目封止ハニカム構造体
【課題】ＤＰＦ等のフィルターとして使用した際に、濾過層の面積を減少させることなく、セルの長さのバラツキと、目封止部の端部へのスートの堆積が抑制された、圧力損失が増大しにくい目封止ハニカム構造体を提供する。
【解決手段】流体の入口側となる入口端面と流体の出口側となる出口端面との間を連通する複数のセルが、多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム構造体と、所定のセルの前記入口端面側の開口部及び残余のセルの前記出口端面側の開口部を目封止する目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体１である。前記目封止部は、前記目封止部の構成材料を前記各セルに充填後、焼成することにより形成されたものであり、前記入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域Ａにおいて、前記焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている。
【解決手段】流体の入口側となる入口端面と流体の出口側となる出口端面との間を連通する複数のセルが、多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム構造体と、所定のセルの前記入口端面側の開口部及び残余のセルの前記出口端面側の開口部を目封止する目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体１である。前記目封止部は、前記目封止部の構成材料を前記各セルに充填後、焼成することにより形成されたものであり、前記入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域Ａにおいて、前記焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）等の集塵用フィルターとして好適に使用される目封止ハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガスには、環境汚染の原因となるスート（すす）が多量に含まれているため、それらの排気系には、スートを捕捉（濾過）して排ガス中から除去するためのフィルターが搭載されている。
【０００３】
一般に、このような目的で使用されるフィルターには、図１１に示すように、流体の入口側となる入口端面３と流体の出口側となる出口端面５との間を連通する複数のセル９が、多孔質の隔壁７によって区画形成されたハニカム構造体２と、所定のセル９ａの入口端面３側の開口部及び残余のセル９ｂの出口端面５側の開口部を目封止する目封止部４とを備えた目封止ハニカム構造体１が用いられる。
【０００４】
このような目封止ハニカム構造体１からなるフィルターにおいて、排ガスは、目封止ハニカム構造体１の入口端面３から内部に流入し、排ガス中に含まれるスートが除去された後、出口端面５から流出する。具体的には、まず排ガスは、この目封止ハニカム構造体１の入口端面３側において開口部が目封止されておらず、出口端面５側において開口部が目封止されたセル９ｂに流入し、多孔質の隔壁７の細孔を通って、入口端面３側において開口部が目封止され、出口端面５側において開口部が目封止されていないセル９ａに移動し、このセル９ａから外部に排出される。そして、この際に隔壁７が濾過層となり、排ガス中のスートが隔壁７に捕捉され隔壁７上に堆積する。
【０００５】
ところで、通常、目封止ハニカム構造体１は、押出成形等により作製したハニカム構造体１に対し、目封止部４を形成することにより得られるが、このような方法で得られる目封止ハニカム構造体１は、図３に示すように、入口端面３や出口端面５が、平滑になっておらず、うねりが生じている場合が多い。そして、このように入口端面３や出口端面５にうねりが生じていると、セル９の長さにバラツキが生じ、それによってセル９の流入抵抗にもバラツキが生じる。すなわち、セル９が長くなるほど流入抵抗が大きくなり、排ガスの流入速度が遅くなる。その結果、長いセル９は、入口端面３近傍においてスートが堆積しやすく、最悪の場合にはセル９が閉塞して、これが圧力損失の増大へとつながる。
【０００６】
また、通常、目封止ハニカム構造体１の目封止部４は、その構成材料をスラリー化するなどしてセルに充填した後、焼成することにより形成されるが、図４に示すように、この焼成時に目封止部４の端部に凹部（ヒケ）１１が生じる。このように目封止部４の端部に凹部１１が存在すると、入口端面３側において、スートが目封止部４の端部に堆積しやすくなる。一般に、目封止ハニカム構造体からなるフィルターを長期間継続的に使用する場合には、フィルター内部に経時的に堆積したスートにより増大した圧力損失を低減させてフィルター性能を初期状態に戻すため、堆積したスートを燃焼させて除去する処理（再生）を定期的に行うが、目封止部４の端部に堆積したスートは、目封止ハニカム構造体１の再生時に、完全に燃焼されにくく、燃焼されなかったスートはそのまま目封止部４の端部に残存する。そして、そのように目封止部４の端部に残存したスートは、長期間の使用により次第に蓄積され、やがて目封止部４の端部のみならず隣接するセル９の開口部をも覆うようになる。その結果、フィルターの圧力損失が急激に増大し、燃費の悪化を招く。
【０００７】
この目封止部の端部へのスートの堆積を抑制するための対策として、特許文献１には、目封止部の表面を緻密にし、表面粗さを小さくすることにより、スートが目封止部に堆積しにくくする技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術において、目封止部の表面を緻密にし、表面粗さを小さくするための具体的な方法は、まず、通常どおり、目封止部の構成材料をセルに充填し、焼成した後、目封止ハニカム構造体の端面に、特性を調整した緻密化材料をスプレー塗布し、その材料を目封止部の端部に付着させるというものである。
【０００８】
しかしながら、このような方法では、目封止ハニカム構造体の端面にスプレー塗布された緻密化材料が、目封止ハニカム構造体の端面に開口しているセルの内部に入り込んで、セルの開口部近傍の隔壁の表面にも付着するため、目封止部の端部だけでなく、隔壁までも緻密化してしまう。前述のとおり、セルを区画形成する多孔質の隔壁は、スートを捕捉するための濾過層として機能するものであるため、その一部に緻密化材料が付着して緻密化し、排ガスが通過しにくい状態になると、濾過層の面積が減少することになり、スートを捕集する能力の低下と、圧力損失の増大を招く。また、このような方法では、スートが目封止部に堆積しにくくすることはできたとしても、前記のようなセルの長さのバラツキを解消することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２１１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＤＰＦ等のフィルターとして使用した際に、濾過層の面積を減少させることなく、セルの長さのバラツキと、目封止部の端部へのスートの堆積が抑制された、圧力損失が増大しにくい目封止ハニカム構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の目封止ハニカム構造体が提供される。
【００１２】
［１］ 流体の入口側となる入口端面と流体の出口側となる出口端面との間を連通する複数のセルが、多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム構造体と、所定のセルの前記入口端面側の開口部及び残余のセルの前記出口端面側の開口部を目封止する目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体であって、前記目封止部が、前記目封止部の構成材料を前記各セルに充填後、焼成することにより形成されたものであり、前記入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域において、前記焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている目封止ハニカム構造体。
【００１３】
［２］ 前記凹部の深さが０．０２ｍｍ未満となるように、前記端面研磨による平滑化処理が施されている［１］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１４】
