(57)【要約】【課題】目的や用途に応じて所望の端部形状をとることができ、形状加工による浄化性能及び強度の低下が抑えられ、原料収率やコストの面でも優れた目封止ハニカム構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】隔壁６によって区画された流体の流路となる複数のセル５を有し、隣接するセル５が互いに反対側となる一方の端部において目封止されたディーゼルパティキュレートフィルタ用の目封止ハニカム構造体であって、流体の流通端部の一部に切り欠き部２を有し、切り欠き部２を構成する所定のセル５の流通端部にも目封止が施された目封止ハニカム構造体２０。【選択図】図４
2010101282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の隔壁により区画された流体の流路となる複数のセルを有し、隣接するセルが互いに反対側となる一方の端部において目封止されたディーゼルパティキュレートフィルタ用の目封止ハニカム構造体であって、前記流体の流通端部の一部に切り欠き部を有し、前記切り欠き部を構成する所定のセルにおいても、前記隣接するセルが互いに反対側となる前記一方の端部において目封止された目封止ハニカム構造体。
【請求項２】
複数のハニカムセグメントが、接合材層を介して一体的に接合されてなる請求項１に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項３】
前記複数のハニカムセグメントのうち、所定のハニカムセグメントの軸方向長さが、残余のハニカムセグメントの軸方向長さよりも短く構成されることによって、前記切り欠き部がハニカムセグメント単位で形成された請求項２に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項４】
前記切り欠き部が、前記流体の流入孔側端部に形成され、前記所定のハニカムセグメントである短セグメントと前記残余のハニカムセグメントである長セグメントとを接合する前記接合材層の、前記流体の流入孔側端面における平均厚さＴｓ（ｉｎ）と、前記短セグメント同士及び前記長セグメント同士を接合する前記接合材層の、前記流入孔側端面における平均厚さＴ（ｉｎ）との関係が、
Ｔｓ（ｉｎ）＞Ｔ（ｉｎ）である請求項３に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項５】
前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）と前記平均厚さＴ（ｉｎ）との関係が、
Ｔｓ（ｉｎ）＝（１．１〜５．０）×Ｔ（ｉｎ）である請求項４に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項６】
前記短セグメントと前記長セグメントとを接合する前記接合材層の、前記流体の流出孔側端面における平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）と前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）との関係が、
Ｔｓ（ｏｕｔ）＜Ｔｓ（ｉｎ）であり、
前記接合材層の厚さが、前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）から前記平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）にかけて漸減する請求項４又は５に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項７】
前記平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）と前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）との関係が、
Ｔｓ（ｏｕｔ）≦０．９×Ｔｓ（ｉｎ）且つＴｓ（ｏｕｔ）≧０．２ｍｍである請求項６に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項８】
前記短セグメントが、接合材スペーサを用いて前記長セグメントに対して斜めに接合された斜めセグメントである請求項４〜７のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項９】
請求項８に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、
前記短セグメントと、隣接する前記長セグメントとの間の接合面において、前記流入孔側端面における前記接合材スペーサのハニカム構造体の軸方向に垂直な方向における厚みであるＳ（ｉｎ）と、前記流出孔側端面における前記接合材スペーサのハニカム構造体の軸方向に垂直な方向における厚みであるＳ（ｏｕｔ）との関係が、
Ｓ（ｏｕｔ）≦０．９×Ｓ（ｉｎ）且つＳ（ｏｕｔ）≧０．２ｍｍとなるように、異なる厚みの複数の接合材スペーサを用いて、前記短セグメントを前記長セグメントに対して斜めに接合することで、前記切り欠き部を有する目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項３〜８のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、前記所定のハニカムセグメントである短セグメントとされる予定の、長目封止部の形成されたハニカムセグメントを、前記長目封止部よりも深さの小さい目封止部の形成された、前記残余のハニカムセグメントである長セグメントへ接合した後、前記ハニカムセグメントの長目封止部形成側端部を所定の長さまで切削することで、前記切り欠き部を有する目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項３〜８のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、あらかじめ軸方向長さが前記残余のハニカムセグメントである長セグメントよりも短く形成された、前記所定のハニカムセグメントである短セグメントを、前記長セグメントへ接合することで、前記切り欠き部を有する目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記短セグメントを、長目封止部を形成した前記長セグメントの、長目封止部形成側端部を所定の長さで切断することで形成する請求項１１に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体及びその製造方法に関する。より詳しくは、切り欠き部が形成された目封止ハニカム構造体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関、ボイラー、化学反応機器、及び燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体や、排ガス中の微粒子、特にディーゼル微粒子の捕集フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：以下、「ＤＰＦ」ということがある）等に、セラミックスからなるハニカム構造体が用いられている。
【０００３】
このような目的に使用されるハニカム構造体は、一般に、多孔質の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有し、特に、微粒子捕集フィルタとして用いられる場合には、端面が市松模様状を呈するように、隣接するセルが互いに反対側の端部において目封止された構造を有する。このような構造を有するハニカム構造体において、被処理流体は流入孔側端面が封止されていないセル、即ち流出孔側端面が封止されているセルに流入し、多孔質の隔壁を通って隣のセル、即ち、流入孔側端面が封止され、流出孔側端面が封止されていないセルから排出される。この際、隔壁がフィルタとなり、例えば、ＤＰＦとして使用した場合には、ディーゼルエンジンから排出されるスート（スス）等の粒子状物質（パティキュレート・マター：以下「ＰＭ」ということがある）が隔壁に捕捉され隔壁上に堆積する。
【０００４】
