(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が外壁と、前記外壁の内側に設けられた隔壁と、前記隔壁により区画されて流体の流路として機能する複数のセルとを有する複数のハニカム部材を接合材により結束して集合体を形成する集合体形成工程、
前記集合体の外側面に仮想外周円より突出した充填層を設ける充填層形成工程、
前記充填層を有する集合体を円柱状に切削する切削工程、
前記切削後の集合体の外周面に塗布層を塗布する塗布層形成工程の順で行うことを特徴とする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、例えば、内燃機関、ボイラー等の排気ガス中に含まれる粒子状物質等を捕集及び除去するために用いられるハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、環境への影響を考慮し、内燃機関やボイラー等の燃焼装置の排気ガスに含まれる粒子状物質を排気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黒鉛微粒子等の粒子状物質（以下ＰＭという）の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化されつつある。ＰＭ等を除去するための捕集フィルタとして、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれるハニカム構造体が使用されている。ハニカム構造体は、燃焼装置の排気通路に設けられたケーシング内に収容されている。ハニカム構造体は、その長手方向に延びるとともに隔壁により区画された多数のセルを有している。隣接する一対のセルにおいて、一方のセルの開口端と、その開口端と反対側にある他方のセルの開口端が封止体で封止される。複数の封止体はハニカム構造体の各端面（流入口側端面及び流出口側端面）に市松模様状に配置される。排気ガスは、ハニカム構造体の流入口側端面において、開放されているセルに流入し、多孔質の隔壁を通って、流出口側端面において開放されている隣のセルから排出される。例えばディーゼルエンジンから排出されるＰＭは濾過フィルタとして機能する隔壁に捕集され隔壁上に堆積する。隔壁に堆積したＰＭは、バーナやヒータ等の加熱手段、又は排気ガスの熱により、燃焼されて除去される。本明細書では、ＰＭを燃焼して除去することを、単に「ＰＭの除去」または「ハニカム構造体の再生」ともいう。
【０００３】
種々のハニカム構造体が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１に示すハニカム構造体は、断面円形状をなし、その外壁の所定箇所に補強部を有している。この補強部は、ハニカム構造体の外壁において強度の低い所定箇所に設けられる。その結果、機械的強度に優れるとともに圧力損失の少ないハニカム構造体が得られる。
【０００４】
特許文献２に示すハニカム構造体は、その軸線に平行な面で分割された複数個のハニカム部材より構成されている。このハニカム構造体は、８本の角柱状のハニカム部材と４本の直角二等辺三角形断面を有するハニカム部材とより形成され、その断面は八角形である。ハニカム部材間には弾性質素材からなるシール材が介在されており、ハニカム部材が一体に接着されている。
【０００５】
特許文献３は円形断面のハニカム構造体を開示している。このハニカム構造体は、角柱状をなす複数のハニカム部材をシール材を用いて結束してハニカム部材の束を形成し、ハニカム部材の束の一部を切削加工してその外形を整えて得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６０３２２号公報
【特許文献２】特許第３１２１４９７号
【特許文献３】特開２００５−１５４２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献３に示す円形断面のハニカム構造体では、ハニカム構造体の外周部を構成するハニカム部材の断面は、切削加工により直角二等辺三角形に形成される。そのため、ハニカム構造体の直径や、結束させるハニカム部材の数に応じて、ハニカム構造体の外周部を構成するいくつかのハニカム部材の断面積が極度に小さくなることがある。
【０００８】
従来のハニカム構造体においては、その外周部からケーシング側に熱が逃げやすい。そのため、中心部に比べて外周部の温度が低くなる傾向がある。特にハニカム部材間にシール材が介在するハニカム構造体では、シール材により熱の伝導が弱められ、外周部の温度
が低くなりやすい。ハニカム構造体の外周部においては、ＰＭを燃焼及び除去するのに十分な高温を得にくく、ハニカム構造体の外周部を構成するハニカム部材の隔壁には、ＰＭが燃焼されずに残りやすい。ＰＭの燃え残りを生じさせる温度低下は、外周部に位置する
