(57)【要約】【課題】被処理流体中の被捕集物質を捕集除去するハニカムフィルタにおいて、圧力損失の増加を抑制しつつ、ＰＭ等の被捕集物質の限界捕集量が大きく、耐熱性、耐久性に優れたハニカムフィルタ並びにその製造方法を提供する。【解決手段】捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとの間を区画する隔壁ＷＩＯは、捕集セルＣＬＩＮ又は排出セルＣＬＯＵＴのいずれか一方（ＳＲＦＩＮ／ＳＲＦＯＵＴ）を平面とし、他方（ＳＲＦＯＵＴ／ＳＲＦＩＮ）を凹面状に湾曲せしめた曲面とし、捕集セルＣＬＩＮの単位断面積あたりの個数をＮＡ（個／ｉｎｃｈ２）、排出セルＣＬＯＵＴの単位断面積あたりの個数をＮＢ（個／ｉｎｃｈ２）とした場合に、ＮＡ＞ＮＢの関係を満足せしめることにより、隔壁ＷＩＯの一部に厚肉部ＷＴＫを設けて、所望の等価水力直径を維持して、圧力損失の増加を抑制しつつ、熱容量の向上とアイソスタティック強度の向上とを同時に図ることができる。【選択図】図２
2010131586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミックスからなる隔壁によって被処理流体の流路となる略筒状に区画したセ
ルを多数設けてハニカム状となし、上記セルの一方の端部を被処理流体の導入される入り
口側に開口せしめ他方の端部を閉塞せしめた捕集セルとし、上記セルの一方の端部を閉塞
せしめ他方の端部を被処理流体の排出される出口側に開口せしめた排出セルとし、該捕集
セルと該排出セルとを所定の位置に配設せしめて、被処理流体を上記捕集セルと上記排出
セルとの間を区画する隔壁を透過させて、被処理流体中の被捕集物を該隔壁に捕集せしめ
るハニカムフィルタにおいて、
上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔壁は、上記捕集セル又は上記排出セル
のいずれか一方に対向する側を平面とし、他方に対向する側を凹面状に湾曲せしめた曲面
として、当該隔壁の一部に厚肉部を設けるとともに、
上記略筒状のセルの長手方向に対する垂直断面における上記捕集セルの単位断面積あた
りの個数をＮＡ（個／ｉｎｃｈ２）、略筒状のセルの長手方向に対する垂直断面における
上記排出セルの単位断面積あたりの個数をＮＢ（個／ｉｎｃｈ２）とした場合に、ＮＡ＞
ＮＢの関係を満足せしめたことを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項２】
上記捕集セルと上記排出セルとの流路長手方向に垂直な断面の形状は、いずれか一方を
多角形に形成し、他方を円形に形成することを特徴とする請求項１に記載のハニカムフィ
ルタ。
【請求項３】
上記捕集セルと上記排出セルとに触媒を担持せしめたハニカムフィルタにおいて、上記
セル壁の平面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の最小値をｔＣ（ｍｇ／
ｍｍ２）、上記セル壁の曲面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の平均値
をｔＤ（ｍｇ／ｍｍ２）、上記セル壁の平面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担
持質量の最大値をｔＥ（ｍｇ／ｍｍ２）とした場合に、
ｔＣ≦ｔＤ≦ｔＥの関係を満足せしめたことを特徴とする請求項１又は２に記載のハニ
カムフィルタ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハニカムフィルタの製造方法において、各辺
が直線のみからなる多角形状のブロックと曲線からなる円形状のブロックとによって形成
されたスリット溝を設けた金型からセラミック坏土を押し出してセラミックハニカム構造
体を形成するセラミックハニカム構造体成形工程を備えたハニカムフィルタ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理流体中の被捕集物質を除去するハニカムフィルタ及びその製造方法に
関し、特に、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃焼排気に含まれる粒子状物質（以下Ｐ
Ｍと称す。）等を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと称
す。）に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境対策として、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される燃焼排気内に
存在するススや、未燃燃料を含むＰＭの低減が、大きな課題となっている。そのため、従
来、燃焼は域内のＰＭを捕集するＤＰＦを備えた排ガス浄化装置を燃焼排気の排出経路に
設置することが行われている。
【０００３】
ＤＰＦは、一般に、耐熱性に優れ、かつ、無数の細孔を有する多孔質セラミックスを素
材としたハニカム構造体を形成し、所定のセルの入り口と出口とのいずれか一方の端面を
目封止して、ＰＭを含む燃焼排気を該ハニカム構造体の隔壁を透過させることによって、
多孔質の隔壁に存在する細孔中にＰＭを捕捉している。
ＰＭが堆積して上記隔壁の細孔に目詰まりを起こして圧力損失が高くなると、バーナや
