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JP7504826B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、耐熱衝撃性に優れるとともに、アイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することが可能なハニカムフィルタに関する。
様々な産業において、動力源として内燃機関が用いられている。一方で、内燃機関が燃料の燃焼時に排出する排ガスには、窒素酸化物等の有毒ガスと共に、煤や灰等の粒子状物質が含まれている。以下、粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。「ＰＭ」とは、「Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ」の略である。近年、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの除去に関する規制は世界的に厳しくなっており、ＰＭを除去するためのフィルタとして、例えば、ハニカム構造を有するウォールフロー（Ｗａｌｌ ｆｌｏｗ）型のフィルタが用いられている。
ウォールフロー型のフィルタとしては、多孔質の隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造部と、複数のセルのいずれか一方の開口部に配設された目封止部と、を備えたハニカムフィルタが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなハニカムフィルタにおいては、例えば、流出端面側に目封止部が配設された流入セルと、流入端面側に目封止部が配設された流出セルとが、隔壁を隔てて交互に配置され、多孔質の隔壁が、ＰＭを除去する濾過体となる。ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面において、複数のセルは、多孔質の隔壁によって格子状に区画形成されており、当該断面におけるセルの形状として、例えば、四角形等となっている。以下、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状を、単に、「セル形状」ということがある。また、例えば、セル形状が四角形のセルを、単に「四角形のセル」ということがある。
特開２０１１－１８９２５２号公報
近年、ハニカムフィルタに用いられるハニカム構造部の隔壁の交差点に生じる過大な熱衝撃や機械的衝撃による破損を防止するために、四角形のセルの各角部に所望の曲率半径となるＲ状の補強部を設ける技術が提案されている。
上述したような四角形のセルの各角部にＲ状の補強部を設けることにより、ハニカムフィルタの耐熱衝撃性を向上させることができるとされている。しかしながら、四角形のセルの角部に対して、十分な耐熱衝撃性を満足させるようなＲ状の補強部を設けてしまうと、ハニカムフィルタの圧力損失が増大してしまう等のその他の問題が生じてしまうことがあった。
また、近年、自動車等のエンジンから排出される排ガスを浄化するためのハニカムフィルタには、自動車の燃費性能の向上等を目的として、圧力損失の低減が求められている。圧力損失の低減を実現するための対策として、例えば、ハニカム構造部の隔壁の厚さを薄くする「薄壁化」や、隔壁の気孔率を従来に比して更に高める「高気孔率化」などの検討も進められている。しかしながら、ハニカム構造部の隔壁の薄壁化や高気孔率化に伴い、ハニカムフィルタの耐熱衝撃性やアイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の低下を招くことがあり、耐熱衝撃性及びアイソスタティック強度に優れたハニカムフィルタの開発が要望されている。
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。本発明は、耐熱衝撃性に優れるとともに、アイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することが可能なハニカムフィルタを提供する。
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設された多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、
前記セルにおける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、
複数の前記セルは、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、当該断面における第一方向及び当該第一方向に直交する第二方向に沿って四角格子状に配置され、
前記断面における前記セルの形状が、四角形の一の頂点を含む角部の一部が欠落した特定角部を有する変形四角形であり、前記四角格子状に配置された４つの前記セルのそれぞれの前記特定角部によって四角格子の交点部が形成され、
前記セルの前記特定角部は、前記変形四角形の主要外形を構成する４つ辺のうちの前記第一方向に延びる第一辺から連続する曲率半径Ｒ１の第一湾曲部と、前記４つ辺のうちの前記第二方向に延びる第二辺から連続する曲率半径Ｒ２の第二湾曲部と、前記第一湾曲部と前記第二湾曲部とを繋ぐ連結部と、を含み、
前記第一湾曲部の前記曲率半径Ｒ１及び前記第二湾曲部の前記曲率半径Ｒ２が、それぞれ４０～８０μｍであり、且つ、
前記第一湾曲部の曲率中心Ｏ１と前記第二湾曲部の曲率中心Ｏ２との中心間距離が、８０～２００μｍである、ハニカムフィルタ。
