(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタ（１）であって、
該排ガス浄化フィルタ（１）は、ハニカム構造体（２）と、該ハニカム構造体（２）の軸方向（Ｘ）の端面（２８、２９）を部分的に閉塞する栓部（３）とを有し、
上記ハニカム構造体（２）は、格子状に設けられたセル壁（２１）と、
該セル壁（２１）に囲まれて形成された複数のセル（２２）と、
上記軸方向（Ｘ）に直交する断面において、中心部（２０）から外周部（２００）に向かって径方向（Ｙ）にセル密度が異なる複数のセル密度領域（２３）と、
隣り合う該セル密度領域（２３）同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁（２４）とを有し、
上記セル（２２）は、上記境界隔壁（２４）に接する境界セル（２２１）と、上記境界隔壁（２４）に接することなく上記セル壁（２１）に囲まれて形成された内部セル（２２２）とを有し、
該内部セル（２２２）は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）のいずれか一方が上記栓部（３）によって閉塞しており、
同じ上記セル密度領域（２３）内に存在する上記境界セル（２２１）と上記内部セル（２２２）について、上記内部セル（２２２）の端面（２８、２９）における面積Ｓ1に対する上記境界セル（２２１）の端面（２８、２９）における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である上記境界セル（２２１）は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）が上記栓部（３）によって閉塞された両端閉塞セル（２２５）からなり、 同じ上記セル密度領域（２３）内に存在する上記境界セル（２２１）と上記内部セル（２２２）について、上記内部セル（２２２）の端面（２８、２９）における面積Ｓ1に対する上記境界セル（２２１）の端面（２８、２９）における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％未満である上記境界セル（２２１）は、上記端面（２８、２９）のうちいずれか一方が上記栓部によって閉塞していることを特徴とする排ガス浄化フィルタ（１）。
【請求項２】
排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタ（１）であって、
該排ガス浄化フィルタ（１）は、ハニカム構造体（２）と、該ハニカム構造体（２）の軸方向（Ｘ）の端面（２８、２９）を部分的に閉塞する栓部（３）とを有し、
上記ハニカム構造体（２）は、格子状に設けられたセル壁（２１）と、
該セル壁（２１）に囲まれて形成された複数のセル（２２）と、
上記軸方向（Ｘ）に直交する断面において、中心部（２０）から外周部（２００）に向かって径方向（Ｙ）にセル密度が異なる複数のセル密度領域（２３）と、
隣り合う該セル密度領域（２３）同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁（２４）とを有し、
上記セル（２２）は、上記境界隔壁（２４）に接する境界セル（２２１）と、上記境界隔壁（２４）に接することなく上記セル壁（２１）に囲まれて形成された内部セル（２２２）とを有し、
該内部セル（２２２）は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）のいずれか一方が上記栓部（３）によって閉塞しており、
同じ上記セル密度領域（２３）内に存在する上記境界セル（２２１）と上記内部セル（２２２）について、上記内部セル（２２２）の端面（２８、２９）における面積Ｓ1に対する上記境界セル（２２１）の端面（２８、２９）における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％以上である上記境界セル（２２１）は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）が上記栓部（３）によって閉塞された両端閉塞セル（２２５）からなり、 同じ上記セル密度領域（２３）内に存在する上記境界セル（２２１）と上記内部セル（２２２）について、上記内部セル（２２２）の端面（２８、２９）における面積Ｓ1に対する上記境界セル（２２１）の端面（２８、２９）における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％未満である上記境界セル（２２１）は、上記端面（２８、２９）のうちいずれか一方が上記栓部によって閉塞していることを特徴とする排ガス浄化フィルタ（１）
【請求項３】
排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタ（１）であって、
