セラミックハニカムフィルタ
【課題】 従来より圧力損失を低減した流路の横断面が六角形であるハニカムフィルタを得る。
【解決手段】 セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したセラミックハニカムフィルタであって、前記流路の横断面は六角形で、前記流路の排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、前記流路の排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、流路の両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部と前記流入側封止流路の封止部との流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路とを備え、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が実質的に１つおきに３つずつ配置されている。
【解決手段】 セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したセラミックハニカムフィルタであって、前記流路の横断面は六角形で、前記流路の排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、前記流路の排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、流路の両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部と前記流入側封止流路の封止部との流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路とを備え、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が実質的に１つおきに３つずつ配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中のＰＭを捕集、浄化するセラミックハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの排気ガス中には炭素を主体とするＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）が含まれており、これが大気中に放出されると、人体や環境に悪影響を与える虞がある。このため、ディーゼルエンジンなどの排気ガス系にはＰＭを捕集、浄化するためのフィルタが搭載されている。
【０００３】
図３は、排気ガス中のＰＭを捕集、浄化する、流路の横断面を四角形とした従来のハニカムフィルタ３０を示し、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＣ-Ｃ断面図である。図３で、ハニカムフィルタ３０は、流路方向に垂直な断面が略円状または略楕円状の外周壁３１と、この外周壁３１の内周側で隔壁３２により囲まれた多数の流入側封止流路３４、流出側封止流路３３を有するセラミックハニカム構造体（以下、「ハニカム構造体」という）３９が、排気ガスの流入側端面３７と流出側端面３８おいて各々、封止部３４ａ、封止部３３aで交互に、すなわち市松模様状に目封止されている。また、隔壁３２は、排気ガスが通じる細孔を有する多孔質体となっている。
【０００４】
図３に示すハニカムフィルタ３０において、排気ガスの浄化は以下のとおり行われる。排気ガス（点線矢印で示す）は、流入側端面３７に開口している流出側封止流路３３から流入する。そして、排気ガスは、流出側封止流路３３の流出側が封止部３３ａで 目封止されているので、隔壁３２の細孔を通過して流出側が開口している流入側封止流路３４に流入する。排気ガス中に含まれるＰＭなどは、隔壁３２の細孔を通過する際に隔壁３２の内部と表面とで捕集され、浄化された排気ガスは流入側封止流路３４から流出、大気中に放出される。
【０００５】
さて、ハニカムフィルタまたはハニカム構造体の流路の横断面は、上述したような四角形のものに限らず、三角形や、例えば、特許文献１に記載されるような六角形のものもある。特許文献１には、ハニカムフィルタではなく、排気ガス浄化用触媒担体として流路の横断面を六角形としたハニカム構造体について記載され、流路の横断面が六角形であるハニカム構造体は、三角形や四角形であるハニカム構造体に比較して、耐熱衝撃性が強く、また、排気ガスが流路を流れる際の通気抵抗が小さいため、圧力損失が小さいことが示されている。
【０００６】
このような流路の横断面が六角形であるハニカム構造体を、所望の流路を封止部で目封止し、隔壁を排気ガスが流れる構造のハニカムフィルタとして使用する場合には、流路の横断面が六角形であることから隣接する流路が６ヶ存在するため、流路の横断面が三角形や四角形のハニカムフィルタのように、流路の流入側端面と流出側端面とを交互に封止部で目封止（例えば、流路の横断面が四角形の場合は市松模様状に目封止）することが出来ない。流路の横断面が六角形であるハニカムフィルタの封止部の配置を記載したものとして、例えば特許文献２や特許文献３がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１８１４５８号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９６８２０号公報
【特許文献３】特開２００３−２５４０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４は特許文献２に記載されるハニカムフィルタを示す図であり、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＤ−Ｄ断面図である。特許文献２に記載のハニカムフィルタは、図４に示すように、１つの流出側封止流路４３の回りには、同じ流出側封止流路４３が３ヶ接しているため、実質的に排気ガスが通過する隔壁の表面積が小さく、圧力損失が大きいという問題があった。
【０００９】
また、図５は特許文献３に記載されるハニカムフィルタを示す図であり、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＥ−Ｅ断面図である。特許文献３に記載のハニカムフィルタは、図５に示すように、流路の両端を目封止している両端封止流路５５が存在し、流出側封止流路５３に隣接する６ヶの流路のうち３ヶが両端封止流路５５となっているが、この両端封止流路５５には排気ガスが流入しにくいため、圧力損失が大きいという問題があった。
【００１０】
上記のように従来技術の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタでは、六角形状流路のもつ通気抵抗が小さいという特徴を有するものの、封止部の配置に問題があるため実質的に排気ガスが通過する隔壁の表面積が小さくなり、圧力損失の小さいハニカムフィルタを得ることが困難であった。
【００１１】
したがって本発明の課題は、従来構造の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、より圧力損失を低減した、横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題に対し、封止部の配置の組み合わせについて鋭意検討を行い、六角形状流路がもつ通気抵抗が小さいという特徴を十分発揮しつつ、排気ガスが通過する隔壁の表面積を増加させる、新たな発想に基づく新構造のセラミックハニカムフィルタである本発明に想到した。
【００１３】
本発明は、セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したセラミックハニカムフィルタであって、前記流路の横断面は六角形で、前記流路の排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、前記流路の排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、流路の両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部と前記流入側封止流路の封止部との流路方向に離れて中間部を目封止した中間封止流路とを備え、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が、実質的に１つおきに３つずつ配置されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、横断面とは、流路方向に対して垂直断面を示す。また、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が、実質的に１つおきに３つずつ配置されているとは、ハニカムフィルタの流路の大部分が、上記関係にあることを示し、上記関係にある流路が、全流路の８０％以上あればよく、さらには９０％以上であることが好ましい。
