２のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面において、第１の方向と、その第１の方向に垂直な第２の方向に、交互に並んで配設され、前記断面における中心部の前記第１のセルから、前記断面における最外周の不完全なセルを除いた外周部の前記第１のセルに向かい前記第１のセルの開口率が連続的に又は段階的に大きくなるように一体成形により形成されたハニカム構造体。

［８］ 前記第１のセルとその第１のセルに隣接する第１のセルとの間に存在する隔壁の厚さが、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に厚くなる前記［７］に記載のハニカム構造体。

［９］ 目封じされていない端部の前記第１のセルの開口率と、目封じされていない端部の前記第２のセルの開口率との差が、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に大きくなる前記［７］又は［８］に記載のハニカム構造体。

［１０］ 前記中心部の前記第１のセルの開口率は、前記外周部の前記第１のセルの開口率に対して６０％以上９６％以下である前記［７］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１１］ 前記中心部における前記第１のセル間の隔壁の厚さは、前記外周部における前記第１のセル間の隔壁の厚さに対して１０４％以上１５５％以下である前記［７］〜［１０］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１２］ 前記中心部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差は、前記外周部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差に対して６０％以上９６％以下である前記［７］〜［１１］のいずれかに記載のハニカム構造体。

断面における中心部の第１のセルから、断面における最外周の不完全なセルを除いた外周部の第１のセルに向かい第１のセルの開口率が連続的に又は段階的に大きくなるように形成することにより、熱伝導率の違いによるヒートスポットが発生してクラックが生じることを防止することができる。

本発明のハニカムセグメントの接合により形成された実施形態１のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 図１のハニカム構造体に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 開口率の変化を説明するための模式図である。 開口率の算出定義を説明するための模式図である。 一体成形により形成された本発明の実施形態２のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 ハニカム構造体の開口率の変化を説明するための模式図である。

符号の説明

１：ハニカム構造体、２：ハニカムセグメント、４：外周コート層、５：セル、５ａ：第１のセル（大セル）、５ｂ：第２のセル（小セル）、６：隔壁、７：充填材、９：接合材層、２０：ハニカム構造体。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

（実施形態１）
図１は本発明のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントを示す斜視図である。さらに、図３は、図２のハニカムセグメントのＡ−Ａ断面図である。

ここで、本発明のハニカムセグメント２は、図１及び図２に示すように、ハニカム構造体１（ハニカムセグメント接合体）の全体構造の一部を構成する形状を有し、ハニカム構造体１の中心軸（長手方向）に対して垂直な方向に組み付けられることによってハニカム構造体１を構成する。セル５はハニカム構造体１の中心軸方向に互いに並行するように配設されており、隣接しているセル５におけるそれぞれの端部が交互に充填材７によって目封止されている。

さらに具体的に説明すると、ハニカムセグメント２は、断面が四角形状の柱状に形成されており、流体の流路となる複数のセル５を区画形成する多孔質の隔壁６を備え、セル５の長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が異なる２種類のセル５ａ，５ｂが形成されている。第１のセル（大セル）５ａは、セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が第２のセル（小セル）５ｂの断面積よりも大きく、角部に相当する部分が切り落とされた八角形状または角部に相当する部分が円弧状の四角形状に形成されており、第２のセル（小セル）５ｂは、四角形状に形成されている。また、角部とは、断面形状が、相当する多角形（直線部分を延長して形成される多角形）であるとした場合の頂点及びその周辺に相当する部分である。

これら第１のセル５ａと第２のセル５ｂは、セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面において、第１の方向と、その第１の方向に垂直な第２の方向に、交互に並んで配設されている。そして、図３に模式的に示す断面図のように、一方の端部Ａが開口され且つ他方の端部Ｂが目封じされた第１のセル５ａと、一方の端部Ａが目封じされ且つ他方の端部Ｂが開口された第２のセル５ｂとが交互に配設されて、第１のセル５ａが開口する一方の端部Ａから流入した流体を、隔壁６を透過させて第２のセル５ｂ内に透過流体として流出させ、透過流体を第２のセル５ｂが開口する他方の端部Ｂから流出させることができるように構成されている。

