蜂窝过滤器的制作方法

本发明涉及蜂窝过滤器。更详细而言，涉及耐热冲击性优异、且能够有效地抑制煤烟灰等粒子状物质漏出的蜂窝过滤器。

背景技术：

各种产业中，使用内燃机作为动力源。但是，内燃机于燃料燃烧时排出的废气中包含有煤烟灰(soot)、灰分(ash)等粒子状物质。例如，有关除去由柴油发动机排出的粒子状物质的限制在整个世界范围内都变得严格，作为用于除去粒子状物质的过滤器，使用具有蜂窝结构的蜂窝过滤器。以下，有时将粒子状物质称为“pm”。pm是“particulatematter”的简称。

以往，作为用于除去pm的蜂窝过滤器，提出了如下的蜂窝过滤器，其具备：具有区划形成多个隔室的多孔质的隔壁的蜂窝结构部、以及将隔室的任意一方端部封孔的封孔部(例如参见专利文献1～3)。

对于像这样的蜂窝过滤器，多孔质的隔壁成为发挥出除去pm的过滤器的作用的结构。具体而言，使含有pm的废气从蜂窝过滤器的流入端面流入，通过利用多孔质的隔壁捕集pm而进行过滤后，将被净化的废气从蜂窝过滤器的流出端面排出。由此，能够除去废气中的pm。

对于蜂窝过滤器，对由隔壁区划形成的隔室的形状进行了各种研究。例如提出了如下的蜂窝过滤器等，它们构成为：在由与隔室的长度方向正交的平面切断的截面内，规定的隔室的截面积和剩余的隔室的截面积不同(例如，参见专利文献1、2)。作为一例，可以举出如下的蜂窝过滤器，其构成为：流入端面侧开口的隔室(以下，有时称为“流入隔室”)的截面积和流出端面侧开口的隔室(以下，有时称为“流出隔室”)的截面积不同。另外，还提出了如下的蜂窝过滤器等，它们出于提高蜂窝过滤器的强度等目的，使上述截面内的隔室的形状为相当于四边形以上的多边形中的角部的部位被形成为圆弧状的形状(例如，参见专利文献1、3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－270969号公报

专利文献2：国际公开第2008/117559号

专利文献3：日本特开2010－221159号公报

技术实现要素：

对于专利文献1中记载的蜂窝过滤器，在由与隔室的长度方向垂直的平面切断的截面内，规定的隔室的截面积和剩余的隔室的截面积不同。并且，该蜂窝过滤器的、截面积较大的所述隔室的流路水力直径相对于截面积较小的隔室的流路水力直径的比值为1.2以上。此外，该蜂窝过滤器的、至少上述截面积较大的隔室的截面形状为至少一个相当于角部的部分为圆弧状的四边形，隔壁交叉的部分的最小厚度相对于隔壁的厚度的比值为0.7以上且低于1.3。

根据专利文献1中记载的蜂窝过滤器，能够防止隔壁交叉的部分的一部分薄壁化，维持高强度。以往的蜂窝过滤器多数为流入隔室和流出隔室夹持隔壁而交替配置。因此，专利文献1中记载的蜂窝过滤器构成为：在蜂窝过滤器因热冲击而产生有裂纹的情况下，在将流入隔室和流出隔室区划开的隔壁上，相对容易产生裂纹。因此，专利文献1中记载的蜂窝过滤器存在如下问题：在蜂窝过滤器产生有裂纹的情况下，煤烟灰等pm容易漏出。

专利文献2中记载的蜂窝过滤器也构成为：隔壁交叉的部分的厚度比将隔室相互间区划开的隔壁的厚度厚。因此，与上述的专利文献1中记载的蜂窝过滤器同样地，存在如下问题：在蜂窝过滤器产生有裂纹的情况下，煤烟灰等pm容易漏出。

专利文献3中记载的蜂窝过滤器的、流出隔室的截面形状为相当于四边形以上的多边形中的角部的部位x形成为圆弧状的形状，因此，隔壁交叉的部分的强度相对升高。因此，虽然能够降低蜂窝过滤器再生时的最高温度，但是，在蜂窝过滤器产生有裂纹的情况下，在将流入隔室和流出隔室区划开的隔壁上，相对容易产生裂纹。因此，存在如下问题：在蜂窝过滤器产生有裂纹的情况下，煤烟灰等pm容易漏出。

本发明是鉴于像这样的现有技术具有的问题而实施的。本发明提供一种耐热冲击性优异、且能够有效地抑制煤烟灰等粒子状物质漏出的蜂窝过滤器。

根据本发明，提供以下示出的蜂窝过滤器。

[1]一种蜂窝过滤器，其中，具备：

蜂窝结构部，该蜂窝结构部具有配设成将多个隔室包围的多孔质的隔壁，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面，形成流体的流路；以及

封孔部，该封孔部配置成将所述隔室的所述流入端面侧或所述流出端面侧中的任意一方端部密封，

将在所述流出端面侧的端部配设有所述封孔部且所述流入端面侧开口的所述隔室作为流入隔室，

将在所述流入端面侧的端部配设有所述封孔部且所述流出端面侧开口的所述隔室作为流出隔室，

在所述蜂窝结构部的与所述隔室延伸的方向正交的截面内，至少包含所述流入隔室和所述流出隔室沿一方向夹持所述隔壁而交替配置得到的隔室列，

使将所述流入隔室和所述流出隔室隔开的部位处的所述隔壁的气孔率的值为气孔率a，

使所述隔壁的将所述隔室相互间隔开的部位彼此交叉的交点部中的、2个所述流入隔室间的交点部处的所述隔壁的气孔率的值为气孔率b，

所述气孔率a除以所述气孔率b得到的值、亦即a/b为0.50～0.95。

[2]根据所述[1]中记载的蜂窝过滤器，其中，所述气孔率a为15～70％。

[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝过滤器，其中，所述气孔率a和所述气孔率b的相加平均为25～80％。