ハニカム部材のなかでも断面積が極度に小さいハニカム部材において顕著なものとなる。その結果、断面積が極度に小さいハニカム部材では、セルがＰＭによって目詰まりしやすい。セルを目詰まらせたＰＭは、時に自己着火し、局部的な熱衝撃を生じ、ハニカム構造体（特に、ハニカム構造体の外周部）に亀裂を生じさせる要因となる。
【０００９】
この発明の目的は、フィルタ外周部におけるセルの目詰まりを抑制することができるハニカム構造体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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、各々が外壁と、前記外壁の内側に設けられた隔壁と、前記隔壁により区画されて流体の流路として機能する複数のセルとを有する複数のハニカム部材を、接合材により結束させて集合体を形成する集合体形成工程、前記集合体の外側面に仮想外周円より突出した充填層を設ける充填層形成工程、前記充填層を有する集合体を円柱状に切削する切削工程、前記切削後の集合体の外周面に塗布層を塗布する塗布層形成工程の順で行うことで製造される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フィルタ外周部におけるセルの目詰まりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい実施形態に従うハニカム構造体を備えた排気ガス浄化装置の概略図。
【図２】（ａ）は本発明の好ましい実施形態に従うハニカム構造体の垂直断面図、（ｂ）は図２（ａ）のハニカム構造体の部分拡大図、（ｃ）は図２（ａ）のハニカム構造体のフィルタコア部の断面図、（ｄ）は図２（ａ）のハニカム構造体のフィルタ外周部の断面図。
【図３】ハニカム部材の斜視図。
【図４】図１のケーシングの内部の断面図。
【図５】ハニカム部材の集合体の垂直断面図。
【図６】図５のハニカム部材の集合体の切削加工を説明する図。
【図７】第１の変更例のハニカム構造体の概略図。
【図８】第２の変更例のハニカム構造体の概略図。
【図９】第３の変更例のハニカム構造体の概略図。
【図１０】第４の変更例のハニカム構造体の概略図。
【図１１】排気ガスの浄化試験における試験条件を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態に従うハニカム構造体を説明する。好ましい実施形態では、ハニカム構造体は排気ガスの熱のみにより捕集されたＰＭが除去される自然着火方式の車両排気ガス浄化装置に使用される。
【００１９】
図１に示すように、排気ガス浄化装置１０は、例えば、ディーゼルエンジン１１から排出される排気ガスを浄化するための装置である。ディーゼルエンジン１１は、図示しない複数の気筒を備えている。複数の気筒には、金属材料からなる排気マニホールド１２の複数の分岐管１３がそれぞれ連結されている。
【００２０】
排気マニホールド１２の下流側には、金属材料からなる第１排気管１５及び第２排気管１６が配設されている。第１排気管１５の上流端は、マニホールド１２に連結されている。第１排気管１５と第２排気管１６との間には、金属材料からなる筒状のケーシング１８が配設されている。ケーシング１８の上流端は第１排気管１５の下流端に連結され、ケーシング１８の下流端は第２排気管１６の上流端に連結されている。第１排気管１５、ケーシング１８及び第２排気管１６の内部は互いに連通し、その中を排気ガスが流れる。
【００２１】
ケーシング１８の中央部は排気管１５，１６よりも大径であり、ケーシング１８の内部領域は、排気管１５，１６の内部領域に比べて広い。ケーシング１８にハニカム構造体２１が収容されている。ハニカム構造体２１の外周面とケーシング１８の内周面との間には、ハニカム構造体２１とは別体の断熱材１９が配設されている。ケーシング１８の内部においてハニカム構造体２１より上流側には、プレフィルタ４１が収容されている。プレフィルタ４１の内部には従来公知の酸化触媒が担持されており、プレフィルタ４１の内部において排気ガスが酸化処理される。このときの酸化熱がハニカム構造体２１の内部に伝導され、ハニカム構造体２１の内部におけるＰＭの除去に寄与する。
【００２２】
次に、本実施形態のハニカム構造体２１について説明する。本明細書中の文言「垂直断面」は、ハニカム構造体２１の軸線Ｑに直交する断面を意味する。そして、その断面の形状を「垂直断面形状」といい、その断面の面積を「垂直断面積」という。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、ハニカム構造体２１は、四角柱状をなす複数個（本実施形態では１６個）のハニカム部材２２を接合材２４により結束してハニカム部材の束または集合体を形成しその集合体の外側面を所定形状に切削加工することで得られる。接合材２４は、無機バインダ、有機バインダ、無機繊維等を含有することができる。
【００２４】
