JP4773043B2 - セラミックフィルタ構造体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックフィルタ構造体に関する。さらに詳しくは、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減されるセラミックフィルタ構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化学、電力、鉄鋼、産業廃棄物処理をはじめとする様々な分野において、公害防止等の環境対策、高温ガスからの製品回収等の用途で用いられる集塵用のフィルタとして、耐熱性、耐食性に優れるセラミックフィルタ構造体が用いられている。例えば、ディーゼル機関から排出されるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の高温、腐食性ガス雰囲気下において使用される集塵用フィルタとして、セラミックフィルタ構造体が好適に用いられている。
【０００３】
このような目的で使用されるセラミックフィルタ構造体は、一般に、図１０に示すように、多孔質構造を有する隔壁２２によって区画された流体の流路となる複数のセル２３を備え、所定のセル２３の一方の開口端部２４ａと、残余のセル２３の他方の開口端部２４ｂに目封じ部２５が形成されることにより、隔壁２２を濾過層としたセラミックフィルタ構造体２１である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５６−１２９０２０号公報
【０００５】
このように構成されたセラミックフィルタ構造体２１のセル２３に、一方の開口端部２４ａから被処理流体、例えば、排ガスが流入した場合、セル２３の他方の開口端部２４ｂが目封じ部２５によって封止されているため、流入した排ガスは、多孔質構造の隔壁２２を通過して他方の開口端部２４ｂが封止されていないセル２３から流出する。この際、隔壁２２がフィルタとなり、排ガスに含まれるスート等のパティキュレートを捕集する。
【０００６】
セラミックフィルタ構造体２１は、パティキュレートを捕集することにより、その圧力損失が徐々に上昇する。圧力損失の上昇は、捕集したパティキュレートが隔壁２２の表面に堆積することに起因して起こるものであり、図１１に示すように、このセラミックフィルタ構造体の圧力損失が上昇する過程には二つの段階がある。第一段階Ａは、パティキュレートがセラミックフィルタ構造体を構成する多孔質構造の隔壁の細孔部分及び隔壁表面の凹凸状のくぼみ部分に堆積することによって生じる圧力損失の上昇、そして、第二段階Ｂは、パティキュレートの堆積によって隔壁表面の凹凸状のくぼみ部分が完全に埋まった後、隔壁の表面にパティキュレートによる膜が形成され、その膜厚が徐々に厚くなっていくことによって生じる圧力損失の上昇である。
【０００７】
第一段階Ａの圧力損失の上昇は、パティキュレートの性状、セラミックフィルタ構造体を構成するセラミック粒子の配列、隔壁の細孔部分の形状、及び隔壁表面の凹凸形状等によって決定される。また、第二段階Ｂの圧力損失の上昇は、セラミックフィルタ構造体の形状には拠らず、パティキュレートの性状、及びパティキュレートにより形成される膜の膜厚によって決定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のセラミックフィルタ構造体においては、例えば、ディーゼルエンジンの排気ライン等に設置した場合、上述した第一段階Ａ及び第二段階Ｂのように圧力損失が上昇すると、十分なエンジンの出力性能を維持することが困難であるという問題があった。特に、パティキュレートが隔壁に堆積した場合においては、第一段階Ａの圧力損失の上昇の割合が大きく、この第一段階Ａの圧力損失の低減に関する有効な対策が講じられていないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減されるセラミックフィルタ構造体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明のセラミックフィルタ構造体は、多孔質構造を有する隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを備え、所定の前記セルの一方の開口端部と、残余の前記セルの他方の開口端部に目封じ部が形成されることにより、前記隔壁を濾過層としたセラミックフィルタ構造体であって、前記隔壁の所定領域をその一の表面側から平面に垂直投影した投影面の面積（Ｓ１）に対する、前記所定領域の前記一の表面の全実面積のうち前記投影面に垂直な方向から視認することができる部分の実面積（Ｓ２）の割合（Ｓ２／Ｓ１）が、６．５〜２５であり、前記実面積が測定される表面の構造が金属珪素の突起がある微構造組織からなる凹凸状に形成され、前記隔壁の材質が金属珪素−炭化珪素の複合材からなり、炭化珪素原料粉末と金属珪素粉末を含む成形用の坏土から成形したハニカム成形体を、アルゴン（Ａｒ）の減圧雰囲気又はアルゴン（Ａｒ）の常圧雰囲気下で焼成して製造されたものであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のセラミックフィルタ構造体の、隔壁の材質が、気孔率３０〜８０％の多孔材料であることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明においては、前記セルの前記開口端部における形状が、三角形、四角形、六角形及びコルゲート形状のうちのいずれかであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミックフィルタ構造体の一の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１５】
図１は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体を模式的に示す斜視図であり、図２は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁を模式的に示す一部拡大断面図である。図１に示すように、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１は、多孔質構造を有する隔壁２によって区画された流体の流路となる複数のセル３を備え、所定のセル３の一方の開口端部４ａと、残余のセル３の他方の開口端部４ｂに目封じ部５が形成されることにより、隔壁２を濾過層としたセラミックフィルタ構造体１であって、図２に示すように、隔壁２の所定領域６を、その一の表面７側から平面に垂直投影した投影面８（以下、単に「投影面８」ということがある）の面積（Ｓ１）に対する、所定領域６の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分１０（以下、「視認部１０」ということがある）の実面積（Ｓ２）の割合（Ｓ２／Ｓ１）が、６．５〜２５であり、実面積が測定される表面の構造が金属珪素の突起がある微構造組織からなる凹凸状に形成され、前記隔壁の材質が金属珪素−炭化珪素の複合材からなり、炭化珪素原料粉末と金属珪素粉末を含む成形用の坏土から成形したハニカム成形体を、アルゴン（Ａｒ）の減圧雰囲気又はアルゴン（Ａｒ）の常圧雰囲気下で焼成して製造されたものであることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１は、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減される。