[4]根据所述[1]～[3]中的任意一项中记载的蜂窝过滤器，其中，所述蜂窝结构部的与所述隔室延伸的方向正交的截面内的所述流入隔室的形状为四边形、六边形或八边形。

[5]根据所述[4]中记载的蜂窝过滤器，其中，所述蜂窝结构部的与所述隔室延伸的方向正交的截面内的所述流出隔室的形状为四边形或六边形。

[6]根据所述[1]～[5]中的任意一项中记载的蜂窝过滤器，其中，1个所述流入隔室的开口面积s1大于1个所述流出隔室的开口面积s2。

[7]根据所述[1]～[6]中的任意一项中记载的蜂窝过滤器，其中，所述隔壁的厚度为100～450μm。

本发明的蜂窝过滤器的耐热冲击性优异，能够有效地抑制煤烟灰等粒子状物质漏出。即，本发明的蜂窝过滤器的、将流入隔室和流出隔室隔开的部位处的隔壁的气孔率a与2个流入隔室间的交点部处的隔壁的气孔率b相比，相对降低。因此，在蜂窝过滤器产生有裂纹的情况下，在上述的隔壁的交点部上，容易产生裂纹。由于产生于隔壁的交点部的裂纹在流入隔室彼此或流出隔室彼此内相对于该交点部沿对角线方向产生，所以即便产生了像这样的裂纹，也不会带来有关pm漏出的影响。因此，根据本发明的蜂窝过滤器，能够有效地抑制煤烟灰等粒子状物质漏出。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第一实施方式的、从流入端面侧观察得到的立体图。

图2是示意性地示出图1所示的蜂窝过滤器的流入端面的俯视图。

图3是将图2所示的蜂窝过滤器的流入端面的一部分放大得到的放大俯视图。

图4是示意性地示出图2的a－a’截面的截面图。

图5是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第二实施方式的、将流入端面的一部分放大得到的放大俯视图。

图6是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第三实施方式的、将流入端面的一部分放大得到的放大俯视图。

图7是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第二实施方式的、示出流入端面的一部分的俯视图。

图8是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第四实施方式的、示出流入端面的一部分的俯视图。

图9是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第五实施方式的、从流入端面侧观察得到的立体图。

图10是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第六实施方式的流入端面的俯视图。

符号说明

1、21、41、61、81：隔壁，2、22、42、62、82：隔室，2a、22a、42a、62a、82a：流入隔室，2b、22b、42b、62b、82b：流出隔室，3、83：外周壁，4、24、44、64、84：蜂窝结构部，5、25、45、65、85：封孔部，11、31、51、71、91：流入端面，12、92：流出端面，15、35、55、75：流入隔室间的交点部，16、36、56、76：将流入隔室和流出隔室隔开的部位，86：蜂窝单元，87：接合层，100、200、300、400、500、600：蜂窝过滤器。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。因此，应当理解：可以在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的通常知识，对以下的实施方式加以适当变更、改良等。

(1)蜂窝过滤器(第一实施方式)：

如图1～图4所示，本发明的蜂窝过滤器的第一实施方式为蜂窝过滤器100，其具备：具有多孔质的隔壁1的蜂窝结构部4、以及配置于在蜂窝结构部4所形成的隔室2的任意一方端部的封孔部5。此处，图1是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第一实施方式的、从流入端面侧观察得到的立体图。图2是示意性地示出图1所示的蜂窝过滤器的流入端面的俯视图。图3是将图2所示的蜂窝过滤器的流入端面的一部分放大得到的放大俯视图。图4是示意性地示出图2的a－a’截面的截面图。

蜂窝结构部4的隔壁1配置成为将多个隔室2包围，该多个隔室2从流入端面11延伸至流出端面12，形成流体的流路。即，多个隔室2由多孔质的隔壁1区划形成。封孔部5配置成将在蜂窝结构部4所形成的隔室2的任意一方端部密封。因此，多个隔室2各自的任意一方端部被配设于流入端面11侧或流出端面12侧的开口部的封孔部5密封。对于本实施方式的蜂窝过滤器100，多孔质的隔壁1作为用于捕集废气中的pm的过滤材料发挥功能。此处，将多个隔室2中的、在流出端面12侧的开口部配设有封孔部5且流入端面11侧开口的隔室2作为流入隔室2a。另外，将多个隔室2中的、在流入端面11侧的开口部配设有封孔部5且流出端面12侧开口的隔室2作为流出隔室2b。

对于蜂窝结构部4，在该蜂窝结构部4的与隔室2延伸的方向正交的截面内，至少包含流入隔室2a和流出隔室2b沿一方向夹持隔壁1而交替配置得到的隔室列。应予说明，上述的“流入隔室2a和流出隔室2b沿一方向夹持隔壁1而交替配置得到的隔室列”在蜂窝结构部4的上述截面内只要具有至少1列即可。在图1～图4所示的蜂窝过滤器100中，沿纸面的纵向以及横向延伸的各隔室列为流入隔室2a和流出隔室2b交替配置得到的隔室列。

所谓“流入隔室2a和流出隔室2b沿一方向夹持隔壁1而交替配置得到的隔室列”，在流入隔室2a以及流出隔室2b的截面形状为多边形的情况下，是指如下构成的隔室列。即，上述隔室列是指：以通过由多边形的流入隔室2a以及流出隔室2b的彼此对置的2边构成的隔壁1而将流入隔室2a和流出隔室2b区划开的方式排列而成的隔室列。因此，“流入隔室2a和流出隔室2b沿一方向夹持隔壁1而交替配置得到的隔室列”中不含多个隔室以彼此的截面形状的顶点(即、多边形的隔室的顶点彼此)对置的方式排列而成的隔室列。应予说明，在多个隔室彼此的截面形状的顶点对置的部位存在的隔壁1为后述的“交点部15”。