該排ガス浄化フィルタ（１）は、ハニカム構造体（２）と、該ハニカム構造体（２）の軸方向（Ｘ）の端面（２８、２９）を部分的に閉塞する栓部（３）とを有し、
上記ハニカム構造体（２）は、筒状の外周部（２００）と、
該外周部（２００）内に格子状に設けられたセル壁（２１）と、
該セル壁（２１）に囲まれて形成された複数のセル（２２）と、
上記軸方向（Ｘ）に直交する断面において、中心部（２０）から上記外周部（２００）に向かって径方向（Ｙ）にセル密度が異なる複数のセル密度領域（２３）と、
隣り合う該セル密度領域（２３）同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁（２４）とを有し、
上記セル（２２）は、上記境界隔壁（２４）に接する境界セル（２２１）と、上記境界隔壁（２４）に接することなく上記セル壁（２１）に囲まれて形成された内部セル（２２２）とを有し、
該内部セル（２２２）は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）のいずれか一方が上記栓部（３）によって閉塞しており、
全ての上記境界セル（２２１）は、上記軸方向（Ｘ）における両端面（２８、２９）が上記栓部（３）によって閉塞された両端閉塞セル（２２５）からなることを特徴とする排ガス浄化フィルタ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば排ガス中の粒子状物質を除去するために用いられる排ガス浄化フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばディーゼルエンジンからは、カーボン微粒子等の粒子状物質（パティキュレートマター；ＰＭ）が排出されることが知られている。このようなＰＭは大気汚染の原因となるため、その排出量には各国において規制値が設けられている。そこで、ディーゼルエンジン車には、ＰＭを捕集するための排ガス浄化フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ；ＤＰＦ）が設けられている。具体的には、隔壁に囲まれた多数のセルを有し、セル密度が均一なハニカム構造体と、セルの両端のいずれか一方の端部を閉塞する栓部とを有するフィルタが用いられている。ＰＭは、ＤＰＦに捕集された後、加熱により燃焼除去される。この燃焼除去によりＤＰＦの再生が可能になる。
【０００３】
一方、ハニカム構造体は、ガソリンエンジン車にも用いられている。例えば中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が段階的に変化する複数のセル密度領域を有するハニカム構造体が開発されている（特許文献１参照）。該ハニカム構造体においては、隣り合うセル密度領域は、境界隔壁によって隔てられる。かかる構成のハニカム構造体においては、ハニカム構造体内を流れる排ガスの流速の均一化が可能になる。
【０００４】
近年、ＰＭの排出量に対する規制がますます厳しくなる傾向にあり、ディーゼルエンジン車のみならず、ガソリンエンジン車から排出されるＰＭも問題視される傾向にある。そこで、ガソリンエンジン車にもＰＭを捕集するための排ガス浄化フィルタを装着することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７３１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セル密度が均一なハニカム構造体を有するＤＰＦの再生時には、ハニカム構造体の径方向における中央部分の温度が最も高くなり、径方向外方に向けて温度がより低くなる傾向がある。その結果、ＤＰＦの径方向における中央部分に最大温度差が発生し、再生条件によっては熱応力によるクラックが発生することがある。このクラックの発生は、ＰＭの堆積量などの再生条件を制御することにより、回避することが可能である。一方、例えばガソリンエンジン車用の排ガス浄化フィルタとしては、複数のセル密度領域を有する上述のハニカム構造体と、該ハニカム構造体のセルの両端のいずれか一方に形成された栓部とを有するフィルタが想定される。このような排ガス浄化フィルタにおいても、均一なセル密度を有する上述の従来のＤＰＦと同様に、再生時には、ハニカム構造体の径方向における中央部分の温度が最も高くなり、この中央部分に最大温度差が発生する。しかしながら、境界隔壁を有するハニカム構造体は、境界隔壁の周囲の強度が低いため、境界隔壁を有していない従来のＤＰＦではクラックが発生しないような再生条件においても、境界隔壁の周囲にクラックが発生するおそれがある。即ち、境界隔壁に隣接するセルに堆積したＰＭの燃焼熱により、境界隔壁に熱応力が集中し、その結果、排ガス浄化フィルタの境界隔壁の周囲にクラックが発生してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、境界隔壁における熱応力の集中を緩和し、クラックの発生を防止することができる排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、