【００１５】
図１は本発明のハニカムフィルタを示す図である。上記構成とすることで、図４〜５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、ハニカムフィルタの圧力損失を低減させることができる。この理由を以下に記す。図４に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタ４０の場合には、図４（ｂ）に示すように流出側封止流路４３の回りには、僅かに３つの流入側封止流路４４が接している。したがって、流出側封止流路４３に流入した排気ガスは、１つの流出側封止流路４３を構成する６面の隔壁４２の内、流入側封止流路４４と接する３面のみを通過し、残りの３面は、排気ガスの通過に寄与してないために、排気ガスが通過する隔壁表面積が小さく、圧力損失が大きくなる。同様に、図５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタ５０の場合においても、流出側封止流路５３に流入した排気ガスの大部分は、１つの流出側封止流路５３を構成する６面の隔壁５２の内、流入側封止流路５４と接する３面のみを通過し、残りの３面は、排気ガスの通過にほとんど寄与してないために、排気ガスが通過する隔壁表面積が小さく、圧力損失が大きくなる。これらに対して、図１に示すように、本発明のハニカムフィルタの場合、流出側封止流路３ｉに流入した排気ガスは、流入側封止流路４ｏへ隔壁２を介して流入するとともに、中間封止部５ａよりも下流においては中間封止流路５ｏにも流入する。また、中間封止流路５ｉに流入した排気ガスは、中間封止部５ａより上流において流出側封止流路３ｉと流入側封止流路４ｏとに流入する。以上のように本発明のハニカムフィルタ１０は、図４〜５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、排気ガスが通過する隔壁の表面積を増大させることができるため、ハニカムフィルタの圧力損失を低減させることができる。加えて、図１に示すように、ハニカムフィルタの流入側端面に封止部が存在する流路の数が、図５に示す従来例に比較して半減するため、また、流出側端面に封止部が存在する流路の数が、図４〜５に示す従来例に比較して半減するため、この部分で排気ガスの流れがよどむことで発生する圧力損失の低減に貢献する。
【００１６】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記中間封止流路における封止部の前端面と、前記流入側封止流路における封止部の後端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｆ）が、前記流入側封止流路における封止部の後端面と前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされ、かつ、前記中間封止流路における封止部の後端面と、前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｂ）が、前記間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされていることが好ましい。
【００１７】
上記構成とすることで、ハニカムフィルタがＰＭを捕集した際の圧力損失の増加を低減させることができる。この理由は以下のように考えられる。本発明のハニカムフィルタ１０がＰＭを捕集した際、流出側封止流路３及び中間封止流路５の内部において、ＰＭは封止部３ａ及び５ａの前端面近傍の隔壁に多く堆積し、封止部３ａまたは封止部５ａの前端面から排気ガス流入側に離れるに従って、ＰＭの堆積量は減少する。従って、ＰＭが多く堆積した封止部の前端面近傍では、排気ガスは隔壁を通過しにくい。（Ｌ５ｆ）が（Ｌ）の１２．５％以上あれば、中間封止流路における封止部５ａの前端面近傍にＰＭが堆積した際でも、隣接する流路３ｉ、４ｏに排気ガスを通過させる隔壁の流路方向の長さが確保され、圧力損失の増加を低減させることができる。同様に、（Ｌ５ｂ）が（Ｌ）の１２．５％以上あれば、流出封止流路における封止部３ａの前端面近傍にＰＭが堆積した際でも、隣接する流路４ｏ、５ｏに排気ガスを通過させる隔壁の流路方向の長さが確保され、圧力損失の増加を低減させることができる。
【００１８】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記流入側封止流路における封止部の前端面が、実質的に前記流入側端面から離れて配置していることが好ましい。ここで、実質的に前記流入側端面から離れて配置とは、大部分の流入側封止流路における封止部の前端面が、流入側端面から離れていることを示し、図２に示す流入側端面７から離れている流入側封止流路における封止部４ａの数が、全流入側封止流路における封止部の数に対して８０％以上あればよく、さらに９０％以上であることが好ましい。この構成とすることで、ハニカムフィルタの流入側端面７に封止部がないために、この部分での排気ガスの流れのよどみをさらに低減し、圧力損失の低減にさらに貢献する。また、排気ガス中のＰＭが、流入側封止流路における封止部の前端面に付着、堆積して、隣接する流出側封止流路および中間封止流路が塞がれことによって圧力損失が大きくなるのを防止する。
【００１９】
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、中間封止流路の封止部は、その長さが短いほど、排気ガスが通過する隔壁の表面積が増加し好適であるが、その長さが短すぎると、使用時の振動などで封止部が破損する虞もある。したがって、中間封止流路の封止部の長さは２〜５０ｍｍとすることが好ましい。さらに好ましい範囲は５〜３０ｍｍである。ここで、前記封止部の長さとは、封止部の流路方向最短部の長さをいう。
【００２０】
また、本発明のハニカムフィルタの隔壁を構成する材料としては、本発明が主にディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭを除去するために使用されるため、耐熱性に優れた材料を使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、窒化アルミニウム及びＬＡＳからなる群から選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを主結晶とする材料は、安価で耐熱性、耐食性に優れ、また低熱膨張であることから最も好ましい。
【００２１】
また、本発明のハニカムフィルタの隔壁の気孔率は４０〜８０％、平均細孔径は１０〜５０μｍであることが好ましい。排気ガスが隔壁２に形成された細孔を通過することから、隔壁２の気孔率が４０％未満であると、ハニカムフィルタの圧力損失が上昇し、エンジンの出力低下につながるからであり、隔壁２の気孔率が８０％を超えると、隔壁の強度が低下するため、使用時の熱衝撃や機械的振動により破損することがあるからであり、捕集効率も低下するからである。また、平均細孔径が１０μｍ未満であると、ハニカムフィルタの圧力損失が上昇し、エンジンの出力低下につながるからであり、平均細孔径が５０μｍを越えると、隔壁の強度が低下するため、使用時の熱衝撃や機械的振動により破損することがあるからであり、捕集効率も低下するからである。
【００２２】
また、本発明のハニカムフィルタの隔壁の厚さは０．１〜０．５ｍｍが好ましく、隔壁のピッチは１．０〜３．０ｍｍが好ましい。隔壁厚が０．１ｍｍ未満では、隔壁２が細孔を有する高気孔率の多孔質体であることからハニカム構造体の強度が低下し、好ましくない。一方、隔壁厚が０．５ｍｍを超えると、如何に隔壁２が高気孔率であっても、排気ガスに対する隔壁の通気抵抗が大きくなるため、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなるからである。より好ましい隔壁厚さは、０．２〜０．４ｍｍである。また、隔壁２のピッチが１．３ｍｍ未満であると、ハニカム構造体の流路の開口面積が小さくなることから、ハニカムフィルタの流路を排気ガスが出入りする際の圧力損失が大きくなるため、好ましくない。一方、隔壁のピッチが３．０ｍｍを超えると、ハニカムフィルタの単位体積当たりの隔壁表面積が小さくなることから、圧力損失が大きくなることも有るからである。より好ましい隔壁のピッチは１．２〜２．０ｍｍである。ここで、隔壁２のピッチとは、１つの流路を構成する、互いに平行な２つの隔壁のピッチをいう。