本实施方式的蜂窝过滤器100的特征在于，将流入隔室2a和流出隔室2b隔开的部位16处的隔壁1的气孔率(以下、气孔率a)和2个流入隔室2a间的交点部15处的隔壁1的气孔率(以下、气孔率b)显示出不同的值。更具体而言，使将流入隔室2a和流出隔室2b隔开的部位16处的隔壁1的气孔率的值为气孔率a。另外，使隔壁1的将隔室2相互间隔开的部位(例如、隔开的部位16)彼此交叉的交点部15中的、2个流入隔室2a间的交点部15处的隔壁1的气孔率的值为气孔率b。这种情况下，气孔率a除以气孔率b得到的值、亦即“气孔率a/气孔率b”为0.50～0.95。以下，有时将“气孔率a/气孔率b”仅记载为“a/b”。对于本实施方式的蜂窝过滤器100，通过使“a/b”的值为上述的数值范围，在蜂窝过滤器100产生有裂纹的情况下，在流入端面11侧，容易在流入隔室2a间的交点部15产生裂纹。另外，在流出端面12侧，容易在流出隔室2b间的交点部15产生裂纹。即，产生于交点部15的裂纹因蜂窝过滤器100内的温度差的影响而在交点部15沿对角线方向产生。特别是，在蜂窝过滤器100的流入端面11侧以及流出端面12侧，容易沿将没有配设封孔部5的隔室2彼此连结的对角线方向产生裂纹，不易沿将配设有封孔部5的隔室2彼此连结的对角线方向产生裂纹。此处，在蜂窝过滤器100的流入端面11侧，即便在流入隔室2a间的交点部15产生有裂纹，也不会带来有关pm漏出的影响。同样地，在蜂窝过滤器100的流出端面12侧，即便在流出隔室2b间的交点部15产生有裂纹，也不会带来有关pm漏出的影响。因此，根据本实施方式的蜂窝过滤器100，能够有效地抑制煤烟灰等pm漏出。

本说明书中，“交点部15”是指隔壁1的将隔室2相互间隔开的部位彼此交叉的部位。具体而言，在蜂窝结构部4的与隔室2延伸的方向正交的截面内，是指如下位置。“交点部15”是指：在以将多个隔室2包围的方式配置成格子状的隔壁1上、沿着构成格子的第一方向配置的隔壁1和沿着方向与第一方向不同的第二方向配置的隔壁1彼此交叉的部位(格子线重叠的部位)。此处，“格子的第一方向”包含相对于隔壁1的将2个隔室2隔开的部位平行的方向，沿着该隔壁1描绘出像一笔划那样的轨迹。此外，在像后述的图5所示的蜂窝过滤器200那样在格子的第一方向上隔壁21相对于该第一方向弯曲的情况下，选择隔壁21相对于第一方向的折曲角变得更小的方向。“格子的第二方向”也可以与上述的“格子的第一方向”同样地进行规定。

以下，本说明书中，对于图1～图4所示的蜂窝过滤器100，将流入隔室2a和流出隔室2b隔开的部位16处的隔壁1的气孔率的值有时简称为“气孔率a”。作为将流入隔室2a和流出隔室2b隔开的部位16，例如可以举出流入隔室2a和流出隔室2b沿一方向夹持隔壁1而交替配置得到的隔室列中的、将流入隔室2a和流出隔室2b隔开的部位16。另外，有时将2个流入隔室2a间的交点部15处的隔壁1的气孔率的值简称为“气孔率b”。例如，在隔室2的形状为四边形的情况下，“2个流入隔室2a间的交点部15”为“2个以上的流入隔室2a彼此的截面形状的顶点对置的部位”。因此，在“2个流入隔室2a间的交点部15”可以配置成3个或3个以上的流入隔室2a彼此对置。另外，对于上述的“流入隔室2a的截面形状的顶点”，相当于该截面形状的顶点的部位可以形成为带有圆度，也可以倒角为直线状。此外，在像后述的图5所示的蜂窝过滤器200那样四边形的隔室22和八边形的隔室22在一条隔室列中夹持隔壁21而交替配置的情况下，八边形的隔室22可以视为被倒角的四边形的隔室22。

本发明中，隔壁1的气孔率a以及气孔率b分别为利用以下的方法求出的值。首先，从蜂窝过滤器100中切出用于进行气孔率a以及气孔率b的测定的试样片。关于各试样片的切出部位，在蜂窝过滤器100的流入端面11侧以及流出端面12侧各为5处，合计为10处。对于各端面中的切出部位，将各端面的中心位置作为第1处切出部位。并且，在各端面中，使在该中心位置通过且彼此正交的x轴以及y轴上的、作为中心位置与蜂窝过滤器100的外周缘的中间点的4点为剩余的4处切出部位。

用于测定气孔率a的试样片切成：在上述的10处分别包含将流入隔室2a和流出隔室2b隔开的隔壁1的中央部分的隔壁1。对于用于测定气孔率a的试样片，使一边的长度为上述的中央部分的隔壁1的厚度，使另一边的长度沿各端面中的隔壁1延伸的方向为100μm，使再一边的长度沿隔室2延伸的方向为20mm。

用于测定气孔率b的试样片切成：在上述的10处分别包含隔壁1的交点部15的中心部。对于用于测定气孔率b的试样片，使将隔壁1的交点部15的中心部作为中心的边长为100μm的正方形为端面，使轴向上的长度沿隔室2延伸的方向为20mm。

将像这样从蜂窝过滤器100中切出而制作的试样片埋设于环氧树脂而固定后，对其表面进行研磨。然后，将各试样片沿全长方向切出5mm，使其切断面为扫描型电子显微镜(以下、也称为“sem”)的观察面。sem为“scanningelectronmicroscope”的简称。作为扫描型电子显微镜，例如可以使用日立高新技术公司制的扫描型电子显微镜“型号：s3200－n”。