［３］ 前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の内、前記入口端面及び出口端面のそれぞれに内包される最大の円の中心を中心とし、前記最大の円の直径の４０％の長さの直径を持つ円の外側に含まれる領域の面積が、当該円の外側の総面積の４０％以上の面積である［１］又は［２］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１５】
［４］ 前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、前記入口端面及び出口端面の総面積の８４％以下の面積である［１］〜［３］の何れかに記載の目封止ハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の目封止ハニカム構造体は、入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域において、焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されているため、当該領域においては、セルの長さが均一化され、流入抵抗のバラツキが抑えられる。その結果、特定のセルの入口端面近傍に集中的にスートが堆積してセルが閉塞し、それに伴って圧力損失が増大するのを抑制することができる。また、当該領域においては、目封止部の端部の凹部の深さが浅くなっているため、スートが目封止部の端部に堆積しにくい。その結果、再生時に燃えずに残ったスートの堆積によるセルの開口部の閉塞が抑制され、急激な圧力損失の増大や、それに伴う燃費の悪化を防ぐことができる。そして、これらの効果は、端面研磨による平滑化処理により実現されるため、濾過層の面積の減少といった問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の目封止ハニカム構造体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の目封止ハニカム構造体の端面（入口端面又は出口端面）を示す平面図である。
【図３】目封止ハニカム構造体の端面にうねりが生じている状態を示す断面図である。
【図４】目封止部の端部に凹部（ヒケ）が生じている状態を示す断面図である。
【図５】端面研磨による平滑化処理を施す前後の目封止ハニカム構造体の端面の状態を示す断面図である。
【図６】端面研磨による平滑化処理を施す前後の目封止部の端部の状態を示す断面図である。
【図７】目封止ハニカム構造体の端面（入口端面又は出口端面）において、端面研磨による平滑化処理を施された領域の好ましい態様を示す平面図である。
【図８】端面研磨による平滑化処理の方法の一例を示す説明図である。
【図９】端面研磨による平滑化処理の方法の一例を示す説明図である。
【図１０】実施例及び比較例において、端面研磨による平滑化処理が施された領域を示すための説明図である。
【図１１】従来の目封止ハニカム構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１９】
図１に示すように、本発明の目封止ハニカム構造体１は、流体の入口側となる入口端面３と流体の出口側となる出口端面５との間を連通する複数のセル９が、多孔質の隔壁７によって区画形成されたハニカム構造体２と、所定のセル９ａの入口端面３側の開口部及び残余のセル９ｂの出口端面５側の開口部を目封止する目封止部４とを備えたものである。
【００２０】
このような構造の目封止ハニカム構造体１をＤＰＦ等のフィルターとして用いた場合の基本的な浄化機構は先述した従来の目封止ハニカム構造体と同様である。すなわち、まず排ガスは、この目封止ハニカム構造体１の入口端面３側において開口部が目封止されておらず、出口端面５側において開口部が目封止されたセル９ｂに流入し、多孔質の隔壁７の細孔を通って、入口端面３側において開口部が目封止され、出口端面５側において開口部が目封止されていないセル９ａに移動し、このセル９ａから外部に排出される。そして、この際に隔壁７が濾過層となり、排ガス中のスートが隔壁７に捕捉され隔壁７上に堆積する。
【００２１】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、目封止部４は、その構成材料をスラリー化するなどしてセル９に充填した後、焼成することにより形成されるものであり、図３に示すように、この焼成時に目封止部４の端部に凹部（ヒケ）１１が生じる。この凹部１１の深さは、通常０．０６〜０．１５ｍｍ程度である。そして、本発明の目封止ハニカム構造体１は、その特徴的な構造として、図２に示す、入口端面３及び出口端面３の総面積の３５％以上の面積の領域Ａにおいて、焼成時に目封止部４の端部に生じた凹部１１の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている。
【００２２】
この端面研磨による平滑化処理によって、図５に示すように、入口端面３及び出口端面５のうねりが生じていた部分が平滑化されると、セル９の長さが均一化され、流入抵抗のバラツキが抑えられる。その結果、特定のセルの入口端面近傍に集中的にスートが堆積してセルが閉塞し、それに伴って圧力損失が増大するのを抑制することができる。また、この端面研磨による平滑化処理によって、図６に示すように、目封止部４の端部の凹部１１の深さＨが浅くなると、スートが凹部１１に入り込みにくくなるため、目封止部４の端部に堆積しにくくなる。その結果、再生時に燃えずに残ったスートの堆積による目封止部４周囲のセル９の開口部の閉塞が抑制され、急激な圧力損失の増大や、それに伴う燃費の悪化が防止される。そして、これらの効果は、端面研磨による平滑化処理により実現されるため、先述した従来技術のような、濾過層の面積の減少といった問題は生じない。
【００２３】
なお、端面研磨による平滑化処理が施される領域の面積が、入口端面３及び出口端面３の総面積の３５％未満の面積では、セル９の長さを均一化したり、目封止部４の端部へのスートの堆積を抑制したりすることのできる領域が狭すぎて、十分な効果を得ることができない。
【００２４】
本発明の目封止ハニカム構造体１は、凹部１１の深さＨが０．０２ｍｍ未満となるように、端面研磨による平滑化処理が施されていることが好ましい。凹部１１の深さＨが０．０２ｍｍ未満であれば、目封止部４の端部へのスートの堆積を極めて効果的に抑制することができる。凹部１１の深さは、例えば、光ゲージを用いて測定することができる。
【００２５】
本発明の目封止ハニカム構造体１においては、図７のように、端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの内、入口端面３及び出口端面５のそれぞれに内包される最大の円１３の中心を中心とし、その最大の円１３の直径Ｄの４０％の長さの直径０．４Ｄを持つ円１５の外側に含まれる領域の面積が、円１５の外側の総面積の４０％以上の面積であることが好ましく、５０％以上の面積であることがより好ましく、６０％以上の面積であることが更に好ましい。端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの内、円１５の外側に含まれる領域の面積が、円１５の外側の総面積の４０％以上の面積であると、外周部付近でのセルの長さのバラツキがある程度抑えられ、各セルへの流入抵抗のバラツキも小さくなり、圧力損失の著しい増加を抑制できる。また、局所的な流れの不均衡により特定のセルへの流入速度が著しく低下するような状況（最悪の場合、セルが閉塞するような状況）も防ぐことができ、圧力損失の増加を抑制することができる。
【００２６】
なお、図７は、各端面（入口端面３及び出口端面５）が楕円形の場合の例であるが、各端面が円形の場合には、各端面に内包される最大の円は、各端面の外周と合致する円（各端面と同一の直径及び中心を持つ円）となる。よって、その場合には、端面研磨による平滑化処理が施されている領域の内、各端面の中心と同一の中心を持ち、各端面の直径の４０％の長さの直径を持つ円の外側の領域に含まれる領域の面積が、当該円の外側の総面積の４０％以上の面積であることが好ましい。
