(57)【要約】【課題】  排気ガス流出側端面での開口率を小さくすることなく排気ガス流入側端面での開口率を大きくすることで、圧力損失を低減したハニカムフィルタを得る。【解決手段】  排気ガス流入側端面で開口して排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、排気ガス流出側端面で開口して排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部および前記流入側封止流路の封止部から流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路を備え、前記流出側封止流路の数（Ａ）と前記流入側封止流路の数（Ｂ）と前記中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係が、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａであり、前記流出側封止流路は該流路を構成する隔壁の少なくとも１面を介して前記流入側封止流路に接することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したハニカムフィルタであって、排気ガス流入側端面で開口して排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、排気ガス流出側端面で開口して排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部および前記流入側封止流路の封止部から流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路を備え、前記流出側封止流路の数（Ａ）と前記流入側封止流路の数（Ｂ）と前記中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係が、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａであり、前記流出側封止流路は該流路を構成する隔壁の少なくとも１面を介して前記流入側封止流路に接することを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記流出側封止流路は、該流路を構成する隔壁の面を介して前記流入側封止流路と前記中間封止流路とにのみ接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】
前記流路の横断面形状が略四角形であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記ハニカムフィルタの横断面における隔壁が延伸する２方向に、前記流出側封止流路と、前記流入側封止流路と、前記中間封止流路とをこの順番で配置していることを特徴とする請求項３に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記中間封止流路における封止部の前端面と前記流入側封止流路における封止部の後端面との流路方向の距離が、前記流入側封止流路における封止部の後端面から前記流出側封止流路における封止部の前端面までの流路方向の距離の３５〜６０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記流入側封止流路における封止部の前端面を、実質的に前記セラミックハニカム構造体の排気ガス流入側端面から離れて配置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記隔壁に触媒を担持していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン等から排出される粒子状物質を含む排気ガスを浄化するのに使用されるセラミックハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中には、炭素質からなる煤と高沸点炭化水素成分からなるＳＯＦ分（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）とを主成分とするＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）が含まれており、これが大気中に放出されると、人体や環境に悪影響を与える虞がある。このため、ディーゼルエンジンの排気管の途中に、ＰＭを捕集するためのセラミックハニカムフィルタ（以下セラミックハニカムフィルタを略して「ハニカムフィルタ」という）を装着することが従来から行われている。図５は、排気ガス中のＰＭを捕集、浄化する、従来のハニカムフィルタの一例を示し、（ａ）は正面模式図、（ｂ）は側断面模式図である。図５（ａ）、（ｂ）において、ハニカムフィルタ５０は、多孔質セラミックハニカム構造体からなり、外周壁１と、この外周壁１の内側に各々直交する隔壁２で仕切られた多数の流出側封止流路３と流入側封止流路４が、排気ガス流入側端面８と排気ガス流出側端面９にて交互に上流側封止部６ａと下流側封止部６ｃとで封止されている。また、ハニカムフィルタの外周壁１は、金属メッシュあるいはセラミックス製のマットなどで形成された把持部材（図示せず）で使用中に動かないように把持され、金属製収納容器（図示せず）内に配置されている。