該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、
上記ハニカム構造体は、格子状に設けられたセル壁と、
該セル壁に囲まれて形成された複数のセルと、
上記軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域と、
隣り合う該セル密度領域同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁とを有し、
上記セルは、上記境界隔壁に接する境界セルと、上記境界隔壁に接することなく上記セル壁に囲まれて形成された内部セルとを有し、
該内部セルは、上記軸方向における両端面のいずれか一方が上記栓部によって閉塞しており、
同じ上記セル密度領域内に存在する上記境界セルと上記内部セルについて、上記内部セルの端面における面積Ｓ1に対する上記境界セルの端面における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である上記境界セルは、上記軸方向（Ｘ）における両端面が上記栓部によって閉塞された両端閉塞セルからなり、
同じ上記セル密度領域内に存在する上記境界セルと上記内部セルについて、上記内部セルの端面における面積Ｓ1に対する上記境界セルの端面における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％未満である上記境界セルは、上記端面のうちいずれか一方が上記栓部によって閉塞していることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
本発明の他の態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、
該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、
上記ハニカム構造体は、格子状に設けられたセル壁と、
該セル壁に囲まれて形成された複数のセルと、
上記軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域と、
隣り合う該セル密度領域同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁とを有し、
上記セルは、上記境界隔壁に接する境界セルと、上記境界隔壁に接することなく上記セル壁に囲まれて形成された内部セルとを有し、
該内部セルは、上記軸方向における両端面のいずれか一方が上記栓部によって閉塞しており、
同じ上記セル密度領域内に存在する上記境界セルと上記内部セルについて、上記内部セルの端面における面積Ｓ1に対する上記境界セルの端面における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％以上である上記境界セルは、上記軸方向（Ｘ）における両端面が上記栓部によって閉塞された両端閉塞セルからなり、
同じ上記セル密度領域内に存在する上記境界セルと上記内部セルについて、上記内部セルの端面における面積Ｓ1に対する上記境界セルの端面における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％未満である上記境界セルは、上記端面のうちいずれか一方が上記栓部によって閉塞していることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
本発明のさらに他の態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、
該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、
上記ハニカム構造体は、筒状の外周部（２００）と、
該外周部（２００）内に格子状に設けられたセル壁（２１）と、
該セル壁に囲まれて形成された複数のセルと、
上記軸方向に直交する断面において、中心部から上記外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域と、
隣り合う該セル密度領域同士の間に形成され、かつ両者を隔てる境界隔壁とを有し、
上記セルは、上記境界隔壁に接する境界セルと、上記境界隔壁に接することなく上記セル壁に囲まれて形成された内部セルとを有し、
該内部セルは、上記軸方向における両端面のいずれか一方が上記栓部によって閉塞しており、
全ての上記境界セルは、上記軸方向における両端面が上記栓部によって閉塞された両端閉塞セルからなることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
【発明の効果】
【０００９】