【００２３】
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、排気ガスをさらに浄化するため、隔壁および／または封止部の少なくとも一部に触媒物質を担持することも出来る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、従来構造の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、より圧力損失を低減した、横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面において、同一または類似の構成要素は共通の符号としている。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のハニカムフィルタ１０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で、３種類の流路の配置を示す図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大図である。なお、図１（ｂ）で、流路は一部省略している。
【００２６】
図１に示すハニカムフィルタ１０において、ハニカム構造体９の所望の流路を封止部３ａ、４ａ、５ａで目封止している。そして、流路は、横断面が正六角形で、流出側封止流路３と流入側封止流路４に加え、中間封止流路５を備えている。また、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および中間封止流路４の何れか１の流路の周りに、他の流路が１つおきに３つずつ配置されている。
【００２７】
さらに詳しく説明すると、流出側封止流路３は、排気ガス流入側が開口し、流出側が封止部３ａで目封止されている。また流入側封止流路４は、排気ガス流出側が開口し流入側が封止部４ａで 目封止されている。さらに中間封止流路５は、排気ガス流入側および流出側ともに開口し、流路の中間が封止部５ａで目封止されている。そして、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および中間封止流路５の何れか１の流路の周りに、他の流路が１つおきに３つずつ配置されている。例えば、図１（ｃ）に示すように、中間封止流路５の周りには、他の流路である流出側封止流路３および流入側封止流路４が１つおきに３つずつ配置されている。
【００２８】
また、中間封止流路５における封止部５ａの前端面５ｆと、流入側封止流路４における封止部４ａの後端面４ｂとの流路方向の間隔（Ｌ５ｆ）が、封止部４ａの後端面４ｆと流出側封止流路３における封止部３ａの前端面３ｆとの流路方向の間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされている。加えて、中間封止流路５における封止部５ａの後端面５ｂと、流出側封止流路３における封止部３の前端面３ｆとの流路方向の間隔（Ｌ５ｂ）は、（Ｌ）の１２．５％以上にされている。
【００２９】
図１のハニカムフィルタ１０において、排気ガスの浄化は以下のとおり行われる。排気ガス（点線矢印で示す）は、流入側端面７に開口している流出側封止流路３の流路３ｉと中間封止流路５の流路５ｉに各々流入する。そして、流路３ｉに流入した排気ガスは、流出側封止流路３に設けた封止部３ａにより流路４ｏおよび流路３ｏに隔壁２を介して流出し、大気中に放出される。このとき、排気ガス中のＰＭは隔壁２で捕集され、排気ガスが浄化される。一方、流路５ｉに流入した排気ガスは、中間封止流路５に設けた封止部５ａにより、隔壁２を介して流路４ｏに流出し大気中に放出、または、流路３ｉに流出後、再度隔壁２を介して流路４ｏおよび流路３ｏに流出し、大気中に放出される。このとき、排気ガス中のＰＭは隔壁２で捕集され、排気ガスが浄化される。
【００３０】
以上のように、流路を構成する六面の隔壁を有効に使い、排気ガスが通過する隔壁の面積が、図４〜５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比較して増大するので、圧力損失を低減することができる。
【００３１】
また、（Ｌ５ｆ）を（Ｌ）の１２．５％以上としているので、中間封止流路５における封止部５ａの前端面５ｆに排気ガス中のＰＭが堆積した際でも、隣接する流路に排気ガスを通過させる隔壁２の流路方向の長さが確保される。さらに、（Ｌ５ｂ）を（Ｌ）の１２．５％以上としているので、流出封止流路３における封止部３ａの前端面３ｆに排気ガス中のＰＭが多少堆積した際でも、隣接する流路に排気ガスを通過させる隔壁２の流路方向の長さが確保される。
【００３２】
図１に示すハニカムフィルタ１０は、例えば、以下のようにして得ることができる。先ず、カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、ＳｉＯ2：４７〜５３％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜３８％、ＭｇＯ：１２〜１６％、およびＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＰｂＯ、Ｐ2Ｏ5などの不可避的に混入する成分を全体で２．５％以下を含むようなコージェライト生成原料粉末とし、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のバインダー、潤滑剤、造孔材としてグラファイトを添加し、乾式で十分混合した後、規定量の水を添加、十分な混練を行って可塑化したセラミック杯土を作製する。次に、流路の横断面が正六角形となる押出し成形用金型を用いて坏土を押出し成形し、切断して、ハニカム構造を有する成形体とする。次に、成形体を、乾燥、焼成させ、ディーゼルエンジン用として例えば、外周壁１となる外径が２６７ｍｍ、全長Ｌが２５０ｍｍ、流路の横断面が正六角形で、隔壁２が、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ１．５７ｍｍ、気孔率６０％、平均細孔径２０μｍのコージェライト質ハニカム構造体９とする。
【００３３】
次に、各流路の封止部を公知の方法で形成する。中間封止流路５の封止部５ａは、例えば、注射器状の封止材注入装置の先端を流路内に挿入し、流路内に封止部となる封止材スラリーを注入、充填することで形成できる。また、流入側封止流路４の封止部４ａと流出側封止流路３の封止部３ａは、例えば、端面７、８に貼着した樹脂製の封止用フィルムを、レーザーで流入側封止流路４または流出側封止流路３の封止部を形成する部位に合わせて穿孔、端面７、８を封止部３ａ、４ａの材料となる封止材スラリーに浸漬し、穿孔を介して封止材スラリーを流出側封止流路４、３に充填し、その後、封止用フィルムを除去する。続いて、焼成炉を用いて温度制御しつつ、各封止材の焼成を行うことで、図１に示すハニカムフィルタ１０となる。
【００３４】
ハニカムフィルタ１０を得る別の方法として、中間封止流路５の封止部５ａの部分にて、流路垂直断面で２分割したハニカムフィルタを、接合一体化する方法をとることもできる。
【００３５】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２のハニカムフィルタ２０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、３種類の流路の配置を示す図である。なお、図２（ｂ）で、流路は一部省略している。
【００３６】
図２に示すハニカムフィルタ２０は、流入側封止流路４の封止部４ａを流入側端面７から離れて配置し、封止部４ａの前端面４ｆが、流入側端面７からの間隔（Ｌ４）を５０ｍｍとして配置したこと、及び、ハニカムフィルタの全長を３００ｍｍとした以外、実施の形態１と同じである。ハニカムフィルタ２０では、封止部４ａが流入側端面７から離れて配置していることで、ハニカムフィルタの流入側端面７に封止部がないために、この部分での排気ガスの流れのよどみを低減し、実施の形態１のハニカムフィルタ１０に比較して圧力損失がさらに低減する。また、排気ガス中のＰＭが、流入側封止流路４における封止部４ａの前端面に付着、堆積して、隣接する流出側封止流路および中間封止流路が塞がれことによって圧力損失が大きくなるのを防止する。