ヒータ等で加熱したり、機関の燃焼爆発後に少量の燃料を噴射するポスト噴射等によりＤ
ＰＦ内に高温の燃焼排気を導入したりして、ＤＰＦを加熱し、ＤＰＦ内に捕集されたＰＭ
を燃焼除去して再生できる構成としている。
【０００４】
このようなＤＰＦ等に用いられるハニカムフィルタのセル形状並びに目封止パターンに
関して種々と提案されている。
例えば、特許文献１には、長手方向に並設された複数の貫通孔と、上記複数の貫通孔を
隔てるとともに外周面を構成する壁部とからなる柱状のハニカム構造体であって、上記多
数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面の面積の総和が相対的に大きくなるように、一方の
端部が封止されてなる大容積貫通孔群と、上記断面積の総和が相対的に小さくなるように
、他方の端部が封止されてなる小容積貫通孔群とからなり、上記柱状のハニカム構造体の
上記外周面は、面取りが施された角部を有していることを特徴とするハニカム構造体が開
示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、多孔質の隔壁によって複数のセルが形成され、一方の端部が目
封じされた所定のセルと、他方の端部が目封じされた残余のセルとが、両端部がそれぞれ
市松模様を形成するように交互に配設されたハニカムフィルタであって、その断面におい
て、所定のセルと残余のセルとの断面積が異なり、断面積の小さいセルに対する断面積の
大きいセルの流路水力直径の比が１．２以上であり、少なくとも断面積の大きいセルの断
面形状が、少なくとも一つの角部に相当する部分が円弧状の四角形であり、隔壁の厚さに
対する、隔壁が交差する部分（交点部）の最小厚さの比の値が、０．７以上１．３未満で
あるハニカムセラミックフィルタが開示されている。
【０００６】
一般に、筒状流路の断面積をＡとし、筒状流路断面の内周長をＬとしたとき、筒状流路
の等価水力直径Ｄｈは、断面積Ａの４倍を内周長Ｌで差し引いた値、即ち、Ｄｈ＝４Ａ／
Ｌで表され、筒状流路内を通過する流体に作用する流路内摩擦抵抗は筒状流路の等価水力
直径Ｄｈに比例することが知られている。
また、内燃機関の燃焼排気流路にＰＭを除去すべくＤＰＦを設けた場合、ＤＰＦを通過
する際の圧力損失が機関の燃焼に影響し、圧力損失の上昇によって、機関の燃焼性能が低
下することが知られている（特許文献１、２等）。
したがって、セル内を被処理流体が通過する際の圧力損失を小さくすべく、セル内を通
過する流体に作用する管内摩擦抵抗を小さくするためには、セルの等価水力直径をできる
限り大きくするのが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来のＤＰＦでは、ハニカム構造体を構成するセルを区画する隔壁は、その
交差部に設けられているＲ形状や面取り形状等によって、僅かに厚肉となっているものも
あるが、概ね一定肉厚の平板状に形成されている。このような構造のＤＰＦにおいて圧力
損失を低減すべく、セルの等価水力直径を拡大しようとすると、単位断面積当たりのセル
数即ちセル密度を低減させるか、セル隔壁の厚さを低減させるかのいずれか選択せざるを
得ない。
【０００８】
しかし、セル密度を低減させるとＰＭ捕集量の低下を招く虞があり、セル隔壁の厚さを
低減させるとハニカム構造体の実体重量が減少し、熱容量の低下を招く虞がある。熱容量
の低下は、ＤＰＦ再生時のＰＭ燃焼による過昇温を招き、ハニカム構造体が熱損傷され易
くなる虞がある。加えて、隔壁の薄肉化によるアイソスタティック強度の低下を招く虞も
ある。
【０００９】
そこで、かかる実情に鑑み、本発明は、ハニカムフィルタの各セルについて所望の等価
水力直径を確保して圧力損失の増加を抑制すると共に、所望の熱容量を確保して、ＰＭ等
の被捕集物質の限界捕集量が大きく、かつ、耐熱性、耐久性に優れたハニカムフィルタの
提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明では、多孔質セラミックスからなる隔壁によっ
て被処理流体の流路となる略筒状に区画したセルを多数設けてハニカム状となし、上記セ
ルの一方の端部を被処理流体の導入される入り口側に開口せしめ他方の端部を閉塞せしめ
た捕集セルとし、上記セルの一方の端部を閉塞せしめ他方の端部を被処理流体の排出され
る出口側に開口せしめた排出セルとし、該捕集セルと該排出セルとを所定の位置に配設せ
しめて、被処理流体を上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔壁を透過させて、
被処理流体中の被捕集物を該隔壁に捕集せしめるハニカムフィルタにおいて、
上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔壁は、上記捕集セル又は上記排出セル
のいずれか一方に対向する側を平面とし、他方に対向する側を凹面状に湾曲せしめた曲面
として、当該隔壁の一部に厚肉部を設けるとともに、上記略筒状のセルの長手方向に対す
る垂直断面における上記捕集セルの単位断面積あたりの個数をＮＡ（個／ｉｎｃｈ２）、
略筒状のセルの長手方向に対する垂直断面における上記排出セルの単位断面積あたりの個
数をＮＢ（個／ｉｎｃｈ２）とした場合に、ＮＡ＞ＮＢの関係を満足せしめる（請求項１