上記排ガス浄化フィルタにおいては、境界隔壁に接する境界セルの少なくとも一部が、両端閉塞セルを有している。即ち、境界セルの少なくとも一部が、栓部によって、両端面において閉塞している。そして、両端閉塞セルからなる境界セルには、ＰＭが蓄積しないため、ＰＭの燃焼熱が発生しなくなる。そのため、ＰＭの燃焼時における境界隔壁の周囲の温度を低下させることができ、境界隔壁の周囲にかかる熱応力が緩和される。その結果、上記排ガス浄化フィルタは、境界隔壁を備えるという強度の低い構造を有しているにも関わらず、クラックの発生を防止することが可能になる。
【００１０】
また、ハニカム構造体は、その軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度が異なる複数のセル密度領域を有する。そのため、排ガス浄化フィルタにおいては、例えば中心部側に比べて排ガスの流通性の低い外周部側のセル密度を低くすることができる。これにより、排ガス浄化フィルタに流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタに捕集されるＰＭの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタのＰＭの捕集性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における、排ガス浄化フィルタの斜視図。
【図２】実施例１における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図。
【図３】実施例１における、図２のIII−III線矢視断面図。
【図４】実施例１における、図２のIV−IV線矢視断面図。
【図５】実施例４における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図。
【図６】実施例４における、図５のVI−VI線矢視断面図。
【図７】比較例１における、排ガス浄化フィルタの境界隔壁周辺を示す部分拡大図。
【図８】比較例１における、図７のVIII−VIII線矢視断面図。
【図９】実験例における、排ガス浄化フィルタの下流側の端面を示す図。
【図１０】実験例における、境界セルにおける両端閉塞セルの面積割合とＰＭ燃焼時における境界セルの温度（相対温度）との関係を示す図。
【図１１】実施例５における、境界セルの開口部の面積割合と触媒詰まり発生率との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記排ガス浄化フィルタの好ましい実施形態について説明する。
ハニカム構造体は、複数のセル密度領域を有し、各セル密度領域内のセル密度は一定であり、隣り合うセル密度領域のセル密度は異なっている。ハニカム構造体においては例えば径方向にセル密度を段階的に変化させることができる。
【００１３】
セル密度を段階的に変化させる手段としては、例えばセルの間隔（セルピッチ）を変化させる方法や、セルの形状を変化させる方法等がある。セルの形状は、排ガス浄化フィルタの径方向断面において、例えば円形、多角形等にすることができる。多角形としては、具体的には、四角形、六角形等があるが、機械強度を確保するという観点からは、四角形が好ましい。
【００１４】
ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における熱容量が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル壁の厚みを外周側のセル密度領域におけるセル壁の厚みよりも大きくすることが好ましい。この場合には、粒子状物質（ＰＭ）の堆積量が多くなりやすい中心部側のセル密度領域内における再生時の発熱を抑制することができる。
【００１５】
また、ハニカム構造体においては、中心部側のセル密度領域における圧力損失が外周側のセル密度領域に比べて大きいことが好ましい。より具体的には、中心部側のセル密度領域におけるセル密度が外周側のセル密度領域におけるセル密度に比べて大きいことが好ましい。この場合には、外周側のセル密度領域内への排ガスの流入量を増やし、中心部側のセル密度領域内へＰＭの堆積が集中することを抑制することができる。その結果、再生時の発熱が中心部側のセル密度領域内に集中することを抑制することができる。
【００１６】
排ガス浄化フィルタは、例えばコージェライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミニウム等のセラミックス材料等から形成することができる。具体的には、セル壁、境界隔壁、栓部等をこれらのセラミックス材料により形成することができる。
【００１７】
