JP2019178635A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の捕集効率を実現しつつ、圧力損失を有効に低減することが可能なハニカム構造体を提供する。【解決手段】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を有する柱状のハニカム構造部４を備え、複数のセル２は、流出側目封止セル２ｂと、貫通セル２ａと、流出側目封止セル２ｂ以外の非貫通セル２ｃと、を含み、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中央領域１５において、複数のセル２は、流出側目封止セル２ｂ及び非貫通セル２ｃを少なくとも含み、当該断面の外周領域１６において、複数のセル２は、流出側目封止セル２ｂ及び貫通セル２ａのみによって構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。排ガス浄化用フィルタとして利用することができ、所望の捕集効率を実現しつつ、圧力損失を有効に低減することが可能なハニカム構造体に関する。

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関より排出される排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタや、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘなどの有毒なガス成分を浄化する装置として、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。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。即ち、ハニカムフィルタは、流入端面側が開口し且つ流出端面側が目封止された流入セルと、流入端面側が目封止され且つ流出端面側が開口した流出セルとが、隔壁を挟んで交互に配置された構造となっている。そして、ハニカムフィルタにおいては、ハニカム構造体の多孔質の隔壁が、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタの役目を果たしている。以下、排ガスに含まれる粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。「ＰＭ」は、「ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ」の略である。

しかし、従来の、「両端面に目封止部が形成されたハニカム構造体」においては、流入した排ガスの全てが隔壁を通過し、排ガス中のＰＭのほとんどが、隔壁で捕集されるため、圧力損失が増大し易いものであった。また、上記のようなハニカム構造体は、ハニカム構造体にクラックが発生しやすいという問題があった。このような問題点を解決するために、例えば、排ガスが流出する側の端面のみに目封止部を形成するハニカム構造体（ハニカムフィルタ）が提案されている（例えば、特許文献１〜２を参照）。

特開２０１３−１６３１５５号公報 特開２００４−２５１１３７号公報

例えば、特許文献２に記載されたハニカムフィルタは、ハニカム構造体のセルの片側の端面においてのみ、一部のセルの一方の端部を目封止したものである。このようなハニカムフィルタでは、例えば、一方の端部が目封止されたセルと、両方の端部が開放されたセルとが、隔壁を隔てて交互に配置されることとなる。

通常、排ガス中のＰＭを捕集するためのフィルタを、内燃機関等の排気系に設置した場合、フィルタの端面における中央部に排ガスの流れが集中する傾向がある。このため、特許文献２に記載されたようなハニカムフィルタは、中央部からのＰＭの漏れ出しがひどく、ＰＭの捕集効率が著しく低くなってしまう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、排ガス浄化用フィルタとして利用することができ、所望の捕集効率を実現しつつ、圧力損失を有効に低減することが可能なハニカム構造体が提供される。

本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。

［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を備え、
複数の前記セルは、流出側目封止セルと、貫通セルと、前記流出側目封止セル以外の非貫通セルと、を含み、
前記貫通セルは、前記セルによって構成された流路が、前記流入端面から前記流出端面まで貫通しているセルであり、
前記流出側目封止セルは、前記セルによって構成された流路が、前記流出端面側の開口部に配設された目封止部によって封止されたセルであり、
前記非貫通セルは、前記セルによって構成された流路が、前記流入端面側の開口部又は前記流路の途中に配設された目封止部によって封止されたセルであり、
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の中央領域において、複数の前記セルは、前記流出側目封止セル及び前記非貫通セルを少なくとも含み、
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の前記中央領域よりも外側の外周領域において、複数の前記セルは、前記流出側目封止セル及び前記貫通セルのみによって構成されている、ハニカム構造体。

［２］ 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、前記中央領域の面積Ｓ１と前記外周領域の面積Ｓ２との比を、１：１とし、
前記中央領域における前記セルの全個数に対する、前記非貫通セルの個数の割合が、２０〜５０％である、前記［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記中央領域における前記セルの全個数に対する、前記流出側目封止セルの個数の割合が、５０％である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 前記中央領域及び前記外周領域において、前記隔壁の厚さが一定であり、当該隔壁の厚さが、０．１６〜０．３５ｍｍである、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［５］ 前記ハニカム構造部の前記中央領域と前記外周領域のセル密度が同じ値であり、当該セル密度が、２７．７〜５５．３個／ｃｍ^２である、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［６］ 前記非貫通セルにおいて、前記目封止部は、前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの５０％以内の範囲に配設されている、前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。