然后，利用sem观察所制作的试样片的观察面，获取sem图像。在测定隔壁1的气孔率a时，对上述的10个试样片的各观察面内的隔壁1获取上述sem图像。将sem图像放大为100倍进行观测。另外，在测定隔壁1的气孔率b时，对上述的10个试样片的各观察面内的隔壁1的交点部15获取上述sem图像。接下来，使用图像解析软件，对各图像计算出“隔壁1的面积s1”和“细孔部分(空隙部分)的面积s2”。然后，利用“计算式(1)：s2/(s1+s2)”，计算出各图像中拍摄到的隔壁1的气孔率。s1以及s2的值使用各10处的气孔率的平均值。

对于测定气孔率的蜂窝过滤器100，在隔壁1的表面以及隔壁1的细孔的内部担载有废气净化用的催化剂(未图示)的情况下，将担载有催化剂的部分看作隔壁1的气孔部分而求出气孔率。即，在上述的气孔率a以及气孔率b的测定方法中，拍摄sem图像后，将由得到的sem图像中的颜色信息判断为存在催化剂的区域识别为隔壁1的气孔部分，求出气孔率。

如果气孔率a除以气孔率b得到的值、亦即a/b低于0.50，则有时在隔壁1的交点部15中的、在对角线上邻接配置的2个以上的交点部15连续地产生裂纹，很难充分地抑制pm漏出。另外，如果上述a/b超过0.95，则将流入隔室2a和流出隔室2b隔开的部位16处的隔壁1也容易产生裂纹，很难抑制pm漏出。

气孔率a除以气孔率b得到的值、亦即a/b为0.50～0.95，优选为0.55～0.90。通过像这样构成，能够更有效地抑制煤烟灰等pm漏出。

气孔率b的值没有特别限制，优选为25～80％，更优选为30～75％。如果气孔率b的值低于25％，则有时会引起压力损失上升。另外，如果气孔率b的值超过80％，则蜂窝过滤器100的等静压强度(isostaticstrength)有时会降低。另外，气孔率a的值也没有特别限制，例如优选为15～70％。

气孔率a和气孔率b的相加平均优选为20～75％，更优选为25～70％。如果气孔率a和气孔率b的相加平均低于20％，则有时会引起压力损失上升。另外，如果气孔率a和气孔率b的相加平均超过75％，则蜂窝过滤器100的等静压强度有时会降低。

蜂窝结构部4的与隔室2延伸的方向正交的截面内的、各隔室2的形状(以下，也简称为“隔室形状”)没有特别限制。例如，流入隔室2a的形状优选为四边形、六边形或八边形。另外，流出隔室2b的形状优选为四边形或六边形。另外，各隔室2的形状也可以为多边形的角部被形成为曲线状而得到的形状、例如、四边形的角部被形成为曲线状而得到的大致四边形。

隔壁1的厚度优选为100～450μm，更优选为120～430μm，特别优选为140～400μm。如果隔壁1的厚度低于100μm，则蜂窝过滤器100的等静压强度有时会降低。如果隔壁1的厚度超过450μm，则有时压力损失增大，引起发动机的输出降低或耗油量劣化。隔壁1的厚度为以利用光学显微镜观察与蜂窝过滤器100的轴向正交的截面的方法测定得到的值。

蜂窝过滤器100的整体形状没有特别限制。例如，图1～图4所示的蜂窝过滤器100的整体形状为流入端面11以及流出端面12为圆形的圆柱状。此外，例如，作为蜂窝过滤器100的整体形状，可以为流入端面以及流出端面为椭圆形、跑道(racetrack)形或长圆形等大致圆形的柱状。另外，作为蜂窝过滤器100的整体形状，也可以为流入端面11以及流出端面12为四边形或六边形等多边形的棱柱状。

构成隔壁1的材料没有特别限制，从强度、耐热性、耐久性等观点考虑，主成分优选为氧化物或非氧化物的各种陶瓷、金属等。具体而言，例如，作为陶瓷，考虑堇青石、多铝红柱石(mullite)、氧化铝、尖晶石(spinel)、碳化硅、氮化硅、以及钛酸铝等。作为金属，考虑fe－cr－al系金属、以及金属硅等。优选将从这些材料中选择的1种或2种以上作为主成分。从高强度、高耐热性等观点考虑，特别优选将从由氧化铝、多铝红柱石、钛酸铝、堇青石、碳化硅、以及氮化硅构成的组中选择的1种或2种以上作为主成分。另外，从高热传导率、高耐热性等观点考虑，碳化硅、或硅－碳化硅复合材料特别合适。此处，“主成分”是指构成隔壁1的50质量％以上的成分。构成隔壁1的材料中优选包含70质量％以上的上述成分，更优选包含80质量％以上的上述成分。

封孔部5的材质优选为作为隔壁的材质优选的材质。封孔部5的材质和隔壁1的材质可以为相同的材质，也可以为不同的材质。

对于本实施方式的蜂窝过滤器100，可以在蜂窝结构部4的隔壁1的表面以及隔壁1的细孔中的至少一方担载有废气净化用的催化剂。通过像这样构成，能够利用催化反应使废气中的co、nox、hc等成为无害的物质。另外，能够促进隔壁1所捕集到的煤烟灰氧化。

在将催化剂担载于本实施方式的蜂窝过滤器100的情况下，催化剂优选包含从由scr催化剂、nox吸储催化剂、以及氧化催化剂构成的组中选择的1种以上。scr催化剂为对被净化成分进行选择性还原的催化剂。特别是，scr催化剂优选为对废气中的nox进行选择性还原的nox选择性还原用scr催化剂。另外，作为scr催化剂，可以举出金属置换后的沸石。作为对沸石进行金属置换的金属，可以举出铁(fe)、铜(cu)。作为沸石，可以举出β沸石作为优选例。另外，scr催化剂可以为含有从由钒以及二氧化钛构成的组中选择的至少1种作为主成分的催化剂。作为nox吸储催化剂，可以举出碱金属、碱土金属等。作为碱金属，可以举出钾、钠、锂等。作为碱土金属，可以举出钙等。作为氧化催化剂，可以举出含有贵金属的氧化催化剂。作为氧化催化剂，具体而言，优选含有从由铂、钯以及铑构成的组中选择的至少一种。