このように、実施形態１のハニカム構造体１は、第１のセル５ａの断面積と第２のセル５ｂの断面積とを異ならせ（第１のセル５ａの断面積が第２のセル５ｂの断面積より大きい）、後述するような開口率を有するハニカムセグメント２が接合され、第１のセル５ａが開口する側の端部（一方の端部）Ａから流体を流入させることにより（断面積の大きい第１のセル５ａが流入側セルとなる）、ハニカム構造体１に微粒子を含有する排ガスを流したときに、一方の端部（流入側の端部）Ａに開口する第１のセル５ａが閉塞されることを抑制することができる。

ハニカムセグメント２の材料としては強度、耐熱性の観点から、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材、珪素−炭化珪素複合材、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群から選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が好ましい。

ハニカムセグメント２の作製は、例えば、上述の材料から適宜選択したものに、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等のバインダー、界面活性剤、溶媒としての水等を添加して、可塑性の坏土とし、この坏土を上述の形状となるように押出成形し、次いで、マイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼結することにより行うことができる。

セル５の目封止に用いる充填材７としては、ハニカムセグメント２と同様な材料を用いることができる。充填材７による目封止は、目封止をしないセル５をマスキングした状態で、ハニカムセグメント２の端面をスラリー状の充填材７に浸漬することにより開口しているセル５に充填することにより行うことができる。充填材７の充填は、ハニカムセグメント２の成形後における焼成前に行っても、焼成後に行ってもよいが、焼成前に行うことの方が、焼成工程が１回で終了するため好ましい。

図４を用いて、ハニカムセグメント２の開口率について説明する。図４に示すように、ハニカム構造体１を形成するために接合される個々のハニカムセグメント２は、断面における中心部の第１のセルから、最外周の不完全なセルを除いた外周部の第１のセルに向かい第１のセルの開口率が連続的に又は段階的に大きくなるように形成されている（図４は、説明のため誇張して描かれている）。

ここで、開口率は、図５に示すように、中心部においては、ハニカムセグメント２の中心２×２セルの開口率算出領域における平均、外周部においては、最外周の不完全セルを除いた最外周２×２セルの９０度４方向の４箇所の平均で定義する。中心部と外周部との間のセルは隣り合う２×２セルの平均で算出する。開口率算出領域は、図５に示すように、隣接する２×２セルの各セルの中心部を結んだ正方形の領域である。この正方形の面積に対する隔壁部を除いた開口部の面積の比を開口率とする。

中心部の第１のセル５ａの開口率は、外周部の第１のセル５ａの開口率に対して６０％以上９６％以下であるように形成されるとよい。このように、中心部の開口率を小さくすることにより、強度が向上し、堆積スート燃焼時に発生する歪みによるクラック発生を防止することができる。

また目封じされていない端部Ａの第１のセル５ａの開口率と、目封じされていない端部Ｂの第２のセル５ｂの開口率との差が、中心部から外周部に向かい連続的に又は段階的に大きくなるように形成されることが望ましい。

より具体的には、第１のセル５ａとその第１のセル５ａに隣接する第１のセル５ａとの間に存在する隔壁の厚さが、中心部から外周部に向かい連続的に又は段階的に厚くなるように形成されることが望ましい。すなわち、図４に示すように、隔壁の厚さＬ１は、隔壁の厚さＬ２よりも大きく形成される。そして、中心部における第１のセル５ａ間の隔壁の厚さは、外周部における第１のセル５ａ間の隔壁の厚さに対して１０４％以上１５５％以下であるように形成されることが望ましい。

さらに、中心部における第１のセル５ａの開口率と第２のセル５ｂの開口率との開口率差は、外周部における第１のセル５ａの開口率と第２のセル５ｂの開口率との開口率差に対して６０％以上９６％以下であるように形成されることが望ましい。

このように形成することにより、中心部の隔壁の歪みに対する強度を向上させ、クラック発生を防止することができる。

以上のようなハニカムセグメント２の作製の後、ハニカムセグメント２の外周面にスラリー状の接合材層９を塗布し、所定の立体形状（ハニカム構造体１の全体構造）となるように複数のハニカムセグメント２を組み付け、この組み付けた状態で圧着した後、加熱乾燥する。このようにして、複数のハニカムセグメント２が一体的に接合された接合体を作製する。