排ガス浄化フィルタは、上述のように、ハニカム構造体と、その端面を部分的に閉塞する栓部とを有する。ハニカム構造体は、後述の実施例において示すごとく、粘土質の原料を押出成形して得られる成形体を焼成することにより得られる。このようにして得られるハニカム構造体においては、開口部の面積の小さなセルがハニカム構造体の両端において閉塞する場合がある。このようなハニカム構造体の作製時に閉塞されたセルは、例え両端が閉塞していたしても、上述の両端閉塞部には含まれない。本明細書において、両端閉塞部とは、セルの両端に栓部を積極的に形成することによって閉塞された部分のことである。
【００１８】
排ガス浄化フィルタには、例えばＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の貴金属からなる触媒を担持させることができる。このとき、触媒は、セリア−ジルコニア固溶体等の助触媒、アルミナ等の無機バインダと共に排ガス浄化フィルタに担持させることができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
排ガス浄化フィルタの実施例について、図面を用いて具体的に説明する。図１に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ１は、円柱状のハニカム構造体２と、栓部３とを有する。ハニカム構造体２は、四角形格子状に設けられた多孔質のセル壁２１と、セル壁２１に囲まれて形成された多数のセル２２とを有する。セル２２は、ハニカム構造体２の軸方向Ｘに伸びるように形成されている。栓部３は、ハニカム構造体２の軸方向Ｘにおける端面２８、２９を部分的に閉塞する。ハニカム構造体２及び栓部３はコージェライトからなり、ハニカム構造体２の容量は１．３Ｌである。
【００２０】
図１及び図２に示すごとく、ハニカム構造体２は、軸方向に直交する断面において、中心部２０から外周部２００に向かって径方向Ｙにセル密度が異なる２つのセル密度領域２３（第１セル密度領域２３１、第２セル密度領域２３２）を有している。各セル密度領域２３１、２３２内のセル密度はそれぞれ一定である。本例においては、中心部２０側に位置する第１セル密度領域２３１のセル密度は６２個／ｃｍ2であり、外周部２００側に位置する第２セル密度領域２３２のセル密度は４７個／ｃｍ2であり、第２セル密度領域２３２のセル密度が第１セル密度領域２３１よりも低くなっている。また、第１セル密度領域２３１におけるセル壁２１の厚みは０．２５ｍｍであり、第２セル密度領域２３２におけるセル壁２１の厚みは０．２ｍｍである。隔壁２２の厚みは例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲で適宜変更することができる。また、ハニカム構造体２の気孔率は、例えば４０％〜７０％の範囲内で適宜変更することができる。
【００２１】
第１セル密度領域２３１は、ハニカム構造体２の中心部２０を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体２の径方向Ｙにおける最も内側に位置している。一方、第２セル密度領域２３２は、ハニカム構造体２の外周部２００を含む領域にあり、円柱状のハニカム構造体２の径方向Ｙにおける最も外側に位置している。
【００２２】
図１及び図２に示すごとく、ハニカム構造体２は、第１セル密度領域２３１と第２セル密度領域２３２との間に両者を隔てる円筒状の境界隔壁２４を有している。そして、境界隔壁２４によって隣り合うセル密度領域同士、即ち第１セル密度領域２３１と第２セル密度領域２３２とが隔てられている。ハニカム構造体２のセル２２には、境界隔壁２４に接する境界セル２２１と、境界隔壁２４に接しない内部セル２２２とが存在する。境界セル２２１は、境界隔壁２４と格子状に設けられたセル壁２１とに囲まれたセルである。内部セル２２２は、格子状に設けられたセル壁２１に囲まれたセル、及びセル壁２１と外周部２００に囲まれたセルである。セル壁２１のみに囲まれた内部セル２２２は、所定の四角形（正方形）状を有するのに対し、境界セル２２１は、形状が不定である。
【００２３】
内部セル２２２は、図２〜図４に示すごとく、軸方向Ｘの両端面２８、２９のうちいずれか一方が栓部３により閉塞している。即ち、内部セル２２２は、排ガスが流入する側の端面２８、又は排ガスが流出する側の端面２９が栓部３により閉塞している。栓部３は、隣り合う内部セル２２２の端面２８、２９を交互に閉塞している。そして、排ガスが流入する内部セル２２２の上流側の端面２８と、排ガスが流出する内部セル２２２の下流側の端面２９とが開口している。
【００２４】
一方、境界セル２２１は、図２〜図４に示すごとく、両端面２８、２９のいずれもが栓部３により閉塞された両端閉塞セル２２５を有している。本例における境界セル２２１には、両端面２８、２９が閉塞されたセル（両端閉塞セル２２５）と、両端面２８、２９のうちのいずれか一方が栓部３により閉塞されたセルとが存在する。端面２８、２９における面積（開口面積）が比較的大きな境界セル２２１が両端閉塞セル２２５からなり、開口面積が比較的小さな境界セル２２１は、上述の内部セル２２２と同様に、端面２８、２９のいずれか一方が栓部３により閉塞している。
