(57)【要約】【課題】熱容量が高く、フィルタの再生時における温度上昇を軽減することが可能なハニカムフィルタを提供する。【解決手段】本発明のハニカムフィルタ１００は、流体の流路となる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁３を備え、流体の流入側端部１１が開放され且つ流体の流出側端部１２が目封止部５によって目封止された流入側端部開放セル２Ａと、流入側端部１１が目封止部５によって目封止され且つ流出側端部１２が開放された流出側端部開放セル２Ｂとが交互に配置されてなり、流出側端部開放セル２Ｂのうちの少なくとも一の流出側端部開放セル２Ｂ１は、隔壁３によって区画された流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形における角部に相当する部位Ｘが円弧状に形成された形状である。【選択図】図１Ｃ
2010221159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、
前記流体の流入側端部が開放され且つ前記流体の流出側端部が目封止された流入側端部開放セルと、前記流入側端部が目封止され且つ前記流出側端部が開放された流出側端部開放セルとが交互に配置されてなり、
前記流出側端部開放セルのうちの少なくとも一の流出側端部開放セルは、前記隔壁によって区画された流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状であるハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記流出側端部開放セルのうちの前記一の流出側端部開放セル以外の他の流出側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形である請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記一の流出側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、他の流出側端部開放セルの前記流路方向に直交する断面の形状における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状である請求項２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中心軸方向に直交する断面における、その中心部を含み且つ前記断面の総面積に対して１０〜７０％に相当する領域に、前記流出側端部開放セルとして前記一の流出側端部開放セルが少なくとも配置されている請求項２又は３に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記ハニカムフィルタの中心軸方向に直交する断面における、その外周部を含み且つ前記断面の総面積に対して３０〜９０％に相当する領域に、前記流出側端部開放セルとして前記他の流出側端部開放セルが少なくとも配置されている請求項２〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記一の流出側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、四角形における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状である請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記流入側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、四角形、又は八角形である請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項８】
前記一の流出側端部開放セルの前記流路方向に直交する断面の形状における円弧状に形成された部位の曲率半径が、０．２〜０．８ｍｍである請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項９】
前記隔壁によって区画形成された前記流入側端部開放セルと前記流出側端部開放セルとが交互に配置されてなるハニカムセグメントを複数個備え、
前記複数個のハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置されるとともに、前記対向する側面同士が接合部により接合されることによって構成された請求項１〜８のいずれか一項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、ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、熱容量が高く、フィルタの再生時における温度上昇を軽減することが可能なハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して排ガス中から除去する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（パティキュレートマター：以下、「ＰＭ」ということがある）の除去に関する規制は世界的に強化される傾向にあり、ＰＭを除去するためのハニカムフィルタ（例えば、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）としてハニカム構造体の使用が注目され、種々のシステムが提案されている。
【０００３】
上述したハニカムフィルタは、流体（即ち、排気ガス）の流路となる複数のセルが区画形成された隔壁を備えたハニカム構造体における、排気ガスの流入側端部のセルの開口部と、流出側端部のセルの開口部とを交互に目封止することによって、セルを区画形成する多孔質の隔壁がフィルタの役目を果たすように構成されたフィルタである。
【０００４】
即ち、このハニカムフィルタは、流入側の端面にて開口したセル（以下、「流入側端部開放セル」ということがある）から粒子状物質を含有する排ガス等を流入させ、隔壁で粒子状物質を濾過した後に、浄化されたガスを、流出側の端面にて開口したセル（以下、「流出側端部開放セル」ということがある）の開口部から排出するものである。
【０００５】