【０００３】
図５に示すハニカムフィルタ５０において、排気ガスの浄化は以下の通り行われる。排気ガス（点線矢印で示す）は、排気ガス流入側端面８に開口している流出側封止流路３から流入する。そして排気ガス中に含まれるＰＭは、隔壁２を通過する際に捕集され、浄化された排気ガスは、排気ガス流出側端面９に開口している流入側封止流路４から流出、大気中に放出される。一方、隔壁２に捕集されたＰＭが多くなると、隔壁が目詰まりし、排気ガスがハニカムフィルタを通過する際の圧力損失が増加するので、圧力損失が増加する前にＰＭを燃焼除去してハニカムフィルタを再生する必要がある。しかし、通常のディーゼルエンジンの運転状態では、ＰＭが燃焼するほどの高い排気ガス温度が得られることが少ないため、例えば高比表面積材料であるアルミナに白金族金属や酸化セリウムなどの希土類酸化物を担持した酸化触媒を一体的に担持させた触媒担持型のハニカムフィルタの実用化が進められている。このような触媒担持型のハニカムフィルタを採用すれば、捕集されたＰＭの燃焼反応が触媒により促進されて、ＰＭを燃焼、除去することが可能となる。
【０００４】
ハニカムフィルタは、ＰＭの捕集効率が高いことと、圧力損失が小さいことが要求されるが、この両方を同時に満足することは容易ではない。ハニカムフィルタの圧力損失は、以下の４つの損失の合計、すなわち、排気ガスが排気ガス流入側端面８から流入する際の入口損失、排気ガスが隔壁２を通過する際の隔壁損失、排気ガスが流路３、４を流れる際の隔壁との摩擦による流路損失、そして、排気ガスが排気ガス流出側端面９から流出する際の出口損失の合計であると考えられている。中でも上記隔壁損失がフィルタ全体の圧力損失の大部分を占めていると考えられているため、圧力損失を低減するためには、隔壁の細孔径と気孔率が大きいことが望ましいが、隔壁の細孔径と気孔率を大きくすることは、ＰＭの捕集効率の低下につながる。したがって、古くから、隔壁の平均細孔径や気孔率の最適値を求める努力が行われてきたが、現在では既に更なる改良の余地はほとんどない状況になっている。
【０００５】
一方、ハニカムフィルタの構造、特に隔壁の構造に着目したハニカムフィルタも古くから検討されており、例えば特許文献１には、隔壁に吹抜孔を設けたり、封止部を有しない流路を設けることで、圧力損失を低減したハニカムフィルタが記載されている。しかしながら、このような構造のハニカムフィルタでは、ＰＭの捕集効率は低減する。また、特許文献２には、ハニカムフィルタの排気ガス流入側端面で開口した流路の総開口面積を、排気ガス流出側端面で開口した流路の総開口面積よりも大きくしたハニカムフィルタが記載されている。しかしながら、このような構造のハニカムフィルタでは、排気ガス流出側端面で開口した流路の総開口面積が、図５に示すハニカムフィルタよりも小さくなり、出口損失が大きくなる。さらに、特許文献３には、排気ガス流入側端面で開口した流路の横断面形状を六角形とし、この流路を構成する６面の隔壁を介して、横断面形状を三角形とした排気ガス流出側端面が開口した流路が接する構造のハニカムフィルタが開示されている。このハニカムフィルタは、排気ガス流入側端面で開口した流路の開口面積を大きくし、排気ガス流入側端面での開口率（流路の総開口面積／ハニカムフィルタの端面面積）を６０〜７０％とすることで、圧力損失を小さくできるとしている。
【０００６】
【特許文献１】特公平１−２７７６７号公報
【特許文献２】特公平３−４９６０８号公報
【特許文献３】特開平５−６８８２８号公報
【特許文献４】特開２００４−２５１２６６号公報
【特許文献５】特公平３−６８２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献３に記載のハニカムフィルタは、現在一般的に使用されている図５に示す流路の横断面形状が四角形であるハニカムフィルタに比べて隔壁の総面積が小さく、したがって排気ガスが隔壁を通過する際の隔壁損失が大きくなると考えられるが、排気ガス流入側端面での開口率を大きくし、入口損失を小さくすることで、ハニカムフィルタの圧力損失を低減できることを見出した点で画期的なものである。しかしながら、特許文献３に記載のハニカムフィルタは以下の問題点がある。
【０００８】
特許文献３に記載のハニカムフィルタは、排気ガス流入側端面で開口した流路の断面積を大きくした影響で、流路の両端を交互に目封止し、千鳥模様状に封止部を設けた図５に示すハニカムフィルタと比較して、排気ガス流出側端面において開口した流路の断面積が小さく開口率が小さいため、この断面積の大きさによっては出口損失が大きくなり、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなる虞がある。