本発明で得られるハニカム構造体１は、例えば、図１に示すように、複数のハニカムセグメント２が接合材層を介して互いの接合面で一体的に接合されたハニカムセグメント接合体と、ハニカムセグメント接合体の外周面を被覆する外周コート層４とを備え、流体の流路となる複数のセル５が中心軸方向に互いに並行するように配設された構造を有する。

尚、本発明に用いられる接合材層９は、ハニカムセグメント２の外周面に塗布されて、ハニカムセグメント２を接合するように機能する。接合材層９の形成は、例えば、ハニカムセグメント２の作製の後、ハニカムセグメント２の外周面にスラリー状の接合材層９を塗布し、所定の立体形状（ハニカム構造１の全体構造）となるように複数のハニカムセグメント２を組み付け、この組み付けた状態で圧着した後、加熱乾燥するようにして行うことを挙げることができる。この場合、塗布は隣接しているそれぞれのハニカムセグメント２の外周面に行ってもよいが、隣接したハニカムセグメント２の相互間においては、対応した外周面の一方に対してだけ行ってもよい。

本発明に用いられる接合材層９としては、無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子から構成されてなるものを好適例として挙げることができる。具体的には、無機繊維としては、例えば、アルミノシリケート及びアルミナ等の酸化物繊維、その他の繊維（例えば、ＳｉＣ繊維）等を挙げることができる。無機バインダーとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル、粘土等を挙げることができる。有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルローズ（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）等を挙げることができる。無機粒子としては、例えば、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト等のセラミックスを挙げることができる。

以上のように形成されたハニカム構造体１は、第１のセル（流入セル）５ａにおいては、図３に示すような、左端部側が開口している一方、右端部側が充填材７によって目封止されており、これと隣接する他のセル（流出セル）５ｂにおいては、左端部側が充填材７によって目封止されているが、右端部側が開口しているハニカムセグメント２の接合体として形成されている。このような目封止により、図２に示すように、ハニカムセグメント２の端面は、市松模様状を呈するようになる。このような複数のハニカムセグメント２が接合されたハニカム構造体１を排ガスの排気系内に配置した場合、排ガスが図３における左側から各ハニカムセグメント２のセル５内に流入して右側に移動する。そして、隔壁６を通過する際に排ガス中のスートを含む粒子状物質（パティキュレート）が隔壁６に捕捉される。このようにして、排ガスの浄化を行うことができる。このような捕捉によって、ハニカムセグメント２の内部にはスートを含む粒子状物質（パティキュレート）が経時的に堆積して圧力損失が大きくなるため、スート等を燃焼させる再生が行われるが、開口率を変化させたハニカムセグメント２を接合しているため、クラックが発生しにくく耐熱性を有する。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について説明する。図６は本発明のハニカム構造体２０を模式的に示す斜視図である。ハニカム構造体２０は、一体成形されており、セル５はハニカム構造体２０の中心軸方向に互いに並行するように配設されており、隣接しているセル５におけるそれぞれの端部が交互に充填材７によって目封止されている。

さらに具体的に説明すると、ハニカム構造体２０は、柱状に形成されており、流体の流路となる複数のセル５を区画形成する多孔質の隔壁６を備え、セル５の長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が異なる２種類のセル５ａ，５ｂが形成されている。実施形態１と同様に、第１のセル（大セル）５ａは、セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が第２のセル（小セル）５ｂの断面積よりも大きく、角部に相当する部分が切り落とされた八角形状または角部に相当する部分が円弧状の四角形状に形成されており、第２のセル（小セル）５ｂは、四角形状に形成されている。

ハニカム構造体２や目封止に用いる充填材７等の材料や、その他詳細は、一体成形されている点以外は、実施形態１とほぼ同様であるため、説明を省略する。

実施形態２のハニカム構造体１は、図７に示すように、断面における中心部の第１のセル５ａから、断面における最外周の不完全なセルを除いた外周部の第１のセル５ａに向かい第１のセル５ａの開口率が連続的に又は段階的に大きくなるように形成されている。

ここで、開口率は、中心部においては、ハニカム構造体２０の中心２×２セルの開口率算出領域Ａにおける平均、外周部においては、最外周の不完全セルを除いた最外周２×２セルの９０度４方向の４箇所（開口率算出領域Ｃ_１〜Ｃ_４）の平均で定義する。中心部と外周部との間のセルは隣り合う２×２セルの平均（開口率算出領域Ｂ）で算出する。なお、開口率算出領域の取り方は、図５と同様である。