【００３７】
図２に示すハニカムフィルタ２０は、前述した実施の形態１と同様にして、ただし、流入側封止流路４の封止部４ａは、中間封止流路５の封止部５ａと同様に、注射器状の封止材注入装置を用いることで、得ることができる。
【実施例】
【００３８】
次に実施例について説明する。
図１に示す実施の形態１でのハニカムフィルタ１０を実施例１とし、この実施例１の中間封止流路５の封止部５ａの位置を排気ガス流入側または流出側に移動したものを実施例２、実施例３とし、図２に示す実施の形態２でのハニカムフィルタ２０を実施例４とし、また、図４に示す特許文献２に記載の従来のハニカムフィルタ４０を比較例１とし、図５に示す特許文献３に記載の従来のハニカムフィルタ５０を比較例２として作製した。なお、実施例１〜４、比較例１〜２のハニカムフィルタとも、外径が２６７ｍｍ、隔壁２が、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ１．５７ｍｍ、気孔率６０％、平均細孔径２０μｍのコージェライト質ハニカム構造体の所望の流路に長さ１０ｍｍの封止部を形成した。
【００３９】
図１に示す実施例１のハニカムフィルタ１０は、流路の横断面が正六角形で、全長を２５０ｍｍとし、間隔Ｌを全長（２５０ｍｍ）−［封止部３の長さ（１０ｍｍ）＋［封止部４の長さ（１０ｍｍ）］の２３０ｍｍとした。そして、間隔Ｌ５ｆを、間隔Ｌ（２３０ｍｍ）の約４０％の９０ｍｍとし、間隔Ｌ５ｂを、間隔Ｌ（２３０ｍｍ）−間隔Ｌ５ｆ（９０ｍｍ）−封止部５ａの長さ（１０ｍｍ）の１３０ｍｍし、実施例２〜３では、間隔Ｌ５ｆと間隔Ｌ５ｂを表１に示すように設定した。
【００４０】
図２に示す実施例４のハニカムフィルタ２０は、流路の横断面が正六角形で、全長を３００ｍｍとし、間隔Ｌ５ｆと間隔Ｌ５ｂは実施例１と同じにし、流入側封止流路４における封止部４ａの前端面４ｆを、流入側端面７から５０ｍｍ離して配置した。
【００４１】
図４に示す比較例１のハニカムフィルタ４０は、流路の横断面が正六角形で、全長を実施例１と同じ２５０ｍｍとし、流入側封止流路４４と流出側封止流路４３とを図４（ｂ）に示すように配置した。また、図５に示す比較例２のハニカムフィルタ５０は、流路の横断面が正六角形で、全長を実施例１と同じ２５０ｍｍとし、流入側封止流路５４と流出側封止流路５３と両端封止流路５５とを図５（ｂ）に示すように配置するとともに、（封止部５５ａと封止部５５ｃとの距離）：（封止部５５ｃと封止部５５ｄとの距離）：（封止部５５ｄと封止部５５ｂとの距離）が１：２：３となるように封止部５５ａ〜５５ｄを設けた。
【００４２】
次に、実施例１〜４および比較例１〜２の各ハニカムフィルタについて、初期圧力損失を測定し、比較した。初期圧力損失は、ハニカムフィルタの流入側から空気を風量１５Ｎｍ３／ｍｉｎで送り込み、流入側の直前と流出側の直後の差圧を求め、比較例１のハニカムフィルタ４０の圧力損失値を基準（１００）として比較した。また、比較例１のハニカムフィルタの上流側と下流側とを逆にして、すなわち流出側端面４８側より空気を送り込み、同様に初期圧力損失を測定し、比較例３とした。その結果を表１に示す。表１より、本発明のハニカムフィルタは、比較例１〜３の従来のハニカムフィルタに比較して、初期圧力損失が小さいことがわかる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
次に、実施例１〜３、および比較例１〜３のハニカムフィルタに、カーボン粉を堆積させた後の圧力損失の比較を以下のように行った。まず、微粒子発生器により空気流量１０Ｎｍ３／ｍｉｎで、粒径０．０４２μｍのカーボン粉を０．５ｇ／ｈで２時間投入した。その後、再度流入側から空気を風量１５Ｎｍ３／ｍｉｎで送り込み、流入側の直前と流出側の直後の差圧を求め、カーボン粉の捕集後の圧力損失を測定した。また、実施例１〜３の間隔Ｌ５ｆと間隔Ｌ５ｂのみを変更して、間隔Ｌ５ｆを間隔Ｌの１２．５％にしたものを実施例５、間隔Ｌ５ｂを間隔Ｌの１２．５％にしたものを実施例６とし、同様にカーボン粉の捕集後の圧力損失を測定した。評価は、実施例１の圧力損失値を基準（１００）として行った。結果を表２に示す。表２より本発明のハニカムフィルタは、比較例１〜３の従来のハニカムフィルタに比較して、カーボン粉の捕集後においても圧力損失が小さいことがわかる。さらに、実施例１、および、実施例５〜６より、間隔Ｌ５ｆおよび間隔Ｌ５ｂが間隔Ｌの１２．５％以上であると、特にカーボン粉の捕集後においても圧力損失が小さいことがわかる。
【００４５】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１のハニカムフィルタ１０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を説明するための流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、３種類の流路の配置を説明するための図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大図である。
【図２】実施の形態２のハニカムフィルタ２０を示し、（ａ）は、封止の流路方向の配置を説明するための流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、３種類の流路の配置を説明するための図である。
【図３】流路の横断面を四角形とした従来のハニカムフィルタ３０を示し、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＣ−Ｃ断面図である。
【図４】特許文献１に提案されるハニカムフィルタ４０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、３種類の流路の配置を示す図である。
【図５】特許文献２に提案されるハニカムフィルタ５０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ断面図であり、３種類の流路の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、３１：外周壁
２、３２、４２、５２：隔壁
３（３ｉ、３ｏ）、３３、４３、５３：流出側封止流路
４（４ｉ、４ｏ）、３４、４４、５４：流入側封止流路
６５：両端封止流路
５（５ｉ、５ｏ）：中間封止流路
３ａ、４ａ、３３ａ、３４ａ、４３ａ、４４ａ、５４ａ、５５ａ〜５５ｄ：封止部
３ｆ、４ｆ、５ｆ：前端面
４ｂ、５ｂ：後端面
７、３７、４７、５７：流入側端面
８、３８、４８、５８：流出側端面
９、３９：ハニカム構造体（セラミックハニカム構造体）
１０、２０、３０、４０、５０：セラミックハニカムフィルタ（ハニカムフィルタ）
Ｌ、Ｌ４、Ｌ５ｆ、Ｌ５ｂ：間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中のＰＭを捕集、浄化するセラミックハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの排気ガス中には炭素を主体とするＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）が含まれており、これが大気中に放出されると、人体や環境に悪影響を与える虞がある。このため、ディーゼルエンジンなどの排気ガス系にはＰＭを捕集、浄化するためのフィルタが搭載されている。
【０００３】
図３は、排気ガス中のＰＭを捕集、浄化する、流路の横断面を四角形とした従来のハニカムフィルタ３０を示し、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＣ-Ｃ断面図である。図３で、ハニカムフィルタ３０は、流路方向に垂直な断面が略円状または略楕円状の外周壁３１と、この外周壁３１の内周側で隔壁３２により囲まれた多数の流入側封止流路３４、流出側封止流路３３を有するセラミックハニカム構造体（以下、「ハニカム構造体」という）３９が、排気ガスの流入側端面３７と流出側端面３８おいて各々、封止部３４ａ、封止部３３aで交互に、すなわち市松模様状に目封止されている。また、隔壁３２は、排気ガスが通じる細孔を有する多孔質体となっている。