(2)蜂窝过滤器(第二实施方式～第六实施方式)：

接下来，参照图5～图10，对本发明的蜂窝过滤器的第二实施方式～第六实施方式进行说明。此处，图5是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第二实施方式的、将流入端面的一部分放大得到的放大俯视图。图6是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第三实施方式的、将流入端面的一部分放大得到的放大俯视图。图7是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第二实施方式的、示出流入端面的一部分的俯视图。图8是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第四实施方式的、示出流入端面的一部分的俯视图。图9是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第五实施方式的、从流入端面侧观察得到的立体图。图10是示意性地示出本发明的蜂窝过滤器的第六实施方式的流入端面的俯视图。

如图5及图7所示，本发明的蜂窝过滤器的第二实施方式为蜂窝过滤器200，其具备：具有多孔质的隔壁21的蜂窝结构部24、以及配设于在蜂窝结构部24所形成的隔室22的任意一方端部的封孔部25。对于蜂窝结构部24，在该蜂窝结构部24的与隔室22延伸的方向正交的截面内，至少包含流入隔室22a和流出隔室22b沿一方向夹持隔壁21而交替配置的隔室列。

对于第二实施方式的蜂窝过滤器200，流入隔室22a的形状为“八边形”，流出隔室22b的形状为“四边形”。八边形的流入隔室22a与四边形的流出隔室22b相比，其截面积相对变大。另外，在使将流入隔室22a和流出隔室22b隔开的部位36处的隔壁21的气孔率的值为a、使2个流入隔室22a间的交点部35处的隔壁21的气孔率的值为b的情况下，a/b的值为0.5～0.95。像这样构成的第二实施方式的蜂窝过滤器200也能够得到与之前说明的第一实施方式的蜂窝过滤器100(参照图1～图4)同样的作用效果。第二实施方式的蜂窝过滤器200优选除了流入隔室22a以及流出隔室22b的形状不同以外、与第一实施方式的蜂窝过滤器100(参照图1～图4)同样地构成。此外，在四边形的隔室22和八边形的隔室22在一条隔室列中夹持隔壁21而交替配置的情况下，八边形的隔室22还可以视为被倒角的四边形的隔室22。

对于蜂窝过滤器200，流入隔室22a的截面积与流出隔室22b的截面积相比，相对变大，因此，即便在蜂窝过滤器200产生有裂纹，也能够更有效地抑制煤烟灰等pm漏出。即，在蜂窝过滤器200产生有裂纹的状况下，还可以使更不易对pm漏出带来影响的“将流入隔室22a彼此区划开的部位、亦即交点部35”更优先地产生裂纹。因此，能够使“将流入隔室22a和流出隔室22b隔开的部位36”不易产生将流入隔室22a和流出隔室22b连结这样的裂纹。

在像蜂窝过滤器200那样1个流入隔室22a的开口面积s1大于1个流出隔室22b的开口面积s2的情况下，开口面积s2相对于开口面积s1的比值(s2/s1)优选为0.20～0.95，更优选为0.30～0.90。通过像这样构成，能够非常有效地抑制在交点部35产生将流入隔室22a和流出隔室22b连结的裂纹。

如图6所示，本发明的蜂窝过滤器的第三实施方式为蜂窝过滤器300，其具备：具有多孔质的隔壁41的蜂窝结构部44、以及配设于在蜂窝结构部44所形成的隔室42的任意一方端部的封孔部45。对于蜂窝结构部44，在该蜂窝结构部44的与隔室42延伸的方向正交的截面内至少包含流入隔室42a和流出隔室42b沿一方向夹持隔壁41而交替配置的隔室列。

对于第三实施方式的蜂窝过滤器300，流入隔室42a的形状为“各顶点带有圆度的四边形”，流出隔室42b的形状为“四边形”。流入隔室42a与流出隔室42b相比，其截面积相对变大。另外，在使将流入隔室42a和流出隔室42b隔开的部位56处的隔壁41的气孔率的值为a、使2个流入隔室42a间的交点部55处的隔壁41的气孔率的值为b的情况下，a/b的值为0.5～0.95。像这样构成的第三实施方式的蜂窝过滤器300也能够得到与之前说明的第一实施方式的蜂窝过滤器100(参照图1～图4)同样的作用效果。第三实施方式的蜂窝过滤器300优选除了流入隔室42a以及流出隔室42b的形状不同以外、与第一实施方式的蜂窝过滤器100(参照图1～图4)同样地构成。

如图8所示，本发明的蜂窝过滤器的第四实施方式为蜂窝过滤器400，其具备：具有多孔质的隔壁61的蜂窝结构部64、以及配设于在蜂窝结构部64所形成的隔室62的任意一方端部的封孔部65。对于蜂窝结构部64，在该蜂窝结构部64的与隔室62延伸的方向正交的截面内至少包含流入隔室62a和流出隔室62b沿一方向夹持隔壁61而交替配置的隔室列。

对于第四实施方式的蜂窝过滤器400，流入隔室62a以及流出隔室62b各自的形状为“六边形”。并且，在使将流入隔室62a和流出隔室62b隔开的部位76处的隔壁61的气孔率的值为a、使2个流入隔室62a间的交点部75处的隔壁61的气孔率的值为b的情况下，a/b的值为0.5～0.95。像这样构成的第四实施方式的蜂窝过滤器400也能够得到与之前说明的第一实施方式的蜂窝过滤器100(参照图1～图4)同样的作用效果。第四实施方式的蜂窝过滤器400优选除了流入隔室62a以及流出隔室62b的形状不同以外、与第一实施方式的蜂窝过滤器100(参照图1～图4)同样地构成。