本発明のハニカム構造体は、排ガス浄化用フィルタとして利用することができ、所望の捕集効率を実現しつつ、圧力損失を有効に低減することができる。即ち、本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の中央領域においては、複数のセルが、流出側目封止セル及び非貫通セルを少なくとも含むように構成されている。このため、ハニカム構造部の中央領域における捕集効率を向上させることができる。一方、中央領域よりも外側の外周領域においては、複数のセルが、流出側目封止セル及び貫通セルのみによって構成されている。外周領域は、中央領域に比して排ガスの流れが少なくなるため、捕集効率の悪化を有効に抑制しつつ、圧力損失を有効に低減することができる。また、本発明のハニカム構造体は、非貫通セルの個数を調節することにより、所望の捕集効率の排ガス浄化用フィルタを極めて簡便な方法により製造することができる。

本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示すハニカム構造体の流入端面側を示す平面図である。 図１に示すハニカム構造体の流出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。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態の流入端面側を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態の流出端面側を模式的に示す平面図である。 図５のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。

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）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図１〜図４に示すようなハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体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に示すハニカム構造体の流入端面側を示す平面図である。図３は、図１に示すハニカム構造体の流出端面側を示す平面図である。図４は、図２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。

図１〜図４に示すように、ハニカム構造体１００は、柱状のハニカム構造部４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を有している。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。本実施形態のハニカム構造体１００において、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。

ハニカム構造体１００において、複数のセル２は、下記のように構成された、流出側目封止セル２ｂと、貫通セル２ａと、流出側目封止セル２ｂ以外の非貫通セル２ｃと、を含む。

流出側目封止セル２ｂは、セル２によって構成された流路が、流出端面１２側の開口部に配設された目封止部５によって封止されたセル２である。

貫通セル２ａは、セル２によって構成された流路が、流入端面１１から流出端面１２まで貫通しているセル２である。

非貫通セル２ｃは、セル２によって構成された流路が、流入端面１１側の開口部又は当該流路の途中に配設された目封止部５によって封止されたセル２である。図１〜図４に示すハニカム構造体１００においては、「非貫通セル２ｃ」は、流入端面１１側の開口部に配設された目封止部５によって封止されたセル２が、「非貫通セル２ｃ」となっている。

本実施形態のハニカム構造体１００は、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中央領域１５において、複数のセル２は、流出側目封止セル２ｂ及び非貫通セル２ｃを少なくとも含んでいる。そして、上記断面の中央領域１５よりも外側の外周領域１６において、複数のセル２は、流出側目封止セル２ｂ及び貫通セル２ａのみによって構成されている。即ち、中央領域１５は、流出側目封止セル２ｂ及び非貫通セル２ｃの２種類のセル２、又は、流出側目封止セル２ｂ、非貫通セル２ｃ及び貫通セル２ａの３種類のセル２によって構成された領域である。一方、外周領域１６は、流出側目封止セル２ｂ及び貫通セル２ａによって構成された領域である。

本実施形態のハニカム構造体１００は、排ガス浄化用フィルタとして利用することができ、所望の捕集効率を実現しつつ、圧力損失を有効に低減することができる。即ち、上述したように構成されたハニカム構造部４の中央領域１５では、フィルタとしての捕集効率を向上させることができる。一方、外周領域１６は、中央領域１５に比して排ガスの流れが少なくなるため、捕集効率の悪化を有効に抑制しつつ、圧力損失を有効に低減することができる。また、本実施形態のハニカム構造体１００は、非貫通セル２ｃの個数を調節することにより、所望の捕集効率の排ガス浄化用フィルタを極めて簡便な方法により製造することができる。

なお、本実施形態のハニカム構造体１００において、中央領域１５と外周領域１６とは、非貫通セル２ｃ（即ち、流入端面１１側の開口部又は当該流路の途中に配設された目封止部５によって封止されたセル２）の存在の有無により区別することができる。即ち、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、この断面の中心から径方向に一定の範囲で、且つ、その範囲内に非貫通セル２ｃに存在する領域が「中央領域１５」である。なお、外周領域１６と中央領域１５の境界部において、流出側目封止セル２ｂを取り囲む辺（別言すれば、隔壁１）のうちの２辺が、非貫通セル２ｃと接している流出側目封止セル２ｂは、中央領域１５に存在するものとして扱う。なお、図１〜図３においては、外周領域１６と中央領域１５の境界を、便宜的に円形状の破線により模式的に示しているが、実際には、上述した法則に則って、外周領域１６と中央領域１５の境界が定められる。そして、上記断面の中央領域１５よりも外側の範囲で、且つ、その範囲内に非貫通セル２ｃに存在していない領域が「外周領域１６」である。以下、「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」のことを、単に、「ハニカム構造部４の断面」ということがある。