【００１７】
上述した投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が５未満であると、セラミックフィルタ構造体１をフィルタとして使用した場合の圧力損失の上昇を軽減する効果を得ることができない。また、投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）は、５から大きくなるにしたがい、前述した圧力損失の上昇を軽減する効果が増大するが、投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が３０を越えると、セラミックフィルタ構造体１の機械的強度が低過ぎて実質的にフィルタとして用いることができない。
【００１８】
また、本実施の形態においては、投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が、５〜２５であることがさらに好ましく、１０〜２５であることが特に好ましい。
【００１９】
ここで、前述したセラミックフィルタ構造体１の視認部１０についてさらに詳しく説明する。図３及び図４は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１を構成する隔壁２の一の表面７側の一部拡大断面図であり、図３及び図４に示すように、セラミックフィルタ構造体１を構成する多孔質構造を有する隔壁２は、一の表面７側から他の表面９側に通ずる細孔１１を有し、隔壁２の一の表面７の形状は複雑な凹凸状になっている。図４に示すように、前述した視認部１０、即ち、所定領域６の一の表面７の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分１０とは、図４において、実線によって示される部分のことをいい、視認部１０の実面積は、例えば、レーザー顕微鏡等を用いて測定することができる。
【００２０】
また、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１を構成する隔壁２の材質としては、コージェライト、炭化珪素、サイアロン、金属珪素−炭化珪素複合材料及び窒化珪素からなる群から選ばれる少なくとも一種の材料からなることが好ましい。このように構成することによって、得られるセラミックフィルタ構造体１を耐久性の優れたものとすることができる。また、本実施の形態においては、セラミックフィルタ構造体１を構成する隔壁２の材質が、気孔率３０〜８０％の多孔材料であることが好ましい。気孔率が３０％未満であると、圧力損失が高すぎてフィルタの機能を充たさないことがあり、また、気孔率が８０％を超えると、その強度が低下し、ＤＰＦのような過酷な環境下における使用に耐えられないものとなることがある。気孔率は水銀ポロシメータにて測定することができる。
【００２１】
また、本実施の形態においては、図１に示すように、セル３の開口端部における形状が四角形のセラミックフィルタ構造体１を例にとって説明しているが、セル３の開口端部における形状は四角形に限定されるものではなく、セラミックフィルタ構造体１を製造する際に押出し成形が容易な形状、例えば、三角形、六角形及びコルゲート形状等であってもよい。
【００２２】
本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１のセル密度（単位断面積当たりのセルの数）については、特に制限はないが、セル密度が小さすぎると、セラミックフィルタ構造体１としての強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）が不足することがあり、セル密度が大きすぎると、排ガス等の流体が流れる場合の圧力損失が大きくなることがある。セル密度の範囲としては、０．９〜３１１セル／ｃｍ2（６〜２０００セル／平方インチ）が好ましく、７．８〜１５５セル／ｃｍ2（５０〜１０００セル／平方インチ）がさらに好ましく、１５．５〜６２．０セル／ｃｍ2（１００〜４００セル／平方インチ）が特に好ましい。
【００２３】
図５は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１（図１参照）及び従来のセラミックフィルタ構造体をフィルタとして用いた際の、パティキュレート堆積量（ｇ／Ｌ）と圧力損失（ｋＰａ）との関係を示すグラフである。
【００２４】
図５に示すように、パティキュレート堆積量が上昇することによる、圧力損失の上昇の過程には二つの段階があり、第一段階Ａとして、パティキュレートがセラミックフィルタ構造体１（図１参照）を構成する隔壁２（図３参照）の細孔１１（図３参照）、及び隔壁２（図３参照）表面の凹凸状のくぼみ部分に堆積することによって生じる圧力損失の上昇と、第二段階Ｂとして、パティキュレートの堆積によって、隔壁２（図３参照）の細孔１１（図３参照）、及び隔壁２（図３参照）表面の凹凸状のくぼみ部分が完全に埋まった後、隔壁２（図３参照）表面にパティキュレートによる膜が形成され、その膜厚が厚くなっていくことによって生じる圧力損失の上昇である。本実施の形態のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線Ｘは、第一段階Ａでの圧力損失の上昇が軽減されていることから、従来のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線Ｙと比較すると、同一量のパティキュレートが堆積した場合に、圧力損失を最大で４５％軽減することができる。
【００２５】
次に、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体の製造方法について説明する。まず、焼成することによってコージェライト、炭化珪素、サイアロン、及び窒化珪素等の材質となる坏土を形成する。この坏土は、例えば、炭化珪素原料粉末等に、水、及びバインダーを加えて混練して形成することができる。次に、得られた坏土を所定の形状の押出し用口金を用いて押出し成形することでハニカム成形体を作製する。次に、得られたハニカム成形体を、例えば、１３００〜１５００℃の温度で焼成してセラミックフィルタ構造体を製造する。
【００２６】