ディーゼル機関においては、上記のようなハニカム構造体は、通常、ＤＰＦとしてエンジン下流側の排ガスの流路中に配設され、エンジンから排出される排ガスを通過させ浄化する機能を果たす。この時、排ガス上流側から流れてくる、流路内壁の錆等の剥れ、溶接屑、組み付け時に流路に入り込んだゴミ等の固体、或いは凝縮水のような液体が、排ガスと共に高速で流路の内壁、或いは流路中に配設されたハニカム構造体に衝突することにより、これらを破損せしめることがある。特に固体の異物は、エンジン振動によりＤＰＦの流入孔側端面において跳ねるため、ＤＰＦの目封止部等をえぐり、捕集効率の低下を招くことがある。この作用は通常エロージョンと呼ばれ、流路及びハニカム構造体の長期耐久性を維持する観点から、大きな問題となっていた。
【０００５】
エロージョン問題解決のため、従来、破損を受ける恐れのある流路内壁或いはハニカム構造体の上流側に、金網やじゃま板を設け、異物が直接高速で衝突することを防ぐ工夫がなされてきたが、固体や液体の異物を十分なレベルまで除去することができず、長期耐久性を確保するには至らなかった。即ち、排ガスの流れの上流側から飛来してきた異物により、流路内壁表面の損傷やハニカム構造体の破損が発生することがあった。そこで、より確実に流路内の異物を除去し、浄化装置の耐久性を強化することのできる工夫が求められており、例えば、特許文献１には、ハニカム構造体の上流側の流路上に、排ガスの流れ変更手段及び異物捕集部を設けた流路が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２０６５２６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１に開示されたガス流路は、排ガスの流れ変更手段により排ガスの流れを流路の外周方向へ向け、流路内壁に設置された、排ガスの上流方向に向いた開口部を有するポケット状の異物捕集部によって、排ガス中の異物を物理的に捕集するものであり、流路内を異物が跳ねることによるエロージョン問題に対して効果を奏するものであるが、排ガスの流路を流れ方向に長く設計する必要があり、排ガス浄化装置全体が大きくなってしまうという問題があった。また、流路径を変えずにポケットをつけると、流路断面が小さくなるため圧力損失が上がり、エンジン出力低下の懸念があり、流路径を大きくしてポケットをつけると、流路断面が大きくなり、車両床下搭載時の最低地上高確保のため、車高を上げなくてはならなくなる。車体への搭載スペースに制約がある点を考えると、排ガス浄化装置は可能な限り小さく設計されることが望ましく、特許文献１に開示された流路はその意味で十分とは言えなかった。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、エロージョン抑制効果及びサイズダウンを両立させた排ガス浄化装置において用いられ、形状加工による浄化性能及び強度の低下が抑えられ、原料収率やコストの面でも優れた目封止ハニカム構造体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題解決のため鋭意検討した結果、多孔質の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有し、端面が市松模様状を呈するように、隣接するセルが互いに反対側となる一方の端部において目封止された構造を有する目封止ハニカム構造体において、流体の流通端部の一部に切り欠き部を有し、切り欠き部を構成する所定のセルの端部にも目封止が施された構成とすることによって、切り欠き部がエロージョン抑制に効果的に働き、且つ切り欠き部の体積分の省スペースを実現することが可能であることに想到した。更に本発明者らは、目封止ハニカム構造体に切り欠き部を形成することによって引き起こされることが想定される、強度低下、再生限界低下、圧力損失増加等の諸問題についても鋭意検討し、複数のハニカムセグメントを接合材層を介して一体的に接合した目封止ハニカム構造体において、接合材層の厚さ及び形状を所定のものとすることにより解決できることに想到し、本発明を完成させた。即ち、本発明によれば、十分な浄化性能と強度を備え、所望の端面形状を有する目封止ハニカム構造体及びその製造方法、即ち、以下の目封止ハニカム構造体及びその製造方法が提供される。
【００１０】
［１］  多孔質の隔壁により区画された流体の流路となる複数のセルを有し、隣接するセルが互いに反対側となる一方の端部において目封止されたディーゼルパティキュレートフィルタ用の目封止ハニカム構造体であって、前記流体の流通端部の一部に切り欠き部を有し、前記切り欠き部を構成する所定のセルにおいても、前記隣接するセルが互いに反対側となる前記一方の端部において目封止された目封止ハニカム構造体。
【００１１】
［２］  複数のハニカムセグメントが、接合材層を介して一体的に接合されてなる前記［１］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１２】
［３］  前記複数のハニカムセグメントのうち、所定のハニカムセグメントの軸方向長さが、残余のハニカムセグメントの軸方向長さよりも短く構成されることによって、前記切り欠き部がハニカムセグメント単位で形成された前記［２］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１３】
［４］  前記切り欠き部が、前記流体の流入孔側端部に形成され、前記所定のハニカムセグメントである短セグメントと前記残余のハニカムセグメントである長セグメントとを接合する前記接合材層の、前記流体の流入孔側端面における平均厚さＴｓ（ｉｎ）と、前記短セグメント同士及び前記長セグメント同士を接合する前記接合材層の、前記流入孔側端面における平均厚さＴ（ｉｎ）との関係が、Ｔｓ（ｉｎ）＞Ｔ（ｉｎ）である前記［３］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１４】
［５］  前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）と前記平均厚さＴ（ｉｎ）との関係が、Ｔｓ（ｉｎ）＝（１．１〜５．０）×Ｔ（ｉｎ）である前記［４］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１５】
［６］  前記短セグメントと前記長セグメントとを接合する前記接合材層の、前記流体の流出孔側端面における平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）と前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）との関係が、Ｔｓ（ｏｕｔ）＜Ｔｓ（ｉｎ）であり、前記接合材層の厚さが、前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）から前記平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）にかけて漸減する前記［４］又は［５］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１６】
［７］  前記平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）と前記平均厚さＴｓ（ｉｎ）との関係が、Ｔｓ（ｏｕｔ）≦０．９×Ｔｓ（ｉｎ）且つＴｓ（ｏｕｔ）≧０．２ｍｍである前記［６］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１７】
［８］  前記短セグメントが、接合材スペーサを用いて前記長セグメントに対して斜めに接合された斜めセグメントである前記［４］〜［７］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
【００１８】
［９］  前記［８］に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、前記短セグメントと、隣接する前記長セグメントとの間の接合面において、前記流入孔側端面における前記接合材スペーサのハニカム構造体の軸方向に垂直な方向における厚みであるＳ（ｉｎ）と、前記流出孔側端面における前記接合材スペーサのハニカム構造体の軸方向に垂直な方向における厚みであるＳ（ｏｕｔ）との関係が、Ｓ（ｏｕｔ）≦０．９×Ｓ（ｉｎ）且つＳ（ｏｕｔ）≧０．２ｍｍとなるように、異なる厚みの複数の接合材スペーサを用いて、前記短セグメントを前記長セグメントに対して斜めに接合することで、前記切り欠き部を有する目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【００１９】