）。
【００１１】
第１の発明によれば、上記厚肉部によって上記隔壁の熱容量が高くなり、さらに、ハニ
カム構造体のアイソスタティック強度も上昇する。加えて上記排出セルを湾曲せしめるこ
とによって設けた上記肉厚部により、上記捕集セルと上記捕集セルに囲まれたセル壁内を
透過して上記排出セルより排出される排ガスの流体抵抗を増加できるので、上記セル壁に
捕集されるＰＭの堆積量が抑制され、単位濾過壁あたりのＰＭ燃焼量を軽減することで熱
損傷の発生を抑制する効果が期待できる。したがって、耐熱性、耐久性に優れたハニカム
フィルタが実現できる。
また、上記捕集セルの単位断面積当たりの数ＮＡを上記排出セルの単位断面積当たりの
数ＮＢよりも多く設定することにより、捕集セル同士が隣接するので、セル壁の両側にＰ
Ｍを堆積させることが可能となり、濾過面積を効率的に確保したことによるＰＭ堆積圧損
の低減効果を得ることができる。
さらに、このような構成とすることによって、上記排出セル側の圧力損失を上記捕集セ
ル側の圧力損失よりも相対的に小さくすることができ、上記捕集セルと上記排出セルとの
圧力損失差を大きくすることができる。
したがって、上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔壁を通過する燃焼排気の
流速（透過流速）を大きくすることが可能となり、ハニカムフィルタの使用中における圧
力損失が小さくなり、内燃機関の燃焼に対する影響を抑制することができる。
【００１２】
第２の発明では、上記捕集セルと上記排出セルとの流路長手方向に垂直な断面の形状は
、いずれか一方を多角形に形成し、他方を円形に形成する（請求項２）。
【００１３】
第２の発明によれば、上記捕集セルと上記排出セルとの等価水力直径を維持したまま、
上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔壁の一部に厚肉部を形成することが可能
となり、圧力損失を増加させることなく上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔
壁の熱容量を向上させ、ハニカム構造体のアイソスタティック強度も上昇させることがで
きる。したがって、耐熱性、耐久性に優れたハニカムフィルタが実現できる。
加えて、本発明によらず上記捕集セルと上記排出セルとの両方を円形に形成した場合に
は、厚肉部が過剰に肉厚となり、被処理流体が上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画
する隔壁を透過する際の拡散抵抗が大きくなり圧力損失が増加する虞がある。
本発明のように、上記捕集セルと上記排出セルとを異なった形状に形成することによっ
て、圧力損失の低減と熱容量の向上とを両立するハニカムフィルタの実現が可能となる。
【００１４】
第３の発明では、上記捕集セルと上記排出セルとに触媒を担持せしめたハニカムフィル
タにおいて、上記セル壁の平面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の最小
値をｔＣ（ｍｇ／ｍｍ２）、上記セル壁の曲面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒
担持質量の平均値をｔＤ（ｍｇ／ｍｍ２）、上記セル壁の平面側に担持せしめた単位表面
積あたりの触媒担持質量の最大値をｔＥ（ｍｇ／ｍｍ２）とした場合に、ｔＣ≦ｔＤ≦ｔ
Ｅの関係を満足せしめる（請求項３）。
【００１５】
第３の発明によれば、触媒によりＰＭの堆積を抑制して、圧力損失の低減を図るハニカ
ムフィルタにおいても、上記捕集セルの水力直径と上記排出セルの水力直径とを減少させ
ることなくＰＭの堆積を抑制するのに必要な触媒担持量を確保できるので、さらに圧力損
失の少ないハニカムフィルタの実現が可能となる。
【００１６】
より具体的には、触媒を担持した後の上記捕集セルの上記捕集セルと上記排出セルとを
内包する多角形からなる仮想単位格子の等価水力直径を仮想水力直径（Ｄｈ０）とし、上
記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔壁の肉厚の最小値を最小厚（ｔ）としたと
き、上記捕集セルの等価水力直径（Ｄｈ１）と上記排出セルの等価水力直径（Ｄｈ２）と
のいずれか一方を上記仮想水力直径（Ｄｈ０）と等しく設け、他方の等価水力直径を上記
仮想水力直径（Ｄｈ０）から上記最小肉厚（ｔ）の２倍を差し引いた値（Ｄｈ０−２ｔ）
に形成するのが望ましい。
【００１７】
また、上記捕集セルと上記排出セルとを内包する多角形からなる仮想単位格子の等価水
力直径を仮想水力直径（Ｄｈ０）とし、上記捕集セルと上記排出セルとの間を区画する隔
壁の肉厚の最小値を最小厚（ｔ）としたとき、上記捕集セルの等価水力直径（Ｄｈ１）と
上記排出セルの等価水力直径（Ｄｈ２）とは、上記仮想水力直径（Ｄｈ０）から上記最小
肉厚（ｔ）を差し引いた値（Ｄｈ０―ｔ）に形成しても良い。
【００１８】
第１の発明から第３の発明として記載したハニカムフィルタの製造方法において、第４
の発明では、各辺が直線のみからなる多角形状のブロックと曲線からなる円形状のブロッ
クとによって形成されたスリット溝を設けた金型からセラミック坏土を押し出してセラミ