【００２７】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、端面研磨による平滑化処理が施される領域Ａの面積は、入口端面３及び出口端面３の総面積の３５％以上の面積であれば良く、その面積の上限は特に限定されるものではない。ただし、目封止ハニカム構造体１の隔壁に、再生時のスートの燃焼を促進するために、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｇ等の酸化触媒を担持するような場合には、端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの面積が、前記入口端面及び出口端面の総面積の８４％以下の面積であることが好ましい。
【００２８】
端面研磨による平滑化処理を施すと、当該処理により生じた研磨粉の一部がセルの内部に入り込んで隔壁に付着する。付着した研磨粉の大部分はエアブローなどにより除去されるが、全ての研磨粉を完全に除去することは難しい。そして、研磨粉が除去されずに隔壁上に残っていると、その研磨粉がスートと酸化触媒との接触を阻害するため、再生に要する時間が長くなる。端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの面積を、前記のように所定面積以下とすることで、研磨粉の隔壁への付着をある程度にまで抑制し、研磨粉によるスートと酸化触媒との接触の阻害を軽減することができる。
【００２９】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、ハニカム構造体（目封止部４を除く部分）２の構成材料は、特に制限されるものではないが、強度、耐熱性等の観点から、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材としてかつ珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−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、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系金属等が好適なものとして挙げられる。また、目封止部４の構成材料は、ハニカム構造体２との熱膨張差を小さくするため、ハニカム構造体２と同じ材料を用いることが好ましい。
【００３０】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、隔壁７の厚さは、７〜２０ｍｉｌ（１７８〜５０８μｍ）であることが好ましく、８〜１６ｍｉｌ（２０３〜４０６μｍ）であることがより好ましく、１０〜１４ｍｉｌ（２５４〜３５６μｍ）であることが更に好ましい。隔壁７の厚さが７ｍｉｌ（１７８μｍ）未満であると、強度が不足して耐熱衝撃性が低下する場合があり、一方、隔壁７の厚さが２０ｍｉｌ（５０８μｍ）を超えると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。
【００３１】
また、本発明の目封止ハニカム構造体１において、セル密度は、１４０〜３５０セル／ｉｎ２（ｃｐｓｉ）（２１７キロ〜５４３キロセル／ｍ２）であることが好ましく、１６０〜３２０ｃｐｓｉ（２４８キロ〜４９６キロセル／ｍ２）であることがより好ましく、２００〜３００ｃｐｓｉ（３１０キロ〜４６５キロセル／ｍ２）であることが更に好ましい。セル密度が１４０ｃｐｓｉ（２１７キロセル／ｍ２）未満であると、流体との接触効率が不十分となる場合があり、一方、セル密度が３５０ｃｐｓｉ（５４３キロセル／ｍ２）を超えると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。
【００３２】
本発明の目封止ハニカム構造体１を構成するハニカム構造体（目封止部４を除く部分）２を作製する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、前記のような材料に、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、造孔材、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、この坏土を所定のハニカム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、焼成する。焼成は、セル９に目封止部４を形成する前に行っても良いし、セル９に目封止部４を形成した後で、目封止部４の焼成と一緒に行うようにしても良い。
【００３３】
セル９を目封止する方法にも、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、前記のような方法で作製したハニカム構造体２の端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止しようとするセルに対応した位置に穴を開け、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部４の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム構造体２の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填し、それを乾燥、焼成して硬化させる。
【００３４】
本発明の目封止ハニカム構造体１は、このような方法でセル９を目封止した後、端面研磨による平滑化処理を施すことによって得られる。図８及び図９は、端面研磨による平滑化処理の方法の一例を示す説明図である。この例においては、端面研磨による平滑化処理に、円形の回転板３３と、回転板３３の一方の面の中心に垂直に取り付けられた回転軸３５と、回転板３３の他方の面に取り付けられた環状の砥石３７とからなる一対（二個一組）の研磨具３１が用いられる。この一対の研磨具３１は、回転板３３の砥石３７が取り付けられた側の面同士が対向し、かつ、互いの回転軸３５が同軸上に位置するよう配置される。回転軸３５は、図示しない駆動機構により回転され、それにより回転板３３及び砥石３７に回転が付与される。また、この一対の研磨具３１は、それぞれ回転軸３１の軸方向に移動可能に構成されることにより、互いの間隔が調整できるようになっている。
【００３５】
端面研磨による平滑化処理が施される目封止ハニカム構造体１は、板状のチャック部４３と、チャック部４３の一方の面に垂直に取り付けられた軸４５とからなる一対（二個一組）のチャック具４１により、外周部が径方向からチャックされている。このチャック具４５は、目封止ハニカム構造体１をチャックした状態で、目封止ハニカム構造体１を径方向に移動可能に構成されている。
【００３６】
まず、図８のように、研磨具３１の回転軸３５の軸線とチャック具４１の軸４５の軸線とが直交するように配置し、目封止ハニカム構造体１をチャックしたチャック具４１を、目封止ハニカム構造体１の径方向に存在する研磨具３１に接近させて、図９のように、目封止ハニカム構造体１の各端面（入口端面３及び出口端面５）と研磨具３１の砥石３７とを接触させる。この時、研磨具３１の砥石３７は、５０〜５００ｒｐｍ程度の回転数で高速回転させる。こうして、目封止ハニカム構造体１の各端面と砥石３７とを接触させつつ、砥石３７を高速回転させることにより、目封止ハニカム構造体１の各端面に対して、端面研磨による平滑化処理が施される。なお、端面研磨の深さ方向における研磨量は、一対の研磨具３１の間隔を制御することによって、調整することができる。
【００３７】
このようにして、端面研磨による平滑化処理が施された領域の面積を求める方法としては、例えば、当該処理を施す前に、目封止ハニカム構造体に浸み込みにくい染料で各端面全体を染色しておき、当該処理を施した後で、染料が研磨により除去された領域の面積を画像解析により求めるといった方法を用いることができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例に基づいて更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。
【００３９】
（実施例１〜３及び比較例１）