また、流出側端面が開口した流路の断面積が小さいため、この流路を排気ガスが流れる際の流路損失も大きくなり、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなる虞がある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、排気ガス流出側端面での開口率を小さくすることなく排気ガス流入側端面での開口率を大きくすることで、圧力損失を低減したハニカムフィルタを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のハニカムフィルタは、セラミックハニカム構造体の所望の流路を封止部で目封止したハニカムフィルタであって、排気ガス流入側端面で開口して排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路と、排気ガス流出側端面で開口して排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路と、両端を開口し、かつ、前記流出側封止流路の封止部および前記流入側封止流路の封止部から流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路を備え、前記流出側封止流路の数（Ａ）と前記流入側封止流路の数（Ｂ）と前記中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係が、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａであり、前記流出側封止流路は該流路を構成する隔壁の少なくとも１面を介して前記流入側封止流路に接することを特徴とする。
【００１１】
また本発明のハニカムフィルタは、前記流出側封止流路は、該流路を構成する隔壁の面を介して前記流入側封止流路と前記中間封止流路とにのみ接することが好ましい。
【００１２】
また本発明のハニカムフィルタは、前記流路の横断面形状が略四角形であることが好ましい。
【００１３】
また本発明のハニカムフィルタは、前記ハニカムフィルタの横断面における隔壁が延伸する２方向に、前記流出側封止流路と、前記流入側封止流路と、前記中間封止流路とをこの順番で配置していることが好ましい。
【００１４】
また本発明のハニカムフィルタは、前記中間封止流路における封止部の前端面と前記流入側封止流路における封止部の後端面との流路方向の距離が、前記流入側封止流路における封止部の後端面から前記流出側封止流路における封止部の前端面までの流路方向の距離の３５〜６０％であることが好ましい。
【００１５】
また本発明のハニカムフィルタは、前記流入側封止流路における封止部の前端面を、実質的に前記セラミックハニカム構造体の排気ガス流入側端面から離れて配置していることが好ましい。
【００１６】
また本発明のハニカムフィルタは、前記隔壁に触媒を担持していることが好ましい。
【００１７】
（本発明の作用効果）
本発明の作用と効果を、図を用いて説明する。図１は、本発明のハニカムフィルタの１例の構造を示す模式図である。図１において、ハニカムフィルタ１０は、排気ガス流入側端面８で開口して排気ガス流出側を目封止した流出側封止流路３と、排気ガス流出側端面９で開口して排気ガス流入側を目封止した流入側封止流路４と、流路の両端を開口し、かつ、流出側封止流路３の封止部６ｃおよび流入側封止流路４の封止部６ａから流路方向に離れた中間部を目封止した中間封止流路５を備えている。また、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および中間封止流路５は各流路に封止部を１ヶのみ備えている。そして、流出側封止流路３の数（Ａ）と流入側封止流路４の数（Ｂ）と中間封止流路５の数（Ｃ）との合計（Ｎ：Ｎ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ）に対する流出側封止流路３の数（Ａ）の割合（Ａ／Ｎ）を１／２としている。なお、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および、中間封止流路５の詳細な定義については後述する。本発明のハニカムフィルタは、Ａ／Ｎ≦１／２とすることで、排気ガスがハニカムフィルタ１０から流出する際の出口損失を、図５に示す両端を千鳥模様状に封止部を有するハニカムフィルタ５０と同等以下とすることができる。上記のＡ／Ｎの値が１／２より小さくなるほど出口損失を低減することができる。Ａ／Ｎの値が１／２より大きくなると、両端を千鳥模様状に封止部を有するハニカムフィルタより出口損失が増大し、その結果ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなる。
【００１８】
また本発明では、流出側封止流路の数（Ａ）と流入側封止流路の数（Ｂ）と中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係を、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａとしている。したがって流入側封止流路の数（Ｂ）は１／２×Ｎより小さくなり、ハニカムフィルタの流入側の開口面積が大きくなることで、排気ガスがハニカムフィルタに流入する際の入口損失が低減し、ハニカムフィルタの圧力損失が小さくなる。さらにＢ≦Ｃとすることにより、すなわち、流入側封止流路４の数（Ｂ）が少ないほど、ハニカムフィルタの流入側の開口面積が大きくなり、ハニカムフィルタの圧力損失が小さくなる。例えば、図１に示すハニカムフィルタ１０では、Ａ／Ｎ＝１／２とし、流入側封止流路４の数（Ｂ）と中間封止流路５の数（Ｃ）との合計は１／２×Ｎとなり、Ｂ＝１／６×Ｎ、Ｃ＝１／３×Ｎとしている。一方、中間封止流路５の数（Ｃ）を多くして、流出側封止流路３の数（Ａ）より多くなると、排気ガスが有効に通過する隔壁２、詳しくは隔壁２ｂの総面積が減少し、隔壁損失が増加するため、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなる。よって、Ｃ≦Ａとする必要がある。