ックハニカム構造体を形成するセラミックハニカム構造体成形工程を備える（請求項４）
。      
【００１９】
第４の発明によれば、上記捕集セルと上記排出セルとの間を一方の面が平面であり他方
の面が曲面であって、一部に肉厚部を有した隔壁によって区画して上記捕集セルと上記排
出セルとの等価水力直径及びセル密度を低減することなく上記捕集セルと上記排出セルと
の間を区画する隔壁の熱容量を高めつつ機械的強度を増強せしめ、被捕集物質の捕集量の
高いハニカムフィルタの製造が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるハニカムフィルタの概要を示し、（ａ）は、ハニカムフィルタ全体構成を表す斜視図、（ｂ）は、流路方向に沿った縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタの特徴的な部分を示し、（ａ）は、流路方向に垂直な要部断面図、（ｂ）は捕集セルと排出セルとを区画する隔壁の要部断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタの変形例における特徴的な部分を示し、（ａ）は、流路方向に垂直な要部断面図、（ｂ）は捕集セルと排出セルとを区画する隔壁の要部断面図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタの他の変形例を示す流路方向に垂直な要部断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタの成形に用いられる金型の概要を示し、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタをＤＰＦとして用いた燃焼排気浄化システムの例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタ１は、ディーゼルエンジン等の内燃
機関の燃焼排気を被処理流体とし、多孔質セラミックスからなる隔壁によって被処理流体
の流路となる略筒状に区画したセルを多数設けてハニカム状となし、セルの一方の端部を
被処理流体の導入される入り口側に開口せしめ他方の端部ＳＴＰＯＵＴを閉塞せしめた捕
集セルＣＬＩＮとし、セルの一方の端部ＳＴＰＩＮを閉塞せしめ他方の端部を被処理流体
の排出される出口側に開口せしめた排出セルＣＬＯＵＴとし、捕集セルＣＬＩＮと排出セ
ルＣＬＯＵＴとを所定の位置に配設せしめたものであり、燃焼排気中に含まれる粒子状物
質ＰＭを被捕集物質とし、被処理流体がハニカムフィルタ１の隔壁を透過することによっ
て被処理流体中の被捕集物質を除去することができるものである。
本発明のハニカムフィルタ１は、多孔質セラミックスからなる隔壁ＷＩＯの一方の面を
直平面状とし、他方の面を湾曲面状として、隔壁ＷＩＯの板厚を部分的に厚くした厚壁部
ＷＴＫを設けて、所望のＰＭ捕集量を維持しつつ、ハニカム構造体の熱容量を増加し耐久
性を向上せしめたことを最大の特徴とする。
【００２２】
なお、本実施形態においては、多孔質セラミック材料として広く一般に用いられている
コーディエライトを用いた場合を例に説明するが、コーディエライト（２ＭｇＯ・３Ａｌ
２Ｏ３・５ＳｉＯ２）に限らず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２
ＳｉＯ２）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタン酸アル
ミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）、リチウムアルミノシリケート（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・Ｓ
ｉＯ２）等の酸化物材料、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化硼素（Ｂ４Ｎ）、炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）等の炭化物材料、珪化チタン（ＴｉＳｉ２）等の珪化物材料等を用いることができる
。また、ＰＭを効率的に燃焼すべく触媒として、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｈ）、チ
タン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等の金属を多孔質セラミックスの表面に担持させた構
成としても良い。  
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態においてハニカムフィルタ１は、筒状に
伸びる断面六角形の流路を持つ捕集セルＣＬＩＮと筒状に伸びる断面円形の流路を持つ排
出セルＣＬＯＵＴとが複数配設されたハニカム構造体を構成し、捕集セルＣＬＩＮは、入
り口側端部が開口し出口側端部が出口側目封止栓ＳＴＰＯＵＴによって閉塞され、排出セ
ルは、入り口側端部が入り口側目封止栓ＳＴＰＩＮによって閉塞され、出口側端部が開口
している。
【００２４】
ハニカムフィルタ１の入り口側から捕集セルＣＬＩＮに導入されたＰＭを含む燃焼排気
は、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとの間を区画する隔壁ＷＩＯを透過し排出セ