コージェライトを構成する原料（タルク、アルミナ、カオリンを所定量混合したもの）にバインダー、分散剤、水等を加えて混練し、成形用の坏土を作製した。この坏土を用いて押出成形し、ハニカム状の成形体（ハニカム成形体）を得た。次に、得られたハニカム成形体の所定のセルの入口端面側の開口部及び残余のセルの出口端面側の開口部に目封止材を充填した。目封止材の充填に際しては、開口部に目封止材が充填されたセルと目封止材が充填されないセルとが、各端面において市松模様状を呈するようにした。また、目封止材の組成はハニカム成形体の組成と同じになるようにした。その後、このハニカム成形体を所定の温度及び時間にて焼成し、外形が、直径１４４ｍｍ、長さ１５２ｍｍの円柱形で、隔壁厚さが１２ｍｉｌ（３０５μｍ）、セル密度が３００ｃｐｓｉ（４６５キロセル／ｍ２）、セル形状が四角形である目封止ハニカム構造体を得た。なお、この時点で、得られた目封止ハニカム構造体の目封止部の端部には、深さが０．１１〜０．１２ｍｍ程度の凹部（ヒケ）が生じていた。
【００４０】
次いで、図１０に示すように、得られた目封止ハニカム構造体１の各端面（入口端面３及び出口端面５）を、各端面の中心と同一の中心を持ち、各端面の直径Ｄの４０％の長さの直径０．４Ｄを持つ円１５と、同じく各端面の中心と同一の中心を持ち、各端面の直径Ｄの８０％の長さの直径０．８Ｄを持つ円１７とを境界として、ａ〜ｃの３つの領域に区分けした。なお、これら３つの領域の内、領域ａは、各端面の総面積の１６％の面積を占める領域であり、領域ｂは、各端面の総面積の４９％の面積を占める領域であり、領域ｃは、各端面の総面積の３５％の面積を占める領域である。
【００４１】
そして、この目封止ハニカム構造体の各端面に対し、目封止部の端部に生じた凹部の深さが０．０２ｍｍ未満となるように、端面研磨による平滑化処理を施し、ａ〜ｃの各領域における、当該処理が施された領域の面積率が表１に示す値となるような、実施例１〜３及び比較例１の目封止ハニカム構造体を得た。なお、端面研磨による平滑化処理は、前述の図８及び図９に示す方法により行った。こうして端面研磨による平滑化処理を施した実施例１〜３及び比較例１の目封止ハニカム構造体について、下記の方法により、圧力損失増加率及び再生性能を評価し、その評価結果を表２に示した。
【００４２】
［圧力損失増加率の評価］
目封止ハニカム構造体をディーゼルエンジンの排気管に取り付けた。次いで、ディーゼルエンジンを運転して、目封止ハニカム構造体に排ガスを流通させ、目封止ハニカム構造体にスートを６ｇ／ｌ堆積させた後、排ガス温度を約６００℃まで上昇させるとともに、排ガス流量を２ｍ３／ｍｉｎに制御して、目封止ハニカム構造体に堆積したスートを、下式（１）により求められる再生効率が５０〜６０％となるよう時間調整して燃焼させるという再生サイクルを２０回繰り返した。そして、１回目の再生サイクルにおける、スートを燃焼させる前（スートを６ｇ／ｌ堆積させた状態）の目封止ハニカム構造体の圧力損失（１回目圧力損失）と、２０回目の再生サイクルにおける、スートを燃焼させる前（スートを６ｇ／ｌ堆積させた状態）の目封止ハニカム構造体の圧力損失（２０回目圧力損失）とを測定し、２０回目圧力損失が１回目圧力損失の２倍以下であった場合を「○」、２倍超であった場合を「×」とした。
再生効率（％）＝（初期スート量−再生後スート量）／初期スート量×１００ （１）
【００４３】
［再生性能の評価］
目封止ハニカム構造体の隔壁に酸化触媒を含むスラリーを塗布することにより、隔壁上に酸化触媒を担持させた後、これを金属容器に収容し、ディーゼルエンジンの下流部の排気系に、別途用意した酸化触媒担体とともに組み込んだ。次いで、ディーゼルエンジンを運転して、目封止ハニカム構造体に排ガスを流通させ、目封止ハニカム構造体にスートを６ｇ／ｌ堆積させた後、排ガス温度を約６００℃まで上昇させて５分間保持することにより、目封止ハニカム構造体に堆積したスートを燃焼させる再生処理を行い、再生前のスート量（初期スート量）と再生後のスート量とから、上式（１）により再生効率を求め、再生効率が５０％以上であった場合を「○」とし、５０％未満であった場合を「×」とした。
【００４４】
（比較例２）
実施例１〜３及び比較例１と同様にして、端面研磨による平滑化処理を施す前の目封止ハニカム構造体を得、これを比較例２の目封止ハニカム構造体とした。この比較例２の目封止ハニカム構造体について、実施例１〜３及び比較例１と同様の方法により、圧力損失増加率及び再生性能を評価し、その評価結果を表２に示した。
【００４５】
（比較例３）
実施例１〜３及び比較例１と同様にして、端面研磨による平滑化処理を施す前の目封止ハニカム構造体を得、この目封止ハニカム構造体の各端面（入口端面及び出口端面）に対し、緻密化材料をスプレー塗布した後、約５００℃で乾燥して、比較例３の目封止ハニカム構造体を得た。なお、緻密化材料は、コージェライトを構成する原料（タルク、アルミナ、カオリンを所定量混合したもの）に、バインダーや造孔材、分散材、水等を加えて混練し、スプレー塗布に適した粘度に調整することにより作製した。緻密化材料をスプレー塗布し、乾燥した後の目封止部の端部の凹部の深さは、０．０２ｍｍ未満となっていた。この比較例３の目封止ハニカム構造体について、実施例１〜３及び比較例１と同様の方法により、圧力損失増加率及び再生性能を評価し、その評価結果を表２に示した。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
表２に示すとおり、本発明の実施例である実施例１〜３の目封止ハニカム構造体は、端面研磨による平滑化処理が施されていない比較例２の目封止ハニカム構造体に比して、圧力損失増加率の評価において高い評価結果を示した。端面研磨による平滑化処理を行わず、緻密化材料のスプレー塗布により目封止部の端部を緻密化した比較例３の目封止ハニカム構造体は、端面研磨による平滑化処理を行わなかったため、セルの長さにバラツキがあることに加え、目封止部の端部だけでなく、濾過層として機能する隔壁にまで緻密化材料が付着したため、圧力損失増加率の評価において、実施例１〜３の目封止ハニカム構造体より劣る評価結果となった。また、端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、入口端面及び出口端面の総面積の３５％未満の面積である比較例１の目封止ハニカム構造体は、当該処理が施されている領域が狭すぎるため、十分な処理効果が得られず、圧損増加率の評価において、実施例１〜３の目封止ハニカム構造体より劣る評価結果となった。なお、実施例３の目封止ハニカム構造体は、端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、入口端面及び出口端面の総面積の８４％を超えるものであるが、再生性能の評価において、実施例１及び２の目封止ハニカム構造体より劣る評価結果となった。これは、端面研磨による平滑化処理が施されている領域が広すぎるため、当該処理により生じた研磨粉が、広い範囲で隔壁に付着し、スートと酸化触媒の接触を阻害したためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の目封止ハニカム構造体は、ＤＰＦ等の集塵用フィルターとして好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：目封止ハニカム構造体、２：ハニカム構造体、３：入口端面、４：目封止部、５：出口端面、７：隔壁、９：セル、１１：凹部、１３：円、１５：円、１７：円、３１：研磨具、３３：回転板、３５：回転軸、３７：砥石、４１：チャック具、４３：チャック部、４５：軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）等の集塵用フィルターとして好適に使用される目封止ハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガスには、環境汚染の原因となるスート（すす）が多量に含まれているため、それらの排気系には、スートを捕捉（濾過）して排ガス中から除去するためのフィルターが搭載されている。
【０００３】
一般に、このような目的で使用されるフィルターには、図１１に示すように、流体の入口側となる入口端面３と流体の出口側となる出口端面５との間を連通する複数のセル９が、多孔質の隔壁７によって区画形成されたハニカム構造体２と、所定のセル９ａの入口端面３側の開口部及び残余のセル９ｂの出口端面５側の開口部を目封止する目封止部４とを備えた目封止ハニカム構造体１が用いられる。
【０００４】