【００２５】
具体的には、同じセル密度領域２３１、２３２内に存在する境界セル２２１と内部セル２２２について、内部セル２２２の端面２８、２９における面積Ｓ1に対する境界セル２２１の端面２８、２９における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上である境界セル２２１の全てが両端閉塞セル２２５を有している（図２〜図４参照）。一方、上述の面積割合が７５％未満の境界セル２２１は、内部セル２２２と同様に、端面２８、２９のいずれか一方が栓部３によって閉塞している。なお、図２においては、第１セル密度領域２３１内における内部セル２２２の面積Ｓ1及び境界セル２２１の面積Ｓ2を示しているが、第２セル密度領域２３２についても同様の関係である。内部セル２２２の端面２８、２９における面積Ｓ1、境界セル２２１の端面２８、２９における面積Ｓ2は、セル壁２１や境界隔壁２４の部分の面積を含まない。即ち、面積Ｓ1、Ｓ2は、栓部３が形成されていない状態におけるセルの開口部分の面積のことである。
【００２６】
本例の排ガス浄化フィルタ１は、次のようにして作製される。まず、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等を含有するコージェライト原料を準備する。そして、焼成後の最終的な組成が、ＳｉＯ2：４７〜５３質量％、Ａｌ2Ｏ3：３２〜３８質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるように、原料組成の調整を行う。コージェライト原料は、水等の溶媒、増粘剤、分散剤等と共に混合されて粘土質に調整されている。粘土質のコージェライト原料は、金型を用いて押出成形され、その後乾燥されることにより、ハニカム形状の成形体（ハニカム成形体）が得られる。
【００２７】
次に、シリカ、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム等の原料粉末を含有する栓部形成材料を準備する。栓部形成材料は、焼成後の最終的な組成が、ＳｉＯ2：４７〜５３質量％、Ａｌ2Ｏ3：３２〜３８質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるように、調整されている。栓部形成材料は、水又は油等の溶媒中に、増粘剤や分散剤等と共に分散されており、スラリー状である。栓部形成材料のスラリーは、混合機を用いて撹拌を行うことにより得られる。
【００２８】
次に、ハニカム成形体の両端面にマスキングテープを貼り付ける。その後、マスキングテープを部分的に除去することより、栓詰めすべきセルの端面に開口部を形成する。マスキングテープの除去は、例えばレーザ光の照射等により行うことができる。次いで、ハニカム成形体の両端面をそれぞれ上述の栓部形成材料のスラリーに浸漬する。これにより、開口部から栓詰めすべきセル内に適量の栓部形成材料を浸入させる。
【００２９】
次いで、ハニカム成形体を乾燥させた後、焼成させる。これにより、ハニカム成形体及び栓部形成材料が焼結する。このようにして、図１〜図４に示すごとく、ハニカム構造体２と栓部３とを有する排ガス浄化フィルタ１が得られる。なお、本例においては、ハニカム成形体と栓部形成材料を一度の焼成により、焼結させているが、予めハニカム成形体を焼成してハニカム構造体２を作製した後に、再度焼成により栓部３を形成することも可能である。この場合には、ハニカム構造体２にマスキングテープを貼り付けた後、上述の製法と同様にして排ガス浄化フィルタ１を製造することができる。
【００３０】
本例の排ガス浄化フィルタ１は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれるＰＭを捕集するために用いられる。図１〜図４に示すごとく、排ガス浄化フィルタ１においては、境界隔壁２４に接する境界セル２２１が、両端閉塞セル２２５を有している。即ち、境界セル２２１の少なくとも一部がハニカム構造体２の両端面２８、２９において閉塞している。そして、両端閉塞セル２２５からなる境界セル２２１にはＰＭが蓄積しないため、ＰＭを燃焼させて排ガス浄化フィルタ１を再生させる際に、この境界セル２２１にはＰＭの燃焼熱が発生しない。そのため、ＰＭ燃焼時に境界隔壁２４にかかる熱応力が緩和される。その結果、排ガス浄化フィルタ１のクラックの発生の防止が可能になる。
【００３１】
また、ハニカム構造体２は、その軸方向Ｘに直交する断面において、中心部２０から外周部２００に向かって径方向Ｙにセル密度が異なる複数のセル密度領域２３を有する。そのため、排ガス浄化フィルタ１においては、中心部側に比べて排ガスの流通性の低い外周部側のセル密度を低くすることができる。実際に、本例のハニカム構造体２においては、中心部２０側に位置する第１セル密度領域２３１に比べて、外周部２００側に位置する第２セル密度領域２３２のセル密度が低くなっている。これにより、第２セル密度領域２３２のセル２２内にも、第１セル密度領域と同様にスムーズに排ガスが流れる。そのため、排ガス浄化フィルタ１に流入する排ガスの流速分布の均一化が可能になる。その結果、排ガス浄化フィルタ１に捕集されるＰＭの偏りが緩和されるため、排ガス浄化フィルタ１のＰＭの捕集性能が向上する。