このようなハニカムフィルタにおいては、通常、中心軸方向に直交する断面において、中心部分から外周側に向かう方向（以下、「周方向」ということがある）において、セルの構造が均一、即ち、流入側端部開放セルと流出側端部開放セルとが交互に配置されたパターンが均一になるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−１２４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような特許文献１に記載のハニカムフィルタは、上述したように周方向におけるセルの構造が均一なため、中心軸方向に直交する断面における中央部分に排ガスが流れやすく、上記中央部分を構成する隔壁上に、より多くの粒子状物質が堆積する。また、例えば、ハニカムフィルタを通過する排ガスに偏流がある場合には、偏心部分を構成する隔壁上に多くの粒子状物質が堆積する。ハニカムフィルタは、一定量の粒子状物質が隔壁上に堆積した場合には、粒子状物質を燃焼させて除去（以下、「再生」ということがある）する必要があるが、例えば、上記した中央部分や偏心部分を構成する隔壁上に粒子状物質が多く堆積していると、再生時における燃焼が部分的に激しく起こり、特定箇所の温度が過剰に上昇するため、クラックや溶損等が生じやすくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、熱容量が高く、フィルタの再生時における温度上昇を軽減することが可能で、クラックや溶損等の発生を有効に防止することができるハニカムフィルタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者は、上記した従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、流出側の端部が開放したセルのうちの少なくとも一のセルについて、流路方向に直交する断面の形状を、四角形以上の多角形における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状とし、そのセルを区画する隔壁の強度及び熱容量を向上させることによって、上記課題が解決されることに想到し、本発明を完成させた。具体的には、本発明により、以下のハニカムフィルタが提供される。
【００１０】
［１］  流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、前記流体の流入側端部が開放され且つ前記流体の流出側端部が目封止された流入側端部開放セルと、前記流入側端部が目封止され且つ前記流出側端部が開放された流出側端部開放セルとが交互に配置されてなり、前記流出側端部開放セルのうちの少なくとも一の流出側端部開放セルは、前記隔壁によって区画された流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状であるハニカムフィルタ。
【００１１】
［２］  前記流出側端部開放セルのうちの前記一の流出側端部開放セル以外の他の流出側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形である前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
【００１２】
［３］  前記一の流出側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、他の流出側端部開放セルの前記流路方向に直交する断面の形状における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状である前記［２］に記載のハニカムフィルタ。
【００１３】
［４］  前記ハニカムフィルタの中心軸方向に直交する断面における、その中心部を含み且つ前記断面の総面積に対して１０〜７０％に相当する領域に、前記流出側端部開放セルとして前記一の流出側端部開放セルが少なくとも配置されている前記［２］又は［３］に記載のハニカムフィルタ。
【００１４】
［５］  前記ハニカムフィルタの中心軸方向に直交する断面における、その外周部を含み且つ前記断面の総面積に対して３０〜９０％に相当する領域に、前記流出側端部開放セルとして前記他の流出側端部開放セルが少なくとも配置されている前記［２］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１５】
［６］  前記一の流出側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、四角形における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１６】
［７］  前記流入側端部開放セルは、前記流路方向に直交する断面の形状が、四角形、又は八角形である前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１７】
［８］  前記一の流出側端部開放セルの前記流路方向に直交する断面の形状における円弧状に形成された部位の曲率半径が、０．０５〜１．００ｍｍである前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１８】
［９］  前記隔壁によって区画形成された前記流入側端部開放セルと前記流出側端部開放セルとが交互に配置されてなるハニカムセグメントを複数個備え、前記複数個のハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置されるとともに、前記対向する側面同士が接合部により接合されることによって構成された前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のハニカムフィルタは、熱容量が高く、フィルタの再生時における温度上昇を軽減することが可能で、クラックや溶損等の発生を有効に防止することができる。特に、角部に相当する部位が円弧状に形成された一の流出側端部開放セルを、排ガスが流れ易い、中心軸方向に直交する断面における中央部分や偏心部分に選択的に配置することによって、圧力損失の悪化を最小限に抑制しつつ、再生時において部分的に生じる過剰な温度上昇を有効に軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すハニカムフィルタの流入側の端面を拡大した拡大平面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示すハニカムフィルタの流出側の端面を拡大した拡大平面図である。