【０００４】
図３に示すハニカムフィルタ３０において、排気ガスの浄化は以下のとおり行われる。排気ガス（点線矢印で示す）は、流入側端面３７に開口している流出側封止流路３３から流入する。そして、排気ガスは、流出側封止流路３３の流出側が封止部３３ａで 目封止されているので、隔壁３２の細孔を通過して流出側が開口している流入側封止流路３４に流入する。排気ガス中に含まれるＰＭなどは、隔壁３２の細孔を通過する際に隔壁３２の内部と表面とで捕集され、浄化された排気ガスは流入側封止流路３４から流出、大気中に放出される。
【０００５】
さて、ハニカムフィルタまたはハニカム構造体の流路の横断面は、上述したような四角形のものに限らず、三角形や、例えば、特許文献１に記載されるような六角形のものもある。特許文献１には、ハニカムフィルタではなく、排気ガス浄化用触媒担体として流路の横断面を六角形としたハニカム構造体について記載され、流路の横断面が六角形であるハニカム構造体は、三角形や四角形であるハニカム構造体に比較して、耐熱衝撃性が強く、また、排気ガスが流路を流れる際の通気抵抗が小さいため、圧力損失が小さいことが示されている。
【０００６】
このような流路の横断面が六角形であるハニカム構造体を、所望の流路を封止部で目封止し、隔壁を排気ガスが流れる構造のハニカムフィルタとして使用する場合には、流路の横断面が六角形であることから隣接する流路が６ヶ存在するため、流路の横断面が三角形や四角形のハニカムフィルタのように、流路の流入側端面と流出側端面とを交互に封止部で目封止（例えば、流路の横断面が四角形の場合は市松模様状に目封止）することが出来ない。流路の横断面が六角形であるハニカムフィルタの封止部の配置を記載したものとして、例えば特許文献２や特許文献３がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１８１４５８号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９６８２０号公報
【特許文献３】特開２００３−２５４０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４は特許文献２に記載されるハニカムフィルタを示す図であり、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＤ−Ｄ断面図である。特許文献２に記載のハニカムフィルタは、図４に示すように、１つの流出側封止流路４３の回りには、同じ流出側封止流路４３が３ヶ接しているため、実質的に排気ガスが通過する隔壁の表面積が小さく、圧力損失が大きいという問題があった。
【０００９】
また、図５は特許文献３に記載されるハニカムフィルタを示す図であり、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＥ−Ｅ断面図である。特許文献３に記載のハニカムフィルタは、図５に示すように、流路の両端を目封止している両端封止流路５５が存在し、流出側封止流路５３に隣接する６ヶの流路のうち３ヶが両端封止流路５５となっているが、この両端封止流路５５には排気ガスが流入しにくいため、圧力損失が大きいという問題があった。
【００１０】
上記のように従来技術の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタでは、六角形状流路のもつ通気抵抗が小さいという特徴を有するものの、封止部の配置に問題があるため実質的に排気ガスが通過する隔壁の表面積が小さくなり、圧力損失の小さいハニカムフィルタを得ることが困難であった。
【００１１】
したがって本発明の課題は、従来構造の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、より圧力損失を低減した、横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題に対し、封止部の配置の組み合わせについて鋭意検討を行い、六角形状流路がもつ通気抵抗が小さいという特徴を十分発揮しつつ、排気ガスが通過する隔壁の表面積を増加させる、新たな発想に基づく新構造のセラミックハニカムフィルタである本発明に想到した。
【００１３】
本発明は、セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したセラミックハニカムフィルタであって、前記流路の横断面は六角形で、前記流路の排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、前記流路の排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、流路の両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部と前記流入側封止流路の封止部との流路方向に離れて中間部を目封止した中間封止流路とを備え、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が、実質的に１つおきに３つずつ配置されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、横断面とは、流路方向に対して垂直断面を示す。また、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が、実質的に１つおきに３つずつ配置されているとは、ハニカムフィルタの流路の大部分が、上記関係にあることを示し、上記関係にある流路が、全流路の８０％以上あればよく、さらには９０％以上であることが好ましい。
【００１５】
図１は本発明のハニカムフィルタを示す図である。上記構成とすることで、図４〜５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、ハニカムフィルタの圧力損失を低減させることができる。この理由を以下に記す。図４に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタ４０の場合には、図４（ｂ）に示すように流出側封止流路４３の回りには、僅かに３つの流入側封止流路４４が接している。したがって、流出側封止流路４３に流入した排気ガスは、１つの流出側封止流路４３を構成する６面の隔壁４２の内、流入側封止流路４４と接する３面のみを通過し、残りの３面は、排気ガスの通過に寄与してないために、排気ガスが通過する隔壁表面積が小さく、圧力損失が大きくなる。同様に、図５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタ５０の場合においても、流出側封止流路５３に流入した排気ガスの大部分は、１つの流出側封止流路５３を構成する６面の隔壁５２の内、流入側封止流路５４と接する３面のみを通過し、残りの３面は、排気ガスの通過にほとんど寄与してないために、排気ガスが通過する隔壁表面積が小さく、圧力損失が大きくなる。これらに対して、図１に示すように、本発明のハニカムフィルタの場合、流出側封止流路３ｉに流入した排気ガスは、流入側封止流路４ｏへ隔壁２を介して流入するとともに、中間封止部５ａよりも下流においては中間封止流路５ｏにも流入する。また、中間封止流路５ｉに流入した排気ガスは、中間封止部５ａより上流において流出側封止流路３ｉと流入側封止流路４ｏとに流入する。以上のように本発明のハニカムフィルタ１０は、図４〜５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、排気ガスが通過する隔壁の表面積を増大させることができるため、ハニカムフィルタの圧力損失を低減させることができる。加えて、図１に示すように、ハニカムフィルタの流入側端面に封止部が存在する流路の数が、図５に示す従来例に比較して半減するため、また、流出側端面に封止部が存在する流路の数が、図４〜５に示す従来例に比較して半減するため、この部分で排気ガスの流れがよどむことで発生する圧力損失の低減に貢献する。