【００３２】
排ガス浄化フィルタ１は、ガソリンエンジンから排出されるＰＭを捕集するために用いられることが好ましい。この場合には、ＰＭの燃焼頻度を小さくすることができ、燃費が向上する。
【００３３】
以上のように、本例の排ガス浄化フィルタ１においては、境界隔壁２４における熱応力の集中が緩和され、クラックの発生を防止することができる。
【００３４】
（実施例２〜４）
実施例２〜４は、境界セルにおける両端閉塞セルの形成パターンを実施例１とは変更した排ガス浄化フィルタの例である。なお、実施例１は本願発明の参考例に相当する。
【００３５】
実施例２の排ガス浄化フィルタは、内部セルの端面における面積Ｓ1に対する境界セルの端面における面積Ｓ2の割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である境界セルの全てが両端閉塞セルを有している。一方、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％未満の境界セルは、端面のいずれか一方が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例１と同様である。実施例３のハニカム構造体は、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％以上である境界セルの全てが両端閉塞セルを有している。一方、面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が２５％未満の境界セルは、端面のいずれか一方が栓部によって閉塞している。その他の構成は、実施例１と同様である。実施例２及び実施例３の排ガス浄化フィルタの図示は省略する。
【００３６】
実施例４のハニカム構造体は、図５及び図６に示すごとく、全ての境界セル２２１が両端閉塞セル２２５を有している。即ち、境界隔壁２４に接するセル（境界セル２２１）の全てがハニカム構造体の両端２８、２９において栓部３によって閉塞されている。換言すれば、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が０を超える全ての境界セル２２１が両端閉塞セル２２５を有している。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、実施例４の排ガス浄化フィルタ（図５及び図６参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。また、図５及び図６においては図示を省略するが、境界セル２２１だけでなく、一部の内部セル２２２も、両端閉塞セル２２５を有することができる。具体的には、例えば境界セル２２１に隣接する内部セル２２２の少なくとも一部が両端閉塞セル２２５を有していてもよい。また、境界セル２２１に隣接していない内部セルの少なくとも一部も両端閉塞セル２２５を有することができる。
【００３７】
（比較例１）
本例は、境界セルに両端閉塞セルを有していない排ガス浄化フィルタの例である。
図７及び図８に示すごとく、本例の排ガス浄化フィルタ９においては、内部セル２２と境界セル２２１とを含む全てのセル２２の両端面２８、２９のいずれか一方が、交互に栓部３により閉塞している。即ち、内部セル２２２と同様に、全ての境界セル２２１も、端面２８、２９の一方が閉塞している。その他の構成は、実施例１と同様である。なお、比較例１の排ガス浄化フィルタ９（図７及び図８参照）において、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示し、先行する説明を参照する。
【００３８】
（実験例）
本例は、実施例及び比較例の各排ガス浄化フィルタにＰＭを堆積させた後、ＰＭを燃焼させるＰＭ燃焼試験を行う例である。
具体的には、まず、各排ガス浄化フィルタをガソリンエンジンの排気管内に装填し、排ガス浄化フィルタに排ガス中に含まれるＰＭを３ｇ／Ｌ堆積させた。次いで、空燃比（空気／燃料）を１に保持した状態で排ガス浄化フィルタを７００℃まで昇温させた。その後、アイドル相当まで燃料ガスの供給量を下げることにより、ＰＭを燃焼させた。このときの排ガス中の酸素濃度は１６体積％となる。
【００３９】