この際、得られるセラミックフィルタ構造体を、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が、５〜３０となるようにするために、以下に挙げる第一〜第三の手段のうち少なくとも一つを行うことで、この割合（Ｓ2／Ｓ1）を所定の数値となるように調整する。第一の手段は、原料となる坏土を、微細粒子から構成された微構造組織とする。具体的な手段としては、使用する炭化珪素原料粉末等において、その粒径が微細な粉末を用いる。第二の手段としては、セラミックフィルタ構造体を構成する粒子表面に突起を形成したような微構造組織とする。具体的な手段としては、使用する炭化珪素原料粉末が金属珪素結合炭化珪素である場合、焼成過程で一度溶融する金属珪素等を粒子表面に析出させる。第三の手段としては、セラミックフィルタ構造体を構成する粒子どうしの隙間を大きくする、具体的な手段としては、原料となる坏土に造孔材等を加えて、セラミックフィルタ構造体の気孔率を増加させる。気孔率としては３０〜８０％であることが好ましく、４０〜７０％であることがさらに好ましい。気孔率が３０％未満であると、圧力損失が高すぎてフィルタの機能を充たさないことがあり、また、気孔率が８０％を超えると、その強度が低下し、ＤＰＦのような過酷な環境下における使用に耐えられないものとなることがある。上述した第一〜第三の手段のうち少なくとも一つを行うことで、セラミックフィルタ構造体の、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）を、５〜３０とすることができる。
【００２７】
このように構成することによって、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体を効率的かつ低コストで製造することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
全実施例を通じてセラミックフィルタ構造体の形状は、直径φ１４３．８ｍｍ、軸方向の長さが１５２．４ｍｍ、容積が２．５Ｌの円筒形とした。
【００３０】
（実施例１）
平均粒径４８μｍの炭化珪素原料粉末と、平均粒径４μｍの金属珪素粉末とを、質量比で８０：２０の組成となるように配合し、得られた粉末１００質量部に対して、有機バインダーとしてメチルセルロースを６質量部、界面活性剤を２．５質量部、及び水を２４質量部を加え、均一に混合及び混練して成形用の坏土を得た。得られた坏土を、押出成形機にて、一辺が３５ｍｍ×３５ｍｍ、長さ１５２ｍｍ、隔壁厚さ３１０μｍ、セル密度３００セル／平方インチ（４６．５セル／ｃｍ2）のハニカム形状に成形した。
【００３１】
このハニカム成形体を、一つ一つのセルを交互に目封じした後に低酸素雰囲気で、５５０℃にて３時間、脱脂のための仮焼を行った後、２ｈＰａのアルゴン（Ａｒ）の減圧雰囲気において１４５０℃で２時間の焼成を行い、多孔質でハニカム構造の炭化珪素質多孔体を作製した。得られた炭化珪素質多孔体を接合し、さらに外周加工を施して直径約１４４ｍｍ×長さ約１５２ｍｍのセラミックフィルタ構造体（実施例１）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、金属粒子と炭化珪素は非常によく濡れた状態になっていて粒子表面に金属珪素の突起は少ない状態であった。
【００３２】
（実施例２）
仮焼を、酸素雰囲気で、５００℃にて３時間行った後、アルゴン（Ａｒ）常圧雰囲気において１４５０℃で２時間の焼成を行った以外は、実施例１と同様の条件で多孔質でハニカム構造の炭化珪素質多孔体を作製してセラミックフィルタ構造体（実施例２）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、金属粒子は炭化珪素同志を結合する以外に、粒子表面に金属珪素の突起が多数ある状態であった。細孔径のサイズは２０μｍであった。
【００３３】
（実施例３）
炭化珪素の粒子の平均値が３３μｍのものを使用する以外は、実施例１と同等の条件で、セラミックフィルタ構造体（実施例３）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、炭化珪素の粒径が細かいために、細孔径も実施例１及び実施例２に比較すると１０μｍと小さくなっていた。
【００３４】
（実施例４）
原料となる上述した粉末１００質量部に対して、造孔材としてデンプンを１０質量部添加する以外は、実施例１と同等の条件で、セラミックフィルタ構造体（実施例４）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、造孔材を加えたことにより、実施例３に比較して気孔率が１０％ほど向上した。
【００３５】
（比較例１）
炭化珪素の平均粒径が１２μｍの原料を、５００℃にて３時間、脱脂のための仮焼を行った後、アルゴン（Ａｒ）常圧雰囲気において２３００℃にて２時間の再結晶法による焼成を行った以外は、実施例１と同様の条件で多孔質でハニカム構造の炭化珪素質多孔体を作製してセラミックフィルタ構造体（比較例１）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、炭化珪素粒子表面は非常に滑らかであり細孔も１０μｍ程度で均等に分布していた。
【００３６】
得られたセラミックフィルタ構造体（実施例１〜４、及び比較例１）の、隔壁の所定領域をその一の表面側から平面に垂直投影した投影面の面積（Ｓ1）に対する、所定領域の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）（投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1））を算出した。算出結果を表１に示す。所定領域の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分の実面積は、レーザー顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ製：超深度形状測定顕微鏡）を用いて測定した。各実施例のセラミックフィルタ構造体における、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）は、実施例１のセラミックフィルタ構造体が６．５、実施例２のセラミックフィルタ構造体が１０、実施例３のセラミックフィルタ構造体が１５、実施例４のセラミックフィルタ構造体が２５であった。また、従来のセラミックフィルタ構造体である比較例１は２．０であった。
【００３７】
【表１】
【００３８】
また、得られたセラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に、パティキュレートとしてスートを含んだガスを通気し、セラミックフィルタ構造体の圧力損失の上昇を測定した。測定により得られたパティキュレートの堆積量（ｇ／Ｌ）と圧力損失（ｋＰａ）との関係を図６に示す。
【００３９】
図６に示すように、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が２のセラミックフィルタ構造体（比較例１）と比較して、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が２５のセラミックフィルタ構造体（実施例４）が、最も圧力損失の上昇が軽減されており、以下、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が１５のセラミックフィルタ構造体（実施例３）、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が１０のセラミックフィルタ構造体（実施例２）、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が６．５のセラミックフィルタ構造体（実施例１）の順で圧力損失の上昇が軽減された。