【００１９】
上記の本発明の構成、すなわち流出側封止流路の数（Ａ）と流入側封止流路の数（Ｂ）と中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係を、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａとした構成は、たとえば特許文献４の図１０に記されたハニカムフィルタや、特許文献５の図１２に記されたハニカムフィルタと類似するものである。しかしながら本発明は以下の点で特許文献４の図１０および特許文献５の図１２に記されたハニカムフィルタと異なる。
【００２０】
すなわち、Ｂ≦Ｃの関係が成立しながらも、極端に流入側封止流路４の数（Ｂ）を減少させて、中間封止流路５の数（Ｃ）を増加させた場合や、流路を構成する隔壁の面を介して中間封止流路５のみと接する流出側封止流路３が多数存在する場合には、排気ガスが有効に通過する隔壁２、詳しくは隔壁２ａの総面積が減少し、隔壁損失が増加するが、本発明では、流出側封止流路３は該流路を構成する隔壁２の少なくとも１面を介して流入側封止流路４と接する構成としており、これにより流入側封止流路４の数（Ｂ）の最小値は制限され、したがって、中間封止流路５の数（Ｃ）の最大値が制限されるので、ハニカムフィルタの圧力損失を小さくすることができる。ここで、流出側封止流路３が該流路を構成する隔壁２の少なくとも１面を介して流入側封止流路４と接するとは、例えば図７（ａ）において、流出側封止流路３に対して流入側封止流路４がＤとして示す流路の少なくとも１つに存在することを意味し、隔壁２の交点１０を介して接するＥが流入側封止流路４である場合を含まない。同様に例えば流路の横断面形状が円の場合には、図７（ｂ）に示すように、流出側封止流路３に対して流入側封止流路４がＤとして示す流路の少なくとも１つに存在することを意味し、Ｅが流入側封止流路４である場合を含まない。
【００２１】
ここで、流出側封止流路３、流入側封止流路４、中間封止流路５と各流路の封止部（６ｃ、６ａ、６ｂ）の詳細な定義について説明する。各流路の封止部（６ｃ、６ａ、６ｂ）の流路方向の位置が、排気ガス流入側端面８近傍、排気ガス流出側端面９近傍、および中間部とに明確に３つのグループに分離されている場合、例えば図１に示すハニカムフィルタ１０の場合には、排気ガス流入側端面８に接する封止部６ａが存在する流路が流入側封止流路４であり、排気ガス流出側端面９に接する封止部６ｃが存在する流路が流出側封止流路３であることが明確に判断できるが、場合によっては、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および、中間封止流路５が明確に区別できないことも考えられる。よって、本発明において、各流路が明確に区別できない場合には各流路（３、４、５）および封止部（６ｃ、６ａ、６ｂ）の定義を以下のようにする。まず、流出側封止流路３の封止部６ｃとは、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および中間封止流路５のＮヶの各封止部６ｃ、６ａ、６ｂのうち、図８に示す封止部の前端面（６ａｆ、６ｂｆ、６ｃｆ）の流路方向の位置が、排気ガス流出側端面９に近い順にＮ／３番目にある封止部の前端面の流路方向の位置をＰとし、各封止部の後端面（６ａｒ、６ｂｒ、６ｃｒ）の流路方向の位置が前記Ｐの位置よりも排気ガス流出側端面９に近い方に存在する封止部とする。次に、中間封止流路５の封止部６ｂとは、残りの封止部６ａ、６ｂがＭヶ存在するとし、この封止部６ａ、６ｂのうち、封止部の前端面（６ａｆ、６ｂｆ）の流路方向の位置が、排気ガス流出側端面９に近い順にＭ／２番目にある封止部の前端面の流路方向の位置をＱとし、各封止部の後端面（６ａｒ、６ｂｒ）の流路方向の位置が前記Ｑの位置よりも排気ガス流出側端面９に近い方に存在する封止部とする。そして、残りの封止部を上流側封止流路４の封止部６ａとする。例えば図８の模式図に示すハニカムフィルタ８０において、流出側封止流路３、流入側封止流路４、および中間封止流路５のＮ＝１２ヶの各封止部６ｃ、６ａ、６ｂのうち、前端面（６ｃｆ、６ａｆ、６ｂｆ）の流路方向の位置が、排気ガス流出側端面９に近い順に４番目（Ｎ＝１２よりＮ／３＝４番目）にある封止部６ｃｘの前端面の流路方向の位置をＰとし、各封止部の後端面（６ｃｒ、６ａｒ、６ｂｒ）の流路方向の位置が前記Ｐの位置よりも排気ガス流出側端面９に近い方に存在する封止部を流出側封止流路３の封止部６ｃとする。残りの封止部６ａ、６ｂがＭ＝６ヶ存在し、この封止部６ａ、６ｂのうち、前端面（６ａｆ、６ｂｆ）の流路方向の位置が、排気ガス流出側端面９に近い順に３番目（Ｍ＝６よりＭ／２＝３番目）にある封止部６ｂｘの前端面の流路方向の位置をＱとし、各封止部の後端面（６ａｒ、６ｂｒ）の流路方向の位置が前記Ｑの位置よりも排気ガス流出側端面９に近い方に存在する封止部を中間封止流路５の封止部６ｂとする。そして、残りの封止部を上流側封止流路４の封止部６ａとする。なお、Ｎ／３およびＭ／２の値が整数でないときは、小数点以下１位を四捨五入するものとする。また、封止部の前端面が平面でない場合は、前記前端面の最も流出側端面９に近い部分を前端面の流路方向の位置とし、同様に封止部の後端面が平面でない場合は、前記後端面の最も排気ガス流入側端面８に近い部分を後端面の流路方向の位置とする。