［２］ 前記隔壁の気孔率が４５～６５％である、前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
［３］ 前記隔壁の厚さが０．１５～０．２６ｍｍである、前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
［４］ 前記ハニカム構造部のセル密度が３０～５０個／ｃｍ２である、前記［１］～［３］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、耐熱衝撃性に優れるとともに、アイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することができる、という効果を奏する。
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流入端面側から見た斜視図である。 図１に示すハニカムフィルタの流入端面を模式的に示す平面図である。 図２に示すハニカムフィルタの流入端面の一部を模式的に示す拡大模式平面図である。 図３に示す隔壁の交点部近傍を更に拡大した拡大模式平面図である。 図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施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、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。
（１）ハニカムフィルタ：
図１～図５を参照して、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態について説明する。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流入端面側から見た斜視図である。図２は、図１に示すハニカムフィルタの流入端面を模式的に示す平面図である。図３は、図２に示すハニカムフィルタの流入端面の一部を模式的に示す拡大模式平面図である。図４は、図３に示す隔壁の交点部近傍を更に拡大した拡大模式平面図である。図５は、図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造部４と、目封止部５を備えたものである。ハニカム構造部４は、流入端面１１及び流出端面１２を有する柱状を呈するものである。ハニカム構造部４は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配設された、多孔質の隔壁１を有する。図１等に示すハニカム構造部４においては、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。なお、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。複数のセル２は、流体の流路となる。
目封止部５は、ハニカム構造部４に形成されたセル２の流入端面１１側又は流出端面１２側のいずれか一方の端部に配設され、セル２の開口部を封止するものである。以下、流出端面１２側の端部に目封止部５が配設されたセル２を、「流入セル２ａ」という。流入端面１１側の端部に目封止部５が配設されたセル２を、「流出セル２ｂ」という。
複数のセル２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において、当該断面における第一方向Ｘ１及び当該第一方向Ｘ１に直交する第二方向Ｘ２に沿って四角格子状に配置されている。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」ともいう。上述した「第一方向」とは、図３及び図４において紙面の上下方向であり、上述した「第二方向」とは、図３及び図４において紙面の左右方向である。図３及び図４においては、ハニカムフィルタ１００の流入端面１１側のセル２の開口部に配設された目封止部５を捨象した形で作図している。
ハニカムフィルタ１００は、図２～図４に示すように、ハニカム構造部４の断面におけるセル２の形状が、四角形の一の頂点を含む角部の一部が欠落した特定角部１５を有する変形四角形である。特に、セル２の形状は、四角形のそれぞれの頂点を含む各角部において、その一部が欠落した特定角部１５を有する変形四角形であることが好ましい。そして、四角格子状に配置された４つのセル２のそれぞれの特定角部１５によって四角格子の交点部９が形成されている。なお、上述したように、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。このため、セル２の形状に対して、四角形の角部の一部が欠落するということは、当該四角形の角部となるセル２の空間が、セル２を取り囲む隔壁１によって占められていることを意味する。
セル２の特定角部１５は、以下のように構成された、第一湾曲部６と、第二湾曲部７と、連結部８と、を含んでいる。第一湾曲部６は、変形四角形の主要外形を構成する４つ辺のうちの第一方向Ｘ１に延びる第一辺１３から連続する曲率半径Ｒ１の湾曲部分である。第二湾曲部７は、変形四角形の主要外形を構成する４つ辺のうちの第二方向Ｘ２に延びる第二辺１４から連続する曲率半径Ｒ２の湾曲部分である。第一辺１３及び第二辺１４は、変形四角形の主要外形を構成する４つ辺のうち、対象となる特定角部１５を構成するための２つの辺である。連結部８は、上述したような第一湾曲部６と第二湾曲部７とを繋ぐ連結部分である。連結部８は、ハニカム構造部４の断面において直線状に構成されていることが好ましい。