このような目封止ハニカム構造体１からなるフィルターにおいて、排ガスは、目封止ハニカム構造体１の入口端面３から内部に流入し、排ガス中に含まれるスートが除去された後、出口端面５から流出する。具体的には、まず排ガスは、この目封止ハニカム構造体１の入口端面３側において開口部が目封止されておらず、出口端面５側において開口部が目封止されたセル９ｂに流入し、多孔質の隔壁７の細孔を通って、入口端面３側において開口部が目封止され、出口端面５側において開口部が目封止されていないセル９ａに移動し、このセル９ａから外部に排出される。そして、この際に隔壁７が濾過層となり、排ガス中のスートが隔壁７に捕捉され隔壁７上に堆積する。
【０００５】
ところで、通常、目封止ハニカム構造体１は、押出成形等により作製したハニカム構造体１に対し、目封止部４を形成することにより得られるが、このような方法で得られる目封止ハニカム構造体１は、図３に示すように、入口端面３や出口端面５が、平滑になっておらず、うねりが生じている場合が多い。そして、このように入口端面３や出口端面５にうねりが生じていると、セル９の長さにバラツキが生じ、それによってセル９の流入抵抗にもバラツキが生じる。すなわち、セル９が長くなるほど流入抵抗が大きくなり、排ガスの流入速度が遅くなる。その結果、長いセル９は、入口端面３近傍においてスートが堆積しやすく、最悪の場合にはセル９が閉塞して、これが圧力損失の増大へとつながる。
【０００６】
また、通常、目封止ハニカム構造体１の目封止部４は、その構成材料をスラリー化するなどしてセルに充填した後、焼成することにより形成されるが、図４に示すように、この焼成時に目封止部４の端部に凹部（ヒケ）１１が生じる。このように目封止部４の端部に凹部１１が存在すると、入口端面３側において、スートが目封止部４の端部に堆積しやすくなる。一般に、目封止ハニカム構造体からなるフィルターを長期間継続的に使用する場合には、フィルター内部に経時的に堆積したスートにより増大した圧力損失を低減させてフィルター性能を初期状態に戻すため、堆積したスートを燃焼させて除去する処理（再生）を定期的に行うが、目封止部４の端部に堆積したスートは、目封止ハニカム構造体１の再生時に、完全に燃焼されにくく、燃焼されなかったスートはそのまま目封止部４の端部に残存する。そして、そのように目封止部４の端部に残存したスートは、長期間の使用により次第に蓄積され、やがて目封止部４の端部のみならず隣接するセル９の開口部をも覆うようになる。その結果、フィルターの圧力損失が急激に増大し、燃費の悪化を招く。
【０００７】
この目封止部の端部へのスートの堆積を抑制するための対策として、特許文献１には、目封止部の表面を緻密にし、表面粗さを小さくすることにより、スートが目封止部に堆積しにくくする技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術において、目封止部の表面を緻密にし、表面粗さを小さくするための具体的な方法は、まず、通常どおり、目封止部の構成材料をセルに充填し、焼成した後、目封止ハニカム構造体の端面に、特性を調整した緻密化材料をスプレー塗布し、その材料を目封止部の端部に付着させるというものである。
【０００８】
しかしながら、このような方法では、目封止ハニカム構造体の端面にスプレー塗布された緻密化材料が、目封止ハニカム構造体の端面に開口しているセルの内部に入り込んで、セルの開口部近傍の隔壁の表面にも付着するため、目封止部の端部だけでなく、隔壁までも緻密化してしまう。前述のとおり、セルを区画形成する多孔質の隔壁は、スートを捕捉するための濾過層として機能するものであるため、その一部に緻密化材料が付着して緻密化し、排ガスが通過しにくい状態になると、濾過層の面積が減少することになり、スートを捕集する能力の低下と、圧力損失の増大を招く。また、このような方法では、スートが目封止部に堆積しにくくすることはできたとしても、前記のようなセルの長さのバラツキを解消することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２１１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＤＰＦ等のフィルターとして使用した際に、濾過層の面積を減少させることなく、セルの長さのバラツキと、目封止部の端部へのスートの堆積が抑制された、圧力損失が増大しにくい目封止ハニカム構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の目封止ハニカム構造体が提供される。
【００１２】
［１］ 流体の入口側となる入口端面と流体の出口側となる出口端面との間を連通する複数のセルが、多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム構造体と、所定のセルの前記入口端面側の開口部及び残余のセルの前記出口端面側の開口部を目封止する目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体であって、前記目封止部が、前記目封止部の構成材料を前記各セルに充填後、焼成することにより形成されたものであり、前記入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域において、前記焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている目封止ハニカム構造体。
【００１３】
［２］ 前記凹部の深さが０．０２ｍｍ未満となるように、前記端面研磨による平滑化処理が施されている［１］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１４】
［３］ 前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の内、前記入口端面及び出口端面のそれぞれに内包される最大の円の中心を中心とし、前記最大の円の直径の４０％の長さの直径を持つ円の外側に含まれる領域の面積が、当該円の外側の総面積の４０％以上の面積である［１］又は［２］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１５】
［４］ 前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、前記入口端面及び出口端面の総面積の８４％以下の面積である［１］〜［３］の何れかに記載の目封止ハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の目封止ハニカム構造体は、入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域において、焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されているため、当該領域においては、セルの長さが均一化され、流入抵抗のバラツキが抑えられる。その結果、特定のセルの入口端面近傍に集中的にスートが堆積してセルが閉塞し、それに伴って圧力損失が増大するのを抑制することができる。また、当該領域においては、目封止部の端部の凹部の深さが浅くなっているため、スートが目封止部の端部に堆積しにくい。その結果、再生時に燃えずに残ったスートの堆積によるセルの開口部の閉塞が抑制され、急激な圧力損失の増大や、それに伴う燃費の悪化を防ぐことができる。そして、これらの効果は、端面研磨による平滑化処理により実現されるため、濾過層の面積の減少といった問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の目封止ハニカム構造体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の目封止ハニカム構造体の端面（入口端面又は出口端面）を示す平面図である。
【図３】目封止ハニカム構造体の端面にうねりが生じている状態を示す断面図である。
【図４】目封止部の端部に凹部（ヒケ）が生じている状態を示す断面図である。
【図５】端面研磨による平滑化処理を施す前後の目封止ハニカム構造体の端面の状態を示す断面図である。
【図６】端面研磨による平滑化処理を施す前後の目封止部の端部の状態を示す断面図である。
【図７】目封止ハニカム構造体の端面（入口端面又は出口端面）において、端面研磨による平滑化処理を施された領域の好ましい態様を示す平面図である。
【図８】端面研磨による平滑化処理の方法の一例を示す説明図である。
【図９】端面研磨による平滑化処理の方法の一例を示す説明図である。
【図１０】実施例及び比較例において、端面研磨による平滑化処理が施された領域を示すための説明図である。