【図２】本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す流出側の端面の平面図である。
【図３Ａ】本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態を模式的に示す流入側の拡大端面の平面図である。
【図３Ｂ】本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態を模式的に示す流出側の端面の拡大平面図である。
【図４Ａ】本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示すハニカムフィルタを構成するハニカムセグメントの構成を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。なお、特に断りのない限り、以下において断面とは、セルの流路方向（中心軸方向）に対して垂直な平面で切断した断面のことをいう。また、以下においては、全体が一体として形成された構造を有するハニカムフィルタを一体型ハニカムフィルタといい、ハニカムセグメントが接合材層を介して複数個組み合わされた構造を有するハニカムフィルタを接合型ハニカムフィルタという。また、一体型ハニカムフィルタと接合型ハニカムフィルタとを特に区別しない場合には、単にハニカムフィルタという。
【００２２】
〔１〕ハニカムフィルタ：
本発明のハニカムフィルタの一の実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、流体の流路となる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁３を備え、流体の流入側端部１１が開放され且つ流体の流出側端部１２が目封止部５によって目封止された流入側端部開放セル２Ａと、流入側端部１１が目封止部５によって目封止され且つ流出側端部１２が開放された流出側端部開放セル２Ｂとが交互に配置されてなるハニカムフィルタ１００であって、流出側端部開放セル２Ｂのうちの少なくとも一の流出側端部開放セル２Ｂ１は、隔壁３によって区画された流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形における角部に相当する部位Ｘが円弧状に形成された形状である。
【００２３】
このようなハニカムフィルタ１００は、排ガスの排気系内に配置した場合、流体（即ち、排ガス）が流入側端部１１側の端面から流入側端部開放セル２Ａ内に流入し、この流入側端部開放セル２Ａを区画する多孔質の隔壁３を通過して、隣接する流出側端部１２内に移動し、流出側端部１２側の端面から流体を流出させる。そして、排ガスが隔壁３を通過する際に、排ガス中に含まれるスート等の粒子状物質（ＰＭ）が隔壁３に捕捉され、排ガスを浄化することができる。
【００２４】
このようなハニカムフィルタ１００の内部、より具体的には、多孔質の隔壁３の表面及び細孔の内部には、粒子状物質（ＰＭ）が経時的に堆積して圧力損失が大きくなるため、粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させる再生処理が行われるが、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、一の流出側端部開放セル２Ｂ１の断面の形状における角部が円弧状に形成されているため、角部を形成する部位の隔壁３の厚さが相対的に厚くなっており、一の流出側端部開放セル２Ｂ１を区画する隔壁３近傍における熱容量が大きくなっている。このため、フィルタの再生時における温度上昇を軽減することが可能となり、クラックや溶損等の発生を有効に防止することができる。
【００２５】
ここで、図１Ａは、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａに示すハニカムフィルタの流入側の端面を拡大した拡大平面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示すハニカムフィルタの流出側の端面を拡大した拡大平面図である。なお、各図面において、共通の構成要素には同一の符号を付してある。
【００２６】
なお、本発明のハニカムフィルタにおいては、全ての流出側端部開放セル２Ｂが、上述した四角形以上の多角形における角部に相当する部位Ｘが円弧状に形成された形状の一の流出側端部開放セル２Ｂ１でなくともよい。即ち、図２に示すハニカムフィルタ１０１のように、流出側端部開放セル２Ｂとしての上記一の流出側端部開放セル２Ｂ１以外に、流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形である他の流出側端部開放セル２Ｂ２を有していてもよい。
【００２７】
例えば、図２においては、ハニカムフィルタ１０１の中心軸方向に直交する断面における、中心部分Ａ１に一の流出側端部開放セル２Ｂ１が配置され、外周部分Ｂ１には、流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形の他の流出側端部開放セル２Ｂ２が配置された場合の例を示している。このように、排ガスが流れやすく、隔壁上に多くの粒子状物質が堆積する部位（例えば、中央部分Ａ１）に対して、一の流出側端部開放セル２Ｂ１を配置し、その他の部位（例えば、外周部分Ｂ１）については、流出側端部開放セル２Ｂであっても、断面の形状が四角形以上の多角形である他の流出側端部開放セル２Ｂ２を配置することによって、熱容量を高くする部位を部分的（図２に示すハニカムフィルタ１０１においては中央部分Ａ１）に設けることができるとともに、流出側端部１２におけるセル２の開口部分の面積（総面積）の低減を抑制し、ハニカムフィルタ１０１の圧力損失の増加を有効に抑制することができる。
【００２８】
ここで、図２は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す流出側の端面の平面図である。
【００２９】