このように、本実施形態のハニカムフィルタ１００において、セル２の特定角部１５は、２つの湾曲部分である第一湾曲部６及び第二湾曲部７と、それらを繋ぐ連結部８と、を含んでいる。このため、ハニカム構造部４の断面におけるセル２の形状としては、例えば、四角形の角部に対して面取りを行い、その面取り部のそれぞれの端部に対して、更に曲率半径Ｒ１及び曲率半径Ｒ２となるＲ面取りをした変形四角形ということができる。
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２は、それぞれ４０～８０μｍである。また、第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１と第二湾曲部７の曲率中心Ｏ２との中心間距離Ｔは、８０～２００μｍである。
以上のように構成された本実施形態のハニカムフィルタ１００は、耐熱衝撃性に優れるとともに、アイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することができる。例えば、第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１と第二湾曲部７の曲率中心Ｏ２との中心間距離Ｔが８０μｍ未満であると、アイソスタティック強度が低下してしまう。一方で、第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１と第二湾曲部７の曲率中心Ｏ２との中心間距離Ｔが２００μｍを超えると、圧力損失が上昇してしまう。また、曲率半径Ｒ１及び曲率半径Ｒ２の一方又は双方が４０μｍ未満であると、耐熱衝撃性が低下してしまう。一方で、曲率半径Ｒ１及び曲率半径Ｒ２の一方又は双方が８０μｍを超えると、圧力損失が上昇してしまう。
第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２は、それぞれ４０～８０μｍであり、特に限定されることはないが、例えば、４５～７５μｍであることが好ましい。なお、第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１と第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２とは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。即ち、第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１と第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２とは、同じ曲率を有する湾曲部分であってもよいし、異なる曲率を有する湾曲部分であってもよい。
また、第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１と第二湾曲部７の曲率中心Ｏ２との中心間距離Ｔは、８０～２００μｍであり、特に限定されることはないが、例えば、１００～１８０μｍであることが好ましい。
第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２は、以下の方法によって測定することができる。第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２はマイクロスコープによって計測された値とする。マイクロスコープとしては、例えば、ＫＥＹＥＮＣＥ社製のＶＨＸ－６０００（商品名）を挙げることができる。以下、第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１を測定する場合を例に、より具体的な測定方法について説明する。まず、ハニカムフィルタ１００のセル２の延びる方向に直交する断面を撮影し、撮影されたハニカムフィルタ１００の断面画像から、第一湾曲部６を構成する曲率を有する部分を確認する。具体的には、変形四角形の主要外形を構成する直線状の辺と第一湾曲部６との境界に相当する一端と、第一湾曲部６と直線状の連結部８との境界に相当する他端の２点を見つける。また、第一湾曲部６上にて、上記した一端と他端の２点から等距離にある中間点を見つける。そして、第一湾曲部６の一端、中間点、他端の３点に接する円の半径が、第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１となる。また、第一湾曲部６の一端、中間点、他端の３点に接する円の中心が、第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１となる。第二湾曲部７に関しても同様の方法で、第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２及びその曲率中心Ｏ２を求めることができる。
第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１と第二湾曲部７の曲率中心Ｏ２との中心間距離Ｔは、上述した方法にて、第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１及び第二湾曲部７の曲率中心Ｏ２の位置を特定し、その２点間の距離を求めることによって測定することができる。
なお、変形四角形のセル２は、四角形の各頂点において特定角部１５をそれぞれ有していることが好ましい。例えば、図３に示すように、変形四角形のセル２は、一の特定角部１５とは別の特定角部１５’が、図４に示すような特定角部１５の第一湾曲部６、第二湾曲部７、及び連結部８と同様の構成要素を含んでいることが好ましい。そして、このような特定角部１５’（図３参照）の第一湾曲部６の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部７の曲率半径Ｒ２もそれぞれ４０～８０μｍであり、その第一湾曲部６の曲率中心Ｏ１と第二湾曲部７の曲率中心Ｏ２との中心間距離Ｔも８０～２００μｍであることが好ましい。そして、変形四角形のセル２の更に別の特定角部１５においても、これまでに説明した特定角部１５と同様に構成されていることが好ましい。