【図１１】従来の目封止ハニカム構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１９】
図１に示すように、本発明の目封止ハニカム構造体１は、流体の入口側となる入口端面３と流体の出口側となる出口端面５との間を連通する複数のセル９が、多孔質の隔壁７によって区画形成されたハニカム構造体２と、所定のセル９ａの入口端面３側の開口部及び残余のセル９ｂの出口端面５側の開口部を目封止する目封止部４とを備えたものである。
【００２０】
このような構造の目封止ハニカム構造体１をＤＰＦ等のフィルターとして用いた場合の基本的な浄化機構は先述した従来の目封止ハニカム構造体と同様である。すなわち、まず排ガスは、この目封止ハニカム構造体１の入口端面３側において開口部が目封止されておらず、出口端面５側において開口部が目封止されたセル９ｂに流入し、多孔質の隔壁７の細孔を通って、入口端面３側において開口部が目封止され、出口端面５側において開口部が目封止されていないセル９ａに移動し、このセル９ａから外部に排出される。そして、この際に隔壁７が濾過層となり、排ガス中のスートが隔壁７に捕捉され隔壁７上に堆積する。
【００２１】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、目封止部４は、その構成材料をスラリー化するなどしてセル９に充填した後、焼成することにより形成されるものであり、図３に示すように、この焼成時に目封止部４の端部に凹部（ヒケ）１１が生じる。この凹部１１の深さは、通常０．０６〜０．１５ｍｍ程度である。そして、本発明の目封止ハニカム構造体１は、その特徴的な構造として、図２に示す、入口端面３及び出口端面３の総面積の３５％以上の面積の領域Ａにおいて、焼成時に目封止部４の端部に生じた凹部１１の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている。
【００２２】
この端面研磨による平滑化処理によって、図５に示すように、入口端面３及び出口端面５のうねりが生じていた部分が平滑化されると、セル９の長さが均一化され、流入抵抗のバラツキが抑えられる。その結果、特定のセルの入口端面近傍に集中的にスートが堆積してセルが閉塞し、それに伴って圧力損失が増大するのを抑制することができる。また、この端面研磨による平滑化処理によって、図６に示すように、目封止部４の端部の凹部１１の深さＨが浅くなると、スートが凹部１１に入り込みにくくなるため、目封止部４の端部に堆積しにくくなる。その結果、再生時に燃えずに残ったスートの堆積による目封止部４周囲のセル９の開口部の閉塞が抑制され、急激な圧力損失の増大や、それに伴う燃費の悪化が防止される。そして、これらの効果は、端面研磨による平滑化処理により実現されるため、先述した従来技術のような、濾過層の面積の減少といった問題は生じない。
【００２３】
なお、端面研磨による平滑化処理が施される領域の面積が、入口端面３及び出口端面３の総面積の３５％未満の面積では、セル９の長さを均一化したり、目封止部４の端部へのスートの堆積を抑制したりすることのできる領域が狭すぎて、十分な効果を得ることができない。
【００２４】
本発明の目封止ハニカム構造体１は、凹部１１の深さＨが０．０２ｍｍ未満となるように、端面研磨による平滑化処理が施されていることが好ましい。凹部１１の深さＨが０．０２ｍｍ未満であれば、目封止部４の端部へのスートの堆積を極めて効果的に抑制することができる。凹部１１の深さは、例えば、光ゲージを用いて測定することができる。
【００２５】
本発明の目封止ハニカム構造体１においては、図７のように、端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの内、入口端面３及び出口端面５のそれぞれに内包される最大の円１３の中心を中心とし、その最大の円１３の直径Ｄの４０％の長さの直径０．４Ｄを持つ円１５の外側に含まれる領域の面積が、円１５の外側の総面積の４０％以上の面積であることが好ましく、５０％以上の面積であることがより好ましく、６０％以上の面積であることが更に好ましい。端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの内、円１５の外側に含まれる領域の面積が、円１５の外側の総面積の４０％以上の面積であると、外周部付近でのセルの長さのバラツキがある程度抑えられ、各セルへの流入抵抗のバラツキも小さくなり、圧力損失の著しい増加を抑制できる。また、局所的な流れの不均衡により特定のセルへの流入速度が著しく低下するような状況（最悪の場合、セルが閉塞するような状況）も防ぐことができ、圧力損失の増加を抑制することができる。
【００２６】
なお、図７は、各端面（入口端面３及び出口端面５）が楕円形の場合の例であるが、各端面が円形の場合には、各端面に内包される最大の円は、各端面の外周と合致する円（各端面と同一の直径及び中心を持つ円）となる。よって、その場合には、端面研磨による平滑化処理が施されている領域の内、各端面の中心と同一の中心を持ち、各端面の直径の４０％の長さの直径を持つ円の外側の領域に含まれる領域の面積が、当該円の外側の総面積の４０％以上の面積であることが好ましい。
【００２７】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、端面研磨による平滑化処理が施される領域Ａの面積は、入口端面３及び出口端面３の総面積の３５％以上の面積であれば良く、その面積の上限は特に限定されるものではない。ただし、目封止ハニカム構造体１の隔壁に、再生時のスートの燃焼を促進するために、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｇ等の酸化触媒を担持するような場合には、端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの面積が、前記入口端面及び出口端面の総面積の８４％以下の面積であることが好ましい。
【００２８】
端面研磨による平滑化処理を施すと、当該処理により生じた研磨粉の一部がセルの内部に入り込んで隔壁に付着する。付着した研磨粉の大部分はエアブローなどにより除去されるが、全ての研磨粉を完全に除去することは難しい。そして、研磨粉が除去されずに隔壁上に残っていると、その研磨粉がスートと酸化触媒との接触を阻害するため、再生に要する時間が長くなる。端面研磨による平滑化処理が施されている領域Ａの面積を、前記のように所定面積以下とすることで、研磨粉の隔壁への付着をある程度にまで抑制し、研磨粉によるスートと酸化触媒との接触の阻害を軽減することができる。
【００２９】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、ハニカム構造体（目封止部４を除く部分）２の構成材料は、特に制限されるものではないが、強度、耐熱性等の観点から、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材としてかつ珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−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、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系金属等が好適なものとして挙げられる。また、目封止部４の構成材料は、ハニカム構造体２との熱膨張差を小さくするため、ハニカム構造体２と同じ材料を用いることが好ましい。
【００３０】
本発明の目封止ハニカム構造体１において、隔壁７の厚さは、７〜２０ｍｉｌ（１７８〜５０８μｍ）であることが好ましく、８〜１６ｍｉｌ（２０３〜４０６μｍ）であることがより好ましく、１０〜１４ｍｉｌ（２５４〜３５６μｍ）であることが更に好ましい。隔壁７の厚さが７ｍｉｌ（１７８μｍ）未満であると、強度が不足して耐熱衝撃性が低下する場合があり、一方、隔壁７の厚さが２０ｍｉｌ（５０８μｍ）を超えると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。
【００３１】