本実施形態のハニカム構造体１００は、上述したように構成された「中央領域１５」及び「外周領域１６」を有していれば、ハニカム構造部４の断面に占める中央領域１５の大きさについては特に制限はない。また、中央領域１５における各セル２の個数の割合についても特に制限はない。例えば、捕集効率の向上と圧力損失は低減とは、トレードオフ（Ｔｒａｄｅ ｏｆｆ）の関係にあるため、必要とされる捕集効率に応じて、中央領域１５の大きさ及び各セル２の個数の割合を設定することができる。

例えば、ハニカム構造部４の断面において、中央領域１５の面積Ｓ１と外周領域１６の面積Ｓ２との比を、１：１とした場合に、中央領域１５におけるセル２の全個数に対する、非貫通セル２ｃの個数の割合が、２０〜５０％であることが好ましい。このように構成することによって、捕集効率の向上と圧力損失の低減の両立を良好に図ることができる。中央領域１５における非貫通セル２ｃの個数の割合が５０％未満である場合には、中央領域１５には、個数割合で３０％未満の貫通セル２ａを含んでいてもよい。

中央領域１５におけるセル２の全個数に対する、流出側目封止セル２ｂの個数の割合が、５０％であることが好ましい。例えば、中央領域１５では、流出側目封止セル２ｂと、非貫通セル２ｃ及び貫通セル２ａとが、隔壁１を隔てて交互に配置されていることが好ましい。

ハニカム構造部４の断面において、中央領域１５の面積Ｓ１と外周領域１６の面積Ｓ２との比を、１：１とした場合に、外周領域１６におけるセル２の全個数に対する、貫通セル２ａの個数の割合及び流出側目封止セル２ｂの個数の割合が、それぞれ４５〜５５％であることが好ましい。

本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４の中央領域１５と外周領域１６のセル密度が同じ値であり、当該セル密度が、２７．７〜５５．３個／ｃｍ^２であることが好ましい。このように構成することによって、所望の捕集効率を実現しつつ、圧力損失を有効に低減することができる。なお、セル密度は、４０．６〜５３．３個／ｃｍ^２であることが更に好ましい。

隔壁１の厚さについては特に制限はない。例えば、隔壁１の厚さは、１６０〜３５０μｍであることが好ましく、２０９〜２９９μｍであることが更に好ましい。隔壁１の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。隔壁１の厚さが１６０μｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。一方、隔壁１の厚さが３５０μｍを超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することがある。

隔壁１の気孔率については特に制限はない。例えば、隔壁１の気孔率は、４４〜６２％であることが好ましく、４４〜４８％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した値である。隔壁１の気孔率は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定することができる。

隔壁１によって区画されるセル２の形状については特に制限はない。例えば、セル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等を挙げることができる。セル２の形状については、全てのセル２の形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図示は省略するが、四角形のセルと、八角形のセルとが混在したものであってもよい。また、セル２の大きさについては、全てのセル２の大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図示は省略するが、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。なお、本発明において、セルとは、隔壁によって取り囲まれた空間のことを意味する。

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。

ハニカム構造体１００の形状については特に制限はない。ハニカム構造体１００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。

ハニカム構造体１００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、ハニカム構造体１００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。ハニカム構造体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。例えば、ハニカム構造体１００の流入端面１１から流出端面１２までの長さは、７６〜２５４ｍｍであることが好ましく、７６〜１２７ｍｍであることが更に好ましい。また、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面の面積は、１６２．４〜４５７．３ｃｍ^２であることが好ましく、１６２．４〜２３２．３ｃｍ^２であることが更に好ましい。

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。

次に、本発明のハニカム構造体の他の実施形態について説明する。本発明のハニカム構造体の他の実施形態は、図５〜７に示すようなハニカム構造体２００である。ここで、図５は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の流入端面側を模式的に示す平面図である。図６は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の流出端面側を模式的に示す平面図である。図７は、図５のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。