［１０］  前記［３］〜［８］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、前記所定のハニカムセグメントである短セグメントとされる予定の、長目封止部の形成されたハニカムセグメントを、前記長目封止部よりも深さの小さい目封止部の形成された、前記残余のハニカムセグメントである長セグメントへ接合した後、前記ハニカムセグメントの長目封止部形成側端部を所定の長さまで切削することで、前記切り欠き部を有する目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【００２０】
［１１］  前記［３］〜［８］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、あらかじめ軸方向長さが前記残余のハニカムセグメントである長セグメントよりも短く形成された、前記所定のハニカムセグメントである短セグメントを、前記長セグメントへ接合することで、前記切り欠き部を有する目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【００２１】
［１２］  前記短セグメントを、長目封止部を形成した前記長セグメントの、長目封止部形成側端部を所定の長さで切断することで形成する前記［１１］に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の目封止ハニカム構造体は、流体の流入孔側端部において所望の切り欠き部を形成することが可能であり、目的に応じた端部形状を持つ目封止ハニカム構造体とすることができる。また、本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法によれば、製造時の破損や強度低下の問題、また、使用時の再生限界低下、圧力損失増加等の問題も改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２４】
図１及び図２は、従来の目封止ハニカム構造体の各実施形態を模式的に示す斜視図であり、図３及び図４は、本発明の目封止ハニカム構造体の各実施形態を模式的に示す斜視図である。また、図５Ａ〜５Ｃは、本発明の目封止ハニカム構造体を搭載した排ガス浄化装置の各実施形態を模式的に示す断面図である。尚、図５Ａ及び５Ｂにおいては、図中向かって左側が排ガスの流入孔側であり、図中向かって右側が排ガスの流出孔側となる。
【００２５】
排ガス浄化装置においてＤＰＦとして用いられる従来の目封止ハニカム構造体としては、例えば図１に示すように、あらかじめ所望の形状に一体成形され、多孔質の隔壁６により区画された流体の流路となる複数のセル５を有し、隣接するセル５が互いに反対側となる流通端部において目封止され、目封止部２５の形成された目封止ハニカム構造体１０ａがある。また、図２に示すように、多孔質の隔壁６によって区画された流体の流路となる複数のセル５を有するハニカムセグメント１が、接合材層３を介して複数個一体的に接合され、所望の形状に成形された後、隣接するセル５が互いに反対側となる流通端部において目封止され、目封止部２５の形成された目封止ハニカム構造体１０ｂ等、軸方向端部に凹凸のない円筒形状の目封止ハニカム構造体１０がある。
【００２６】
一方、本発明の目封止ハニカム構造体は、図３及び図４に示すように、多孔質の隔壁６により区画された流体の流路となる複数のセル５を有し、隣接するセル５が互いに反対側となる一方の端部において目封止され、目封止部２５の形成されたディーゼルパティキュレートフィルタ用の目封止ハニカム構造体であって、流体の流通端部の一部に切り欠き部２を有し、切り欠き部２を構成する所定のセル５においても、隣接するセル５が互いに反対側となる一方の端部において目封止された目封止ハニカム構造体２０である。
【００２７】
本発明の目封止ハニカム構造体２０としては、例えば、図３に示すように、あらかじめ所望の形状に成形され、隣接するセル５が互いに反対側となる一方の端部において目封止され、目封止部２５の形成された一体型の目封止ハニカム構造体であって、流体の流通端部の一部に切り欠き部２を有し、前記切り欠き部２を構成する所定のセル５においても、隣接するセル５が互いに反対側となる一方の端部において目封止された目封止ハニカム構造体２０ａがある。また、図４に示すように、多孔質の隔壁６によって区画された流体の流路となる複数のセル５を有し、隣接するセル５が互いに反対側となる一方の端部において目封止され、目封止部２５の形成された複数のハニカムセグメント１（１ａ，１ｂ）が接合材層３を介して一体的に接合され、所望の形状に成形された接合型の目封止ハニカム構造体であって、流体の流通端部の一部に切り欠き部２を有し、切り欠き部２を構成する所定のセル５においても、隣接するセル５が互いに反対側となる一方の端部において目封止された目封止ハニカム構造体２０ｂがある。
【００２８】
本発明の目封止ハニカム構造体２０の全体の形状としては、排ガス浄化フィルタとして好適な、円筒形状、オーバル形状等所望の形状であって、流体の流通端部に切り欠き部２を有する形状とすることができる。本発明の目封止ハニカム構造体２０において、切り欠き部２は、用途及び目的に応じて所望の位置及び所望の大きさに形成され、同時に、切り欠き部２を含む流通端面全域において所定のセル５に目封止が施され、形状加工による浄化性能の低下が抑えられている。
【００２９】
一体成形された目封止ハニカム構造体２０ａ、及び接合成形された目封止ハニカム構造体２０ｂを構成するハニカムセグメント１の材料としては、セラミックが好ましく、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。特に、図４に示す目封止ハニカム構造体２０ｂのように、複数のハニカムセグメント１（１ａ，１ｂ）が接合材層３を介して一体的に接合される場合には、これらの材料の中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料がより好ましい。炭化珪素は、熱膨張率が比較的大きいため、炭化珪素を骨材として形成されるハニカム構造体は、大きなものを形成すると使用時に熱衝撃により欠陥が生じることがあったが、複数のハニカムセグメント１が接合材層３を介して一体的に接合された構造においては、炭化珪素の膨張収縮が接合材層３により緩衝され、ハニカムセグメント１の欠陥の発生を防止することができるためである。
【００３０】
また、接合材層３の材料としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子、有機バインダ、発泡樹脂等の充填材を水等の分散媒に分散させてスラリー状にしたものを用いることができる。
【００３１】
図５Ａに示す排ガス浄化装置１１０では、コンテナ１５内のハニカム触媒体９の後段に、切り欠き部２の形成された目封止ハニカム構造体２０がＤＰＦ８として設置されている。この時ＤＰＦ８は、排ガス浄化装置が車体に搭載された際に切り欠き部２が排ガスの流れの上流側に面し、且つ排ガス浄化装置１１０の下側（地面側）を向くように位置決めされることが好ましい。排ガスの流れの上流側から流れて来る固体や液体の異物は、重力に従って、排ガス浄化装置１１０の下側に下りて行く。そのため、コンテナ１５の内壁及びＤＰＦ８の流入孔側端面１１は、特にその下側に損傷が集中しやすい。切り欠き部２を下側に向けてＤＰＦ８を設置することによって、コンテナ１５下部に異物を跳ねさせるスペースができ、ＤＰＦ８の端面に異物が直接衝突する頻度を低減すると共に、衝突時の衝撃を軽減する効果がある。即ち、本発明の目封止ハニカム構造体２０を用いれば、従来のように、排ガス浄化装置の流路上に金網や異物捕集ポケット等の余分な設備を備えなくとも、エロージョンによる耐久性悪化を抑制することができ、排ガス浄化装置における省スペース化、省コスト化を実現することができる。