【００１６】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記中間封止流路における封止部の前端面と、前記流入側封止流路における封止部の後端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｆ）が、前記流入側封止流路における封止部の後端面と前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされ、かつ、前記中間封止流路における封止部の後端面と、前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｂ）が、前記間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされていることが好ましい。
【００１７】
上記構成とすることで、ハニカムフィルタがＰＭを捕集した際の圧力損失の増加を低減させることができる。この理由は以下のように考えられる。本発明のハニカムフィルタ１０がＰＭを捕集した際、流出側封止流路３及び中間封止流路５の内部において、ＰＭは封止部３ａ及び５ａの前端面近傍の隔壁に多く堆積し、封止部３ａまたは封止部５ａの前端面から排気ガス流入側に離れるに従って、ＰＭの堆積量は減少する。従って、ＰＭが多く堆積した封止部の前端面近傍では、排気ガスは隔壁を通過しにくい。（Ｌ５ｆ）が（Ｌ）の１２．５％以上あれば、中間封止流路における封止部５ａの前端面近傍にＰＭが堆積した際でも、隣接する流路３ｉ、４ｏに排気ガスを通過させる隔壁の流路方向の長さが確保され、圧力損失の増加を低減させることができる。同様に、（Ｌ５ｂ）が（Ｌ）の１２．５％以上あれば、流出封止流路における封止部３ａの前端面近傍にＰＭが堆積した際でも、隣接する流路４ｏ、５ｏに排気ガスを通過させる隔壁の流路方向の長さが確保され、圧力損失の増加を低減させることができる。
【００１８】
本発明のハニカムフィルタにおいて、前記流入側封止流路における封止部の前端面が、実質的に前記流入側端面から離れて配置していることが好ましい。ここで、実質的に前記流入側端面から離れて配置とは、大部分の流入側封止流路における封止部の前端面が、流入側端面から離れていることを示し、図２に示す流入側端面７から離れている流入側封止流路における封止部４ａの数が、全流入側封止流路における封止部の数に対して８０％以上あればよく、さらに９０％以上であることが好ましい。この構成とすることで、ハニカムフィルタの流入側端面７に封止部がないために、この部分での排気ガスの流れのよどみをさらに低減し、圧力損失の低減にさらに貢献する。また、排気ガス中のＰＭが、流入側封止流路における封止部の前端面に付着、堆積して、隣接する流出側封止流路および中間封止流路が塞がれことによって圧力損失が大きくなるのを防止する。
【００１９】
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、中間封止流路の封止部は、その長さが短いほど、排気ガスが通過する隔壁の表面積が増加し好適であるが、その長さが短すぎると、使用時の振動などで封止部が破損する虞もある。したがって、中間封止流路の封止部の長さは２〜５０ｍｍとすることが好ましい。さらに好ましい範囲は５〜３０ｍｍである。ここで、前記封止部の長さとは、封止部の流路方向最短部の長さをいう。
【００２０】
また、本発明のハニカムフィルタの隔壁を構成する材料としては、本発明が主にディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭを除去するために使用されるため、耐熱性に優れた材料を使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、窒化アルミニウム及びＬＡＳからなる群から選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを主結晶とする材料は、安価で耐熱性、耐食性に優れ、また低熱膨張であることから最も好ましい。
【００２１】
また、本発明のハニカムフィルタの隔壁の気孔率は４０〜８０％、平均細孔径は１０〜５０μｍであることが好ましい。排気ガスが隔壁２に形成された細孔を通過することから、隔壁２の気孔率が４０％未満であると、ハニカムフィルタの圧力損失が上昇し、エンジンの出力低下につながるからであり、隔壁２の気孔率が８０％を超えると、隔壁の強度が低下するため、使用時の熱衝撃や機械的振動により破損することがあるからであり、捕集効率も低下するからである。また、平均細孔径が１０μｍ未満であると、ハニカムフィルタの圧力損失が上昇し、エンジンの出力低下につながるからであり、平均細孔径が５０μｍを越えると、隔壁の強度が低下するため、使用時の熱衝撃や機械的振動により破損することがあるからであり、捕集効率も低下するからである。
【００２２】
また、本発明のハニカムフィルタの隔壁の厚さは０．１〜０．５ｍｍが好ましく、隔壁のピッチは１．０〜３．０ｍｍが好ましい。隔壁厚が０．１ｍｍ未満では、隔壁２が細孔を有する高気孔率の多孔質体であることからハニカム構造体の強度が低下し、好ましくない。一方、隔壁厚が０．５ｍｍを超えると、如何に隔壁２が高気孔率であっても、排気ガスに対する隔壁の通気抵抗が大きくなるため、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなるからである。より好ましい隔壁厚さは、０．２〜０．４ｍｍである。また、隔壁２のピッチが１．３ｍｍ未満であると、ハニカム構造体の流路の開口面積が小さくなることから、ハニカムフィルタの流路を排気ガスが出入りする際の圧力損失が大きくなるため、好ましくない。一方、隔壁のピッチが３．０ｍｍを超えると、ハニカムフィルタの単位体積当たりの隔壁表面積が小さくなることから、圧力損失が大きくなることも有るからである。より好ましい隔壁のピッチは１．２〜２．０ｍｍである。ここで、隔壁２のピッチとは、１つの流路を構成する、互いに平行な２つの隔壁のピッチをいう。
【００２３】
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、排気ガスをさらに浄化するため、隔壁および／または封止部の少なくとも一部に触媒物質を担持することも出来る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、従来構造の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比べて、より圧力損失を低減した、横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面において、同一または類似の構成要素は共通の符号としている。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のハニカムフィルタ１０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で、３種類の流路の配置を示す図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大図である。なお、図１（ｂ）で、流路は一部省略している。
【００２６】
図１に示すハニカムフィルタ１０において、ハニカム構造体９の所望の流路を封止部３ａ、４ａ、５ａで目封止している。そして、流路は、横断面が正六角形で、流出側封止流路３と流入側封止流路４に加え、中間封止流路５を備えている。また、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および中間封止流路４の何れか１の流路の周りに、他の流路が１つおきに３つずつ配置されている。
【００２７】
さらに詳しく説明すると、流出側封止流路３は、排気ガス流入側が開口し、流出側が封止部３ａで目封止されている。また流入側封止流路４は、排気ガス流出側が開口し流入側が封止部４ａで 目封止されている。さらに中間封止流路５は、排気ガス流入側および流出側ともに開口し、流路の中間が封止部５ａで目封止されている。そして、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および中間封止流路５の何れか１の流路の周りに、他の流路が１つおきに３つずつ配置されている。例えば、図１（ｃ）に示すように、中間封止流路５の周りには、他の流路である流出側封止流路３および流入側封止流路４が１つおきに３つずつ配置されている。
【００２８】
また、中間封止流路５における封止部５ａの前端面５ｆと、流入側封止流路４における封止部４ａの後端面４ｂとの流路方向の間隔（Ｌ５ｆ）が、封止部４ａの後端面４ｆと流出側封止流路３における封止部３ａの前端面３ｆとの流路方向の間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされている。加えて、中間封止流路５における封止部５ａの後端面５ｂと、流出側封止流路３における封止部３の前端面３ｆとの流路方向の間隔（Ｌ５ｂ）は、（Ｌ）の１２．５％以上にされている。