【００４０】
また、セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に、４．５ｇ／Ｌのパティキュレートを堆積させた場合における、比較例１のセラミックフィルタ構造体の圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４）の圧力損失の割合（以下、「圧力損失低減率」ということがある）を算出した。図７は、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４）の上述した圧力損失低減率を示したグラフである。図７に示すように、各実施例のセラミックフィルタ構造体は、従来のセラミックフィルタ構造体である比較例１と比較して、隔壁にパティキュレートが堆積した場合の圧力損失が低減されていた。特に、実施例４のセラミックフィルタ構造体の圧力損失低減率が最大で、４５％であった。
【００４１】
また、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）の初期圧力損失を測定した。初期圧力損失は、製造した各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に何も処理をしない状態における圧力損失を測定した値である。図８に、比較例１のセラミックフィルタ構造体の初期圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４）の初期圧力損失の割合（以下、「初期圧力損失上昇率」ということがある）を示す。セラミックフィルタ構造体の大きさが同一で、かつセルの形状及び大きさが同一の場合には、その隔壁の表面が粗いもの、即ち、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が大きいほど、この初期圧力損失が大きくなる。実施例１〜４のセラミックフィルタ構造体においては、比較例１のセラミックフィルタ構造体と比較して、最大約１０％の初期圧力損失が上昇していたが、フィルタ使用する際の初期圧力損失としては問題のないものであり、かつ、実施例１〜４のセラミックフィルタ構造体は、図７に示した圧力損失低減率が大幅に低下しているために、フィルタとして連続して長期的に使用する場合には、圧力損失が低減されることとなる。
【００４２】
また、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）の捕集効率を測定した。図９は、各セラミックフィルタ構造体の捕集効率を示すグラフである。図９に示すように、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）の捕集効率の差異は２％以内に収まっており、捕集効率の変化はほとんどないということが分かる。図９に示す捕集効率は、スートジェネレーターによりスートを発生させた排ガスを各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に、一定時間（１２０分）通過させ、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）を通過した後の排ガスに含まれるスートを濾紙で捕集し、スートの重量を測定し、発生させた全スートの量と比較することで測定した。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減されるセラミックフィルタ構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を模式的に示す斜視図である。
【図２】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁を模式的に示す一部拡大断面図である。
【図３】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁の表面側の一部拡大断面図である。
【図４】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁の表面側の一部拡大断面図である。
【図５】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体及び従来のセラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図６】 本発明の実施例における、セラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施例における、比較例１のセラミックフィルタ構造体の圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体の圧力損失の割合（圧力損失低減率）を示すグラフである。
【図８】 本発明の実施例における、比較例１のセラミックフィルタ構造体の初期圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体の初期圧力損失の割合（初期圧力損失上昇率）を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施例における、セラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と捕集効率との関係を示すグラフである。
【図１０】 従来のセラミックフィルタ構造体を模式的に示す斜視図である。
【図１１】 従来のセラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…セラミックフィルタ構造体、２…隔壁、３…セル、４ａ…一方の開口端部、４ｂ…他方の開口端部、５…目封じ部、６…所定領域、７…一の表面、８…投影面、９…他の表面、１０…所定領域の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分（視認部）、１１…細孔、２１…セラミックフィルタ構造体、２２…隔壁、２３…セル、２４ａ…一方の開口端部、２４ｂ…他方の開口端部、２５…目封じ部、Ａ…第一段階、Ｂ…第二段階、Ｘ…本実施の形態のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線、Ｙ…従来のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックフィルタ構造体に関する。さらに詳しくは、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減されるセラミックフィルタ構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化学、電力、鉄鋼、産業廃棄物処理をはじめとする様々な分野において、公害防止等の環境対策、高温ガスからの製品回収等の用途で用いられる集塵用のフィルタとして、耐熱性、耐食性に優れるセラミックフィルタ構造体が用いられている。例えば、ディーゼル機関から排出されるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の高温、腐食性ガス雰囲気下において使用される集塵用フィルタとして、セラミックフィルタ構造体が好適に用いられている。