【００２２】
本発明のハニカムフィルタは、図１に示すハニカムフィルタ１０のように、流出側封止流路３は該流路を構成する隔壁２の面を介して流入側封止流路４と中間封止流路５とにのみ接していることが好ましい。すなわち、流出側封止流路３は該流路を構成する隔壁２の面を介して流出側封止流路３同士で接していないことが好ましい。これにより、図６（ｂ）に示すように隔壁２を介して流出側封止流路３同士で接した場合の、該隔壁を排気ガスは実質的に通過しないことによる隔壁損失の増加を防ぎ、ハニカムフィルタの圧力損失をより小さくする。なお、本発明では、完全に全ての流出側封止流路３に対して、上記構成を要求するものではない。すなわち、意図的に或いは不可抗力により、一部の流出側封止流路３に対して、該流路を構成する隔壁２の全ての面を介して流入側封止流路４と接していないものが存在しても良く、また、一部の流出側封止流路３に対して、該流路を構成する隔壁２の少なくとも１面を介して他の流出側封止流路３と接するものが存在しても良く、少なくとも流出側封止流路３の８０％の流出側封止流路に対して、該流路を構成する隔壁２の少なくとも１面を介して流入側封止流路４と接する、または、隔壁２の面を介して流入側封止流路４と中間封止流路５とにのみ接する構成が成立すればよい。
【００２３】
また、図１に示すハニカムフィルタ１０のように、流路（流出側封止流路３、流入側封止流路４、中間封止流路５）の横断面形状が略四角形であることが好ましい。流路の横断面形状を略四角形とすることで、ハニカムフィルタの押出し成形時に使用する口金の制作を容易にし、製造コストの低減に貢献する。ここで、略四角形とは、正方形、長方形の他、台形、平行四辺形などを含み、流路垂直方向断面において、一つの流路の周りに4つの隔壁交点１０が存在するものをいう。
【００２４】
また本発明のハニカムフィルタは、流路を構成する隔壁２の気孔率は５５〜７５％で、平均細孔径は１０〜４０μｍとすることが好ましい。隔壁２の気孔率が５５％未満、または、平均細孔径が１０μｍ未満の場合は、ハニカムフィルタの排気ガス流入側端面８の開口率を大きくして入口損失が低下しても、排気ガスが隔壁を通過する際の隔壁損失が増加して、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなる虞がある。また、隔壁の気孔率が７５％より大きい場合、または、平均細孔径が４０μｍより大きい場合は、ＰＭの捕集率が低下したり、ハニカムフィルタの強度が弱く、使用中に破損する虞がある。
【００２５】
図２は、本発明のハニカムフィルタの別の１例の構造を示す図である。図２に示すハニカムフィルタ２０では、流出側封止流路の数（Ａ）と流入側封止流路の数（Ｂ）と中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係を、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａとなるように、Ａ／Ｎ＝１／２、Ｃ＝１／４×Ｎ、Ｂ＝１／４×Ｎとしている。そして、流出側封止流路３は該流路を構成する４面の前記隔壁２のうち、２面を介して流入側封止流路４と接すると共に、他の２面の隔壁２を介して中間封止流路５で接している。この構造とすることにより、図２に示すハニカムフィルタ２０は、図５に示すような両端を千鳥模様状に封止部を有するハニカムフィルタと比較して、圧力損失を低減することができる。
【００２６】
図３は、本発明のハニカムフィルタの別の１例の構造を示す図である。図３に示すハニカムフィルタ３０では、流出側封止流路の数（Ａ）と流入側封止流路の数（Ｂ）と中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係を、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａとなるように、Ａ／Ｎ＝１／３、Ｃ＝１／３×Ｎ、Ｂ＝１／３×Ｎとしている。そして、流出側封止流路３は該流路を構成する４面の隔壁２のうち、２面を介して流入側封止流路４と接すると共に、他の２面の隔壁２を介して中間封止流路５で接している。さらに、図３に示すハニカムフィルタ３０においては、図３（ａ）に示すように、ハニカムフィルタ３０の横断面における隔壁２が延伸する２方向、すなわち図の紙面上の上下、左右方向に、流出側封止流路３と、流入側封止流路４と、中間封止流路５とをこの順番で配置している。この構成とすることにより、図３に示すハニカムフィルタ３０は、図５に示すような両端を千鳥模様状に封止部を有するハニカムフィルタと比較して、圧力損失を低減することができる。