このように、中心軸方向に直交する断面における中央部分に排ガスが流れやすくなっている場合には、図２に示すように、ハニカムフィルタ１０１の中央部分Ａ１に一の流出側端部開放セル２Ｂ１を配置し、外周部分Ｂ１には上記した他の流出側端部開放セル２Ｂ２を配置すればよい。例えば、ハニカムフィルタの中心軸方向に直交する断面における、その中心部を含み且つ断面の総面積に対して１０〜７０％に相当する領域（即ち、中央部分）に、流出側端部開放セルとして一の流出側端部開放セルが少なくとも配置されていることが好ましく、また、ハニカムフィルタの中心軸方向に直交する断面における、その外周部を含み且つ断面の総面積に対して３０〜９０％に相当する領域（即ち、外周部分）に、流出側端部開放セルとして他の流出側端部開放セルが少なくとも配置されていることが好ましい。
【００３０】
なお、例えば、排ガスの流路内に設置した場合に、排ガスの流れに偏流がある場合には、偏心部分に上記一の流出側端部開放セルを配置し、その他の部分（即ち、偏流がない部分）に他の流出側端部開放セルを配置してもよい。このように、ハニカムフィルタに流入する排ガスの流れ方に応じて、一の流出側端部開放セルの設置位置については適宜設定することができる。
【００３１】
なお、流出側端部開放セルが、一の流出側端部開放セルと他の流出側端部開放セルとによって構成されている場合には、一の流出側端部開放セルは、他の流出側端部開放セルの流路方向に直交する断面の形状における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状であることが好ましい。即ち、一の流出側端部開放セルと他の流出側端部開放セルとは、角部の形状が異なること以外は、セルの形状が同様に構成されていることが好ましい。このように構成することによって、ハニカムフィルタ全体におけるセル構造に一定の規則性を持たせ、ハニカムフィルタの機械的強度を向上させることができる。また、ハニカムフィルタの製造が容易となり、製造コストを低減することもできる。
【００３２】
また、図１Ａ〜図１Ｃにおいては、一の流出側端部開放セルの流路方向に直交する断面の形状が、四角形における角部に相当する部位が円弧状に形成された形状の場合の例を示しているが、一の流出側端部開放セルの基本となる断面の形状（即ち、角部に相当する部位が円弧状に形成される前の形状、例えば、図１Ａ〜図１Ｃにおいては四角形）は、上記した四角形の他、例えば、八角形であってもよい。
【００３３】
流入側端部開放セルは、流体の流入側端部が開放され且つ流体の流出側端部が目封止部によって目封止されたセルである。この流入側端部開放セルの流路方向に直交する断面の形状は、四角形等の多角形であり、上記一の流出側端部開放セルとは異なり、角部を有した角柱状の流路によってセルが構成されている。
【００３４】
流入側端部開放セルの流路方向に直交する断面の形状としては、例えば、四角形、又は八角形等を挙げることができる。なお、上述した一の流出側端部開放セルの基本となる断面の形状と、流入側端部開放セルの断面の形状とは、同一の形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図１Ａ〜図１Ｃに示すハニカムフィルタ１００においては、一の流出側端部開放セル２Ｂ１の基本となる断面の形状と、流入側端部開放セル２Ａの断面の形状とが同一の形状である場合の例を示しているが、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すハニカムフィルタ１０２のように、一の流出側端部開放セル２２Ｂ１の基本となる断面の形状と、流入側端部開放セル２２Ａの断面の形状とが異なる形状であってもよい。図３Ａ及び図３Ｂにおいては、一の流出側端部開放セル２２Ｂ１の基本となる断面の形状が四角形で、流入側端部開放セル２２Ａの断面の形状が八角形の場合の例を示している。
【００３５】
ここで、図３Ａ及び図３Ｂは、本発明のハニカムフィルタの更に他の実施形態を模式的に示す拡大平面図であり、図３Ａは、流入側の端面を示し、図３Ｂは、流出側の端面を示す。
【００３６】
一の流出側端部開放セルの流路方向に直交する断面の形状における円弧状に形成された部位の曲率半径については、一の流出側端部開放セルの大きさや、熱容量の向上と圧力損失の上昇とのバランスを考慮して適宜設定することができるが、例えば、曲率半径は、０．２〜０．８ｍｍであることが好ましく、０．４〜０．６ｍｍであることが更に好ましい。なお、曲率半径が０．２ｍｍ未満であると、熱容量の向上効果が十分に得られず、一の流出側端部開放セルを配置した部位であっても、再生時における温度上昇を十分に抑制することができないことがある。一方、曲率半径が０．８ｍｍを超えると、一の流出側端部開放セルの流出側端面における開口面積が減少し、ハニカムフィルタの圧力損失が増大することがある。
【００３７】
なお、一の流出側端部開放セルにおける円弧状の部位の曲率半径は、例えば、マイクロスコープで測定することができる。
【００３８】
また、図１Ａ〜図１Ｃにいては、全体が一体として形成された構造を有するハニカムフィルタ（一体型ハニカムフィルタ）を示しているが、例えば、本発明のハニカムフィルタは、柱状のハニカムセグメントが接合材層（接合部ともいう）を介して複数個組み合わされた構造を有するハニカムフィルタ（接合型ハニカムフィルタ）であってもよい。
【００３９】
即ち、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセル３２を区画形成する隔壁３３を有し、流体の流入側端部４１が開放され且つ流体の流出側端部４２が目封止部３５によって目封止された流入側端部開放セル３２Ａと、流入側端部４１が目封止部３５によって目封止され且つ流出側端部４２が開放された流出側端部開放セル３２Ｂとが交互に配置されたハニカムセグメント１０を複数個備え、複数のハニカムセグメント１０が、互いの側面同士が対向するように隣接して配置されるとともに、前記対向する側面同士が接合部１４により接合されてなり、流出側端部開放セル３２Ｂのうちの少なくとも一の流出側端部開放セル３２Ｂ１は、隔壁３３によって区画された流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形における角部に相当する部位Ｘが円弧状に形成された形状に構成されたハニカムフィルタ１１０であってもよい。なお、このような接合型ハニカムフィルタ１１０を構成するそれぞれのハニカムセグメント１０は、最外周に位置する外壁１５によって角柱状に構成されている。