【０００３】
このような目的で使用されるセラミックフィルタ構造体は、一般に、図１０に示すように、多孔質構造を有する隔壁２２によって区画された流体の流路となる複数のセル２３を備え、所定のセル２３の一方の開口端部２４ａと、残余のセル２３の他方の開口端部２４ｂに目封じ部２５が形成されることにより、隔壁２２を濾過層としたセラミックフィルタ構造体２１である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５６−１２９０２０号公報
【０００５】
このように構成されたセラミックフィルタ構造体２１のセル２３に、一方の開口端部２４ａから被処理流体、例えば、排ガスが流入した場合、セル２３の他方の開口端部２４ｂが目封じ部２５によって封止されているため、流入した排ガスは、多孔質構造の隔壁２２を通過して他方の開口端部２４ｂが封止されていないセル２３から流出する。この際、隔壁２２がフィルタとなり、排ガスに含まれるスート等のパティキュレートを捕集する。
【０００６】
セラミックフィルタ構造体２１は、パティキュレートを捕集することにより、その圧力損失が徐々に上昇する。圧力損失の上昇は、捕集したパティキュレートが隔壁２２の表面に堆積することに起因して起こるものであり、図１１に示すように、このセラミックフィルタ構造体の圧力損失が上昇する過程には二つの段階がある。第一段階Ａは、パティキュレートがセラミックフィルタ構造体を構成する多孔質構造の隔壁の細孔部分及び隔壁表面の凹凸状のくぼみ部分に堆積することによって生じる圧力損失の上昇、そして、第二段階Ｂは、パティキュレートの堆積によって隔壁表面の凹凸状のくぼみ部分が完全に埋まった後、隔壁の表面にパティキュレートによる膜が形成され、その膜厚が徐々に厚くなっていくことによって生じる圧力損失の上昇である。
【０００７】
第一段階Ａの圧力損失の上昇は、パティキュレートの性状、セラミックフィルタ構造体を構成するセラミック粒子の配列、隔壁の細孔部分の形状、及び隔壁表面の凹凸形状等によって決定される。また、第二段階Ｂの圧力損失の上昇は、セラミックフィルタ構造体の形状には拠らず、パティキュレートの性状、及びパティキュレートにより形成される膜の膜厚によって決定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のセラミックフィルタ構造体においては、例えば、ディーゼルエンジンの排気ライン等に設置した場合、上述した第一段階Ａ及び第二段階Ｂのように圧力損失が上昇すると、十分なエンジンの出力性能を維持することが困難であるという問題があった。特に、パティキュレートが隔壁に堆積した場合においては、第一段階Ａの圧力損失の上昇の割合が大きく、この第一段階Ａの圧力損失の低減に関する有効な対策が講じられていないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減されるセラミックフィルタ構造体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明のセラミックフィルタ構造体は、多孔質構造を有する隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを備え、所定の前記セルの一方の開口端部と、残余の前記セルの他方の開口端部に目封じ部が形成されることにより、前記隔壁を濾過層としたセラミックフィルタ構造体であって、前記隔壁の所定領域をその一の表面側から平面に垂直投影した投影面の面積（Ｓ１）に対する、前記所定領域の前記一の表面の全実面積のうち前記投影面に垂直な方向から視認することができる部分の実面積（Ｓ２）の割合（Ｓ２／Ｓ１）が、６．５〜２５であり、前記実面積が測定される表面の構造が金属珪素の突起がある微構造組織からなる凹凸状に形成され、前記隔壁の材質が金属珪素−炭化珪素の複合材からなり、炭化珪素原料粉末と金属珪素粉末を含む成形用の坏土から成形したハニカム成形体を、アルゴン（Ａｒ）の減圧雰囲気又はアルゴン（Ａｒ）の常圧雰囲気下で焼成して製造されたものであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のセラミックフィルタ構造体の、隔壁の材質が、気孔率３０〜８０％の多孔材料であることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明においては、前記セルの前記開口端部における形状が、三角形、四角形、六角形及びコルゲート形状のうちのいずれかであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミックフィルタ構造体の一の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１５】
図１は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体を模式的に示す斜視図であり、図２は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁を模式的に示す一部拡大断面図である。図１に示すように、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１は、多孔質構造を有する隔壁２によって区画された流体の流路となる複数のセル３を備え、所定のセル３の一方の開口端部４ａと、残余のセル３の他方の開口端部４ｂに目封じ部５が形成されることにより、隔壁２を濾過層としたセラミックフィルタ構造体１であって、図２に示すように、隔壁２の所定領域６を、その一の表面７側から平面に垂直投影した投影面８（以下、単に「投影面８」ということがある）の面積（Ｓ１）に対する、所定領域６の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分１０（以下、「視認部１０」ということがある）の実面積（Ｓ２）の割合（Ｓ２／Ｓ１）が、６．５〜２５であり、実面積が測定される表面の構造が金属珪素の突起がある微構造組織からなる凹凸状に形成され、前記隔壁の材質が金属珪素−炭化珪素の複合材からなり、炭化珪素原料粉末と金属珪素粉末を含む成形用の坏土から成形したハニカム成形体を、アルゴン（Ａｒ）の減圧雰囲気又はアルゴン（Ａｒ）の常圧雰囲気下で焼成して製造されたものであることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１は、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減される。
【００１７】