【００２７】
また本発明において、中間封止流路５における封止部６ｂの前端面６ｂｆと流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒとの流路方向の距離Ｘが、流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒから流出側封止流路３における封止部６ｃの前端面６ｃｆまでの流路方向の距離Ｌの３５〜６０％であることが好ましいのは、以下の理由による。例えば図２に示すハニカムフィルタ２０において、中間封止流路５における封止部６ｂの前端面６ｂｆと流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒとの流路方向の距離Ｘが大きいほど、中間封止流路５ａに流入した排気ガスが、隣接する流出側封止流路３へ通過するために機能する隔壁２ａの面積が増大し、隔壁損失が減少する。また反対に、中間封止流路５における封止部６ｂの前端面６ｂｆと流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒとの流路方向の距離Ｘが短くなるほど、流出側封止流路３から中間封止流路５の封止部６ｂより下流側の流路５ｂへ通過するために機能する隔壁２ｂの面積が増大し、隔壁損失が減少する。したがって、中間封止流路５における封止部６ｂの前端面６ｂｆと流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒとの流路方向の距離Ｘを、流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒから流出側封止流路４における封止部６ｃの前端面６ｃｆまでの流路方向の距離Ｌの３５〜６０％とすることが、圧力損失をより低減したハニカムフィルタを得るために好適である。なお本発明では、上記距離Ｘは、中間封止流路５における封止部６ｂの前端面６ｂｆのうち排気ガス流出側端面９から最も離れているものと、流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒのうち排気ガス流出側端面９に最も近いものとの流路方向距離とし、上記距離Ｌは流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒのうち排気ガス流出側端面９に最も近いものと、流出側封止流路４における封止部６ｃの前端面６ｃｆのうち排気ガス流出側端面９から最も離れているものとの流路方向距離と定義する。
【００２８】
また、封止部６ａ〜６ｃの流路方向長さは、３〜４０ｍｍが好ましい。封止部の流路方向長さは、小さいほど排気ガスが有効に通過する隔壁面積が増大するため隔壁損失が小さくなり、圧力損失の低下に寄与する。一方、封止部の流路方向長さは、大きいほど封止部の強度の増加、及び、封止部と隔壁との接合強度の増加に寄与する。封止部の流路方向長さのより好ましい範囲は、５〜３０ｍｍである。また、隔壁のピッチは大きいほどハニカムフィルタの両端面での開口率が向上し、隔壁のピッチが小さいほど排気ガスが有効に通過する隔壁面積が増大し、隔壁に触媒を担持する場合は排気ガスと触媒との接触確率が向上するので、隔壁のピッチは０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ未満とすることが好ましい。また、隔壁の厚さは厚いほどハニカムフィルタの強度が向上し、薄いほどハニカムフィルタの両端面での開口率が向上するので、隔壁の厚さは０．１〜０．４ｍｍとすることが好ましい。
【００２９】
また本発明において、流入側封止流路４における封止部６ａの前端面６ａｆを、実質的に前記セラミックハニカム構造体の排気ガス流入側端面８から離れて配置することが好ましいのは、以下の理由による。流入側封止流路４の封止部６ａの前端面６ａｆが、ハニカムフィルタの排気ガス流入側端面８と同一面に存在する場合や排気ガス流入側端面８より突出している場合は、ＰＭが封止部６ａの前端面６ａｆに堆積、成長し、このＰＭの堆積物が流出側封止流路３と中間封止流路５の開口部を封鎖する虞がある。このＰＭを除去するために、ハニカムフィルタの上流側に酸化触媒（以下前置酸化触媒と略す）を設置して、更にその上流側より排気ガス中へ燃料を添加することで、燃料を酸化触媒中で酸化させ排気ガスの温度をＰＭの燃焼温度まで上げることで、堆積したＰＭを燃焼除去する技術が知られているが、車両上の狭いスペース上に更に前置酸化触媒を設置するスペースを確保することは困難である場合が多い。本発明では、図４に示すように、流入側封止流路４の封止部６ａの前端面６ａｆを排気ガス流入側端面８から離れて配置することで、該封止部の前端面６ａｆにＰＭが堆積しても、流路の内部に堆積するため、ＰＭの堆積物が流出側封止流路３と中間封止流路５の開口部を封鎖する虞が減少し、更に、流入側封止流路４の封止部５ａより上流側の隔壁２に酸化触媒を担持し、該隔壁を上記の前置酸化触媒と同機能を持たせることで、上記ＰＭの堆積物を燃焼除去することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、排気ガス流出側端面での開口率を小さくすることなく排気ガス流入側端面での開口率を大きくすることで、圧力損失を低減したハニカムフィルタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に本発明を実施例により具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