図５〜図７に示すハニカム構造体２００は、柱状のハニカム構造部２４を備えたものである。ハニカム構造部２４は、流入端面３１から流出端面３２まで延びる流体の流路となる複数のセル２２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁２１を有している。本実施形態のハニカム構造体２００において、ハニカム構造部２４は、その外周側面に、隔壁２１を囲繞するように配設された外周壁２３を更に有している。

ハニカム構造体２００において、複数のセル２２は、流出側目封止セル２２ｂと、貫通セル２２ａと、流出側目封止セル２２ｂ以外の非貫通セル２２ｃと、を含む。ハニカム構造体２００の流出側目封止セル２２ｂ及び貫通セル２２ａは、これまでに説明した図１〜図５に示すハニカム構造体１００の流出側目封止セル２ｂ及び貫通セル２ａと同様に構成されている。そして、本実施形態のハニカム構造体２００では、非貫通セル２２ｃの構成が、図１〜図４に示すハニカム構造体１００における非貫通セル２ｃの構成と相違している。

非貫通セル２２ｃは、セル２２によって構成された流路が、この流路の途中に配設された目封止部２５によって封止されたセル２２である。このように構成することによって、非貫通セル２２ｃの目封止部２５よりも上流側（即ち、流入端面側）のハニカム構造部２４では、全てのセル２２内に対して均等に排ガスが流入することとなり、例えば、このハニカム構造部２４の上流側を、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として利用することができる。そして、非貫通セル２２ｃの目封止部２５よりも下流側（即ち、流出端面側）のハニカム構造部２４は、図１〜図４のハニカム構造体１００と同様に、排ガス中のＰＭを捕集するフィルタとして利用することができる。このように、本実施形態のハニカム構造体２００は、触媒担体としての機能と、排ガス浄化用フィルタとしての機能を、１つのハニカム構造体２００に付与することができる。

非貫通セル２２ｃにおいて、目封止部２５は、流入端面３１から、セル２２の延びる方向の長さの５０％以内の範囲に配設されていることが好ましい。このように構成することによって、目封止部２５よりも下流側のハニカム構造部２４に対して、排ガス浄化用フィルタとしての機能を十分に付与することができる。

（２）ハニカム構造体の製造方法：
本発明のハニカム構造体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、ハニカム構造体を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造体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。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、ハニカム成形体の流出端面に、貫通セル及び非貫通セルが覆われるようにマスクを施す。次に、マスクを施したハニカム成形体の端部を、目封止部を形成するための目封止材の原料を含む目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない流出側目封止セルの開口部に目封止スラリーを充填する。

次に、ハニカム成形体の流入端面に、貫通セル及び流出側目封止セルが覆われるようにマスクを施す。次に、マスクを施したハニカム成形体の端部を、目封止部を形成するための目封止材の原料を含む目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない非貫通セルの開口部に目封止スラリーを充填する。なお、非貫通セルの目封止部を、セルを構成する流路の途中に配設する場合には、注射針状の管をセル内に挿入し、挿入した管の先端から目封止スラリーを注入することで目封止部を配設する。

次に、所定のセル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、本発明のハニカム構造体を製造する。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）
コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては、水を使用した。有機バインダとしては、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を使用した。分散剤としては、デキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）を使用した。造孔材としては、平均粒子径が１〜１０μｍのコークスを使用した。

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、四角形とした。

次に、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、乾燥したハニカム成形体の流入端面側の中央領域における所定のセル（即ち、非貫通セル）の開口部に目封止部を形成した。具体的には、まず、ハニカム成形体の流入端面に、貫通セル及び流出側目封止セルが覆われるようにマスクを施した。その後、マスクの施されたハニカム成形体の端部を、目封止部を形成するための目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない非貫通セルの開口部に目封止スラリーを充填した。

次に、ハニカム成形体の流出端面について、貫通セル及び非貫通セルが覆われるようにマスクを施した。その後、マスクの施されたハニカム成形体の端部を、目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていない流出側目封止セルの開口部に目封止スラリーを充填した。

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のハニカム構造体を製造した。

実施例１のハニカム構造体は、流入端面及び流出端面の形状が円形の、円柱形状のものであった。流入端面及び流出端面の直径の大きさは、１７２ｍｍであった。また、ハニカム構造体のセルの延びる方向の長さは、１２７ｍｍであった。実施例１のハニカム構造体は、隔壁の厚さが２５４μｍであり、セル密度が４６．３個／ｃｍ^２であった。なお、セル密度は、ハニカム構造部の中央領域と外周領域とで同じ値であった。表１に、セル密度の値を示す。