【００４０】
ここで、図４Ａは、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａに示すハニカムフィルタを構成するハニカムセグメントの構成を模式的に示す斜視図である。
【００４１】
接合型ハニカムフィルタは、例えば、一の流出側端部開放セルと流出側端部開放セルとが交互に配置された第一のハニカムセグメントと、他の流出側端部開放セルと流出側端部開放セルとが交互に配置された第二のハニカムセグメントと、の二種類のハニカムセグメントをそれぞれ複数個作製し、これらのハニカムセグメントを適宜所望の配列にて組み合わせることによって一つのハニカムフィルタを作製することができる。
【００４２】
このように構成することによって、一の流出側端部開放セルが集中的に配置される領域と、他の流出側端部開放セルが集中的に配置される領域とを、選択的に且つ簡単に作り出すことができ、例えば、再生時において温度が上昇し易い領域に第一のハニカムセグメントを配置し、その他の領域には第二のハニカムセグメントを配置することによって、温度上昇を有効に抑制しつつ、圧力損失の増大を有効に抑制することができる。
【００４３】
例えば、図４Ａに示すハニカムフィルタ１１０の中心軸方向に直交する断面における中央部分Ａ２に配置されるハニカムセグメント１０Ａとして、一の流出側端部開放セル３２Ｂ１と流出側端部開放セル３２Ａとが交互に配置された第一のハニカムセグメント１０Ａを用い、断面における外周部分Ｂ２に配置されるハニカムセグメント１０Ｂとして、流路方向に直交する断面の形状が、四角形以上の多角形の他の流出側端部開放セル３２Ｂ２と流出側端部開放セル３２Ａとが交互に配置された第二のハニカムセグメント１０Ｂを用いた場合の例を示している。
【００４４】
なお、接合型ハニカムフィルタを、上記した一の流出側端部開放セルと流出側端部開放セルとが交互に配置された第一のハニカムセグメントのみから（即ち、上記第二のハニカムセグメントを使用せずに）製造することもできる。このような場合には、特定の領域に一の流出側端部開放セルが配置されるのではなく、接合型ハニカムフィルタ全体で、一の流出側端部開放セルと流出側端部開放セルとが交互に配置されることとなる。
【００４５】
ハニカムフィルタを構成する隔壁の材料としては、強度、耐熱性の観点から、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、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、珪素−炭化珪素複合材料、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、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群から選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。中でも、例えば、一体型ハニカムフィルタの場合には、コージェライト、炭化珪素−コージェライト系複合材料等が好ましく、接合型ハニカムフィルタの場合には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料等が好ましい。
【００４６】
それぞれのセルの開口部分は、目封止部５によって目封止されている。この目封止部の構成については特に制限はなく、従来公知のハニカム構造体に用いられる目封止部と同様に構成された目封止部を用いることができる。
【００４７】
また、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、隔壁３を囲うように配置された外周壁４については、ハニカムフィルタ１００の成形時に、隔壁３部分と一体的に形成させる成形一体壁であってもよいし、その外周に壁を有するハニカム状の成形体を成形した後、その外周の壁を研削して所定形状とし、セメント等で外周壁を形成するセメントコート壁であってもよい。このような外周壁は、例えば、上述した隔壁を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００４８】
本実施形態のハニカムフィルタの全体の形状は特に限定されず、例えば、その端面の形状が、円形状、楕円形状、長円形状、その他の異型形状の柱状とすることができる。また、ハニカムフィルタの大きさは、例えば、円筒形状の場合、底面の直径が５０〜４５０ｍｍであることが好ましく、１００〜３５０ｍｍであることが更に好ましいまた、ハニカムフィルタの中心軸方向の長さは、５０〜４５０ｍｍであることが好ましく、１００〜３５０ｍｍであることが更に好ましい。
【００４９】
ハニカムフィルタを構成する隔壁の開気孔率は３５〜６０％であることが好ましく、４０〜６０％であることが更に好ましい。開気孔率をこのような範囲とすることにより、強度を維持しながら圧力損失を小さくすることができる。開気孔率が３０％未満であると、圧力損失が上昇することがある。開気孔率が７０％を超えると、強度が低下したり、熱伝導率が低下したりすることがある。開気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００５０】
ハニカムフィルタを構成する隔壁は、平均細孔径が５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２５μｍであることが更に好ましい。平均細孔径をこのような範囲とすることにより、粒子状物質（ＰＭ）を効果的に捕集することができる。平均細孔径が５μｍ未満であると、粒子状物質（ＰＭ）により目詰まりを起こしやすくなることがある。平均細孔径が３０μｍを超えると、粒子状物質（ＰＭ）が隔壁に捕集されず通過することがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００５１】
〔２〕ハニカムフィルタの製造方法：
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法を、図４Ａに示す接合型ハニカムフィルタ１１０を製造する方法を例として具体的に説明する。