上述した投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が５未満であると、セラミックフィルタ構造体１をフィルタとして使用した場合の圧力損失の上昇を軽減する効果を得ることができない。また、投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）は、５から大きくなるにしたがい、前述した圧力損失の上昇を軽減する効果が増大するが、投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が３０を越えると、セラミックフィルタ構造体１の機械的強度が低過ぎて実質的にフィルタとして用いることができない。
【００１８】
また、本実施の形態においては、投影面８の面積（Ｓ1）に対する視認部１０の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が、５〜２５であることがさらに好ましく、１０〜２５であることが特に好ましい。
【００１９】
ここで、前述したセラミックフィルタ構造体１の視認部１０についてさらに詳しく説明する。図３及び図４は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１を構成する隔壁２の一の表面７側の一部拡大断面図であり、図３及び図４に示すように、セラミックフィルタ構造体１を構成する多孔質構造を有する隔壁２は、一の表面７側から他の表面９側に通ずる細孔１１を有し、隔壁２の一の表面７の形状は複雑な凹凸状になっている。図４に示すように、前述した視認部１０、即ち、所定領域６の一の表面７の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分１０とは、図４において、実線によって示される部分のことをいい、視認部１０の実面積は、例えば、レーザー顕微鏡等を用いて測定することができる。
【００２０】
また、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１を構成する隔壁２の材質としては、コージェライト、炭化珪素、サイアロン、金属珪素−炭化珪素複合材料及び窒化珪素からなる群から選ばれる少なくとも一種の材料からなることが好ましい。このように構成することによって、得られるセラミックフィルタ構造体１を耐久性の優れたものとすることができる。また、本実施の形態においては、セラミックフィルタ構造体１を構成する隔壁２の材質が、気孔率３０〜８０％の多孔材料であることが好ましい。気孔率が３０％未満であると、圧力損失が高すぎてフィルタの機能を充たさないことがあり、また、気孔率が８０％を超えると、その強度が低下し、ＤＰＦのような過酷な環境下における使用に耐えられないものとなることがある。気孔率は水銀ポロシメータにて測定することができる。
【００２１】
また、本実施の形態においては、図１に示すように、セル３の開口端部における形状が四角形のセラミックフィルタ構造体１を例にとって説明しているが、セル３の開口端部における形状は四角形に限定されるものではなく、セラミックフィルタ構造体１を製造する際に押出し成形が容易な形状、例えば、三角形、六角形及びコルゲート形状等であってもよい。
【００２２】
本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１のセル密度（単位断面積当たりのセルの数）については、特に制限はないが、セル密度が小さすぎると、セラミックフィルタ構造体１としての強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）が不足することがあり、セル密度が大きすぎると、排ガス等の流体が流れる場合の圧力損失が大きくなることがある。セル密度の範囲としては、０．９〜３１１セル／ｃｍ2（６〜２０００セル／平方インチ）が好ましく、７．８〜１５５セル／ｃｍ2（５０〜１０００セル／平方インチ）がさらに好ましく、１５．５〜６２．０セル／ｃｍ2（１００〜４００セル／平方インチ）が特に好ましい。
【００２３】
図５は、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体１（図１参照）及び従来のセラミックフィルタ構造体をフィルタとして用いた際の、パティキュレート堆積量（ｇ／Ｌ）と圧力損失（ｋＰａ）との関係を示すグラフである。
【００２４】
図５に示すように、パティキュレート堆積量が上昇することによる、圧力損失の上昇の過程には二つの段階があり、第一段階Ａとして、パティキュレートがセラミックフィルタ構造体１（図１参照）を構成する隔壁２（図３参照）の細孔１１（図３参照）、及び隔壁２（図３参照）表面の凹凸状のくぼみ部分に堆積することによって生じる圧力損失の上昇と、第二段階Ｂとして、パティキュレートの堆積によって、隔壁２（図３参照）の細孔１１（図３参照）、及び隔壁２（図３参照）表面の凹凸状のくぼみ部分が完全に埋まった後、隔壁２（図３参照）表面にパティキュレートによる膜が形成され、その膜厚が厚くなっていくことによって生じる圧力損失の上昇である。本実施の形態のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線Ｘは、第一段階Ａでの圧力損失の上昇が軽減されていることから、従来のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線Ｙと比較すると、同一量のパティキュレートが堆積した場合に、圧力損失を最大で４５％軽減することができる。
【００２５】
次に、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体の製造方法について説明する。まず、焼成することによってコージェライト、炭化珪素、サイアロン、及び窒化珪素等の材質となる坏土を形成する。この坏土は、例えば、炭化珪素原料粉末等に、水、及びバインダーを加えて混練して形成することができる。次に、得られた坏土を所定の形状の押出し用口金を用いて押出し成形することでハニカム成形体を作製する。次に、得られたハニカム成形体を、例えば、１３００〜１５００℃の温度で焼成してセラミックフィルタ構造体を製造する。
【００２６】
この際、得られるセラミックフィルタ構造体を、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が、５〜３０となるようにするために、以下に挙げる第一〜第三の手段のうち少なくとも一つを行うことで、この割合（Ｓ2／Ｓ1）を所定の数値となるように調整する。第一の手段は、原料となる坏土を、微細粒子から構成された微構造組織とする。具体的な手段としては、使用する炭化珪素原料粉末等において、その粒径が微細な粉末を用いる。第二の手段としては、セラミックフィルタ構造体を構成する粒子表面に突起を形成したような微構造組織とする。具体的な手段としては、使用する炭化珪素原料粉末が金属珪素結合炭化珪素である場合、焼成過程で一度溶融する金属珪素等を粒子表面に析出させる。第三の手段としては、セラミックフィルタ構造体を構成する粒子どうしの隙間を大きくする、具体的な手段としては、原料となる坏土に造孔材等を加えて、セラミックフィルタ構造体の気孔率を増加させる。気孔率としては３０〜８０％であることが好ましく、４０〜７０％であることがさらに好ましい。気孔率が３０％未満であると、圧力損失が高すぎてフィルタの機能を充たさないことがあり、また、気孔率が８０％を超えると、その強度が低下し、ＤＰＦのような過酷な環境下における使用に耐えられないものとなることがある。上述した第一〜第三の手段のうち少なくとも一つを行うことで、セラミックフィルタ構造体の、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）を、５〜３０とすることができる。