実施例１のハニカム構造体においては、ハニカム構造部の断面の中央領域及び外周領域を以下のように規定することとした。中央領域は、ハニカム構造部の断面形状に相似する同心円形状とし、中央領域の面積を、ハニカム構造部の断面の面積の５０％とする。外周領域は、ハニカム構造部の断面形状において、中央領域よりも外側の領域とする。

中央領域は、セルの全個数に対する、非貫通セルの個数の割合が５０％であり、流出側目封止セルの個数の割合が５０％であった。そして、中央領域では、非貫通セルと流出側目封止セルとが隔壁を隔てて交互に配置されていた。

外周領域は、セルの全個数に対する、貫通セルの個数の割合が５０％であり、流出側目封止セルの個数の割合が５０％であった。そして、外周領域では、貫通セルと流出側目封止セルとが隔壁を隔てて交互に配置されていた。

表１の「中央領域」の「非貫通セルの個数割合（％）」の欄に、「中央領域のセルの全個数に対する、非貫通セルの個数の割合（％）」を示す。表１の「中央領域」の「貫通セルの個数割合（％）」の欄に、「中央領域のセルの全個数に対する、貫通セルの個数の割合（％）」を示す。表１の「外周領域」の「貫通セルの個数割合（％）」の欄に、「外周領域のセルの全個数に対する、貫通セルの個数の割合（％）」を示す。また、表１の「面積比率（中央領域：外周領域）」の欄に、中央領域と外周領域との面積の比率を示す。

実施例１のハニカム構造体において、非貫通セルの目封止部は、ハニカム構造部の流入端面を含む端部に配設されていた。表１の「非貫通セルの目封止部の位置（％）」の欄に、ハニカム構造部のセルの延びる方向における、流入端面から目封止部までの距離（ｍｍ）を、ハニカム構造部のセルの延びる方向の全長（ｍｍ）で除算した値の百分率を示す。例えば、実施例１のハニカム構造体は、流入端面から目封止部までの距離が０ｍｍであるため、上記欄の値は０％となる。

実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、「捕集効率」、「圧力損失」、「製造容易性」、「コンパクト性」についての評価を行った。結果を、表２に示す。

［捕集効率］
スートジェネレータ（Ｓｏｏｔ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を用い、排ガス流量１０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、排ガス温度２００℃になるように調整し、スートジェネレータから排出される排ガスの流量と温度が安定するのを確認した。その後、スートジェネレータから排出した排ガスを、排ガス配管を経由してハニカム構造体に流した。次に、ハニカム構造体の流入端面側と流出端面側の両方で、排ガス配管から排ガスを真空ポンプにより約１分間サンプリングした。そして、各々のサンプリングガスを濾紙に導いて、サンプリングガス中のススを濾紙にて捕集した。その後、各々の濾紙を７０℃、２時間乾燥し、その質量を測定した。各々の濾紙は、予め７０℃、２時間乾燥させた後、その質量を測定しておき、サンプリングガス中のススを捕集した前後の質量差から、ハニカム構造体の捕集効率を求めた。測定した捕集効率の値について、以下の評価基準で評価を行った。なお、捕集効率においては、評価Ａ〜Ｃを合格とする。
評価Ａ：捕集効率が、５０％以上の場合。
評価Ｂ：捕集効率が、４５％以上、５０％未満の場合。
評価Ｃ：捕集効率が、４０％以上、４５％未満の場合。
評価Ｄ：捕集効率が、４０％未満の場合。

［圧力損失］
ハニカム構造体について、大型風洞試験機を用いて圧力損失を測定した。このとき、ガス温度は２５℃とし、ガス流量は１０Ｎｍ^３／分とした。測定した圧力損失の値について、以下の評価基準で評価を行った。なお、圧力損失においては、評価Ａを合格とする。
評価Ａ：圧力損失が、１．５ＭＰａ以下の場合。
評価Ｂ：圧力損失が、１．５ＭＰａを超え、２．５ＭＰａ以下の場合。
評価Ｃ：圧力損失が、２．５ＭＰａ以上の場合。

［製造容易性］
製造容易性については、以下のようにして評価を行った。まず、各実施例及び比較例のハニカム構造体を１００個製造した。そして、製造時の不良発生率に基づき、以下の評価基準で評価を行った。
評価Ａ：不良発生率が３％以下の場合。
評価Ｂ：不良発生率が３％を超え、１０％未満の場合。
評価Ｃ：不良発生率が１０％以上の場合。