ルＣＬＯＵＴに移動する。
この時、燃焼排気内のＰＭは隔壁ＷＩＯに無数に存在する細孔内に捕集され、ＰＭの除
去された燃焼排気のみが出口側に排出される。
【００２５】
図２を参照して、本実施形態におけるハニカムフィルタ１を構成する捕集セルＣＬＩＮ
及び排出セルＣＬＯＵＴの特徴についてさらに詳述する。
図２（ａ）に示すように、排出セルＣＬＯＵＴの等価水力直径φＤｈ２は、六角形から
なる仮想単位格子ＬＴＣＶＲの仮想水力直径Ｄｈ０と等しい値に形成されており、捕集セ
ルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとの間を区画する隔壁ＷＩＯの肉厚の最小値をｔとした
とき、捕集セルＣＬＩＮの等価水力直径Ｄｈ１は仮想水力直径Ｄｈ０から肉厚最小値ｔの
２倍を差し引いた値（Ｄｈ−２ｔ）に形成されている。
また、略筒状のセルの長手方向に対する垂直断面における捕集セルＣＬＩＮの単位断面
積あたりの個数をＮＡ（個／ｉｎｃｈ２）、略筒状のセルの長手方向に対する垂直断面に
おける排出セルＣＬＯＵＴの単位断面積あたりの個数をＮＢ（個／ｉｎｃｈ２）とした場
合に、ＮＡ＞ＮＢの関係を満たすように構成するのが望ましい。
具体的には、本実施形態においては、１個の排出セルＣＬＯＵＴに対してその周囲に６
個の捕集セルＣＬＩＮが並び、１個の捕集セルＣＬＩＮに対してその周囲に３個の排出セ
ルが並び、２個の捕集セルＣＬＩＮ同士が隣接するように配設されている。
【００２６】
このような構成とすることによって、図２（ｂ）に示すように、捕集セルＣＬＩＮと排
出セルＣＬＯＵＴとの間を隔てる隔壁ＷＩＯは、捕集セルＣＬＩＮ側の表面ＳＲＦＩＮが
直平面となり、これに対向する排出セルＣＬＯＵＴ側の表面ＳＲＦＯＵＴが、凹面状に湾
曲した曲面となり、隔壁ＷＩＯの一部が肉厚となった厚肉部ＷＴＫを形成することができ
る。厚肉部ＷＴＫは、隔壁ＷＩＯの熱容量を増加するとともに、ハニカム構造体のアイソ
スタティック強度を向上させている。
捕集セルＣＬＩＮは、断面多角形に形成されているので、捕集セルＣＬＩＮ側の表面Ｓ
ＲＦＩＮの表面積が大きくなり、ＰＭ捕集量を多くすることができる。一方、排出セルＣ
ＬＯＵＴは、断面円形に形成されているので、圧力損失の増加を抑制できる。
加えて、隣接する複数の捕集セルＣＬＩＮ同士を区画する隔壁ＷＩＩは、肉厚最小値ｔ
の２倍の肉厚に形成されている。したがって、隔壁ＷＩＩの熱容量が大きく、隔壁ＷＩＩ
の両側に堆積したＰＭが燃焼した場合にも熱損傷を抑制することができる。
【００２７】
さらに、本実施形態においては、捕集セルＣＬＩＮの開口断面積ＳＩＮと排出セルＣＬ
ＯＵＴの開口断面積ＳＯＵＴとの関係において、ＳＩＮ＜ＳＯＵＴが成立し、ハニカムフ
ィルタ１全体について、捕集セルＣＬＩＮの開口断面積ＳＩＮと、その総和ΣＳＩＮと、
排出セルＣＬＯＵＴの開口断面積ＳＯＵＴと、その総和ΣＳＯＵＴとの関係において、Σ
ＳＩＮ＞ΣＳＯＵＴが成立している。
このような構成とすることによって、排出セルＣＬＯＵＴ側の圧力損失を捕集セルＣＬ
ＩＮ側の圧力損失よりも相対的に小さくすることができ、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣ
ＬＯＵＴとの圧力損失差を大きくすることができる。
したがって、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとの間を区画する隔壁ＷＩＯを通
過する燃焼排気の流速（透過流速）を大きくし、ハニカムフィルタの使用中における圧力
損失を小さくし、内燃機関の燃焼に対する影響を抑制することができる。
さらに、排出セルＣＬＯＵＴを湾曲せしめることによって設けた肉厚部ＷＴＫにより、
捕集セルＣＬＩＮと捕集セルＣＬＩＮに囲まれたセル壁内を透過して排出セルＣＬＯＵＴ
より排出される排ガスの流体抵抗を増加できるので、上記セル壁に捕集されるＰＭの堆積
量が抑制され、単位濾過壁あたりのＰＭ燃焼量を軽減することで熱損傷の発生を抑制する
効果が期待できる。
【００２８】
なお、本実施形態において、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとに触媒を担持せ
しめた場合、捕集セルＣＬＩＮの壁面ＳＲＦＩＮがセル壁ＷＩＯの平面側となり、排出セ
ルＣＬＯＵＴの壁面ＳＲＦＯＵＴがセル壁ＷＩＯの曲面側となる。
平面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の最小値をｔＣ（ｍｇ／ｍｍ２
）、曲面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の平均値をｔＤ（ｍｇ／ｍｍ
２）、平面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の最大値をｔＥ（ｍｇ／ｍ
ｍ２）とした場合に、本実施形態においては、ｔＣ≦ｔＤ≦ｔＥの関係を満足している。
触媒の担持量をこの範囲に設定することにより、捕集セルＣＬＩＮの水力直径を小さく
することなく、ＰＭ堆積抑制に必要な触媒担持量を確保できるので、さらに圧力損失を小
さくできる。
【００２９】
図３を参照して、本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタの変形例１ａにつ