ＰＭの燃焼時における排ガス浄化フィルタの下流側の端面における境界セル内の温度を測定した。具体的には、図９に示すごとく、境界隔壁２４に内接する境界セル２２１（第１セル密度領域２３１内の境界セル２２１）内に、ハニカム構造体２の周方向に等間隔に４つ熱電対５を設置し、各熱電対５により境界セル内の温度を測定した。各熱電対５は、排ガス浄化フィルタ１の下流側の端面２９から軸方向（図９の紙面と垂直な方向）へ５ｍｍ内側に設置した。各熱電対５は、図９に示すように、９０°間隔で配置した。なお、熱電対５を配置する境界セル２４が下流側の端面２９において閉塞されている場合には、ドリルにより穴を開け、その穴から熱電対５を配置した。境界セル２２１内の温度は、熱電対５を設置した４箇所の温度の平均値から算出した。各実施例の排ガス浄化フィルタ１の測定温度結果を、比較例１の排ガス浄化フィルタに対する相対温度として、図１０に示す。図１０は、各排ガス浄化フィルタにおける両端閉塞セルの面積割合と、上述のＰＭ燃焼時における境界セルの相対温度との関係を示す。
【００４０】
図１０より知られるごとく、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が７５％以上である境界セルが両端閉塞セルを有している場合（実施例１〜４）には、境界セルが両端閉塞セルを有してない場合（比較例１）に比べて、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度がより十分に低下する。そのため、この場合には、ＰＭ燃焼時に境界隔壁にかかる熱応力が緩和され、排ガス浄化フィルタのクラックの発生をより防止することができる。また、図１０より知られるごとく、上述の面積割合（Ｓ2／Ｓ1×１００）が５０％以上である境界セルが両端閉塞セルを有している場合（実施例２〜実施例４）には、ＰＭ燃焼時における境界セルの温度をより一層低下させることができる。さらに同図より知られるように、全ての境界セルが両端閉塞セルを有している場合（実施例４）には、境界セルの温度をさらにより一層低下させることができる。したがって、クラックの発生を防止するという観点からは、面積割合が７５％以上である境界セルが両端閉塞セルを有していることが好ましく、面積割合が５０％以上である境界セルが両端閉塞セルを有していることがより好ましく、全ての境界セルが両端閉塞セルを有していることがさらに好ましい。
【００４１】
また、ＰＭの堆積量を５ｇ／Ｌに変更した点を除いては、上述と同様の方法により、各排ガス浄化フィルタのＰＭの燃焼試験を行い、クラックの発生の有無を調べた。その結果、両端閉塞セルを有してない比較例１の排ガス浄化フィルタにおいては、強度の低い境界隔壁の周囲にクラックが発生した。これに対し、両端閉塞セルを有する実施例１〜４の排ガス浄化フィルタにおいては、比較例１と同様に境界隔壁を有しているにもかかわらず、クラックは発生していなかった。これは、実施例１〜４の排ガス浄化フィルタにおいては、上述のようにＰＭ燃焼時における境界セルの温度が低下するため、境界隔壁にかかる熱応力が緩和されたためである。
【００４２】
（実施例５）
本例においては、排ガス浄化フィルタに用いられるハニカム構造体に触媒を担持させる例である。まず、実施例１と同様に、ハニカム成形体を作製した。次いで、ハニカム成形体を乾燥させた後、焼成させることにより、ハニカム成形体を焼結させた。このようにして、栓部を有していない点を除いては、実施例１と同様の境界隔壁を有するハニカム構造体を作製した。
【００４３】
次に、セリア−ジルコニア複合酸化物及び／又はアルミナ等の無機酸化物に、貴金属が担持された触媒と、有機バインダとの混合物が水に分散された懸濁液を作製した。次いで、本例において作製したハニカム構造体を懸濁液中に浸漬した。懸濁液からハニカム構造体を引き上げた後、余分な水分を吹き飛ばし、乾燥させた。その後、ハニカム構造体を温度５００℃、２時間加熱した。このようにして、触媒を担持したハニカム構造体を得た。
【００４４】
得られたハニカム構造体を観察したところ、開口部の面積割合が小さい境界セルは触媒によって両端が閉塞されていた。境界セルの開口部の面積割合と、触媒の詰まり発生率との関係を図１１に示す。面積割合の算出方法は、実施例１と同様である。触媒の詰まり発生率は、所定の開口面積割合のセルにおいて詰まりが発生したセル数÷所定の開口面積割合のセル数という算出式によって算出することができる。
【００４５】
図１１より知られるように、開口部の面積割合が４０％未満の領域では、触媒による閉塞が顕著になる。即ち、面積割合４０％未満の境界セルは、栓部により閉塞しなくとも触媒のコート時に閉塞する。したがって、面積割合が４０％以上である境界セルを栓部により閉塞し、上述の両端閉塞セル２２５を形成すればよいことがわかる。
【符号の説明】
【００４６】
１  排ガス浄化フィルタ
２  ハニカム構造体
２２１  境界セル
２２２  内部セル
２２５  両端閉塞セル
２３  セル密度領域
２４  境界隔壁
３  栓部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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