在隔室62的形状为六边形的情况下，作为“2个流入隔室62a间的交点部75”，存在“在2个流入隔室62a与1个流出隔室62b之间存在的交点部75”和“在3个流入隔室62a之间存在的交点部75”这2种交点部75。本实施方式的蜂窝过滤器400中，在使上述的2种交点部75中的任意一方的交点部75处的气孔率的值为气孔率b的情况下，a/b为0.50～0.95即可。此外，在使在3个流入隔室62a之间存在的交点部75处的气孔率的值为气孔率b的情况下，a/b更优选为0.50～0.95。

如图9所示，本发明的蜂窝过滤器的第五实施方式为蜂窝过滤器500，其具备：蜂窝结构部84、以及配设于在蜂窝结构部84所形成的隔室82的任意一方端部的封孔部85。特别是，蜂窝过滤器500中，各蜂窝结构部84由柱状的蜂窝单元86构成，多个蜂窝单元86彼此的侧面通过接合层87而接合。即，本实施方式的蜂窝过滤器500中，构成单元结构的蜂窝过滤器的各个蜂窝单元86分别为蜂窝过滤器500中的蜂窝结构部84。此处，“单元结构的蜂窝过滤器”为由分别制作的多个蜂窝单元86接合而构成的蜂窝过滤器。应予说明，有时将图1～图4所示的、蜂窝结构部4的隔壁1全部一体地形成这样的蜂窝过滤器100称为“一体型的蜂窝过滤器”。本发明的蜂窝过滤器中，可以为“单元结构的蜂窝过滤器”，也可以为“一体型的蜂窝过滤器”。

蜂窝过滤器500中，优选至少1个蜂窝单元86与之前说明的第一实施方式的蜂窝过滤器的蜂窝结构部同样地构成。像这样的蜂窝过滤器500中，也能够得到与之前说明的第一实施方式的蜂窝过滤器同样的作用效果。多个蜂窝单元86可以分别具有相同的隔室结构，也可以分别具有不同的隔室结构。

蜂窝过滤器500中的外周壁83优选为由外周涂层材料形成的外周涂层。外周涂层材料为用于涂布于将多个蜂窝单元86接合得到的接合体的外周而形成外周涂层的涂层材料。另外，对于将多个蜂窝单元86接合得到的接合体，优选对该接合体的外周部分进行磨削加工，从而配设上述的外周涂层。另外，关于图1～图4所示的一体型的蜂窝过滤器100，配设于蜂窝结构部4的外周的外周壁3也可以为如上所述的、由外周涂层材料形成的外周涂层。

图9所示的蜂窝过滤器500中，隔室82(即、流入隔室82a以及流出隔室82b)的形状为四边形。不过，各蜂窝单元86中的各隔室82的形状并不限定于四边形，可以采用之前说明的第一实施方式～第四实施方式的蜂窝过滤器中的隔室的形状。

如图10所示，本发明的蜂窝过滤器的第六实施方式为蜂窝过滤器600，其具备：蜂窝结构部4、以及配设于在蜂窝结构部4所形成的隔室2的任意一方端部的封孔部5。特别是，蜂窝过滤器600中，蜂窝过滤器600的整体形状是端面为椭圆形的柱状。即，如图10所示，流入端面11的形状为椭圆形。优选除了蜂窝过滤器600的整体形状不同以外、与第一实施方式的蜂窝过滤器100(参照图1～图4)同样地构成。

图10所示的蜂窝过滤器600中，隔室2(即、流入隔室2a以及流出隔室2b)的形状为四边形。不过，隔室2的形状并不限定于四边形，可以采用之前说明的第一实施方式～第四实施方式的蜂窝过滤器中的隔室的形状。

(3)蜂窝过滤器的制造方法：

接下来，对制造本发明的蜂窝过滤器的方法进行说明。作为本发明的蜂窝过滤器的制造方法，可以举出如下方法，其具备：制造蜂窝成型体的工序、在隔室的开口部形成封孔部的工序、以及将蜂窝成型体干燥、烧成的工序。

(3－1)成型工序：

成型工序为将对成型原料进行混炼得到的坯土挤压成型为蜂窝形状而得到蜂窝成型体的工序。蜂窝成型体具有：区划形成从第一端面延伸至第二端面的隔室的隔壁、以及形成为将该隔壁的最外周包围的外周壁。由隔壁构成的蜂窝结构的部分为蜂窝结构部。成型工序中，首先，对成型原料进行混炼而制成坯土。接下来，将得到的坯土挤压成型，从而得到隔壁和外周壁一体地成型的蜂窝成型体。

成型原料优选在陶瓷原料中加入分散介质以及添加剂而得到。作为添加剂，可以举出有机粘合剂、造孔材料、表面活性剂等。作为分散介质，可以举出水等。作为成型原料，可以使用与以往公知的蜂窝过滤器的制造方法中使用的成型原料同样的成型原料。

作为对成型原料进行混炼而形成坯土的方法，例如可以举出使用捏合机、真空练泥机等的方法。

可以使用形成有与蜂窝成型体的截面形状相对应的狭缝的挤压成型用的口模来进行挤压成型。例如，作为挤压成型用的口模，优选使用形成有与之前说明的第一实施方式～第四实施方式的蜂窝过滤器中的隔室的形状相对应的狭缝的口模。

此处，挤压成型中，优选提高成型时的挤压速度来使挤压压力升高。通过以像这样的方法进行挤压成型，能够使“将流入隔室和流出隔室隔开的部位处的隔壁”比其它部位致密。即，在得到的蜂窝过滤器中，能够使“2个流入隔室间的交点部处的隔壁的气孔率b”相对升高。由此，能够将a/b调整为0.5～0.95的数值范围，a/b为将流入隔室和流出隔室隔开的部位处的隔壁的气孔率a除以2个流入隔室间的交点部处的隔壁的气孔率b得到的值。

(3－2)封孔工序：

封孔工序为通过将隔室的开口部封孔而形成封孔部的工序。例如，封孔工序中，以与蜂窝成型体的制造中所使用的材料同样的材料将隔室的开口部封孔，由此，形成封孔部。对于形成封孔部的方法，可以依据以往公知的蜂窝过滤器的制造方法来进行。