本実施例１にあたり、図１に示すハニカムフィルタ１０を製造した。このハニカムフィルタ１０は、コーディエライト質セラミックからなり、外径２６７ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、隔壁厚さ０．３ｍｍ、隔壁ピッチ１．５ｍｍである。また、流出側封止流路３の数（Ａ）と流入側封止流路４の数（Ｂ）と中間封止流路５の数（Ｃ）との合計（Ｎ：Ｎ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ）に対する流出側封止流路３の数（Ａ）の割合（Ａ／Ｎ）を１／２とし、Ｂ≦Ｃ≦ＡとなるようにＢ＝１／６×Ｎ、Ｃ＝１／３×Ｎとなるように、各流路を図１（ａ）に示すパターンで配置した。具体的には本実施例１のハニカムフィルタ１０の流出側封止流路３の数（Ａ）は１２０００ヶ、流入側封止流路４の数（Ｂ）は４０００ヶ、中間封止流路５の数（Ｃ）は８０００ヶとなった。さらに、流出側封止流路３はこの流路を構成する隔壁２の面を介して流入側封止流路４と中間封止流路５とにのみ接している。このハニカムフィルタ１０は、まず公知の方法でセラミックハニカム構造体の一端を市松模様状に目封止し、これをハニカムフィルタ１０の流出側封止流路３の封止部６ｃとし、他端を図１に示す中間封止流路５の封止部６ｂとなる位置を目封止し、長さ１７０ｍｍのハニカムフィルタを製造し、次に別の長さ１５０ｍｍのセラミックハニカム構造体を準備し、このセラミックハニカム構造体の一端を図１に示す流入側封止流路４の封止部６ａとなる位置を目封止したハニカムフィルタを製造し、先に製造したハニカムフィルタと接着剤により接合一体化することで、ハニカムフィルタ１０を製造した。なお、封止部６ａ、６ｂ、６ｃの流路方向長さは何れも１０ｍｍとしている。したがって、中間封止流路５における封止部６ｂの前端面６ｂｆと流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒとの流路方向の距離Ｘは、流入側封止流路４における封止部６ａの後端面６ａｒから流出側封止流路３における封止部６ｃの前端面６ｃｆまでの流路方向の距離Ｌの４６．７％である。上記のようにして得たハニカムフィルタ２０へ空気を１５Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で通過させ、このときのハニカムフィルタの上流側と下流側との差圧を測定し、圧力損失を求めた。
【００３２】
（実施例２）
本実施例２は、実施例１の流出側封止流路３と流入側封止流路４と中間封止流路５の配置のみを変更して、図３に示す配置とした以外は、実施例１と同様としたものである。すなわち本実施例２のハニカムフィルタ３０は、流出側封止流路の数（Ａ）と流入側封止流路の数（Ｂ）と中間封止流路の数（Ｃ）及びその合計（Ｎ）との関係を、Ａ／Ｎ≦１／２、かつ、Ｂ≦Ｃ≦Ａとなるように、Ａ／Ｎ＝１／３、Ｃ＝１／３×Ｎ、Ｂ＝１／３×Ｎとなるように、具体的には本実施例２のハニカムフィルタ３０の流出側封止流路３の数（Ａ）は８０００ヶ、流入側封止流路４の数（Ｂ）は８０００ヶ、中間封止流路５の数（Ｃ）は８０００ヶとなった。そして、流出側封止流路３は該流路を構成する４面の隔壁２のうち、２面を介して流入側封止流路４と接すると共に、他の２面の隔壁２を介して中間封止流路５で接している。さらに、ハニカムフィルタ３０の横断面における隔壁２が延伸する２方向に、流出側封止流路３と、流入側封止流路４と、中間封止流路５とをこの順番で配置している。図３に示す本実施例２のハニカムフィルタ３０の圧力損失を実施例１と同様に求めた。
【００３３】
（比較例１）
本比較例１にあたり、図５に示すハニカムフィルタ５０を製造した。このハニカムフィルタ５０は、図５に示すように、ハニカムフィルタ５０の両端に千鳥模様状に封止部を有し中間封止流路が存在しない、すなわち、流入側封止流路と流出側封止流路を交互に配置していること以外は、実施例１と同様のものであり、その全長は３２０ｍｍである。図５に示す本比較例１のハニカムフィルタ５０の圧力損失を実施例１と同様に求めた。
【００３４】
実施例１〜２にて測定したハニカムフィルタの圧力損失の値と、比較例１にて測定したハニカムフィルタの圧力損失の値を、表１に示す。表１にて、圧力損失の値は、比較例１のハニカムフィルタ５０の圧力損失の値を１００として示している。表１より、本発明のハニカムフィルタの圧力損失は、両端に千鳥模様状に封止部を有するハニカムフィルタと比較して排気ガス流出側端面での開口率を同等以上とすることで、圧力損失を低減できることがわかる。
【００３５】
（比較例２）