【００３２】
図５Ｂに示す排ガス浄化装置１２０では、コンテナ１５のハニカム触媒体９の後段に、切り欠き部２の形成された目封止ハニカム構造体２０がＤＰＦ８として設置されており、更に、排ガスと共に上流から流れ込みＤＰＦ８の破損の原因となる異物を捕集するための異物捕集ポケット１３が設けられ、ＤＰＦ８の切り欠き部２を、異物を異物捕集ポケット１３へと逃がす誘導路として機能させている。このような構成とすることによって、流れ込む多くの異物を、ＤＰＦ８の流入孔側端面１１に衝突させることなく、異物捕集ポケット１３へと回収することができる。この時ＤＰＦ８は、図５Ａに示す排ガス浄化装置１１０と同様、排ガス浄化装置１２０が車体に搭載された際に切り欠き部２が排ガスの流れの上流側に面し、且つ排ガス浄化装置１２０の下側（地面側）を向くように位置決めされることが好ましい。
【００３３】
また、本発明の目封止ハニカム構造体２０は、限られたスペース内においてエロージョン抑制効果を発揮するだけでなく、図５Ｃに示すように、特殊な形状のコンテナ１５にも対応可能であるという利点を有する。例えば車体下部のように、利用できるスペースに制約がある場合には、排ガス浄化装置そのものを小さく設計すると同時に、車体に搭載後の排ガス浄化装置の周辺にデッドスペースを発生させないことも、省スペースの有効な手立てである。即ち、車体へ排ガス浄化装置を搭載させる際に、排ガス浄化装置のコンテナ形状をあらかじめ搭載箇所の空間形状に合わせて変形させておけば、無駄な空間が発生せず、限られたスペースを最大限に活用することができるが、そのためには、コンテナ形状にあわせた形状のハニカム構造体が必要となり、本発明の目封止ハニカム構造体２０が好適に用いられる。
【００３４】
図６は、本発明の目封止ハニカム構造体の一実施形態に排ガスが流れ込む様子を模式的に示す断面図であり、図７は、本発明の目封止ハニカム構造体の別の実施形態に排ガスが流れ込む様子を模式的に示す断面図である。この時、図６及び図７中に示される目封止ハニカム構造体２０ｂにおいては、排ガスは、切り欠き部の角部１４を避けるようにして流れるため、図６中、切り欠き部の角部１４の下側に位置するセルには、排ガスが流れ込みにくくなり、従って、該セルの隔壁へのＰＭの堆積が少なくなり、短セグメント１ａ内におけるＰＭの堆積量が不均一になることがある。その結果、堆積したＰＭを燃焼させてフィルタの再生処理を行う際に、ＰＭ堆積量の差から生じる熱応力の偏在が、クラックの発生へとつながる可能性がある。
【００３５】
そこで、本発明の目封止ハニカム構造体２０ｂにおいては、図７に示すように、短セグメント１ａと長セグメント１ｂとを接合する接合材層３の、流体の流入孔側端面１１（ここでは切り欠き部形成側端面）における平均厚さＴｓ（ｉｎ）と、短セグメント１ａ同士及び長セグメント１ｂ同士を接合する接合材層３の、流入孔側端面１１における平均厚さＴ（ｉｎ）との関係が、Ｔｓ（ｉｎ）＞Ｔ（ｉｎ）であることが好ましい。このような設計とすると、切り欠き部の角部１４下流側の排ガスの流れ込みにくいエリアが、セル５ではなく接合材層３となるので、短セグメント１ａ内でのＰＭの堆積不均一を抑制することができ、フィルタ再生時の熱応力の偏在によるクラック発生を効果的に防止することができる。
【００３６】
また、上記平均厚さＴｓ（ｉｎ）と平均厚さＴ（ｉｎ）との関係は、Ｔｓ（ｉｎ）＝（１．１〜５．０）×Ｔ（ｉｎ）であることが更に好ましい。Ｔｓ（ｉｎ）＜１．１×Ｔ（ｉｎ）であると、短セグメント１ａ内でのＰＭの堆積不均一を防ぐことができず、クラック発生防止効果を得られないため好ましくない。一方、Ｔｓ（ｉｎ）＞５．０×Ｔ（ｉｎ）であると、長セグメント１ｂと短セグメント１ａの間の熱伝導が悪化してＰＭ再生時に発生する温度差が大きくなり、クラックが発生しやすくなるため好ましくない。
【００３７】
しかしながら、平均厚さＴｓ（ｉｎ）を通常よりも厚くすることによって、相対的に、接する短セグメントの軸方向と垂直な方向における幅が小さくなり、フィルタ面積が減少するため、使用時に圧力損失が増加することがある。そこで、本発明の目封止ハニカム構造体においては、図７に示すように、短セグメント１ａと長セグメント１ｂとを接合する接合材層３の、流出孔側端面１２（ここでは切り欠き部形成側と反対の端面）における平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）と、上記平均厚さＴｓ（ｉｎ）との関係が、Ｔｓ（ｏｕｔ）＜Ｔｓ（ｉｎ）であり、接合材層３の厚さが、平均厚さＴｓ（ｉｎ）から平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）にかけて漸減することが好ましい。このような設計とすることによって、フィルタ面積の減少を最小限に抑え、使用時の圧力損失の増加を抑制することができる。
【００３８】
また、上記平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）と平均厚さＴｓ（ｉｎ）との関係は、Ｔｓ（ｏｕｔ）≦０．９×Ｔｓ（ｉｎ）且つＴｓ（ｏｕｔ）≧０．２ｍｍであることが更に好ましい。Ｔｓ（ｏｕｔ）＜０．２ｍｍであると、ＰＭ再生時の長セグメント１ｂから短セグメント１ａへの熱移動が大きくなることにより長セグメント１ｂの外周部温度と内部温度の差が大きくなり、長セグメント１ｂを起点としてクラックが発生しやすくなる場合がある。一方、Ｔｓ（ｏｕｔ）＞０．９×Ｔｓ（ｉｎ）であると、フィルタ面積の確保による使用時の圧力損失増加抑制効果が十分に得られない場合がある。
【００３９】
この時、短セグメント１ａとしては、図８に示すように、その側面の少なくとも一つに軸方向に凹状の窪み１６を持つ凹状セグメント２１を用いることが好ましい。より詳しくは、接合前の、乾燥焼成前に、未だ柔軟性を有した状態のハニカムセグメント１の側面の少なくとも一つに、ローラー等の押圧手段１７を用いて凹状の窪み１６を形成することで得た凹状セグメント２１を、短セグメント１ａとして用いることが好ましい。尚、図８は、ハニカムセグメントの一側面に凹状の窪みを形成する工程を模式的に示す工程図である。この時、窪み１６のカーブ形状や、深さ等は、得られる目封止ハニカム構造体２０ｂの接合材層厚さに合わせて、所望のものとすることができる。また、凹状セグメント２１の作製にはローラー等の押圧手段１７を用いるため、ハニカムセグメント１の側面のうち所望の側面に窪みを形成することが可能であり、短セグメント１ａと長セグメント１ｂとを接合するすべての接合材層３を所望の厚さとすることができる。
【００４０】
また、短セグメント１ａとしては、図９に示すように、その側面の一つが軸方向に弓状に曲がっている弓状セグメント２２を用いることも好ましい。より詳しくは、接合前の、乾燥焼成前に、未だ柔軟性を有した状態のハニカムセグメント１の側面の一つを、一方の面が水平で、他方の面に所定の形状の型が凸状に形成された型押曲がり形成手段１８に当てて、ハニカムセグメント１全体に曲がりを発生させ、それを乾燥、焼成することで得た弓状セグメント２２を、短セグメント１ａとして用いることが好ましい。尚、図９は、ハニカムセグメント全体に弓状の曲がりを形成する工程を模式的に示す工程図である。この時、型押曲がり形成手段１８の凸状の型は、得られる目封止ハニカム構造体２０ｂの接合材層厚さに合わせて、所望のカーブ形状や深さ等に形成することができる。
【００４１】
更に、短セグメント１ａとしては、図１０に示すように、接合材スペーサ１９を用いて長セグメント１ｂに対して斜めに接合された斜めセグメント２３を用いることも好ましい。図１０は、接合材スペーサを用いて短セグメントが長セグメントに対して斜めに接合された状態を模式的に示す断面図である。
【００４２】
斜めセグメント２３を備えた目封止ハニカム構造体２０ｂの製造方法としては、短セグメント１ａと、隣接する長セグメント１ｂとの間の接合面において、流入孔側端面１１（ここでは切り欠き部形成側端面）における接合材スペーサ１９のハニカム構造体の軸方向に垂直な方向における厚みであるＳ（ｉｎ）と、流出孔側端面１２（ここでは切り欠き部形成側と反対の端面）における接合材スペーサ１９のハニカム構造体の軸方向に垂直な方向における厚みであるＳ（ｏｕｔ）との関係が、Ｓ（ｏｕｔ）≦０．９×Ｓ（ｉｎ）且つＳ（ｏｕｔ）≧０．２ｍｍとなるように、異なる厚みの複数の接合材スペーサ１９を用いて、短セグメント１ａを長セグメント１ｂに対して斜めに接合すればよい。この時、短セグメント１ａは、長セグメント１ｂに対して傾いた状態で接合されるが、外周加工を施すことによって、所定の接合材層厚さを持つ目封止ハニカム構造体２０ｂを得ることができる。