【００２９】
図１のハニカムフィルタ１０において、排気ガスの浄化は以下のとおり行われる。排気ガス（点線矢印で示す）は、流入側端面７に開口している流出側封止流路３の流路３ｉと中間封止流路５の流路５ｉに各々流入する。そして、流路３ｉに流入した排気ガスは、流出側封止流路３に設けた封止部３ａにより流路４ｏおよび流路３ｏに隔壁２を介して流出し、大気中に放出される。このとき、排気ガス中のＰＭは隔壁２で捕集され、排気ガスが浄化される。一方、流路５ｉに流入した排気ガスは、中間封止流路５に設けた封止部５ａにより、隔壁２を介して流路４ｏに流出し大気中に放出、または、流路３ｉに流出後、再度隔壁２を介して流路４ｏおよび流路３ｏに流出し、大気中に放出される。このとき、排気ガス中のＰＭは隔壁２で捕集され、排気ガスが浄化される。
【００３０】
以上のように、流路を構成する六面の隔壁を有効に使い、排気ガスが通過する隔壁の面積が、図４〜５に示す従来の横断面が六角形である流路を有するハニカムフィルタに比較して増大するので、圧力損失を低減することができる。
【００３１】
また、（Ｌ５ｆ）を（Ｌ）の１２．５％以上としているので、中間封止流路５における封止部５ａの前端面５ｆに排気ガス中のＰＭが堆積した際でも、隣接する流路に排気ガスを通過させる隔壁２の流路方向の長さが確保される。さらに、（Ｌ５ｂ）を（Ｌ）の１２．５％以上としているので、流出封止流路３における封止部３ａの前端面３ｆに排気ガス中のＰＭが多少堆積した際でも、隣接する流路に排気ガスを通過させる隔壁２の流路方向の長さが確保される。
【００３２】
図１に示すハニカムフィルタ１０は、例えば、以下のようにして得ることができる。先ず、カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、ＳｉＯ2：４７〜５３％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜３８％、ＭｇＯ：１２〜１６％、およびＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＰｂＯ、Ｐ2Ｏ5などの不可避的に混入する成分を全体で２．５％以下を含むようなコージェライト生成原料粉末とし、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のバインダー、潤滑剤、造孔材としてグラファイトを添加し、乾式で十分混合した後、規定量の水を添加、十分な混練を行って可塑化したセラミック杯土を作製する。次に、流路の横断面が正六角形となる押出し成形用金型を用いて坏土を押出し成形し、切断して、ハニカム構造を有する成形体とする。次に、成形体を、乾燥、焼成させ、ディーゼルエンジン用として例えば、外周壁１となる外径が２６７ｍｍ、全長Ｌが２５０ｍｍ、流路の横断面が正六角形で、隔壁２が、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ１．５７ｍｍ、気孔率６０％、平均細孔径２０μｍのコージェライト質ハニカム構造体９とする。
【００３３】
次に、各流路の封止部を公知の方法で形成する。中間封止流路５の封止部５ａは、例えば、注射器状の封止材注入装置の先端を流路内に挿入し、流路内に封止部となる封止材スラリーを注入、充填することで形成できる。また、流入側封止流路４の封止部４ａと流出側封止流路３の封止部３ａは、例えば、端面７、８に貼着した樹脂製の封止用フィルムを、レーザーで流入側封止流路４または流出側封止流路３の封止部を形成する部位に合わせて穿孔、端面７、８を封止部３ａ、４ａの材料となる封止材スラリーに浸漬し、穿孔を介して封止材スラリーを流出側封止流路４、３に充填し、その後、封止用フィルムを除去する。続いて、焼成炉を用いて温度制御しつつ、各封止材の焼成を行うことで、図１に示すハニカムフィルタ１０となる。
【００３４】
ハニカムフィルタ１０を得る別の方法として、中間封止流路５の封止部５ａの部分にて、流路垂直断面で２分割したハニカムフィルタを、接合一体化する方法をとることもできる。
【００３５】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２のハニカムフィルタ２０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、３種類の流路の配置を示す図である。なお、図２（ｂ）で、流路は一部省略している。
【００３６】
図２に示すハニカムフィルタ２０は、流入側封止流路４の封止部４ａを流入側端面７から離れて配置し、封止部４ａの前端面４ｆが、流入側端面７からの間隔（Ｌ４）を５０ｍｍとして配置したこと、及び、ハニカムフィルタの全長を３００ｍｍとした以外、実施の形態１と同じである。ハニカムフィルタ２０では、封止部４ａが流入側端面７から離れて配置していることで、ハニカムフィルタの流入側端面７に封止部がないために、この部分での排気ガスの流れのよどみを低減し、実施の形態１のハニカムフィルタ１０に比較して圧力損失がさらに低減する。また、排気ガス中のＰＭが、流入側封止流路４における封止部４ａの前端面に付着、堆積して、隣接する流出側封止流路および中間封止流路が塞がれことによって圧力損失が大きくなるのを防止する。
【００３７】
図２に示すハニカムフィルタ２０は、前述した実施の形態１と同様にして、ただし、流入側封止流路４の封止部４ａは、中間封止流路５の封止部５ａと同様に、注射器状の封止材注入装置を用いることで、得ることができる。
【実施例】
【００３８】
次に実施例について説明する。
図１に示す実施の形態１でのハニカムフィルタ１０を実施例１とし、この実施例１の中間封止流路５の封止部５ａの位置を排気ガス流入側または流出側に移動したものを実施例２、実施例３とし、図２に示す実施の形態２でのハニカムフィルタ２０を実施例４とし、また、図４に示す特許文献２に記載の従来のハニカムフィルタ４０を比較例１とし、図５に示す特許文献３に記載の従来のハニカムフィルタ５０を比較例２として作製した。なお、実施例１〜４、比較例１〜２のハニカムフィルタとも、外径が２６７ｍｍ、隔壁２が、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ１．５７ｍｍ、気孔率６０％、平均細孔径２０μｍのコージェライト質ハニカム構造体の所望の流路に長さ１０ｍｍの封止部を形成した。
【００３９】
図１に示す実施例１のハニカムフィルタ１０は、流路の横断面が正六角形で、全長を２５０ｍｍとし、間隔Ｌを全長（２５０ｍｍ）−［封止部３の長さ（１０ｍｍ）＋［封止部４の長さ（１０ｍｍ）］の２３０ｍｍとした。そして、間隔Ｌ５ｆを、間隔Ｌ（２３０ｍｍ）の約４０％の９０ｍｍとし、間隔Ｌ５ｂを、間隔Ｌ（２３０ｍｍ）−間隔Ｌ５ｆ（９０ｍｍ）−封止部５ａの長さ（１０ｍｍ）の１３０ｍｍし、実施例２〜３では、間隔Ｌ５ｆと間隔Ｌ５ｂを表１に示すように設定した。
【００４０】
図２に示す実施例４のハニカムフィルタ２０は、流路の横断面が正六角形で、全長を３００ｍｍとし、間隔Ｌ５ｆと間隔Ｌ５ｂは実施例１と同じにし、流入側封止流路４における封止部４ａの前端面４ｆを、流入側端面７から５０ｍｍ離して配置した。
【００４１】
図４に示す比較例１のハニカムフィルタ４０は、流路の横断面が正六角形で、全長を実施例１と同じ２５０ｍｍとし、流入側封止流路４４と流出側封止流路４３とを図４（ｂ）に示すように配置した。また、図５に示す比較例２のハニカムフィルタ５０は、流路の横断面が正六角形で、全長を実施例１と同じ２５０ｍｍとし、流入側封止流路５４と流出側封止流路５３と両端封止流路５５とを図５（ｂ）に示すように配置するとともに、（封止部５５ａと封止部５５ｃとの距離）：（封止部５５ｃと封止部５５ｄとの距離）：（封止部５５ｄと封止部５５ｂとの距離）が１：２：３となるように封止部５５ａ〜５５ｄを設けた。
【００４２】
次に、実施例１〜４および比較例１〜２の各ハニカムフィルタについて、初期圧力損失を測定し、比較した。初期圧力損失は、ハニカムフィルタの流入側から空気を風量１５Ｎｍ３／ｍｉｎで送り込み、流入側の直前と流出側の直後の差圧を求め、比較例１のハニカムフィルタ４０の圧力損失値を基準（１００）として比較した。また、比較例１のハニカムフィルタの上流側と下流側とを逆にして、すなわち流出側端面４８側より空気を送り込み、同様に初期圧力損失を測定し、比較例３とした。その結果を表１に示す。表１より、本発明のハニカムフィルタは、比較例１〜３の従来のハニカムフィルタに比較して、初期圧力損失が小さいことがわかる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