中心部の第１のセル５ａの開口率は、外周部の第１のセル５ａの開口率に対して６０％以上９６％以下であるように形成されることが望ましい。

目封じされていない端部の第１のセル５ａの開口率と、目封じされていない端部の第２のセル５ｂの開口率との差が、中心部から外周部に向かい連続的に又は段階的に大きくなるように形成されることが望ましい。

より具体的には、第１のセル５ａとその第１のセル５ａに隣接する第１のセル５ａとの間に存在する隔壁の厚さが、中心部から外周部に向かい連続的に又は段階的に厚くなるように形成されることが望ましい。すなわち、中心部における第１のセル５ａ間の隔壁の厚さは、外周部における第１のセル５ａ間の隔壁の厚さに対して１０４％以上１５５％以下であるように形成されることが望ましい。

さらに、中心部における第１のセル５ａの開口率と第２のセル５ｂの開口率との開口率差は、外周部における第１のセル５ａの開口率と第２のセル５ｂの開口率との開口率差に対して６０％以上９６％以下であるように形成されることが望ましい。

このように、第１のセル（流入セル）５ａと第２のセル（流出セル）５ｂの断面積を異ならせ、かつ第１のセル５ａの開口率が中心部と外周部にて異なるように一体成形により形成されたハニカム構造体２０は、中心部の隔壁の歪みに対する強度が向上し、クラック発生が防止される。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

２．０Ｌのディーゼルエンジンを用いて再生試験を行った。ＤＰＦは、直径１４４ｍｍ長さ１５２ｍｍ、気孔率５０％で、前段に酸化触媒を搭載した。所定量のスートをＤＰＦに堆積させ、１７００ｒｐｍ×２０Ｎｍの状態にして、ポストインジェクションを行うことでエンジン排気ガスの温度を６９０℃に上昇させ、ＤＰＦの圧力損失が、落ち始めたところでアイドル状態に切り替えた。このアイドル状態に切り替えることで、酸素濃度を上げて、排気ガス流量を減少させることで、ＤＰＦ内部温度を上昇させ、ＤＰＦを再生した。ＤＰＦ内部が非常に高温の場合は、ＤＰＦ出口端面にクラックが発生することがあるため注意が必要である。

比較例として、異なるＤＰＦを準備し、ＤＰＦ入口の排気ガス温度は一定で、ＤＰＦに堆積させるスート量を８ｇ／Ｌから０．２ｇ／Ｌ間隔で増加させていき、出口端面クラックが発生するスート堆積量の比較評価を行った。

ＤＰＦで次のように異なる構造のＤＰＦを用意した。外周部に比べ、（ａ）中心部の開口率を小さくしていったサンプル（実施例１−１〜１−１０）、（ｂ）中心部の隔壁厚を大きくしていったサンプル（実施例２−１〜２−１３）、（ｃ）中心部のセル密度を大きくしていったサンプル（実施例３−１〜３−１４）、（ｄ）中心部の第１セル／第２セル開口率比を小さくしていったサンプル（実施例４−１〜４−１０）。

上記サンプルを用いて、ＤＰＦの入口の排気ガス温度は一定で、ＤＰＦに堆積させるスート量を増加させていき、出口端面クラックが発生するスート堆積量の比較評価を行った。作製したＤＰＦの条件及び結果を表１〜４に示す。表中の実施例にある「−」は、表１の比較例と同じ値が入ることを示す。

（ａ）中心部の開口率を小さくするほど、（ｂ）中心部の隔壁を厚くするほど、（ｃ）中心部のセル密度を大きくするほど、（ｄ）中心部の第１セル／第２セル開口率比を小さくするほど、クラックが発生するスート堆積量が上昇した。実施例１−１、実施例２−１、実施例３−１、実施例４−１は、クラック発生スート量が比較例と同じ８．０ｇ／Ｌ以下であり、判定は×となった。