【００４３】
本発明の目封止ハニカム構造体２０のうち、複数のハニカムセグメント１（１ａ，１ｂ）が接合材層３を介して一体的に接合されてなる接合型の目封止ハニカム構造体２０（２０ｂ）は、図１１及び図１２に示すように、短セグメント１ａとされる予定の長目封止部２４の形成されたハニカムセグメント１を、長目封止部２４よりも深さの小さい目封止部２５の形成された長セグメント１ｂへ接合した後、ハニカムセグメント１の長目封止部形成側端部を所定の長さまで切削することで、製造することができる。尚、図１１は長目封止部形成側端部切削前の目封止ハニカム構造体を模式的に示す軸方向における部分断面図であり、図１２は、長目封止部形成側端部切削後の目封止ハニカム構造体を模式的に示す軸方向における部分断面図である。図１１及び図１２においては、作図の都合上、切り欠き部形成予定側と反対の端部における目封止部２５は図から捨象したが、いずれのハニカムセグメント１（１ａ，１ｂ）においても、隣接するセル５は互いに反対側となる流通端部において目封止されており、切り欠き部形成予定側と反対の端部においては、ハニカムセグメント１（１ａ，１ｂ）による目封止部深さの差異は無く、一定の深さを持つ目封止部２５が形成されている。
【００４４】
まず、乾燥後のハニカムセグメント１の一方の端面（切り欠き部形成予定側の端面）にマスクテープを貼着させ、目封止部形成予定箇所にのみ、レーザーによって孔を開け、長セグメント１ｂとなるものに関しては、ハニカムセグメント１のマスクの施された側の端部を０．５〜２．０ｍｍの範囲の深さの目封止スラリーに浸漬させ、目封止部２５を形成する。短セグメント１ａとなるものに関しては、長セグメント１ｂとなるものと同様にして、ハニカムセグメント１のマスクの施された側の端部を所定の深さの目封止スラリーに浸漬させ、長目封止部２４を形成する。この時、浸漬させる目封止スラリーの深さは、求める目封止ハニカム構造体２０ｂの切り欠き部２の深さに応じて、適宜決定することができる。更に、いずれのハニカムセグメント１においても、隣接するセル５が互いに反対側となる流通端部において目封止されるよう、他方の端面（切り欠き部形成予定側と反対の端面）にもマスクテープを貼着させ、目封止部形成予定箇所にのみ、レーザーによって孔を開け、その端部を、０．５〜２．０ｍｍの範囲の深さの目封止スラリーに浸漬させ、目封止部２５を形成する。次に、それぞれのハニカムセグメント１を所望の個数及び組み合わせに従って積み上げ、各ハニカムセグメント１の両端が揃うように互いに接合した後、加圧、乾燥し、ハニカムセグメント積層体３０を得る。この時、エロージョン抑制のための切り欠き部２を形成するという観点から、短セグメント１ａがハニカム構造体２０ｂの隅部を構成するように、短セグメント１ａとなるハニカムセグメント１をハニカムセグメント積層体３０の角に配置することが好ましい（図１３参照）。また、複数の短セグメント１ａによって切り欠き部２を形成する場合には、短セグメント１ａとなる複数のハニカムセグメント１は、互いに隣接するように配置されることが好ましい（図１４参照）。尚、図１３は、本発明の目封止ハニカム構造体の一実施形態を切り欠き部形成方向から見た模式的正面図であり、図１４は、本発明の目封止ハニカム構造体の別の実施形態を切り欠き部形成方向から見た模式的正面図である。図１３及び図１４においては、作図の都合上、セル５、隔壁６、及び目封止部２５は図から捨象した。
【００４５】
次いで、得られたハニカムセグメント積層体３０に必要に応じて外周加工を施し、長目封止部２４の形成されたハニカムセグメント１の長目封止部形成側端部（切り欠き部形成予定部）を、長目封止部２４が所定の深さ残るようにエンドミル２６にて切削することによって、長セグメント１ｂの目封止部２５と同様の深さの目封止部２５を有する短セグメント１ａを形成し、所望の目封止ハニカム構造体２０ｂを得る。このような製造方法においては、接合、外周加工までは、従来の目封止ハニカム構造体１０の製造方法における技術を用いることができるため好ましい。尚、この時、エンドミル２６による切削は、接合材層３に沿って行われるため、切削時のハニカムセグメント１の破損及び切削後のハニカムセグメント１（１ａ、１ｂ）の強度低下等の問題は発生しない。
【００４６】
また、複数のハニカムセグメント１（１ａ、１ｂ）が接合材層３を介して一体的に接合されてなる接合型の目封止ハニカム構造体２０ｂは、短セグメント１ａとして、あらかじめ軸方向長さが長セグメント１ｂよりも短く形成された短セグメント１ａを、長セグメント１ｂへ接合し、必要に応じてその外周を加工することでも製造することができる。
【００４７】
まず、あらかじめ所定の長さに作製された短セグメント１ａ及び長セグメント１ｂの各接合面に接合材を塗布し、順次所望の個数及び組み合わせに従って積み上げ（図１５参照）、切り欠き部形成予定側と反対の端面が揃うように互いに接合した後、加圧、乾燥し、ハニカムセグメント積層体３０を得る（図１６参照）。この時、エロージョン抑制のための切り欠き部２を形成するという観点から、短セグメント１ａがハニカム構造体２０ｂの隅部を構成するように、短セグメント１ａをハニカムセグメント積層体３０の角に配置することが好ましい（図１３参照）。また、複数の短セグメント１ａによって切り欠き部２を形成する場合には、複数の短セグメント１は、互いに隣接するように配置されることが好ましい（図１４参照）。尚、図１５は、ハニカムセグメントを積み上げる工程を模式的に示す工程図であり、図１６は、ハニカムセグメント積層体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【００４８】
次いで、得られたハニカムセグメント積層体３０に必要に応じて外周加工を施し、所望の目封止ハニカム構造体２０ｂを得る。このような製造方法においては、切削等の後工程を必要としないため、原料収率及びコストの点で好ましい。尚、この時短セグメント１ａは、あらかじめ短セグメント１ａに適した軸方向長さに作製したハニカムセグメント１に目封止部２５を形成することで作製してもよいが、長セグメント１ｂとなるハニカムセグメント１と同じ軸方向長さのハニカムセグメント１に長目封止部２４を形成し、長目封止部形成側端部を、ハニカムセグメント１全体が短セグメント１ａに適した軸方向長さとなるように切断することで作製してもよい。
【００４９】
一方、本発明の目封止ハニカム構造体２０のうち、一体成形によって形成される一体型（モノリス型）の目封止ハニカム構造体２０ａは、上述した接合型の目封止ハニカム構造体２０ｂのようにセグメント単位での切り欠き部２の形成が不可能であるため、以下の製造方法によって作製される。即ち、あらかじめ所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形されたハニカム成形体の切り欠き部形成予定部の所定のセル５に、長目封止部２４を形成し、切り欠き部形成予定部以外の部分の所定のセル５に長目封止部２４よりも深さの小さい目封止部２５を形成し、更に切り欠き部形成予定部を所定の長さまで切削することによって製造することができる。
【００５０】
より詳しくは、まず、乾燥後のハニカム成形体の一方の端面（切り欠き部形成予定側の端面）にマスクテープを貼着させ、目封止部形成予定箇所のうち切り欠き部形成予定部に相当する部分にのみ、レーザーによって孔を開け、ハニカム成形体のマスクの施された端部を十分な深さの目封止スラリーに浸漬させ、長目封止部２４を形成する。この時、浸漬させる目封止スラリーの深さは、求める目封止ハニカム構造体の切り欠き部２の深さに応じて、適宜決定することができる。次に、残余の目封止部形成予定箇所（切り欠き部形成予定部以外の部分における目封止部形成予定箇所）にレーザーによって孔を開け、ハニカム成形体の該端部を０．５〜２．０ｍｍの範囲の深さの目封止スラリーに浸漬させ、所望の深さの目封止部２５を形成する。また、隣接するセル５が互いに反対側となる流通端部において目封止されるよう、他方の端部を、０．５〜２．０ｍｍの範囲の深さの目封止スラリーに浸漬させ、目封止部２５を形成する。目封止処理後のハニカム成形体に必要に応じて外周加工を施し、切り欠き部形成予定部を、長目封止部２４が目封止部２５と同様の深さ残るようエンドミル２６にて切削することで、所望の目封止ハニカム構造体２０ａを得ることができる。尚、この時、切り欠き部形成予定側と反対の端部においては、セル５による目封止部深さの差異は無く、一定の深さを持つ目封止部２５が形成されている。