また、本発明の目封止ハニカム構造体１において、セル密度は、１４０〜３５０セル／ｉｎ２（ｃｐｓｉ）（２１７キロ〜５４３キロセル／ｍ２）であることが好ましく、１６０〜３２０ｃｐｓｉ（２４８キロ〜４９６キロセル／ｍ２）であることがより好ましく、２００〜３００ｃｐｓｉ（３１０キロ〜４６５キロセル／ｍ２）であることが更に好ましい。セル密度が１４０ｃｐｓｉ（２１７キロセル／ｍ２）未満であると、流体との接触効率が不十分となる場合があり、一方、セル密度が３５０ｃｐｓｉ（５４３キロセル／ｍ２）を超えると、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。
【００３２】
本発明の目封止ハニカム構造体１を構成するハニカム構造体（目封止部４を除く部分）２を作製する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、前記のような材料に、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、造孔材、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、この坏土を所定のハニカム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、焼成する。焼成は、セル９に目封止部４を形成する前に行っても良いし、セル９に目封止部４を形成した後で、目封止部４の焼成と一緒に行うようにしても良い。
【００３３】
セル９を目封止する方法にも、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、前記のような方法で作製したハニカム構造体２の端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止しようとするセルに対応した位置に穴を開け、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部４の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム構造体２の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填し、それを乾燥、焼成して硬化させる。
【００３４】
本発明の目封止ハニカム構造体１は、このような方法でセル９を目封止した後、端面研磨による平滑化処理を施すことによって得られる。図８及び図９は、端面研磨による平滑化処理の方法の一例を示す説明図である。この例においては、端面研磨による平滑化処理に、円形の回転板３３と、回転板３３の一方の面の中心に垂直に取り付けられた回転軸３５と、回転板３３の他方の面に取り付けられた環状の砥石３７とからなる一対（二個一組）の研磨具３１が用いられる。この一対の研磨具３１は、回転板３３の砥石３７が取り付けられた側の面同士が対向し、かつ、互いの回転軸３５が同軸上に位置するよう配置される。回転軸３５は、図示しない駆動機構により回転され、それにより回転板３３及び砥石３７に回転が付与される。また、この一対の研磨具３１は、それぞれ回転軸３１の軸方向に移動可能に構成されることにより、互いの間隔が調整できるようになっている。
【００３５】
端面研磨による平滑化処理が施される目封止ハニカム構造体１は、板状のチャック部４３と、チャック部４３の一方の面に垂直に取り付けられた軸４５とからなる一対（二個一組）のチャック具４１により、外周部が径方向からチャックされている。このチャック具４５は、目封止ハニカム構造体１をチャックした状態で、目封止ハニカム構造体１を径方向に移動可能に構成されている。
【００３６】
まず、図８のように、研磨具３１の回転軸３５の軸線とチャック具４１の軸４５の軸線とが直交するように配置し、目封止ハニカム構造体１をチャックしたチャック具４１を、目封止ハニカム構造体１の径方向に存在する研磨具３１に接近させて、図９のように、目封止ハニカム構造体１の各端面（入口端面３及び出口端面５）と研磨具３１の砥石３７とを接触させる。この時、研磨具３１の砥石３７は、５０〜５００ｒｐｍ程度の回転数で高速回転させる。こうして、目封止ハニカム構造体１の各端面と砥石３７とを接触させつつ、砥石３７を高速回転させることにより、目封止ハニカム構造体１の各端面に対して、端面研磨による平滑化処理が施される。なお、端面研磨の深さ方向における研磨量は、一対の研磨具３１の間隔を制御することによって、調整することができる。
【００３７】
このようにして、端面研磨による平滑化処理が施された領域の面積を求める方法としては、例えば、当該処理を施す前に、目封止ハニカム構造体に浸み込みにくい染料で各端面全体を染色しておき、当該処理を施した後で、染料が研磨により除去された領域の面積を画像解析により求めるといった方法を用いることができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例に基づいて更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。
【００３９】
（実施例１〜３及び比較例１）
コージェライトを構成する原料（タルク、アルミナ、カオリンを所定量混合したもの）にバインダー、分散剤、水等を加えて混練し、成形用の坏土を作製した。この坏土を用いて押出成形し、ハニカム状の成形体（ハニカム成形体）を得た。次に、得られたハニカム成形体の所定のセルの入口端面側の開口部及び残余のセルの出口端面側の開口部に目封止材を充填した。目封止材の充填に際しては、開口部に目封止材が充填されたセルと目封止材が充填されないセルとが、各端面において市松模様状を呈するようにした。また、目封止材の組成はハニカム成形体の組成と同じになるようにした。その後、このハニカム成形体を所定の温度及び時間にて焼成し、外形が、直径１４４ｍｍ、長さ１５２ｍｍの円柱形で、隔壁厚さが１２ｍｉｌ（３０５μｍ）、セル密度が３００ｃｐｓｉ（４６５キロセル／ｍ２）、セル形状が四角形である目封止ハニカム構造体を得た。なお、この時点で、得られた目封止ハニカム構造体の目封止部の端部には、深さが０．１１〜０．１２ｍｍ程度の凹部（ヒケ）が生じていた。
【００４０】
次いで、図１０に示すように、得られた目封止ハニカム構造体１の各端面（入口端面３及び出口端面５）を、各端面の中心と同一の中心を持ち、各端面の直径Ｄの４０％の長さの直径０．４Ｄを持つ円１５と、同じく各端面の中心と同一の中心を持ち、各端面の直径Ｄの８０％の長さの直径０．８Ｄを持つ円１７とを境界として、ａ〜ｃの３つの領域に区分けした。なお、これら３つの領域の内、領域ａは、各端面の総面積の１６％の面積を占める領域であり、領域ｂは、各端面の総面積の４９％の面積を占める領域であり、領域ｃは、各端面の総面積の３５％の面積を占める領域である。
【００４１】
そして、この目封止ハニカム構造体の各端面に対し、目封止部の端部に生じた凹部の深さが０．０２ｍｍ未満となるように、端面研磨による平滑化処理を施し、ａ〜ｃの各領域における、当該処理が施された領域の面積率が表１に示す値となるような、実施例１〜３及び比較例１の目封止ハニカム構造体を得た。なお、端面研磨による平滑化処理は、前述の図８及び図９に示す方法により行った。こうして端面研磨による平滑化処理を施した実施例１〜３及び比較例１の目封止ハニカム構造体について、下記の方法により、圧力損失増加率及び再生性能を評価し、その評価結果を表２に示した。
【００４２】
［圧力損失増加率の評価］
目封止ハニカム構造体をディーゼルエンジンの排気管に取り付けた。次いで、ディーゼルエンジンを運転して、目封止ハニカム構造体に排ガスを流通させ、目封止ハニカム構造体にスートを６ｇ／ｌ堆積させた後、排ガス温度を約６００℃まで上昇させるとともに、排ガス流量を２ｍ３／ｍｉｎに制御して、目封止ハニカム構造体に堆積したスートを、下式（１）により求められる再生効率が５０〜６０％となるよう時間調整して燃焼させるという再生サイクルを２０回繰り返した。そして、１回目の再生サイクルにおける、スートを燃焼させる前（スートを６ｇ／ｌ堆積させた状態）の目封止ハニカム構造体の圧力損失（１回目圧力損失）と、２０回目の再生サイクルにおける、スートを燃焼させる前（スートを６ｇ／ｌ堆積させた状態）の目封止ハニカム構造体の圧力損失（２０回目圧力損失）とを測定し、２０回目圧力損失が１回目圧力損失の２倍以下であった場合を「○」、２倍超であった場合を「×」とした。
再生効率（％）＝（初期スート量−再生後スート量）／初期スート量×１００ （１）
【００４３】
［再生性能の評価］