【００５２】
〔２−１〕ハニカムセグメントの作製：
まず、セラミック原料にバインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料とする。セラミック原料としては、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。これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が好ましい。珪素−炭化珪素系複合材料とする場合、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末を混合したものをセラミック原料とする。セラミック原料の含有量は、成形原料全体に対して４０〜９０質量％であることが好ましい。
【００５３】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して３〜１５質量％であることが好ましい。
【００５４】
水の含有量は、成形原料全体に対して７〜４５質量％であることが好ましい。
【００５５】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して０〜５質量％であることが好ましい。
【００５６】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して０〜１５質量％であることが好ましい。
【００５７】
次に、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【００５８】
次に、坏土を押出成形して、ハニカム成形体を複数個形成する。なお、複数のハニカム成形体のうちの少なくとも一のハニカム成形体として、流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁と最外周に位置する外周壁とを有し、断面の形状が四角形以上の多角形における角部に相当する部位が円弧状に形成された第一のセルと、断面の形状が四角形以上の多角形の第二のセルとが交互に配置された形状のハニカム成形体（以下、「第一のハニカム成形体」ということがある）を形成する。上記第一のセルが、一の流出側端部開放セルとなり、上記第二のセルが、流入側端部開放セルとなる。
【００５９】
また、図４Ａに示すようにハニカムフィルタ１１０が、上記した第一のハニカム成形体からなるハニカムセグメント１０Ａ以外に、他のハニカムセグメント１０Ｂを有する場合には、断面の形状が四角形以上の多角形の第三のセルと、断面の形状が四角形以上の多角形の第二のセルとが交互に配置された形状のハニカム成形体（以下、「第二のハニカム成形体」ということがある）を形成する。上記第三のセルが、他の流出側端部開放セルとなる。
【００６０】
押出成形に際しては、所望のセグメント形状、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等を有する口金を用いることが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。なお、ハニカム成形体の隔壁厚さ、セル密度、外壁の厚さ等は、乾燥、焼成における収縮を考慮し、作製しようとするハニカムフィルタの構成、より具体的には、ハニカムフィルタを構成するハニカムセグメントの構造に合わせて適宜決定することができる。
【００６１】
得られたハニカム成形体について、焼成前に乾燥を行うことが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９５質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。乾燥温度は、９０〜１８０℃が好ましい。乾燥時間は、１〜１０時間が好ましい。
【００６２】
次に、ハニカム成形体の中心軸方向長さが、所望の長さではない場合は、両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。
【００６３】
次に、ハニカム成形体を焼成して、ハニカム焼成体を作製する。焼成の前に、バインダ等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。例えば、仮焼成は大気雰囲気において、４００〜５００℃で、０．５〜２０時間行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、１３００〜１５００℃で、１〜２０時間加熱することが好ましい。
【００６４】
次に、得られたハニカム焼成体のセルの開口部分を、一方の端部と他方の端部とが交互に目封止されるように、目封止部を形成する。なお、角部に相当する部位が円弧状に形成されたセルを目封止した端部が、得られるハニカムフィルタにおける流出側端部となり、その反対側の端部が、流入側端部となるように目封止を行う。
【００６５】
目封止部を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。ハニカム焼成体の一方の端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止部を形成しようとするセルに対応した位置に穴を開ける。そして、目封止部の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム焼成体の当該シートを貼り付けた端面に浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止部を形成しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填する。そして、ハニカム焼成体の他方の端面については、一方の端面において目封止を施さなかったセルについて、上記一方の端面に目封止部を形成した方法と同様の方法で目封止部を形成する（目封止スラリーを充填する）。目封止部の構成材料としては、ハニカム成形体の材料と同じものを用いることが好ましい。目封止部を形成した後に、上記焼成条件と同様の条件で焼成を行うことが好ましい。また、目封止部の形成は、ハニカム成形体を焼成する前に行ってもよい。
【００６６】
〔２−２〕ハニカムフィルタの作製：