【００５１】
本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法によれば、用途や目的に応じて、所望の位置及び大きさに切り欠き部の形成された目封止ハニカム構造体を得ることができる。そのような目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用いると、浄化装置内の限られたスペースにおいてエロージョン抑制効果を発揮するほか、特殊な形状のコンテナにも対応可能である等、車載用フィルタとして、様々な効果を発揮する。更に、本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法によれば、形状加工による浄化性能及び強度の低下が抑えられ、原料収率やコストの面でも優れた目封止ハニカム構造体を得ることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を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。
【００５３】
（比較例１）
炭化珪素組成粉末に、バインダ、分散剤、水等を加えて混練したセラミック成形材料を、直径１４４ｍｍの径を持つ口金を用いて押出成形し、多孔質の隔壁により区画された流体の流路となる複数のセルを有した直径１４４ｍｍ×長さ１５２ｍｍの円筒状の未焼成ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を１４０℃にて２時間乾燥し、隣接するセルが互いに反対側となる一方の端部において目封止されるよう、深さ６ｍｍの目封止部を形成し、目封止ハニカム成形体を得た。得られた目封止ハニカム成形体の胴部外周にコーティング材を塗布し、７００℃にて２時間乾燥硬化させ、直径１４４ｍｍ×長さ１５２ｍｍの一体型の目封止ハニカム構造体を作製した。
【００５４】
（実施例１）
比較例１の目封止ハニカム構造体の角部をエンドミルで切削し、断面辺長２０ｍｍ×２０ｍｍ、深さ３ｍｍの切り欠き部を形成することによって、実施例１の一体型の目封止ハニカム構造体を作製した。
【００５５】
（実施例２〜４）
切り欠き部の深さをそれぞれ表１の通りとしたほかは、実施例１と同様にして、実施例２〜４の一体型の目封止ハニカム構造体を作製した。
【００５６】
（比較例２）
軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ３５ｍｍの正方形であり、軸方向長さが１５２ｍｍであり、目封止部の深さが６ｍｍである１６個のハニカムセグメントを用意し、各ハニカムセグメントの隣接するハニカムセグメントとの接合面に接合材を塗布後、互いに積み上げた。積み上げた１６個のハニカムセグメントに外部より圧力を加え、全体を接合させた後、１４０℃にて２時間乾燥することにより、ハニカムセグメント積層体を得た。次に、得られたハニカムセグメント積層体の外周を円筒状に切削後、コーティング材を塗布し、７００℃にて２時間乾燥硬化させ、直径１４４ｍｍ×長さ１５２ｍｍの接合型の目封止ハニカム構造体を作製した。
【００５７】
（実施例５）
長セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ３５ｍｍの正方形であり、軸方向長さが１５２ｍｍであり、目封止部の深さが６ｍｍである１５個のハニカムセグメントを用意し、短セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ３５ｍｍの正方形であり、軸方向長さが１４９ｍｍであり、目封止部の深さが６ｍｍである１個のハニカムセグメントを用意し、各ハニカムセグメントの隣接するハニカムセグメントとの接合面に接合材を塗布後、互いに積み上げた。積み上げた合計１６個のハニカムセグメントに外部より圧力を加え、全体を接合させた後、１４０℃にて２時間乾燥することにより、深さ３ｍｍの切り欠き部を有するハニカムセグメント積層体を得た。この時、１個の短セグメントは、ハニカムセグメント積層体の角に配置された。また、すべてのハニカムセグメントは切り欠き部形成側と反対の端面が揃うように積層され、短セグメントによる段差、即ち切り欠き部は、一方の流通端部にのみ形成された。次に、得られたハニカムセグメント積層体の外周を円筒状に切削後、コーティング材を塗布し、７００℃にて２時間乾燥硬化させ、直径１４４ｍｍ×長さ１５２ｍｍの接合型の目封止ハニカム構造体を作製した。
【００５８】
（実施例６〜８）
切り欠き部の深さがそれぞれ表１の通りとなるように、用いる短セグメントの軸方向長さを調製したほかは、実施例５と同様にして、実施例６〜８の接合型の目封止ハニカム構造体を作製した。
【００５９】
（実施例９）
長セグメントを１４個、短セグメントを２個用いたほかは、実施例５と同様にして、実施例９の接合型の目封止ハニカム構造体を作製した。尚、この時、２個の短セグメントは、互いに隣接するように、且つ、ハニカムセグメント積層体の隅部を構成するように配置された。
【００６０】
（実施例１０〜１２）
切り欠き部の深さがそれぞれ表１の通りとなるように、用いる短セグメントの軸方向長さを調製したほかは、実施例９と同様にして、実施例１０〜１２の接合型の目封止ハニカム構造体を作製した。
【００６１】
上記実施例１〜１２及び比較例１，２について、得られた目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、以下の方法にてエロージョン試験及び圧力損失測定試験を行った。
【００６２】
（評価）
エロージョン試験：
エンジンベンチ（排気量２．０Ｌ）にて、床下位置にＤＰＦを搭載し、異物として、直径約１．５ｍｍの鉄球１０個をＤＰＦ前段に入れておき、ＮＥＤＣサイクルモードの繰り返し試験を実施した。１００サイクル毎にＰＭエミッションを測定した。ＰＭエミッションは、Ｅｕｒｏ．４にて規定されている測定方法に従い、重量方によるＰＭ量を測定し、ＰＭエミッション値が５ｍｇ／ｋｍを超える際のサイクル数ＰＭ許容サイクル数として評価した。（エロージョンが進行すると、端面がえぐられていき、目封止が損失した時点でＰＭエミッション値が急上昇するため、ＰＭエミッション値の観察により、許容サイクル数が分かる。）１サイクル１１ｋｍであるため、ＰＭ許容サイクル数よりＰＭ許容距離［ｋｍ］を算出した。結果を表１に示した。
【００６３】
圧力損失測定試験：
バーナー燃焼によってスス（ＰＭ）を発生させる装置を用い、ガス流量２．０〜３．０Ｎｍ３／分、ガス温度１５０〜２５０℃の条件化で、ＤＰＦに４ｇ／Ｌまでススを堆積させ、上記サイクルモードにて走行中７０ｋｍ／ｈ時点でのＤＰＦ前後における圧力損失［ｋＰａ］を測定した。結果を表１に示した。
【００６４】
【表１】
2010101282.tif 000003
【００６５】
切り欠き部を備えない従来のＤＰＦ（目封止ハニカム構造体）では、一体型である比較例１及び接合型である比較例２のいずれにおいても、ＰＭ許容距離の目標値である１６万ｋｍを達成しなかった。一方、切り欠き部を備えた本発明のＤＰＦ（目封止ハニカム構造体）では、切り欠き部を備えないものと比べて、ＰＭ許容距離が増し、エロージョン抑制において効果的であることが分かった。特に、５ｍｍ以上の深さを持つ切り欠き部を備えたＤＰＦでは、目標とする１６万ｋｍ以上のＰＭ許容量を達成しており、エロージョン抑制が更に効果的に機能することが分かった。また、切り欠き部の断面辺長に関しては、断面辺長が２０ｍｍ×２０ｍｍのものも、断面辺長が６０ｍｍ×３２ｍｍのものも、同様にエロージョン抑制効果が見られ、このことから、エロージョン抑制効果は、切り欠き部の断面辺長によらず、主に深さによるものであることが分かった。これは、エンジン振動により異物が転がる際に、排ガスの流れに沿って主に軸方向にのみ転がるためと考えられる。また、本条件下においては、圧力損失が６ｋＰａを超えると、ＤＰＦの車両搭載による車両燃費の悪化率が５％を超えてしまい好ましくないが、切り欠き部の深さが３５ｍｍ以下の時には、圧力損失を、目標とする６ｋＰａ未満に抑えることができることが分かった。即ち、表１の結果から、特に好ましい切り欠き部深さは、断面辺長にかかわらず５ｍｍ〜３５ｍｍであることが分かった。また、表１の結果から、接合型のＤＰＦは、一体型のＤＰＦと比べて、エロージョン抑制効果が高いことが分かったが、これは、接合型のＤＰＦにおいては、切り欠き部がセグメント基材よりも強度の高い接合材で囲まれており、より耐久性に優れるためと考えられる。