(3－3)烧成工序：

烧成工序为对形成有封孔部的蜂窝成型体进行烧成而得到蜂窝过滤器的工序。在对形成有封孔部的蜂窝成型体进行烧成之前，可以利用例如微波以及热风对得到的蜂窝成型体进行干燥。另外，例如，可以先对形成封孔部之前的蜂窝成型体进行烧成工序，之后对通过烧成工序得到的蜂窝烧成体进行上述的封孔工序。

对蜂窝成型体进行烧成时的烧成温度可以根据蜂窝成型体的材质来适当确定。例如，在蜂窝成型体的材质为堇青石的情况下，烧成温度优选为1380～1450℃，更优选为1400～1440℃。另外，烧成时间按最高温度下的保持时间计优选为4～6小时左右。

实施例

以下，通过实施例，对本发明进一步具体地进行说明，不过，本发明并不受这些实施例的任何限定。

(实施例1)

在堇青石化原料100质量份中分别添加造孔材料0.5质量份、分散介质33质量份、有机粘合剂5.6质量份，进行混合、混炼，制备坯土。作为堇青石化原料，使用氧化铝、氢氧化铝、高岭土、滑石粉、以及二氧化硅。作为分散介质，使用水，作为造孔材料，使用平均粒径10～50μm的吸水性聚合物，作为有机粘合剂，使用甲基纤维素(methylcellulose)，作为分散剂，使用糊精(dextrin)。

接下来，使用规定的模具将坯土挤压成型，得到隔室形状为四边形、整体形状为圆柱状的蜂窝成型体。应予说明，在挤压成型时，使用形成有与蜂窝成型体的截面形状相对应的狭缝的挤压成型用的口模，挤压成型中，与后述的比较例1中的挤压成型相比较，提高挤压速度，使挤压压力升高，进行成型。

接下来，利用热风干燥机使蜂窝成型体干燥。干燥时的气氛温度为95～145℃。

接下来，在干燥后的蜂窝成型体形成封孔部。具体而言，首先，对蜂窝成型体的流入端面施加掩膜，以使流入隔室被覆盖。然后，将施加有掩膜的蜂窝成型体的端部浸渍于封孔浆料，向没有施加掩膜的流出隔室的开口部填充封孔浆料。然后，对于蜂窝成型体的流出端面，也以与上述方法同样的方法向流入隔室的开口部填充封孔浆料。然后，进一步利用热风干燥机使形成有封孔部的蜂窝成型体干燥。

接下来，对干燥后的蜂窝成型体进行烧成，制作蜂窝烧成体。烧成时的气氛温度为1350～1440℃，烧成时间为10小时。

接下来，通过磨削加工而去除配设于蜂窝烧成体的外周部分的壁材，相对于该外周部分涂布外周涂层材料，制作由外周涂层材料形成的外周壁。作为外周涂层材料，使用陶瓷浆料，所述陶瓷浆料是准备平均粒径为20～50μm、90％粒径为150μm以下的堇青石粒子作为陶瓷粒子并与胶体二氧化硅、氧化铝纤维、水混合而制备的。关于使用如上所述的外周涂层材料而形成有蜂窝过滤器的外周壁的蜂窝过滤器，在表1的“外周壁的形成方法”栏中记为“外周加工”。另一方面，关于将通过挤压成型得到的蜂窝成型体的外周部分直接用作外周壁的蜂窝过滤器，在表1的“外周壁的形成方法”栏中记为“一体”。

对于实施例1的蜂窝过滤器，隔壁的厚度为300μm，隔室密度为46.5个/cm²。在蜂窝过滤器的与隔室延伸的方向正交的截面内的隔室形状为四边形。在表1的“隔室结构”栏中示出隔壁的厚度、隔室密度、隔室形状。

对于实施例1的蜂窝过滤器，与轴向正交的截面的形状为圆形，蜂窝结构部中，如图3所示，具有流入隔室2a和流出隔室2b夹持隔壁1而交替排列得到的隔室列。将实施例1的蜂窝过滤器的形状示于表1的“截面形状”、“直径”、“总长”栏中。

关于实施例1的蜂窝过滤器，利用以下的方法测定“将流入隔室和流出隔室隔开的部位处的隔壁的气孔率a”和“2个流入隔室间的交点部处的隔壁的气孔率b”。另外，由气孔率a以及气孔率b的值求出平均气孔率、以及气孔率比。平均气孔率为气孔率a和气孔率b的相加平均值(即、(a+b)/2)。气孔率比为气孔率a相对于气孔率b的值(即、a/b)。将各自的结果示于表2。

[气孔率的测定方法]

首先，从蜂窝过滤器中切出用于测定气孔率a以及气孔率b的试样片。关于试样片的切出部位，在蜂窝过滤器的流入端面侧以及流出端面侧分别为5处，合计为10处。各端面内的切出部位为各端面的中心位置(第1处)、以及作为通过该中心位置并彼此正交的x轴以及y轴上的、中心位置与蜂窝过滤器的外周缘的中间点的4点(第2～5处)。在上述的10处，分别按包含将流入隔室和流出隔室隔开的隔壁的中央部分的隔壁的方式切出用于测定气孔率a的试样片。对于用于测定气孔率a的试样片，使一边的长度为上述中央部分的隔壁的厚度，使另一边的长度沿各端面内的隔壁延伸的方向为100μm，使再一边的长度沿隔室延伸的方向为20mm。在上述的10处，分别按包含隔壁的交点部的中心部的方式切出用于测定气孔率b的试样片。对于用于测定气孔率b的试样片，使以隔壁的交点部的中心部为中心的边长100μm的正方形为端面，使轴向上的长度沿隔室延伸的方向为20mm。接下来，将制作的试样片埋设于环氧树脂而固定后，对其表面进行研磨。然后，将各试样片沿全长方向切出5mm，利用sem观察其切断面，从而获取sem图像。扫描型电子显微镜使用日立高新技术公司制的“型号：s3200－n”。在气孔率a的测定时，关于10个试样片的各观察面内的隔壁的中央部分，获取放大为100倍的sem图像。另外，在气孔率b的测定时，关于上述的10个试样片的各观察面内的隔壁的交点部，获取放大为100倍的sem图像。然后，使用图像解析软件，对于各图像，计算出“隔壁的面积s1”和“细孔部分(空隙部分)的面积s2”，利用“计算式(1)：s2/(s1+s2)”，计算出各图像中拍摄到的隔壁的气孔率。s1以及s2的值使用各10处的气孔率的平均值。