次に、所定数のハニカムセグメントを接合材で接合して、複数個のハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置されるとともに、対向する側面同士が接合部により接合されたハニカムセグメント接合体を形成する。このハニカムセグメント接合体を最終的に得られるハニカムフィルタとしてもよい。接合部は、対向する側面全体に配設されることが好ましい。接合部は、ハニカムセグメントが熱膨張、熱収縮したときに、体積変化分を緩衝する（吸収する）役割を果たすとともに、各ハニカムセグメントを接合する役割を果たす。なお、ハニカムセグメント接合体を形成する場合には、第一のハニカム成形体と第二のハニカム成形体との二種類のハニカム成形体から、二種類のハニカムセグメント（第一のハニカムセグメント及び第二のハニカムセグメント）を作製した場合には、それぞれのハニカムセグメントの配列（組み合わせ）によって、熱容量が高く、フィルタの再生時における温度上昇を軽減することのできる部位を適宜決定することができる。即ち、再生時に温度が上昇しやすい部位に、第一のハニカムセグメントを配置し、その他の部位に第二のハニカムセグメントを配置することによって、再生時における温度上昇を軽減しつつ、圧力損失の増加を抑制することができる。勿論、ハニカムフィルタを構成するハニカムセグメントの全てに上記第一のハニカムセグメントを用いてもよい。
【００６７】
接合材をハニカムセグメントの側面に塗布する方法は、特に限定されず、ヘラでの塗布等の方法を用いることができる。接合材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子等の無機原料に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加材を加えたものに水を加えて混練したスラリー等を挙げることができる。
【００６８】
ハニカムセグメント接合体を形成した後、外周部分を切削して所望の形状にすることができる。例えば、複数個の四角柱状のハニカムセグメントを接合してハニカムセグメント接合体を作製し、得られたハニカムセグメント接合体の外周を切削して円柱状のハニカムセグメント接合体とし、外周部（外周壁）を配設してハニカム構造体としている。
【００６９】
上記した外周壁は、例えば、ハニカムセグメント接合体の最外周に外周コート材を塗布して、乾燥させることによって形成することができる。外周コート材としては、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、分散剤、水等を混合したもの等を用いることができる。それぞれの原料の含有量は、上記接合材の原料の含有量の好ましい範囲と同様の範囲が好ましい。また、外周コート材を塗布する方法は、特に限定されず、円柱状のハニカムセグメント接合体をろくろ上で回転させながらゴムへら等でコーティングする方法等を挙げることができる。
【００７０】
なお、図１Ａに示すような一体型ハニカムフィルタ（ハニカムフィルタ１００）は、隔壁３を形成するための坏土を押出成形する口金として、所定の領域において、四角形等の多角形状のセル（図１Ｂにおける流入側端部開放セル２Ａ）と、多角形状の角部に相当する部位が円弧状に形成されたセル（一の流出側端部開放セル２Ｂ１）とが交互に配置されるようなスリットが形成された口金を用いて、ハニカム成形体を形成し、その後、従来のハニカムフィルタの製造方法に準じて、得られたハニカム成形体を乾燥、焼成、及び目封止を行うことによって製造することができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明を実施例に基づいて更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。
【００７２】
（実施例１）
セラミックス原料として、ＳｉＣ粉、金属Ｓｉ粉を８０：２０の質量割合で混合し、これに、成形助材としてメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシメチルセルロース、造孔材として澱粉と吸水性樹脂をそれぞれ混合し、界面活性剤及び水を添加して混練し、真空土練機により坏土を作製した。
【００７３】
得られた坏土を押出成形機を用いて、流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁と最外周に位置する外壁とを有し、中心軸方向に直交する断面において、セルの断面形状が１．２ｍｍ×１．２ｍｍの四角形の角部に相当する部位が円弧状に形成された第一のセルと、セルの断面形状が１．２ｍｍ×１．２ｍｍの四角形の第二のセルと、が交互に並ぶように形成された構造のハニカム成形体（第一のハニカム成形体）を４個形成した。
【００７４】
また、同一の坏土を用いて、複数のセルを区画形成する隔壁と最外周に位置する外壁とを有し、中心軸方向に直交する断面において、セルの断面形状が１．２ｍｍ×１．２ｍｍの四角形のセルが上記隔壁によって区画された構造のハニカム成形体（第二のハニカム成形体）を１２個形成した。
【００７５】
得られた各ハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で５時間乾燥し、その後、大気雰囲気にて脱臭装置付き大気炉を用いて約４５０℃で５時間かけて脱脂し、その後、Ａｒ不活性雰囲気にて約１４５０℃で５時間焼成して、ＳｉＣ結晶粒子がＳｉで結合された、多孔質のハニカム焼成体（第一のハニカム焼成体及び第二のハニカム焼成体）を得た。ハニカム焼成体の平均細孔径は２３μｍであり、気孔率は５２％であった。平均細孔径及び気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００７６】
得られたハニカム焼成体について、セルの一方の端部と他方の端部とを交互に目封止して目封止部を形成した。目封止用の充填材には、ハニカム成形体と同様の材料を用いた。ハニカム焼成体に目封止部を形成した後に、上記焼成条件と同じ条件でハニカム焼成体を焼成し、ハニカムセグメント（第一のハニカムセグメント及び第二のハニカムセグメント）を形成した。
【００７７】