本比較例２は、実施例１における中間封止流路５の一部を流出側封止流路３と置換して図６に示す配置とした以外は、実施例１と同様としたものである。具体的には本比較例２のハニカムフィルタ６０の流出側封止流路３の数（Ａ）は１６０００ヶ、流入側封止流路４の数（Ｂ）は４０００ヶ、中間封止流路５の数（Ｃ）は４０００ヶとなった。図６に示す本比較例２のハニカムフィルタ６０の圧力損失を実施例１と同様に求め、その値を表１に示す。本比較例２におけるハニカムフィルタ６０は、流路を上記配置とすることで、流出側封止流路３と流入側封止流路４と中間封止流路５との総数（Ｎ）と流出側封止流路３の数（Ａ）との関係がＡ／Ｎ＞１／２となり、また、流出側封止流路３を構成する４面の隔壁２を介して流入側封止流路４に隣接しない流出側封止流路３が存在することにより、比較例１の両端に千鳥模様状に封止部を有するハニカムフィルタと比較して、ハニカムフィルタの圧力損失が悪化することがわかる。
【００３６】
（比較例３）
本比較例３は、実施例１のハニカムフィルタ１０の上流側と下流側を逆にして、すなわち下流側端面９より排気ガスを流入したものである。実施例１と同様にハニカムフィルタの圧力損失を測定した結果を表１に示す。本比較例３では、流出側封止流路３の数（Ａ＝４０００ヶ）と流入側封止流路４の数（Ｂ＝８０００ヶ）と中間封止流路５の数（Ｃ＝１２０００ヶ）との関係が、Ｂ＞Ｃ＞Ａとなり、圧力損失の値が比較例１のハニカムフィルタよりさらに悪化した。
【００３７】
【表１】
2007222858.tif 000003
【００３８】
（実施例３〜７）
本実施例３〜７は、実施例１における中間封止流路５の封止部６ｂの位置を流路方向に移動させ、図２に示す距離Ｘ／Ｌを変化させた以外は実施例１と同様としたものである。ただし、実施例６と７のみは、中間封止流路５の封止部６ｂの流路方向長さを、それぞれ３０ｍｍ、４０ｍｍとした。実施例１と同様に圧力損失を測定した結果を表２に示す。表２にて、圧力損失の値は、比較例１のハニカムフィルタ５０の圧力損失の値を１００として示している。表２より、Ｘ／Ｌの値が３５〜６５の範囲にあるとき、圧力損失が比較例１に示す両端に千鳥模様状に封止部を設けたハニカムフィルタの圧力損失に比較して９割以下と小さくなり、本発明の効果が大きくなることが分かる。
【００３９】
【表２】
2007222858.tif 000004
【００４０】
（実施例８〜９）
本実施例８に使用するハニカムフィルタは、上記実施例２における図３に示す排気ガス流入側端面８に、両端に封止部を有しない長さが５０ｍｍのハニカム構造体を接合一体化して、図４に示すように上流側封止流路４の封止部６ａの前端面６ａｆが排気ガス流入側端面８より離れて配置されたものである。この図４に示すハニカムフィルタ５０の圧力損失を実施例１と同様に測定すると、圧力損失の値は実施例２における図３に示すハニカムフィルタ３０と略同じであった。次に、本実施例８のハニカムフィルタ４０の排気ガス流入側端面８側より微粒子発生器により空気流量１０Ｎｍ３／ｍｉｎで、粒径０．０４２μｍのカーボン粉を３ｇ／ｈで２時間投入した。その後再度圧力損失を測定した。また、実施例９として、実施例２における図３に示すハニカムフィルタ３０に対して、上記と同様に排気ガス流入側端面８側より微粒子発生器により空気流量１０Ｎｍ３／ｍｉｎで、粒径０．０４２μｍのカーボン粉を３ｇ／ｈで２時間投入した後に、圧力損失を測定した。カーボン粉を投入した後の圧力損失の値を表３に示す。表３において、圧力損失の値は、実施例９の圧力損失の値を１００として示している。実施例８では、流入側端面８にカーボン粉が堆積しても、流出側封止流路３と中間封止流路５の開口部を封鎖するように成長しにくいために、カーボン粉を投入した後でも圧力損失が大きくなりにくいことが分かる。
【００４１】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のハニカムフィルタの１例を示した模式図である。
【図２】本発明のハニカムフィルタの別の１例を示した模式図である。
【図３】本発明のハニカムフィルタの別の１例を示した模式図である。
【図４】本発明のハニカムフィルタの別の１例を示した模式図である。
【図５】従来のハニカムフィルタを示した模式図である。
【図６】比較例２で使用したハニカムフィルタの流路の配置を示した模式図である。
【図７】本発明の流路の位置関係の例を説明する図である。
【図８】本発明の流路と封止部の定義を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：外周壁
２、２ａ、２ｂ：隔壁
３：流出側封止流路
４：流入側封止流路
５、５ａ、５ｂ：中間封止流路
６ａ、６ｂ、６ｃ：封止部
８：排気ガス流入側端面
９：排気ガス流出側端面
１０：隔壁の交点
【図１】
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【図２】
2007222858.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007222858.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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