【００２７】
このように構成することによって、本実施の形態のセラミックフィルタ構造体を効率的かつ低コストで製造することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
全実施例を通じてセラミックフィルタ構造体の形状は、直径φ１４３．８ｍｍ、軸方向の長さが１５２．４ｍｍ、容積が２．５Ｌの円筒形とした。
【００３０】
（実施例１）
平均粒径４８μｍの炭化珪素原料粉末と、平均粒径４μｍの金属珪素粉末とを、質量比で８０：２０の組成となるように配合し、得られた粉末１００質量部に対して、有機バインダーとしてメチルセルロースを６質量部、界面活性剤を２．５質量部、及び水を２４質量部を加え、均一に混合及び混練して成形用の坏土を得た。得られた坏土を、押出成形機にて、一辺が３５ｍｍ×３５ｍｍ、長さ１５２ｍｍ、隔壁厚さ３１０μｍ、セル密度３００セル／平方インチ（４６．５セル／ｃｍ2）のハニカム形状に成形した。
【００３１】
このハニカム成形体を、一つ一つのセルを交互に目封じした後に低酸素雰囲気で、５５０℃にて３時間、脱脂のための仮焼を行った後、２ｈＰａのアルゴン（Ａｒ）の減圧雰囲気において１４５０℃で２時間の焼成を行い、多孔質でハニカム構造の炭化珪素質多孔体を作製した。得られた炭化珪素質多孔体を接合し、さらに外周加工を施して直径約１４４ｍｍ×長さ約１５２ｍｍのセラミックフィルタ構造体（実施例１）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、金属粒子と炭化珪素は非常によく濡れた状態になっていて粒子表面に金属珪素の突起は少ない状態であった。
【００３２】
（実施例２）
仮焼を、酸素雰囲気で、５００℃にて３時間行った後、アルゴン（Ａｒ）常圧雰囲気において１４５０℃で２時間の焼成を行った以外は、実施例１と同様の条件で多孔質でハニカム構造の炭化珪素質多孔体を作製してセラミックフィルタ構造体（実施例２）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、金属粒子は炭化珪素同志を結合する以外に、粒子表面に金属珪素の突起が多数ある状態であった。細孔径のサイズは２０μｍであった。
【００３３】
（実施例３）
炭化珪素の粒子の平均値が３３μｍのものを使用する以外は、実施例１と同等の条件で、セラミックフィルタ構造体（実施例３）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、炭化珪素の粒径が細かいために、細孔径も実施例１及び実施例２に比較すると１０μｍと小さくなっていた。
【００３４】
（実施例４）
原料となる上述した粉末１００質量部に対して、造孔材としてデンプンを１０質量部添加する以外は、実施例１と同等の条件で、セラミックフィルタ構造体（実施例４）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、造孔材を加えたことにより、実施例３に比較して気孔率が１０％ほど向上した。
【００３５】
（比較例１）
炭化珪素の平均粒径が１２μｍの原料を、５００℃にて３時間、脱脂のための仮焼を行った後、アルゴン（Ａｒ）常圧雰囲気において２３００℃にて２時間の再結晶法による焼成を行った以外は、実施例１と同様の条件で多孔質でハニカム構造の炭化珪素質多孔体を作製してセラミックフィルタ構造体（比較例１）を製造した。得られたセラミックフィルタ構造体の表面観察をしたところ、炭化珪素粒子表面は非常に滑らかであり細孔も１０μｍ程度で均等に分布していた。
【００３６】
得られたセラミックフィルタ構造体（実施例１〜４、及び比較例１）の、隔壁の所定領域をその一の表面側から平面に垂直投影した投影面の面積（Ｓ1）に対する、所定領域の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）（投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1））を算出した。算出結果を表１に示す。所定領域の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分の実面積は、レーザー顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ製：超深度形状測定顕微鏡）を用いて測定した。各実施例のセラミックフィルタ構造体における、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）は、実施例１のセラミックフィルタ構造体が６．５、実施例２のセラミックフィルタ構造体が１０、実施例３のセラミックフィルタ構造体が１５、実施例４のセラミックフィルタ構造体が２５であった。また、従来のセラミックフィルタ構造体である比較例１は２．０であった。
【００３７】
【表１】
また、得られたセラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に、パティキュレートとしてスートを含んだガスを通気し、セラミックフィルタ構造体の圧力損失の上昇を測定した。測定により得られたパティキュレートの堆積量（ｇ／Ｌ）と圧力損失（ｋＰａ）との関係を図６に示す。
【００３９】
図６に示すように、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が２のセラミックフィルタ構造体（比較例１）と比較して、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が２５のセラミックフィルタ構造体（実施例４）が、最も圧力損失の上昇が軽減されており、以下、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が１５のセラミックフィルタ構造体（実施例３）、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が１０のセラミックフィルタ構造体（実施例２）、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が６．５のセラミックフィルタ構造体（実施例１）の順で圧力損失の上昇が軽減された。
【００４０】
また、セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に、４．５ｇ／Ｌのパティキュレートを堆積させた場合における、比較例１のセラミックフィルタ構造体の圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４）の圧力損失の割合（以下、「圧力損失低減率」ということがある）を算出した。図７は、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４）の上述した圧力損失低減率を示したグラフである。図７に示すように、各実施例のセラミックフィルタ構造体は、従来のセラミックフィルタ構造体である比較例１と比較して、隔壁にパティキュレートが堆積した場合の圧力損失が低減されていた。特に、実施例４のセラミックフィルタ構造体の圧力損失低減率が最大で、４５％であった。