［コンパクト性］
各実施例及び比較例のハニカム構造体を用いて、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化装置を作製した。排ガス浄化装置としては、排気系の上流側に、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を担持した触媒コンバータを配置し、排気系の下流側に、排ガス中のＰＭを捕集するための排ガス浄化用フィルタを配置するものとした。なお、排ガス浄化装置としては、それぞれの排ガス浄化装置で一定の浄化性能が得られるように、以下のようにして作製した。各実施例及び比較例のハニカム構造体のみで、触媒コンバータ及び排ガス浄化用フィルタの双方の性能を賄える場合には、ハニカム構造体の上流側部分を触媒コンバータとして利用し、ハニカム構造体の下流側部分を排ガス浄化用フィルタとして利用した。各実施例及び比較例のハニカム構造体のみでは、所望の浄化性能が得られない場合には、ハニカム構造体の上流側に、別途、他のハニカム構造体にディーゼル酸化触媒を担持した触媒コンバータを配置して、排ガス浄化装置を作製した。排ガス浄化装置における、触媒コンバータと排ガス浄化用フィルタの総全長（以下、「システム全長」という）を測定し、以下の評価基準により評価を行った。
評価Ａ：システム全長が、２９０ｍｍ以下の場合。
評価Ｂ：システム全長が、２９０ｍｍを超える場合。

（実施例２〜１４及び比較例１）
ハニカム構造体の構成を、表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を製造した。実施例２〜１４及び比較例１のハニカム構造体について、実施例１と同様の方法で、「捕集効率」、「圧力損失」、「製造容易性」、「コンパクト性」についての評価を行った。結果を、表２に示す。

（結果）
実施例１〜１４のハニカム構造体は、「捕集効率」及び「圧力損失」の評価において、合格基準を満たすものであった。したがって、本発明のハニカム構造体によれば、所望の捕集効率を実現しつつ、圧力損失を有効に低減することができることが分かった。また、実施例１〜１１のハニカム構造体は、「製造容易性」についても良好な結果を示すものであった。また、実施例２，３，５，７のハニカム構造体は、非貫通セルの目封止部の位置を、流入端面からセルの全長方向にすらして配設したものであり、「コンパクト性」の評価において特に優れた結果を示すものであった。

本発明のハニカム構造体は、排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。

１，２１：隔壁、２，２２：セル、２ａ，２２ａ：貫通セル、２ｂ，２２ｂ：流出側目封止セル、２ｃ，２２ｃ：非貫通セル、３，２３：外周壁、４，２４：ハニカム構造部、５，２５：目封止部、１１，３１：流入端面、１２，３２：流出端面、１００，２００：ハニカム構造体。

Claims (6)

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を備え、
   複数の前記セルは、流出側目封止セルと、貫通セルと、前記流出側目封止セル以外の非貫通セルと、を含み、
   前記貫通セルは、前記セルによって構成された流路が、前記流入端面から前記流出端面まで貫通しているセルであり、
   前記流出側目封止セルは、前記セルによって構成された流路が、前記流出端面側の開口部に配設された目封止部によって封止されたセルであり、
   前記非貫通セルは、前記セルによって構成された流路が、前記流入端面側の開口部又は前記流路の途中に配設された目封止部によって封止されたセルであり、
   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の中央領域において、複数の前記セルは、前記流出側目封止セル及び前記非貫通セルを少なくとも含み、
   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の前記中央領域よりも外側の外周領域において、複数の前記セルは、前記流出側目封止セル及び前記貫通セルのみによって構成されている、ハニカム構造体。
2. 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、前記中央領域の面積Ｓ１と前記外周領域の面積Ｓ２との比を、１：１とし、
   前記中央領域における前記セルの全個数に対する、前記非貫通セルの個数の割合が、２０〜５０％である、請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記中央領域における前記セルの全個数に対する、前記流出側目封止セルの個数の割合が、５０％である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記中央領域及び前記外周領域において、前記隔壁の厚さが一定であり、当該隔壁の厚さが、０．１６〜０．３５ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
5. 前記ハニカム構造部の前記中央領域と前記外周領域のセル密度が同じ値であり、当該セル密度が、２７．７〜５５．３個／ｃｍ^２である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
6. 前記非貫通セルにおいて、前記目封止部は、前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの５０％以内の範囲に配設されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

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