特定角部１５を有するセル２の個数については特に制限はないが、ハニカムフィルタ１００の強度の観点から、全セルの個数に対して５０％以上のセル２が、特定角部１５を有するセル２であることが好ましい。ここで、上述した「全セルの個数」とは、セル２の周囲の全てが隔壁１によって囲われているセル２の全個数のことを意味する。以下、セル２の周囲の全てが隔壁１によって囲われているセル２ことを、「完全セル」ということがある。一方、セル２の周囲の全てが隔壁１によって囲われておらず、セル２の一部が外周壁３によって区画されているセル２のことを、「不完全セル」ということがある。このため、上述した「全セルの個数」には、不完全セルの個数は含めないものとする。
また、特定角部１５を有するセル２は、ハニカムフィルタ１００の強度の観点から、ハニカム構造部４の断面において、当該断面の外周領域に設けられていることが好ましい。「外周領域」とは、ハニカム構造部４の断面において、当該断面の中心から、その半径の３０％以上外側の領域のことを意味する。
ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造部４の隔壁１の気孔率が、４５～６５％であることが好ましく、５０～６０％であることが更に好ましい。隔壁１の気孔率が低すぎると、圧力損失が増大することがある。隔壁１の気孔率が高すぎると、ハニカム構造部４の強度が不十分となり、排ガス浄化装置に用いられる缶体内にハニカムフィルタ１００を収納する際に、ハニカムフィルタ１００を十分な把持力で保持することが困難になることがある。隔壁１の気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｍｅｒｃｕｒｙ ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）によって計測された値とする。水銀ポロシメータとしては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｕｔｏｐｏｒｅ ９５００（商品名）を挙げることができる。
ハニカムフィルタ１００は、隔壁１の厚さが、０．１５～０．２６ｍｍであることが好ましく、０．１８～０．２３ｍｍであることが更に好ましい。隔壁１の厚さは、ハニカム構造部４の断面において、２つのセル２を区画する隔壁１の表面に対して直交する方向の長さである。ここで、隔壁１の厚さを測定する際の「２つのセル２を区画する隔壁１」とは、セル２の特定角部１５を構成する部位に対応する隔壁１の厚さを含まないものとする。即ち、上述したように、特に断りなく「隔壁１の厚さ」という場合は、隔壁１の交点部９の厚さを含まず、変形四角形のセル２の主要外形を構成する４つ辺を区画する部位の隔壁１の厚さとする。隔壁１の厚さは、例えば、マイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。
ハニカムフィルタ１００は、ハニカム構造部４のセル密度が、３０～５０個／ｃｍ２であることが好ましく、３０～４０個／ｃｍ２であることが更に好ましい。このように構成することによって、自動車等のエンジンから排出される排ガス中のＰＭを捕集するためのフィルタとして好適に利用することができる。セル密度が小さすぎると、アイソスタティック強度が低下することがあり、セル密度が大きすぎると、圧力損失が上昇することがある。
隔壁１の材料については特に制限はない。隔壁１の材料としては、例えば、セラミックを挙げることができる。特に、隔壁１が、炭化珪素、珪素結合炭化珪素、結合材焼結型セラミックス材料、ムライト、コージェライト、又はチタン酸アルミニウムを含むものであることが好ましい。なお、「珪素結合炭化珪素」とは、例えば、骨材としての炭化珪素粒子が、金属珪素により結合されたもののことを意味する。また、「結合材焼結型セラミックス材料」とは、例えば、炭化珪素やムライト等の骨材が、コージェライト等の結合材により結合されたものであり、焼結により作製されたセラミックス材料のことを意味する。
目封止部５の材料については特に制限はないが、上記した隔壁１の材料として挙げたものを好適に用いることができる。
ハニカムフィルタ１００の全体形状については特に制限はない。ハニカムフィルタ１００の全体形状は、流入端面１１及び流出端面１２の形状が、円形、又は楕円形であることが好ましく、特に、円形であることが好ましい。また、ハニカムフィルタ１００の大きさ、例えば、ハニカム構造部４の流入端面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。
次に、本実施形態のハニカムフィルタを製造する方法について説明する。ただし、ハニカムフィルタを製造する方法は、以下に説明する製造方法に限定されることはない。
まず、ハニカム構造部を作製するための可塑性の坏土を作製する。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群の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、及び水を添加することによって作製することができる。