次に、実施例１〜３、および比較例１〜３のハニカムフィルタに、カーボン粉を堆積させた後の圧力損失の比較を以下のように行った。まず、微粒子発生器により空気流量１０Ｎｍ３／ｍｉｎで、粒径０．０４２μｍのカーボン粉を０．５ｇ／ｈで２時間投入した。その後、再度流入側から空気を風量１５Ｎｍ３／ｍｉｎで送り込み、流入側の直前と流出側の直後の差圧を求め、カーボン粉の捕集後の圧力損失を測定した。また、実施例１〜３の間隔Ｌ５ｆと間隔Ｌ５ｂのみを変更して、間隔Ｌ５ｆを間隔Ｌの１２．５％にしたものを実施例５、間隔Ｌ５ｂを間隔Ｌの１２．５％にしたものを実施例６とし、同様にカーボン粉の捕集後の圧力損失を測定した。評価は、実施例１の圧力損失値を基準（１００）として行った。結果を表２に示す。表２より本発明のハニカムフィルタは、比較例１〜３の従来のハニカムフィルタに比較して、カーボン粉の捕集後においても圧力損失が小さいことがわかる。さらに、実施例１、および、実施例５〜６より、間隔Ｌ５ｆおよび間隔Ｌ５ｂが間隔Ｌの１２．５％以上であると、特にカーボン粉の捕集後においても圧力損失が小さいことがわかる。
【００４５】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１のハニカムフィルタ１０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を説明するための流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、３種類の流路の配置を説明するための図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大図である。
【図２】実施の形態２のハニカムフィルタ２０を示し、（ａ）は、封止の流路方向の配置を説明するための流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、３種類の流路の配置を説明するための図である。
【図３】流路の横断面を四角形とした従来のハニカムフィルタ３０を示し、（ａ）は流路方向断面模式図、（ｂ）は（ａ）でのＣ−Ｃ断面図である。
【図４】特許文献１に提案されるハニカムフィルタ４０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、３種類の流路の配置を示す図である。
【図５】特許文献２に提案されるハニカムフィルタ５０を示し、（ａ）は、封止部の流路方向の配置を示す流路方向断面模式図、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ断面図であり、３種類の流路の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、３１：外周壁
２、３２、４２、５２：隔壁
３（３ｉ、３ｏ）、３３、４３、５３：流出側封止流路
４（４ｉ、４ｏ）、３４、４４、５４：流入側封止流路
６５：両端封止流路
５（５ｉ、５ｏ）：中間封止流路
３ａ、４ａ、３３ａ、３４ａ、４３ａ、４４ａ、５４ａ、５５ａ〜５５ｄ：封止部
３ｆ、４ｆ、５ｆ：前端面
４ｂ、５ｂ：後端面
７、３７、４７、５７：流入側端面
８、３８、４８、５８：流出側端面
９、３９：ハニカム構造体（セラミックハニカム構造体）
１０、２０、３０、４０、５０：セラミックハニカムフィルタ（ハニカムフィルタ）
Ｌ、Ｌ４、Ｌ５ｆ、Ｌ５ｂ：間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したセラミックハニカムフィルタであって、前記流路の横断面は六角形で、前記流路の排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、前記流路の排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、流路の両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部と前記流入側封止流路の封止部との流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路とを備え、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が実質的に１つおきに３つずつ配置されていることを特徴とするセラミックハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記中間封止流路における封止部の前端面と、前記流入側封止流路における封止部の後端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｆ）が、前記流入側封止流路における封止部の後端面と前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされ、かつ、前記中間封止流路における封止部の後端面と、前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｂ）が、前記間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記流入側封止流路における封止部の前端面が、実質的に前記流入側端面から離れて配置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックハニカムフィルタ。
【請求項１】
セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したセラミックハニカムフィルタであって、前記流路の横断面は六角形で、前記流路の排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、前記流路の排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、流路の両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部と前記流入側封止流路の封止部との流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路とを備え、前記流出側封止流路、流入側封止流路、および中間封止流路の何れか１つの流路の周りに、他の流路が実質的に１つおきに３つずつ配置されていることを特徴とするセラミックハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記中間封止流路における封止部の前端面と、前記流入側封止流路における封止部の後端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｆ）が、前記流入側封止流路における封止部の後端面と前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされ、かつ、前記中間封止流路における封止部の後端面と、前記流出側封止流路における封止部の前端面との流路方向の間隔（Ｌ５ｂ）が、前記間隔（Ｌ）の１２．５％以上とされていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記流入側封止流路における封止部の前端面が、実質的に前記流入側端面から離れて配置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックハニカムフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１１１５８５（Ｐ２００７−１１１５８５Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０３１３６（Ｐ２００５−３０３１３６）
【出願日】平成１７年１０月１８日（２００５．１０．１８）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１８日（２００５．１０．１８）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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