【００６６】
（実施例１３）
長セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ３６．２ｍｍの正方形であり、軸方向長さが１５２．４ｍｍである１４個のハニカムセグメントを用意し、短セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ３６．２ｍｍの正方形で、軸方向長さが１３７．４ｍｍの２個のハニカムセグメントを用意した。各ハニカムセグメントは、隣接するセルが互いに反対側となる一方の端部において目封止されており、目封止部深さは６ｍｍであった。各ハニカムセグメントの隣接するハニカムセグメントとの接合面に接合材を塗布後、短セグメント同士及び長セグメント同士を接合する接合材層の、流体の流入孔側端面（ここでは切り欠き部形成側端面）における平均厚さＴ（ｉｎ）が１．０ｍｍ、短セグメントと長セグメントとを接合する接合材層の、流体の流入孔側端面における平均厚さＴｓ（ｉｎ）が１．１ｍｍとなるように、互いに積み上げた。積み上げた合計１６個のハニカムセグメントに外部より圧力を加え、全体を接合させた後、１４０℃にて２時間乾燥することにより、ハニカムセグメント積層体を得た。この時、２個の短セグメントは、互いに隣接するように、ハニカムセグメント積層体の角に配置された。また、すべてのハニカムセグメントは流体の流出孔側端面（ここでは切り欠き部形成側と反対の端面）が揃うように積層され、短セグメントによる段差、即ち切り欠き部は、流入孔側端部にのみ形成された。次に、得られたハニカムセグメント積層体の外周を円筒状に切削後、コーティング材を塗布し、７００℃にて２時間乾燥硬化させ、直径１４３．８ｍｍ×長さ１５２．４ｍｍの接合型の目封止ハニカム構造体を作製した。得られた目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、再生限界試験及び圧力損失測定試験を行った。
【００６７】
（実施例１４〜１７、比較例３〜５）
短セグメントと長セグメントとを接合する接合材層の、流体の流入孔側端面における平均厚さＴｓ（ｉｎ）を、それぞれ表２の通りとしたほかは、実施例１３と同様にして、実施例１４〜１７及び比較例３〜５の目封止ハニカム構造体を作製した。得られた目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、実施例１３の場合と同様に再生限界試験及び圧力損失測定試験を行った。
【００６８】
（評価）
再生限界試験：
目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、順次、スス（ＰＭ）の堆積量を増加させてフィルタの再生（ＰＭの燃焼）を行い、クラックが発生する限界を確認した。スス堆積量を１０ｇ／Ｌ、エンジン回転数を１８００ｒｐｍ、エンジントルクを９０Ｎｍに保った状態で、ポストインジェクションを入れ、ＤＰＦ前後の圧力損失が落ち始めたところでポストインジェクションを切り、エンジンをアイドル状態に切り替えた時における短セグメント出口側端面での最大温度勾配［℃／ｃｍ］及び出口側端面から５０ｍｍ位置での短セグメント−長セグメント間最大温度差［℃］を測定すると共に、試験後におけるＤＰＦのクラック発生の有無を確認し、結果を表２に示した。クラック発生の有無については、端面クラック及びリングオフクラックについて観察し、クラック発生が確認された場合は×印で、確認されなかった場合は、○印にて示した。
【００６９】
尚、ここで端面クラックとは、フィルタ再生時に堆積したススを燃焼させる際に、ＤＰＦの出口側端面に発生し得るクラックであり、主にセグメントが高温になる際のセグメント中心部とセグメント外周部との間に発生する温度勾配による熱応力に起因して発生するものを指す。即ち、ここで、短セグメントの出口側端面での最大温度勾配は、短セグメントに発生する端面クラックの発生原因の指標となる。測温方法としては、短セグメントの出口側端面の四隅及びセグメント中央部の計５箇所にて温度を測定し、フィルタ再生時における最大温度勾配を算出した。
【００７０】
また、リングオフクラックとは、フィルタ再生時に堆積したススを燃焼させる際に、ＤＰＦの外周に沿って発生し得るクラックであり、主に、ＤＰＦ内部で高温が発生した際の内側セグメントと外側セグメント間の温度差による熱膨張の差によって発生する引張応力、またはＤＰＦ中心部が高温になった際のＤＰＦ中心部と外周部の熱膨張差によって外側セグメントに発生する曲げ応力に起因して発生するものを指す。即ち、ここで、短セグメント−長セグメント間最大温度差は、短セグメント外周部に発生するリングオフクラックの発生原因の指標となる。測温方法としては、出口側端面から５０ｍｍの位置において短セグメントの中央部及び隣接する長セグメントの中央部にて温度を測定し、フィルタ再生時におけるセグメント間最大温度差を算出した。
【００７１】
圧力損失測定試験：
バーナー燃焼によってススを発生させる装置を用い、ガス流量２．０〜３．０Ｎｍ３／分、ガス温度１５０〜２５０℃の条件化で、ＤＰＦにススを堆積させていき、スス堆積量との関係においてＤＰＦ前後における圧力損失を測定した。圧力損失は、ススを５ｇ／Ｌまで堆積させた時点での各圧力損失値を用い、比較例３の圧力損失値を基準に、圧力損失上昇率［％］として、結果を表２に示した。
【００７２】
【表２】
2010101282.tif 000004
【００７３】
表２より、流体の流入孔側端面（ここでは切り欠き部形成側端面）における接合材層の平均厚さＴｓ（ｉｎ）を大きくすることによって、短セグメント内のスス分布の偏りを防ぐことができ、フィルタ再生時の短セグメント内の温度勾配を小さくし、クラック（端面クラック）の発生を防止することができることが分かった。但し、Ｔｓ（ｉｎ）を大きくしすぎると、フィルタ再生時の短セグメントと長セグメントの温度差が大きくなることにより、短セグメントを起点としてクラック（リングオフクラック）が発生しやすくなることが分かった。また、Ｔｓ（ｉｎ）が大きくなるにつれて圧力損失は大きくなることが分かった。
【００７４】
（実施例１８）
長セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ３６．２ｍｍの正方形であり、軸方向長さが１５２．４ｍｍである１４個のハニカムセグメントを用意し、短セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ３６．２ｍｍの正方形、軸方向長さが１３７．４ｍｍで、それぞれ、側面の一つ及び隣接する二つがローラーにより凹形状に加工された２個のハニカムセグメントを用意した。各ハニカムセグメントの隣接するハニカムセグメントとの接合面に接合材を塗布後、短セグメント同士及び長セグメント同士を接合する接合材層の、流体の流入孔側端面（ここでは切り欠き部形成側端面）における平均厚さＴ（ｉｎ）が１．０ｍｍ、短セグメントと長セグメントとを接合する接合材層の、流体の流入孔側端面における平均厚さＴｓ（ｉｎ）が１．１ｍｍ、短セグメントと長セグメントとを接合する接合材層の、流体の流出孔側端面（ここでは切り欠き部形成側と反対の端面）における平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）が０．９９ｍｍ、となるように互いに積み上げた。積み上げた合計１６個のハニカムセグメントに外部より圧力を加え、全体を接合させた後、１４０℃にて２時間乾燥することにより、ハニカムセグメント積層体を得た。この時、２個の短セグメントは、互いに隣接するように、ハニカムセグメント積層体の角に配置され、凹状に加工された側面が、それぞれ長セグメントと接するように位置決めされた。また、すべてのハニカムセグメントは流体の流出孔側端面が揃うように積層され、短セグメントによる段差、即ち切り欠き部は、流入孔側端部にのみ形成された。次に、得られたハニカムセグメント積層体の外周を円筒状に切削後、コーティング材を塗布し、７００℃にて２時間乾燥硬化させ、直径１４３．８ｍｍ×長さ１５２．４ｍｍの接合型の目封止ハニカム構造体を作製した。得られた目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、実施例１３の場合と同様に、再生限界試験及び圧力損失測定試験を行い、結果を表３に示した。