次に、作製し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、及び最外周に配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を得る。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形成されたものを用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ等に対応した口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。例えば、口金におけるセル形状とは、これまでに説明した、四角形のそれぞれの頂点の一部が欠落した特定角部１５（例えば、図３参照）を有する変形四角形を挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。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してもよい。
次に、ハニカム成形体の製造に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を形成する。目封止部を形成する方法については、従来公知のハニカムフィルタの製造方法に準じて行うことができる。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、得られたハニカム成形体を焼成することにより、ハニカムフィルタを得る。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１０質量部、分散媒を２０質量部、有機バインダを１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１５μｍ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形状は、四角形のそれぞれの頂点の一部が欠落した特定角部を有する変形四角形とした。
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、目封止部を形成するための目封止材を調製した。そして、調製した目封止材を用いて、乾燥したハニカム成形体の所定のセルの流入端面側の開口部及び残余のセルの流出端面側の開口部に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製造した。
実施例１のハニカムフィルタは、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。ハニカムフィルタの流入端面及び流出端面の直径の大きさは、１３２ｍｍであった。また、ハニカムフィルタのセルの延びる方向の長さは、１２０ｍｍであった。
実施例１のハニカムフィルタは、セル密度が３４個／ｃｍ２であり、隔壁の厚さが０．１５ｍｍであり、隔壁の気孔率が４８％であった。表１に、セル密度（個／ｃｍ２）、隔壁の厚さ（ｍｍ）、隔壁の気孔率（％）を示す。隔壁の気孔率は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定した。
実施例１のハニカムフィルタにおけるセル形状は、四角形のそれぞれの頂点の一部が欠落した特定角部を有する変形四角形であった。変形四角形における特定角部は、曲率半径Ｒ１が６０μｍの第一湾曲部と、曲率半径Ｒ２が６０μｍの第二湾曲部と、第一湾曲部と第二湾曲部とを繋ぐ連結部と、を含むものであった。第一湾曲部の曲率半径Ｒ１（μｍ）及び第二湾曲部の曲率半径Ｒ２（μｍ）の値を表１に示す。なお、第一湾曲部の曲率半径Ｒ１（μｍ）及び第二湾曲部の曲率半径Ｒ２（μｍ）は、以下の方法によって測定した。
［曲率半径Ｒ１及び曲率半径Ｒ２の測定］
第一湾曲部の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部の曲率半径Ｒ２は、ＫＥＹＥＮＣＥ社製のマイクロスコープ（ＶＨＸ-６０００（商品名））によって測定した。具体的には、まず、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面を撮影し、撮影されたハニカムフィルタの断面画像から、第一湾曲部を構成する曲率を有する部分を、以下のように確認した。まず、セルの変形四角形の主要外形を構成する直線状の辺と第一湾曲部との境界に相当する一端と、第一湾曲部と直線状の連結部との境界に相当する他端の２点の位置を確認した。次に、第一湾曲部上にて、上記した一端と他端の２点から等距離にある中間点を確認した。そして、第一湾曲部の一端、中間点、他端の３点に接する円の半径を求め、求めた円の半径を、第一湾曲部の曲率半径Ｒ１とした。また、上述した第一湾曲部の一端、中間点、他端の３点に接する円の中心を、第一湾曲部の曲率中心Ｏ１とした。第二湾曲部に関しても同様の方法で、第二湾曲部の曲率半径Ｒ２及びその曲率中心Ｏ２を求めた。
また、実施例１のハニカムフィルタにおいて、第一湾曲部の曲率中心Ｏ１と第二湾曲部の曲率中心Ｏ２との中心間距離は２００μｍであった。結果を表１の「２つ曲率中心の中心間距離（μｍ）」の欄に示す。
Figure 0007504826000001
実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、「アイソスタティック強度評価」、「耐熱衝撃性評価」、及び「圧力損失性能評価」を行った。表２に、各結果を示す。
［アイソスタティック強度評価］
社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５－８７に規定されているアイソスタティック破壊強度の測定方法に準じて、各実施例及び比較例のハニカムフィルタのアイソスタティック強度（ＭＰａ）を測定した。そして、比較例１のハニカムフィルタのアイソスタティック強度の値を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタのアイソスタティック強度の比率（％）を算出し、以下の下記評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの評価を行った。なお、下記評価基準において、「アイソスタティック強度比（％）」とは、比較例１のハニカムフィルタのアイソスタティック強度の値を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタのアイソスタティック強度の比率（％）のことである。