目封止ハニカム構造体の隔壁に酸化触媒を含むスラリーを塗布することにより、隔壁上に酸化触媒を担持させた後、これを金属容器に収容し、ディーゼルエンジンの下流部の排気系に、別途用意した酸化触媒担体とともに組み込んだ。次いで、ディーゼルエンジンを運転して、目封止ハニカム構造体に排ガスを流通させ、目封止ハニカム構造体にスートを６ｇ／ｌ堆積させた後、排ガス温度を約６００℃まで上昇させて５分間保持することにより、目封止ハニカム構造体に堆積したスートを燃焼させる再生処理を行い、再生前のスート量（初期スート量）と再生後のスート量とから、上式（１）により再生効率を求め、再生効率が５０％以上であった場合を「○」とし、５０％未満であった場合を「×」とした。
【００４４】
（比較例２）
実施例１〜３及び比較例１と同様にして、端面研磨による平滑化処理を施す前の目封止ハニカム構造体を得、これを比較例２の目封止ハニカム構造体とした。この比較例２の目封止ハニカム構造体について、実施例１〜３及び比較例１と同様の方法により、圧力損失増加率及び再生性能を評価し、その評価結果を表２に示した。
【００４５】
（比較例３）
実施例１〜３及び比較例１と同様にして、端面研磨による平滑化処理を施す前の目封止ハニカム構造体を得、この目封止ハニカム構造体の各端面（入口端面及び出口端面）に対し、緻密化材料をスプレー塗布した後、約５００℃で乾燥して、比較例３の目封止ハニカム構造体を得た。なお、緻密化材料は、コージェライトを構成する原料（タルク、アルミナ、カオリンを所定量混合したもの）に、バインダーや造孔材、分散材、水等を加えて混練し、スプレー塗布に適した粘度に調整することにより作製した。緻密化材料をスプレー塗布し、乾燥した後の目封止部の端部の凹部の深さは、０．０２ｍｍ未満となっていた。この比較例３の目封止ハニカム構造体について、実施例１〜３及び比較例１と同様の方法により、圧力損失増加率及び再生性能を評価し、その評価結果を表２に示した。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
表２に示すとおり、本発明の実施例である実施例１〜３の目封止ハニカム構造体は、端面研磨による平滑化処理が施されていない比較例２の目封止ハニカム構造体に比して、圧力損失増加率の評価において高い評価結果を示した。端面研磨による平滑化処理を行わず、緻密化材料のスプレー塗布により目封止部の端部を緻密化した比較例３の目封止ハニカム構造体は、端面研磨による平滑化処理を行わなかったため、セルの長さにバラツキがあることに加え、目封止部の端部だけでなく、濾過層として機能する隔壁にまで緻密化材料が付着したため、圧力損失増加率の評価において、実施例１〜３の目封止ハニカム構造体より劣る評価結果となった。また、端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、入口端面及び出口端面の総面積の３５％未満の面積である比較例１の目封止ハニカム構造体は、当該処理が施されている領域が狭すぎるため、十分な処理効果が得られず、圧損増加率の評価において、実施例１〜３の目封止ハニカム構造体より劣る評価結果となった。なお、実施例３の目封止ハニカム構造体は、端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、入口端面及び出口端面の総面積の８４％を超えるものであるが、再生性能の評価において、実施例１及び２の目封止ハニカム構造体より劣る評価結果となった。これは、端面研磨による平滑化処理が施されている領域が広すぎるため、当該処理により生じた研磨粉が、広い範囲で隔壁に付着し、スートと酸化触媒の接触を阻害したためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の目封止ハニカム構造体は、ＤＰＦ等の集塵用フィルターとして好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：目封止ハニカム構造体、２：ハニカム構造体、３：入口端面、４：目封止部、５：出口端面、７：隔壁、９：セル、１１：凹部、１３：円、１５：円、１７：円、３１：研磨具、３３：回転板、３５：回転軸、３７：砥石、４１：チャック具、４３：チャック部、４５：軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の入口側となる入口端面と流体の出口側となる出口端面との間を連通する複数のセルが、多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム構造体と、所定のセルの前記入口端面側の開口部及び残余のセルの前記出口端面側の開口部を目封止する目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体であって、
前記目封止部が、前記目封止部の構成材料を前記各セルに充填後、焼成することにより形成されたものであり、
前記入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域において、前記焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている目封止ハニカム構造体。
【請求項２】
前記凹部の深さが０．０２ｍｍ未満となるように、前記端面研磨による平滑化処理が施されている請求項１に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項３】
前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の内、前記入口端面及び出口端面のそれぞれに内包される最大の円の中心を中心とし、前記最大の円の直径の４０％の長さの直径を持つ円の外側に含まれる領域の面積が、当該円の外側の総面積の４０％以上の面積である請求項１又は２に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項４】
前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、前記入口端面及び出口端面の総面積の８４％以下の面積である請求項１〜３の何れか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項１】
流体の入口側となる入口端面と流体の出口側となる出口端面との間を連通する複数のセルが、多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム構造体と、所定のセルの前記入口端面側の開口部及び残余のセルの前記出口端面側の開口部を目封止する目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体であって、
前記目封止部が、前記目封止部の構成材料を前記各セルに充填後、焼成することにより形成されたものであり、
前記入口端面及び出口端面の総面積の３５％以上の面積の領域において、前記焼成時に前記目封止部の端部に生じた凹部の深さが浅くなるように、端面研磨による平滑化処理が施されている目封止ハニカム構造体。
【請求項２】
前記凹部の深さが０．０２ｍｍ未満となるように、前記端面研磨による平滑化処理が施されている請求項１に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項３】
前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の内、前記入口端面及び出口端面のそれぞれに内包される最大の円の中心を中心とし、前記最大の円の直径の４０％の長さの直径を持つ円の外側に含まれる領域の面積が、当該円の外側の総面積の４０％以上の面積である請求項１又は２に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項４】
前記端面研磨による平滑化処理が施されている領域の面積が、前記入口端面及び出口端面の総面積の８４％以下の面積である請求項１〜３の何れか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０６００７（Ｐ２０１２−２０６００７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２７５３（Ｐ２０１１−７２７５３）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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