表1

表2

(实施例2～30)

按表1以及表2所示变更隔室结构、截面形状、外周壁的形成方法、以及隔壁的气孔率a及气孔率b，制作实施例2～30的蜂窝过滤器。对于

实施例3、4、7、8、15～18、23、24、29、30，使隔室的形状为图5所示的形状。即，对于上述的实施例，使流入隔室的形状为八边形，使流出隔室的形状为四边形。另外，对于实施例7、8，使蜂窝过滤器的截面形状为图10所示的椭圆形。另外，对于实施例13、14、17、18，将通过挤压成型得到的蜂窝成型体的外周部分用作外周壁，而没有进行利用外周涂层材料形成外周壁。

对于实施例27～30，作为制作蜂窝过滤器的材料，使用碳化硅(sic)。实施例27～30的蜂窝过滤器为单元结构的蜂窝过滤器。

在制作实施例2～30的蜂窝过滤器时，对挤压成型时的挤压压力进行调整，并对隔壁的气孔率a以及气孔率b的值进行调节。

对于实施例1～30的蜂窝过滤器，利用以下所示的方法进行关于“耐热冲击性(鲁棒性：robustness)”的评价。将结果示于表3。

[耐热冲击性(鲁棒性)]

作为耐热冲击性的评价，对蜂窝过滤器进行以下记载的试验，根据试验后的蜂窝过滤器有无产生裂纹，对蜂窝过滤器的鲁棒性进行评价。具体而言，首先，使2～12g/l的煤烟灰堆积于各实施例以及比较例的蜂窝过滤器的内部。煤烟灰的堆积利用搭载有2.2l柴油发动机的发动机台架来进行。关于发动机台架的运转条件，使发动机旋转数为2000rpm，使发动机扭矩为60nm。然后，利用后注入进行再生处理，使蜂窝过滤器的入口气体温度上升，在蜂窝过滤器前后的压力损失开始降低时，切断后注入，将发动机切换为空转状态。对于此时的煤烟灰的堆积量，在实施例的各档位下，使流出端面的中央部处的最高温度为1000℃，实施例和比较例的相同编号下煤烟灰的堆积量相同，于此条件下实施试验。然后，利用肉眼分别观察蜂窝过滤器的“将流入隔室和流出隔室隔开的部位的隔壁”以及“交点部”有无裂纹。关于有无裂纹的确认，在上述的试验中，对温度最高的流出端面的所有部位进行确认。然后，基于以下的评价基准，进行耐热冲击性的评价。将结果示于表3。

评价a：没有确认到裂纹。

评价b：裂纹有1处。

评价c：裂纹有2处以上且连续。

另外，在耐热冲击性的评价中，基于上述的2处的评价结果，利用以下的方法进行综合判定。将结果示于表3。应予说明，在该综合判定中，使评价a为合格，使评价b以及评价c为不合格。

评价a：没有煤烟灰泄漏、且裂纹为1处以下。

评价b：没有煤烟灰泄漏、但裂纹为2处以上且连续。

评价c：有煤烟灰泄漏。

表3

(比较例1～30)

按表4以及表5所示变更隔室结构、截面形状、外周壁的形成方法、以及隔壁的气孔率a及气孔率b，制作比较例1～30的蜂窝过滤器。对于比较例1～30的蜂窝过滤器，也利用与实施例1同样的方法进行关于“耐热冲击性(鲁棒性)”的评价。将结果示于表6。

对于比较例3、4、7、8、15～18、23、24、29、30，使隔室的形状为图5所示的形状。另外，对于比较例7、8，使蜂窝过滤器的截面形状为图10所示的椭圆形。另外，对于比较例13、14、17、18，将通过挤压成型得到的蜂窝成型体的外周部分用作外周壁，而没有进行利用外周涂层材料形成外周壁。对于比较例27～30，作为制作蜂窝过滤器的材料，使用碳化硅(sic)。比较例27～30的蜂窝过滤器为单元结构的蜂窝过滤器。应予说明，比较例1～30的蜂窝过滤器为除了气孔率a以及气孔率b的值不同以外、结构与相对应的编号的实施例1～30相同的蜂窝过滤器。

表4

表5

表6

(结果)

对于实施例1～30的蜂窝过滤器，在耐热冲击性的综合判定中，能够得到满足合格基准的“评价a”的结果。特别是，实施例1～30的蜂窝过滤器在“将流入隔室和流出隔室隔开的部位(换言之、隔壁的实质上的壁部分)”完全没有确认到裂纹。应予说明，“流入隔室间的交点部”确认到1处裂纹，但该裂纹没有对煤烟灰泄漏造成影响，因此，认为：即便产生了像这样的裂纹，也对蜂窝过滤器的性能没有影响。因此，实施例1～30的蜂窝过滤器能够有效地抑制煤烟灰等粒子状物质漏出。

对于比较例1～30的蜂窝过滤器，在耐热冲击性的综合判定中，得到不合格、亦即“评价b”或“评价c”的结果。特别是，在“将流入隔室和流出隔室隔开的部位”中，对于确认到裂纹的蜂窝过滤器，确认到煤烟灰从蜂窝过滤器中泄漏。另外，在“交点部”，对于确认到2处以上且连续的裂纹的蜂窝过滤器，结构上的机械强度降低，就这一点而言不理想。

产业上的可利用性

本发明的蜂窝过滤器可以作为用于捕集废气中的粒子状物质的过滤器进行利用。