評価「優」：アイソスタティック強度比（％）が、１４０％以上である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：アイソスタティック強度比（％）が、１２０％以上、１４０％未満である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：アイソスタティック強度比（％）が、１００％以上、１２０％未満である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：アイソスタティック強度比（％）が、１００％未満である場合、その評価を「不可」とする。
［耐熱衝撃性評価］
まず、１．４Ｌガソリンエンジンを搭載するエンジンベンチにて、一定運転条件にて、所定量の煤を発生させ、発生させた煤を、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの隔壁の表面に堆積させた。次に、ポストインジェクションによる再生処理を行い、ハニカムフィルタの入口ガス温度を上昇させ、ハニカムフィルタの前後の圧損が低下し始めたところでポストインジェクションを切り、エンジンをアイドル状態に切り替えた。再生処理前の所定量の煤の堆積量を徐々に増加させ、ハニカムフィルタにクラックが生じるまで、上記操作を繰り返して行った。ハニカムフィルタにクラックが生じる煤の堆積量を、各ハニカムフィルタにおける「煤の堆積限界量」とした。そして、以下の評価基準に従い、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの「耐熱衝撃性評価」の評価を行った。なお、下記評価基準において、基準となるハニカムフィルタを、比較例１とした。
評価「優」：基準となるハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」を１００％とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」が、１２０％以上の場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：基準となるハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」を１００％とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」が、１１０％以上、１２０％未満の場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：基準となるハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」を１００％とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」が、１００％以上、１１０％未満の場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：基準となるハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」を１００％とした場合に、評価対象のハニカムフィルタの「煤の堆積限界量」が、１００％未満の場合、その評価を「不可」とする。
［圧力損失性能評価］
１．４Ｌガソリンエンジンから排出される排ガスを、各実施例及び比較例のハニカムフィルタに流入させて、ハニカムフィルタの隔壁にて、排ガス中の煤を捕集した。煤の捕集は、ハニカムフィルタの単位体積（１Ｌ）当たりの煤の堆積量が１ｇ／Ｌとなるまで行った。そして、煤の堆積量が１ｇ／Ｌとなった状態で、２００℃のエンジン排ガスを１．０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で流入させて、ハニカムフィルタの流入端面側と流出端面側との圧力を測定した。そして、流入端面側と流出端面側との圧力差を算出することにより、ハニカムフィルタの圧力損失（ｋＰａ）を求めた。そして、比較例１のハニカムフィルタの圧力損失の値を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタの圧力損失の比率（％）を算出し、以下の下記評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの評価を行った。なお、下記評価基準において、「圧力損失比（％）」とは、比較例１のハニカムフィルタの圧力損失の値を１００％とした場合における、各ハニカムフィルタの圧力損失の比率（％）のことである。
評価「優」：圧力損失比（％）が、８０％以下である場合、その評価を「優」とする。
評価「良」：圧力損失比（％）が、８０％を超え、９０％以下である場合、その評価を「良」とする。
評価「可」：圧力損失比（％）が、９０％を超え、１００％以下である場合、その評価を「可」とする。
評価「不可」：圧力損失比（％）が、１００％を超える場合、その評価を「不可」とする。
Figure 0007504826000002
（実施例２～１０）
ハニカムフィルタの構成を、表１に示すように変更した以外は、実施例１のハニカムフィルタと同様の方法でハニカムフィルタを作製した。