次に同じエンジンを用いて上記サンプルのスート堆積過程での圧損上昇をモニタリングし、各サンプルにて４ｇ／Ｌスート堆積時の圧損を評価した。

クラックが発生するスート堆積量が上昇するのに対し、スート堆積時の圧損は徐々に上昇していった。圧損が上昇する理由は、（ａ）中心部の開口率を小さくするほど、（ｂ）中心部の隔壁を厚くするほど、（ｃ）中心部のセル密度を大きくするほど、（ｄ）中心部の第１セル／第２セル開口率比を小さくするほど、一体品で評価したときに、スートが堆積可能な膜面積が低下しているため、単位堆積あたりのスート堆積量が多くなり、スート層を含む壁通過圧損が上昇するためである。実施例１−１０、実施例２−１３、実施例３−１３、実施例３−１４、実施例４−１０では、圧損が１０ｋＰａを超えたため判定は、×となった。

本発明のハニカム構造体は、排ガス用の捕集フィルタとして、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれている粒子状物質（パティキュレート）を捕捉して除去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として有用である。

Claims (12)

1. 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封じされた第１のセルと、前記一方の端部が目封じされ且つ前記他方の端部が開口された第２のセルとが交互に配設されて、前記第１のセルが開口する前記一方の端部から流入した前記流体を、前記隔壁を透過させて前記第２のセル内に透過流体として流出させ、前記透過流体を前記第２のセルが開口する前記他方の端部から流出させることができるように構成されており、
   前記第１のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が前記第２のセルの断面積よりも大きく、
   前記第１のセルと前記第２のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面において、第１の方向と、その第１の方向に垂直な第２の方向に、交互に並んで配設され、
   前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した前記断面における中心部の前記第１のセルから、前記断面における最外周の不完全なセルを除いた外周部の前記第１のセルに向かい前記第１のセルの開口率が連続的に又は段階的に大きく形成されたハニカムセグメント。
2. 前記第１のセルとその第１のセルに隣接する第１のセルとの間に存在する隔壁の厚さが、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に厚くなる請求項１に記載のハニカムセグメント。
3. 目封じされていない端部の前記第１のセルの開口率と、目封じされていない端部の前記第２のセルの開口率との差が、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に大きくなる請求項１又は２に記載のハニカムセグメント。
4. 前記中心部の前記第１のセルの開口率は、前記外周部の前記第１のセルの開口率に対して６０％以上９６％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカムセグメント。
5. 前記中心部における前記第１のセル間の隔壁の厚さは、前記外周部における前記第１のセル間の隔壁の厚さに対して１０４％以上１５５％以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカムセグメント。
6. 前記中心部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差は、前記外周部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差に対して６０％以上９６％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカムセグメント。
7. 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封じされた第１のセルと、前記一方の端部が目封じされ且つ前記他方の端部が開口された第２のセルとが交互に配設されて、前記第１のセルが開口する前記一方の端部から流入した前記流体を、前記隔壁を透過させて前記第２のセル内に透過流体として流出させ、前記透過流体を前記第２のセルが開口する前記他方の端部から流出させることができるように構成されており、
   前記第１のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面における断面積が前記第２のセルの断面積よりも大きく、
   前記第１のセルと前記第２のセルは、前記セルの長手方向に垂直な平面で切断した断面において、第１の方向と、その第１の方向に垂直な第２の方向に、交互に並んで配設され、
   前記断面における中心部の前記第１のセルから、前記断面における最外周の不完全なセルを除いた外周部の前記第１のセルに向かい前記第１のセルの開口率が連続的に又は段階的に大きくなるように一体成形により形成されたハニカム構造体。
8. 前記第１のセルとその第１のセルに隣接する第１のセルとの間に存在する隔壁の厚さが、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に厚くなる請求項７に記載のハニカム構造体。
9. 目封じされていない端部の前記第１のセルの開口率と、目封じされていない端部の前記第２のセルの開口率との差が、前記中心部から前記外周部に向かい連続的に又は段階的に大きくなる請求項７又は８に記載のハニカム構造体。
10. 前記中心部の前記第１のセルの開口率は、前記外周部の前記第１のセルの開口率に対して６０％以上９６％以下である請求項７〜９のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
11. 前記中心部における前記第１のセル間の隔壁の厚さは、前記外周部における前記第１のセル間の隔壁の厚さに対して１０４％以上１５５％以下である請求項７〜１０のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
12. 前記中心部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差は、前記外周部における前記第１のセルの開口率と前記第２のセルの開口率との開口率差に対して６０％以上９６％以下である請求項７〜１１のいずれか１項に記載のハニカム構造体。

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