いて説明する。本図、（ａ）は、流路方向に垂直な要部断面図、（ｂ）は捕集セルＣＬＩ
Ｎと排出セルＣＬＯＵＴとを区画する隔壁ＷＩＯの要部断面図である。
本実施形態において、捕集セルＣＬＩＮは、六角形からなる仮想単位格子ＬＴＣＶＲの
等価水力直径Ｄｈ０から肉厚最小値ｔの２倍を差し引いたφ（Ｄｈ０−２ｔ）に等しい等
価水力直径φＤｈ１を有する断面円形に形成され、排出セルＣＬＯＵＴは、仮想単位格子
ＬＴＣＶＲの等価水力直径Ｄｈ０と等しい等価水力直径Ｄｈ２を有する断面六角形に形成
されている。
また、本実施形態においても、筒状セルの流路長手方向に対する垂直断面における捕集
セルＣＬＩＮの単位断面積あたりの個数ＮＡ（個／ｉｎｃｈ２）と排出セルＣＬＯＵＴ単
位断面積あたりの個数ＮＢ（個／ｉｎｃｈ２）との間に、ＮＡ＞ＮＢの関係が成立してい
る。
このような構成とすることによって、図３（ｂ）に示すように、捕集セルＣＬＩＮと排
出セルＣＬＯＵＴとの間を隔てる隔壁ＷＩＯは、捕集セルＣＬＩＮ側の表面ＳＲＦＩＮが
凹面状に湾曲した曲面となり、排出セルＣＬＯＵＴ側の表面ＳＲＦＯＵＴが、直平面とな
り、隔壁ＷＩＯの一部が肉厚となった厚肉部ＷＴＫを形成することができる。厚肉部ＷＴ
Ｋは、隔壁ＷＩＯの熱容量を増加するとともに、ハニカム構造体のアイソスタティック強
度を向上している。
本発明の第１の実施形態においては、捕集セルＣＬＩＮ側を断面六角形に形成し、排出
セルＣＬＯＵＴ側を断面円形に形成し、本実施形態においては、捕集セルＣＬＩＮ側を断
面円形に形成し、排出ＣＬＯＵＴ側を断面六角形に形成した点が相異するが、等価水力直
径は等しく、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとの圧力損失が増加することはなく
、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
加えて、単位濾過壁あたりの熱容量もしくは単位ＰＭ堆積量に対する熱容量が増加する
ので、圧損増加を抑制しつつ上記実施形態よりも高い耐熱性を期待できる。
【００３０】
さらに、本実施形態において、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとに触媒を担持
せしめた場合、捕集セルＣＬＩＮの壁面ＳＲＦＩＮがセル壁ＷＩＯの曲面側となり、排出
セルＣＬＯＵＴの壁面ＳＲＦＯＵＴがセル壁ＷＩＯの平面側となる。
平面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の最小値をｔＣ（ｍｇ／ｍｍ２
）、曲面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の平均値をｔＤ（ｍｇ／ｍｍ
２）、平面側に担持せしめた単位表面積あたりの触媒担持質量の最大値をｔＥ（ｍｇ／ｍ
ｍ２）とした場合に、本実施形態においても、ｔＣ≦ｔＤ≦ｔＥの関係を満足している。
触媒の担持量をこの範囲に設定することにより、排出セルＣＬＯＵＴの水力直径を小さ
くすることなく、ＰＭの堆積抑制に必要な触媒担持量を確保できるので、圧力損失を小さ
くできる。
【００３１】
図４を参照して、本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタの他の変形例１ｂ
、１ｃについて説明する。
ハニカムフィルタ１ｂでは、図４（ａ）に示すように、六角形からなる仮想単位格子Ｌ
ＴＣＶＲの等価水力直径Ｄｈ０、セル隔壁肉厚最小値ｔに対して、捕集セルＣＬＩＮの等
価水力直径Ｄｈ１を（Ｄｈ０−ｔ）の断面六角形に形成し、排出セルＣＬＯＵＴの等価水
力直径φＤｈ２をφ（Ｄｈ０−ｔ）の断面円形に形成してある。このような構成とするこ
とによって、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとの間を区画する隔壁ＷＩＯの一部
に厚肉部ＷＴＫを設けて、圧力損失の増加を抑制しつつ、熱容量の増加とアイソスタティ
ック強度の増加とを同時に実現できる。本実施形態において、触媒を担持せしめた場合に
も、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
また、ハニカムフィルタ１ｃでは、図４（ｂ）に示すように、六角形からなる仮想単位
格子ＬＴＣＶＲの等価水力直径Ｄｈ０、セル隔壁肉厚最小値ｔに対して、捕集セルＣＬＩ
Ｎの等価水力直径φＤｈ１をφ（Ｄｈ０−ｔ）の断面円形に形成し、排出セルＣＬＯＵＴ
の等価水力直径Ｄｈ２を（Ｄｈ０−ｔ）の断面六角形に形成してある。このような構成と
することによって、捕集セルＣＬＩＮと排出セルＣＬＯＵＴとの間を区画する隔壁ＷＩＯ
の一部に厚肉部ＷＴＫを設けて、圧力損失の増加を抑制しつつ、熱容量の増加とアイソス
タティック強度の増加とを同時に実現できる。本実施形態において、触媒を担持せしめた
場合にも、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３２】
本発明の第１の実施形態におけるハニカムフィルタ１の製造方法の概要を示す。
先ず、焼成によりコーディエライト（２ＭｇＯ・３Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）組成とな