（比較例１～７）
ハニカムフィルタの構成を、表１に示すように変更した以外は、実施例１のハニカムフィルタと同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、比較例１，２のハニカムフィルタにおいては、セル形状を、四角形のそれぞれの頂点が、それぞれ１つの円弧状の湾曲部となるように構成された変形四角形とした。比較例１，２のハニカムフィルタにおいて、四角形の各頂点における湾曲部の曲率半径の値を、表１の「第一湾曲部の曲率半径Ｒ１（μｍ）」の欄に記す。
（結果）
実施例１～１０のハニカムフィルタは、「アイソスタティック強度評価」、「耐熱衝撃性評価」、及び「圧力損失性能評価」の評価において、基準となる比較例１のハニカムフィルタの各性能を上回るものであることが確認できた。従って、実施例１～１０のハニカムフィルタは、従来のハニカムフィルタに比して、耐熱衝撃性に優れるとともに、アイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することができるものであった。
比較例３のハニカムフィルタは、２つ曲率中心の中心間距離が５０μｍと非常に短かったため、アイソスタティック強度評価が「不可」であった。比較例６のハニカムフィルタにおいても、２つ曲率中心の中心間距離が短かったため、アイソスタティック強度評価が「不可」であった。一方で、比較例７のハニカムフィルタは、２つ曲率中心の中心間距離が２５０μｍと非常に長かったため、圧力損失性能評価が「不可」であった。比較例４のハニカムフィルタは、第一湾曲部の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部の曲率半径Ｒ２が共に小さな値であったため、耐熱衝撃性評価が「不可」であった。一方で、比較例５のハニカムフィルタは、第一湾曲部の曲率半径Ｒ１及び第二湾曲部の曲率半径Ｒ２が共に大きな値であったため、圧力損失性能評価が「不可」であった。
また、実施例１と実施例２の結果から、特定角部における２つの湾曲部の各曲率中心の中心間距離を大きくすることで、ハニカムフィルタの質量が増大し、耐熱衝撃性が向上することが分かった。また、表２の結果から、セルの特定角部に所定の曲率半径の湾曲部を２つ付与することでアイソスタティック強度が向上することが分かった。
また、表２の結果から、隔壁の厚さが減少することにより、アイソスタティックが低下する傾向が確認された。また、セル密度が減少することにより、アイソスタティックが低下する傾向が確認された。更に、隔壁の気孔率が減少することにより、アイソスタティックが低下する傾向が確認された。
本発明のハニカムフィルタは、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：隔壁、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、５：目封止部、６，６’：第一湾曲部、７，７’：第二湾曲部、８，８’：連結部、９：交点部、１１：流入端面、１２：流出端面、１３：第一辺（変形四角形の主要外形を構成する第一辺）、１４：第二辺（変形四角形の主要外形を構成する第二辺）、１５，１５’：特定角部、１００：ハニカムフィルタ、Ｒ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’：曲率半径、Ｏ１，Ｏ１’，Ｏ２，Ｏ２’：曲率中心、Ｔ，Ｔ’：中心間距離、Ｘ１：第一方向、Ｘ２：第二方向。

Claims (4)

  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設された多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、
    前記セルにおける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、
    複数の前記セルは、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、当該断面における第一方向及び当該第一方向に直交する第二方向に沿って四角格子状に配置され、
    前記断面における前記セルの形状が、四角形の一の頂点を含む角部の一部が欠落した特定角部を有する変形四角形であり、前記四角格子状に配置された４つの前記セルのそれぞれの前記特定角部によって四角格子の交点部が形成され、
    前記セルの前記特定角部は、前記変形四角形の主要外形を構成する４つ辺のうちの前記第一方向に延びる第一辺から連続する曲率半径Ｒ１の第一湾曲部と、前記４つ辺のうちの前記第二方向に延びる第二辺から連続する曲率半径Ｒ２の第二湾曲部と、前記第一湾曲部と前記第二湾曲部とを繋ぐ連結部と、を含み、
    前記第一湾曲部の前記曲率半径Ｒ１及び前記第二湾曲部の前記曲率半径Ｒ２が、それぞれ４０～８０μｍであり、且つ、
    前記第一湾曲部の曲率中心Ｏ１と前記第二湾曲部の曲率中心Ｏ２との中心間距離が、８０～２００μｍである、ハニカムフィルタ。
  2. 前記隔壁の気孔率が４５～６５％である、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
  3. 前記隔壁の厚さが０．１５～０．２６ｍｍである、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
  4. 前記ハニカム構造部のセル密度が３０～５０個／ｃｍ２である、請求項１～３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
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