第一のハニカムセグメント及び第二のハニカムセグメントの大きさは、軸方向に垂直な端面の形状が、３６ｍｍ×３６ｍｍの四角形であり、軸方向の長さが１５２ｍｍであった。また、セルの角部が円弧状に形成された部位以外における各セルを区画する隔壁の厚さは、０．３ｍｍであり、各ハニカムセグメントのセル密度は、４７セル／ｃｍ２であった。また、第一のハニカムセグメントの第二のセルの角部に相当する部位（円弧状に形成された部位）の曲率半径は、それぞれ０．０５ｍｍであった。
【００７８】
得られた各ハニカムセグメントを、図４Ａに示すハニカムフィルタ１１０のように、４個×４個の並びになるようにして、接合材で接合し、ハニカムセグメント接合体を得た。なお、ハニカムセグメント接合体を組み合わせる際には、中央部分における四個のハニカムセグメントとして、第一のハニカムセグメントを使用し、それ以外のハニカムセグメントは、第二のハニカムセグメントを用いた。
【００７９】
また、各ハニカムセグメントを接合する接合材としては、アルミノシリケート無機繊維とＳｉＣ粒子との混合物を用いた。接合材を含有するスラリーとしては、接合材全体に対して、水を３０質量％、アルミノシリケート無機繊維を３０質量％、ＳｉＣ粒子を３０質量％含有するものを用いた。
【００８０】
得られたハニカムセグメント接合体に外周コート処理を行い、ハニカムセグメント接合体の最外周に外周壁を配設させ、ハニカムフィルタを製造した。外周コート材としては炭化珪素粒子、コロイダルシリカ、セラミックス繊維、無機バインダ、有機バインダを混合してスラリー状にしたものを用いた。なお、このハニカムフィルタは、上記した第一セルの目封止された側の端部が、流体の流入側端部となり、第一のセルの開放された側の端部が、流体の流出側端部となる。
【００８１】
得られたハニカムフィルタについて、以下の方法で、「再生時における最高温度（℃）」、及び「圧力損失上昇率（％）」を測定した。結果を表１に示す。なお、表１の「圧力損失上昇率（％）」の欄は、実施例１〜１９については、比較例１についての結果を基準として比較例１に対する圧力損失の増加の割合（％）を示している。
【００８２】
【表１】
2010221159.tif 000003
【００８３】
〔再生時における最高温度（℃）〕
各実施例及び比較例に係るハニカム構造体をエンジンの排気通路に配設して排ガス浄化装置（ＤＰＦ）とし、エンジンにてスートを堆積させた後に再生処理を行う実験を行い、再生時のＤＰＦ最高温度を測定し、結果を表１に示した。まず、スートを堆積させたＤＰＦに１７００ｒｐｍ×９５Ｎｍでポスト噴射をし、入口排ガス温度を６５０℃まで上昇させ、ＤＰＦの前後差圧が低下したところで１０５０ｒｐｍ×３０Ｎｍに切り替え、エンジン運転条件をアイドル状態にした。その際、酸素濃度が急上昇し、流量が低下するため、スートが燃焼し、ＤＰＦ内部温度は急激に上昇する。
【００８４】
〔圧力損失上昇率（％）〕
各実施例及び比較例に係るハニカム構造体を人工スート発生装置に設置し、スートの堆積していないＤＰＦにスートを発生させながら、２００℃、２．３Ｎｍ３／ｍｉｎのガスを流し入口と出口の圧力差を測定し、結果を表１に示した。
【００８５】
（実施例２〜１９）
第一のハニカムセグメントの第一のセルの角部に相当する部位（円弧状に形成された部位）の曲率半径を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した。実施例１の場合と同様にして、「再生時における最高温度（℃）」、及び「圧力損失上昇率（％）」の測定を行った。結果を表１に示す。
【００８６】
（比較例１）
第一のハニカムセグメントの第一のセルを１．２ｍｍ×１．２ｍｍの四角形（即ち、曲率半径０．００ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した。即ち、比較例１における第一のハニカムセグメントは、同一形状のセルが等間隔に配置された第二のハニカムセグメントと同形状に形成されたハニカムセグメントである。得られたハニカムフィルタについて、実施例１の場合と同様にして、「再生時における最高温度（℃）」、及び「圧力損失上昇率（％）」の測定を行った。結果を表１に示す。
【００８７】
〔結果〕
表１に示すように、実施例１〜１９のハニカムフィルタは、比較例１のハニカムフィルタと比較して、再生時における最高温度が低くなっていることが分かる。このように実施例１〜１９のハニカムフィルタは、再生時における燃焼によって温度が上昇し難くなっており、クラックや溶損等の発生を有効に防止することができる。
【００８８】
また、実施例１〜１９のハニカムフィルタの圧力損失上昇率については、比較例１のハニカムフィルタと比較して、悪化していることが分かるが、４個×４個の中心４個のみ第一のハニカムセグメントにすることで、圧力損失上昇率を最小限に留めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明のハニカムフィルタは、排ガス用の捕集フィルタとして好適に利用することができる。特に、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕捉して除去するための、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として有用である。
【符号の説明】
【００９０】
２，２２，３２：セル、２Ａ，２２Ｂ，３２Ｂ：流入側端部開放セル、２Ｂ，２２Ｂ，３２Ｂ：流出側端部開放セル、２Ｂ１，２２Ｂ１，３２Ｂ１：一の流出側端部開放セル、２Ｂ２，２２Ｂ２，３２Ｂ２：他の流出側端部開放セル、３，２３，３３：隔壁、４：外周壁、５，３５：目封止部、１０：ハニカムセグメント、１０Ａ：ハニカムセグメント（第一のハニカムセグメント）、１０Ｂ：ハニカムセグメント（第二のハニカムセグメント）、１１，４１：流入側端部、１２，４２：流出側端部、１４：接合部、１５：外壁、１００，１０１，１０２，１１０：ハニカムフィルタ、Ａ１，Ａ２：中央部分、Ｂ１，Ｂ２：外周部分、ｘ：多角形における角部に相当する部位。
【図１Ａ】
2010221159.tif 000004
【図１Ｂ】
2010221159.tif 000005
【図１Ｃ】
2010221159.tif 000006
【図２】
2010221159.tif 000007
【図３Ａ】
2010221159.tif 000008
【図３Ｂ】
2010221159.tif 000009
【図４Ａ】
2010221159.tif 000010
【図４Ｂ】
2010221159.tif 000011