る原料、即ち、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ２・Ｈ２Ｏ）、マグネシア（ＭｇＯ）、シリ
カ（ＳｉＯ２）、カオリン（Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）、ベーマイト（ＡｌＯＯＨ）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）等から適宜選
択されたセラミック原料粉末を所定の配合比で調合し、粉砕、混合、ミリング等により所
定の粒度分布を有する調合原料に調整する。
また、触媒を担持すべくイットリア（Ｙ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）や、タングス
テン（Ｗ）、白金（ＰＴ）等の遷移金属等を添加しても良い。
【００３３】
次いで、結合剤、可塑剤、分散剤、潤滑剤、邂逅剤、界面活性剤、造孔剤等の助剤とし
て、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）、デンプン糊、ポリアルキレン誘導体、グリセリン、ゼラチン、ワッ
クスエマルジョン、カーボン、おがくず等から適宜必要な材料を選択して、上記調合原料
と混練してセラミック坏土とし、さらに、セラミック坏土を所定の流動特性となるよう含
水率や粘度の調整を行う。  本実施形態においては、例えば、重量比でシリカ原料を１９
％、タルク原料を３６％、アルミナ原料を４５％の割合で混合し、これを１００として、
造孔剤２１．６％、バインダ１３．５％、水３４％を加えたものを用いた。
【００３４】
本発明のセラミックハニカム構造体を形成するセラミックハニカム構造体成形工程では
、粘度調整されたセラミック坏土を、プランジャ式押出成形機やスクリュ式押出成形機を
用いて所定の格子溝を設けた金型から押出、所望の断面形状を持つ略筒状のセルが多数区
画されたセラミックハニカム構造体を形成する。
得られたセラミックハニカム構造体の入り口側と出口側との両端面において、所定のセ
ルに封止剤を充填し、入り口側が開口し出口側が閉鎖した捕集セルＣＬＩＮと、入り口側
が開口し出口側が開口した排出セルＣＬＯＵＴとを設ける。
本実施形態においては、図５（ａ）、（ｂ）に示すような、各辺が直線のみからなる多
角形状のブロックＢＲＫ１と曲線からなる円形状のブロックＢＲＫ２とによって形成され
たスリット溝ＳＬを設けた金型５０を用いた。スリット溝ＳＬの底部には、セラミック杯
土の通過する下孔ＵＨが設けられている。下孔ＵＨの数を多くしたり、下孔ＵＨの内径を
大きくしたりすることによって、スリット溝ＳＬをから押し出されるセラミック杯土の押
出速度を均一化することができる。
【００３５】
目封止方法としては、以下のような公知の方法を適宜用いることができる。即ち、ハニ
カム構造体の端面を樹脂フィルム等で覆い、封止剤を充填するセルを覆う部位の樹脂フィ
ルムを加熱等により除去し、所望の目封止形成パターンを有するマスキングを施す。
次いで、マスキングを施したハニカム構造体の端面をスラリー状に調整した充填剤中に
浸漬し、マスキングを除去したセル内に充填剤を充填し、乾燥する。
入り口側端面と出口側端面とのそれぞれに、所望のパターンで封止剤を充填し目封止栓
ＳＴＰＩＮ、ＳＴＰＯＵＴを形成した後、乾燥後、樹脂フィルムの除去と同時に焼成を行
う。この時、充填剤も同持に焼成される。コーディエライトの場合には、例えば、１４０
０℃で焼成される。
以上により、多角形の断面形状を有する捕集セルＣＬＩＮと円形の断面形状を有する排
出セルＣＬＯＵＴとで構成されたハニカムフィルタ１が形成できる。
なお、充填剤としては、ハニカム構造体を形成するセラミック原料と同質のものを主成
分とし、水等の分散媒によってスラリー状にしたものを用いるのが望ましい。また、封止
栓ＳＴＰＩＮ、ＳＴＰＯＵＴは燃焼排気の通過を阻止すべく、隔壁よりも緻密な微構造と
するのが望ましく、封止剤に造孔剤を添加する必要はない。
【００３６】
図６に本発明のハニカムフィルタ１をＤＰＦとして用いた燃焼排気浄化システムの例に
ついて説明する。
ハニカムフィルタ１は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関２０の燃焼排気流路に
設けられ、燃焼排気中のＰＭを捕集する。
内燃機関２０は、高圧ポンプＰによって高圧に昇圧された高圧燃料を蓄圧する各気筒２
００に共通のコモンレールＲと、該コモンレールＲに連結されて各気筒２００の燃焼室に
それぞれ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁ＩＮＪを有し、内燃機関２０の吸気マニホール
ド２１０は、吸気管２１８に連結しており、連結部に設けられる吸気スロットル２１４に
よって、吸気流量が調整されるようになっている。
【００３７】
内燃機関２０の排気マニホールド２２０は、排気管２２４に連結しており、排気管２２
４の経路には、本発明のハニカムフィルタ１が設置されている。
内燃機関２０からの排出ガスは、入り口側が開口している捕集セルＣ１からＤＰＦ１内
に入り、多孔性の隔壁ＷＩＯを通過する際にＰＭが捕集される。
排気と接触するＤＰＦ１内の隔壁ＷＩＯの表面に、ＰＭの酸化を促進するための触媒を
担持させることもできる。また、ＤＰＦ１の上流側に酸化触媒１１０を設けた構成として