【００７５】
但し、再生限界試験においては、短セグメントと隣接する長セグメントにおける出口側端面から５０ｍｍ位置での最大温度勾配［℃／ｃｍ］を測定すると共に、試験後におけるＤＰＦのクラック発生の有無を確認した。クラック発生の有無については、リングオフクラックについて観察し、クラック発生が確認された場合は×印で、確認されなかった場合は、○印にて示した。ここで、短セグメントと隣接する長セグメントの出口側端面から５０ｍｍ位置での最大温度勾配は、長セグメントに発生するクラックに起因して、短セグメント外周部に発生するするリングオフクラックの発生原因の指標となる。測温方法としては、短セグメントと隣接する長セグメントの出口側端面から５０ｍｍの位置において、短セグメント側の側縁部及びセグメント中央部にて温度を測定し、フィルタ再生時における最大温度勾配を算出した。また、圧力損失測定試験においては、各圧力損失値を、実施例１３の圧力損失値を基準に、圧力損失低下率［％］として示した。
【００７６】
（実施例１９〜２１、比較例６，７）
短セグメントと長セグメントとを接合する接合材層の、流体の流出孔側端面における平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）を、それぞれ表３の通りとしたほかは、実施例１８と同様にして、実施例１９〜２１及び比較例６，７を作製した。得られた目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、実施例１８の場合と同様に、再生限界試験及び圧力損失測定試験を行い、結果を表３に示した。
【００７７】
【表３】
2010101282.tif 000005
【００７８】
（実施例２２〜２５、比較例８，９）
短セグメントと長セグメントとを接合する接合材層の、流体の流入孔側端面における平均厚さＴｓ（ｉｎ）及び流出孔側端面における平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）を、それぞれ表４の通りとしたほかは、実施例１８と同様にして、実施例２２〜２５及び比較例８，９を作製した。得られた目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、実施例１８の場合と同様に、再生限界試験及び圧力損失測定試験を行い、結果を表４に示した。但し、圧力損失測定試験においては、各圧力損失値を、実施例１７の圧力損失値を基準に、圧力損失低下率［％］として示した。
【００７９】
【表４】
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【００８０】
表３及び表４より、流体の流出孔側端面における接合材層の平均厚さＴｓ（ｏｕｔ）を流入孔側端面における接合材層の平均厚さＴｓ（ｉｎ）に比べて小さくすることによって、フィルタの面積を十分に確保することができ、スス堆積による圧力損失を小さくできることが分かった。但し、Ｔｓ（ｏｕｔ）を小さくしすぎると、ススの堆積したフィルタを再生する際に、長セグメントから短セグメントへの熱移動が大きくなることにより、長セグメントの外周部温度と内部温度の差が大きくなり、長セグメントを起点としてクラック（リングオフクラック）が発生しやすくなることが分かった。よって、短セグメントと長セグメントとを接合する接合材層の厚さを適切な範囲に制御することによって、フィルタの耐クラック性能を向上させると同時に、ＤＰＦの圧力損失上昇を最小限に抑えることができることが確認された。ＤＰＦの圧力損失を抑えることによって、車両の燃料消費量を低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の目封止ハニカム構造体は、排ガス浄化装置内において、省スペース化を実現すると共にエロージョン抑制効果を持つＤＰＦとして好適に用いることができ、また、本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法によれば、所望の端部形状を有する目封止ハニカム構造体を容易に製造することができ、産業上の利用可能性は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】従来の目封止ハニカム構造体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】従来の目封止ハニカム構造体の別の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の目封止ハニカム構造体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の目封止ハニカム構造体の別の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図５Ａ】本発明の目封止ハニカム構造体を搭載した排ガス浄化装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の目封止ハニカム構造体を搭載した排ガス浄化装置の別の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明の目封止ハニカム構造体を搭載した排ガス浄化装置の更に別の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の目封止ハニカム構造体の一実施形態に排ガスが流れ込む様子を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の目封止ハニカム構造体の別の実施形態に排ガスが流れ込む様子を模式的に示す断面図である。
【図８】ハニカムセグメントの側面に凹状の窪みを形成する工程を模式的に示す工程図である。
【図９】ハニカムセグメント全体に弓状の曲がりを形成する工程を模式的に示す工程図である。
【図１０】接合材スペーサを用いて短セグメントが長セグメントに対して斜めに接合された状態を模式的に示す断面図である。
【図１１】長目封止部形成側端部切削前の目封止ハニカム構造体を模式的に示す軸方向における部分断面図である。
【図１２】長目封止部形成側端部切削後の目封止ハニカム構造体を模式的に示す軸方向における部分断面図である。
【図１３】本発明の目封止ハニカム構造体の一実施形態を切り欠き部形成方向から見た模式的正面図である。
【図１４】本発明の目封止ハニカム構造体の別の実施形態を切り欠き部形成方向から見た模式的正面図である。
【図１５】ハニカムセグメントを積み上げる工程を模式的に示す工程図である。
【図１６】ハニカムセグメント積層体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８３】
１：ハニカムセグメント、１ａ：短セグメント、１ｂ：長セグメント、２：切り欠き部、３：接合材層、５：セル、６：隔壁、８：ＤＰＦ、９：ハニカム触媒体、１０，１０ａ，１０ｂ，２０，２０ａ，２０ｂ：目封止ハニカム構造体、１１：流入孔側端面、１２：流出孔側端面、１３：異物捕集ポケット、１４：切り欠き部の角部、１５：コンテナ、１６：窪み、１７：押圧手段、１８：型押曲がり形成手段、１９：接合材スペーサ、２１：凹状セグメント、２２：弓状セグメント、２３：斜めセグメント、２４：長目封止部、２５：目封止部、２６：エンドミル、３０：ハニカムセグメント積層体、１１０，１２０，１３０：排ガス浄化装置。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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