【００４１】
また、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）の初期圧力損失を測定した。初期圧力損失は、製造した各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に何も処理をしない状態における圧力損失を測定した値である。図８に、比較例１のセラミックフィルタ構造体の初期圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４）の初期圧力損失の割合（以下、「初期圧力損失上昇率」ということがある）を示す。セラミックフィルタ構造体の大きさが同一で、かつセルの形状及び大きさが同一の場合には、その隔壁の表面が粗いもの、即ち、投影面の面積（Ｓ1）に対する視認部の実面積（Ｓ2）の割合（Ｓ2／Ｓ1）が大きいほど、この初期圧力損失が大きくなる。実施例１〜４のセラミックフィルタ構造体においては、比較例１のセラミックフィルタ構造体と比較して、最大約１０％の初期圧力損失が上昇していたが、フィルタ使用する際の初期圧力損失としては問題のないものであり、かつ、実施例１〜４のセラミックフィルタ構造体は、図７に示した圧力損失低減率が大幅に低下しているために、フィルタとして連続して長期的に使用する場合には、圧力損失が低減されることとなる。
【００４２】
また、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）の捕集効率を測定した。図９は、各セラミックフィルタ構造体の捕集効率を示すグラフである。図９に示すように、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）の捕集効率の差異は２％以内に収まっており、捕集効率の変化はほとんどないということが分かる。図９に示す捕集効率は、スートジェネレーターによりスートを発生させた排ガスを各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）に、一定時間（１２０分）通過させ、各セラミックフィルタ構造体（実施例１〜４及び比較例１）を通過した後の排ガスに含まれるスートを濾紙で捕集し、スートの重量を測定し、発生させた全スートの量と比較することで測定した。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、パティキュレートを捕集した際の圧力損失の上昇が軽減されるセラミックフィルタ構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を模式的に示す斜視図である。
【図２】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁を模式的に示す一部拡大断面図である。
【図３】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁の表面側の一部拡大断面図である。
【図４】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体を構成する隔壁の表面側の一部拡大断面図である。
【図５】 本発明の一の実施の形態のセラミックフィルタ構造体及び従来のセラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図６】 本発明の実施例における、セラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施例における、比較例１のセラミックフィルタ構造体の圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体の圧力損失の割合（圧力損失低減率）を示すグラフである。
【図８】 本発明の実施例における、比較例１のセラミックフィルタ構造体の初期圧力損失に対する、各セラミックフィルタ構造体の初期圧力損失の割合（初期圧力損失上昇率）を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施例における、セラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と捕集効率との関係を示すグラフである。
【図１０】 従来のセラミックフィルタ構造体を模式的に示す斜視図である。
【図１１】 従来のセラミックフィルタ構造体のパティキュレート堆積量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…セラミックフィルタ構造体、２…隔壁、３…セル、４ａ…一方の開口端部、４ｂ…他方の開口端部、５…目封じ部、６…所定領域、７…一の表面、８…投影面、９…他の表面、１０…所定領域の一の表面の全実面積のうち投影面に垂直な方向から視認することができる部分（視認部）、１１…細孔、２１…セラミックフィルタ構造体、２２…隔壁、２３…セル、２４ａ…一方の開口端部、２４ｂ…他方の開口端部、２５…目封じ部、Ａ…第一段階、Ｂ…第二段階、Ｘ…本実施の形態のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線、Ｙ…従来のセラミックフィルタ構造体の圧力損失を示す曲線。
Claims (3)
- 多孔質構造を有する隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを備え、所定の前記セルの一方の開口端部と、残余の前記セルの他方の開口端部に目封じ部が形成されることにより、前記隔壁を濾過層としたセラミックフィルタ構造体であって、
前記隔壁の所定領域をその一の表面側から平面に垂直投影した投影面の面積（Ｓ１）に対する、前記所定領域の前記一の表面の全実面積のうち前記投影面に垂直な方向から視認することができる部分の実面積（Ｓ２）の割合（Ｓ２／Ｓ１）が、６．５〜２５であり、
前記実面積が測定される表面の構造が金属珪素の突起がある微構造組織からなる凹凸状に形成され、前記隔壁の材質が金属珪素−炭化珪素の複合材からなり、炭化珪素原料粉末と金属珪素粉末を含む成形用の坏土から成形したハニカム成形体を、アルゴン（Ａｒ）の減圧雰囲気又はアルゴン（Ａｒ）の常圧雰囲気下で焼成して製造されたものであることを特徴とするセラミックフィルタ構造体。 - 前記隔壁の材質が、気孔率３０〜８０％の多孔材料である請求項１に記載のセラミックフィルタ構造体。
- 前記セルの前記開口端部における形状が、三角形、四角形、六角形及びコルゲート形状のうちのいずれかである請求項１又は２に記載のセラミックフィルタ構造体。
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