も良い。さらに、ＤＰＦ１の下流側には、図略の尿素ＳＣＲ装置を設けて、ＤＰＦ１によ
ってＰＭを除去された排気中のＮＯｘの除去処理を行う構成としても良い。
【００３８】
排気管２２４のＤＰＦ１の上流側２２３には、遠心過給機のタービン２２１が設けられ
、吸気管２１８に設けられるコンプレッサ２１６とタービン軸２２２を介して連結されて
いる。これにより、排気の熱エネルギを利用してタービン２２１を駆動するとともに、タ
ービン軸２２２を介してコンプレッサ２１６を駆動し、吸気管２１８から吸気フィルタ２
１７を介して導入された吸気をコンプレッサ２１６内で圧縮する。吸気スロットル２１４
の上流には、インタクーラ２１５が設けられ、コンプレッサ２１６で圧縮されて高温とな
った吸気が冷却される。
【００３９】
排気マニホールド２２０は、ＥＧＲ通路２１２によって、吸気マニホールド２１０と連
結されており、排気の一部が、ＥＧＲ通路２１２を経て吸気に戻されるようになっている
。ＥＧＲ通路２１２の、吸気マニホールド２１０への出口部には、ＥＧＲ弁２１１が設け
られ、その開度を調節することにより吸気へ還流される排気の量を調整できるようになっ
ている。ＥＧＲ通路２１２の途中には、還流されるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲク
ーラ２１３が設けられる。  
【００４０】
排気管２２３、２２４には、ＤＰＦ１にて捕集されたＰＭ捕集量を知るために、ＤＰＦ
１の前後差圧を検出する差圧センサ１００が設けられる。差圧センサ１００の一端側はＤ
ＰＦ１上流の排気管２２３に、他端側はＤＰＦ１下流の排気管２２４にそれぞれ圧力導入
管を介して接続されており、ＤＰＦ１の前後差圧に応じた信号を出力するようになってい
る。
また、ＤＰＦ１の出口部には、ＤＰＦ温度ＴＥＸを検出する排気温センサＴＳＥＮと、
ＤＰＦ１下流の酸素濃度λを検出する酸素濃度検出手段としての空燃比センサλＳＥＮが
設置されている。これらセンサからの信号は、いずれも制御手段であるＥＣＵ３０に入力
される。
【００４１】
ＥＣＵ３０には、さらに、吸気スロットル２１４の開度ＯＰＩＮ、ＥＧＲ弁２１１の弁
開度ＯＰＥＧＲ、エンジン回転数ＮＥ、車速ＳＰ、アクセル開度ＡＣ、冷却水温ＴＷ、ク
ランク位置ＣＡ、燃料圧ＰＣＹＬ等を検出する各種センサから信号が入力されて、内燃機
関２０の運転状態を検出するようになっている。ＥＣＵ２０は、運転状態に応じた最適な
燃料噴射量、ＥＧＲ量を算出して、吸気スロットル２１４、燃料噴射弁ＩＮＪ、ＥＧＲ弁
２１１等をフィードバック制御する。ＥＣＵ３０は、また、吸気管２１８に導入される吸
気量を検出する吸気量センサＡＲＳＥＮと排気温センサＴＳＥＮの検出値から算出される
排ガス流量（体積流量）と、差圧センサ１００にて検出されるＤＰＦ１の前後差圧を基に
、ＰＭ捕集量を演算して、ＤＰＦ１の再生を制御することもできる。一般に、ある排気流
量に対して、ＰＭ捕集量の増加に伴い差圧が増加することから、この関係を利用してＰＭ
捕集量を算出することができる。そして、算出されたＰＭ捕集量が所定値を越えたときに
、ＤＰＦ１を昇温させて、ＰＭを燃焼、除去する再生処理を行う。
【００４２】
ＤＰＦ１の再生手段として、具体的には、燃料噴射弁ＩＮＪから燃焼室に燃料を噴射す
る際に、ポスト噴射や噴射時期の遅角を行う、あるいは、吸気スロットル２１４を通常よ
り閉じ側とする等により排気を昇温させる方法が採用できる。例えば、ポスト噴射や遅角
を行うと、着火時期の遅れ等により、エネルギの一部が動力に返還されずに排気の熱エネ
ルギになるために、通常噴射の場合の排気温度（１５０〜４００）に対し、高温（３００
〜７００）の排気がＤＰＦ１内に導入される。吸気スロットル２１４を閉じ側とした場合
も同様で、吸気量が減少し、内燃機関２０の燃焼室内に流入するガスの熱容量が減少する
ために、排気温度が上昇する。この高温の排気により、ＤＰＦ１内に付着したＰＭを燃焼
させ、捕集能力を回復させることができる。運転状態に応じて、複数の再生手段を使い分
けたり、再生手段として、バーナやヒータといった加熱装置を用いたりすることもできる
。
【符号の説明】
【００４３】
１  ハニカムフィルタ（ＤＰＦ）
ＣＬＩＮ  捕集セル
ＣＬＯＵＴ  排出セル
Ｄｈ０  仮想単位格子等価水力直径
Ｄｈ１  捕集セル水力直径
Ｄｈ２  排出セル水力直径
ＷＩＯ  捕集セル排出セル間隔壁
ＷＩＩ  捕集セル同士間隔壁
ＷＴＫ  厚肉部
ＳＲＦＩＮ  入口側壁面
ＳＲＦＯＵＴ  出口側壁面
ＳＴＰＩＮ  入口側封止栓
ＳＴＰＯＵＴ  出口側封止栓
ＮＡ  捕集セルの単位断面積あたりの個数
ＮＢ  排出セルの単位断面積あたりの個数
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】国際公開２００４／０２４２９５号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−２７０９６９号公報
【図１】
2010131586.tif 000003
【図２】
2010131586.tif 000004
【図３】
2010131586.tif 000005
【図４】
2010131586.tif 000006
【図５】
2010131586.tif 000007
【図６】
2010131586.tif 000008