ハニカム構造体２１は、断面四角形状をなすフィルタコア部２１Ａと、フィルタコア部２１Ａの外側に配置されるフィルタ外周部２１Ｂとを有し、断面円形状（直径：凡そ１４３ｍｍ、垂直断面積：凡そ１６０．６ｃｍ２）に形成されている。以下、フィルタコア部２１Ａ、フィルタ外周部２１Ｂ、及びそれらを構成するハニカム部材２２について説明する。
【００２５】
フィルタコア部２１Ａは、ハニカム構造体２１の中心部に配置されている。図２（ｃ）に示すように、フィルタコア部２１Ａは、４個のハニカム部材２２（第１ハニカム部材２２Ａ）より構成されている。図３に示すように、各第１ハニカム部材２２Ａは、外壁２６と、外壁２６の内側に配置された隔壁２７と、正方形の垂直断面を有する。本実施形態では、各第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積は、１１．８ｃｍ２である。
【００２６】
各第１ハニカム部材２２Ａの外壁２６及び隔壁２７は、主として多孔質セラミックから形成されている。このセラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミックや、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミックや、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト、シリカ、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック、及び金属珪素−炭化珪素複合材等が挙げられる。
【００２７】
隔壁２７の厚みは０．３３ｍｍ以下であることが好ましい。隔壁２７の厚みが０．３３ｍｍ以下である場合には、隔壁２７の表面及び内部に捕集されたＰＭを除去する際に隔壁２７温度が上昇しやすい。隔壁２７の厚みを０．１ｍｍ以上とすることで、ハニカム構造体２１の機械的強度を充分に確保することができる。
【００２８】
本実施形態の隔壁２７には、白金族元素（例えばＰｔ等）や、その他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持されていてもよい。この場合、隔壁２７の表面及び内部に捕集されたＰＭの除去が、そうした酸化触媒の触媒作用により促進される。
【００２９】
ハニカム部材２２（２２Ａ）は、隔壁２７により区画されてなる複数のセル２８を有している。図４に示すように、各セル２８は、一方の端面（上流側端面）２９Ａから他方の端面（下流側端面）２９Ｂにかけて軸線Ｑに沿って延び、流体としての排気ガスの流路として機能する。各セル２８は端面２９Ａと端面２９Ｂに開口を有する。各セル２８の１つの開口は、例えば多孔質炭化珪素焼結体よりなる封止体３０により封止されている。複数の封止体３０は各端面２９Ａ、２９Ｂに市松模様状に配置される。すなわち、約半数のセル２８は上流側端面２９Ａにおいて開口し、残りの約半数のセル２８は下流側端面２９Ｂにおいて開口している。
【００３０】
ハニカム部材２２のセル密度は、２００〜３００セル／平方インチであり、好ましくは２００〜２５０セル／平方インチである。本明細書において文言「セル密度」は、単位断面積当りのセルの数を意味する。ハニカム部材２２のセル密度が２００セル／平方インチ以上の場合には、排気ガス中のＰＭを十分に捕集し得る、隔壁２７の表面積を確保することができる。一方、セル密度が３００セル／平方インチ以下の場合には、排気ガス中のＰＭを十分に捕集し得る、隔壁２７の表面積と、ハニカム部材２２の耐熱衝撃性とを確保することができ、加えて、セルの内部におけるＰＭの目詰まり（ブリッジ）を招きにくい。さらに、セルが過剰に細かくなることがないため、圧力損失の増大、内燃機関の出力低下、及び燃費の悪化を引き起こさない。
【００３１】
図２（ｄ）に示すように、フィルタ外周部２１Ｂは、１２個のハニカム部材２２（第２ハニカム部材２２Ｂ）より構成されている。このフィルタ外周部２１Ｂの外側面には、平坦部３２が９０度間隔で設けられている。各平坦部３２は、フィルタ外周部２１Ｂの外側面において軸線Ｑに沿って延びている。平坦部３２は、１６個の第２ハニカム部材２２Ｂを結束させて直径が凡そ１４３ｍｍであるハニカム構造体２１を製造する際に形成される。
【００３２】
各第２ハニカム部材２２Ｂの垂直断面は異形状である。本明細書中の文言「異形状」は、例えば、四角柱状のハニカム部材に対して所定の切削加工等が施された後のハニカム部材の断面形状を示す。特に、「異形状」は、円形、楕円形、三角形、多角形等のように外形が直線及び曲線のいずれか一方のみからなる形状を意味せず、直線及び曲線の両方からなる形状を意味する。異形状断面の例には、２つの直線と１つの円弧によって区画された断面、３つの直線と１つの円弧によって区画された断面、４つの直線と１つの円弧によって区画された断面が含まれる。「直線」又は「曲線」について説明する。ハニカム部材の集合体を切削加工するときに、その集合体に含まれる一部の隔壁と一部の封止体が除去される。この除去の結果、集合体の外面が凹凸形状となる。集合体の外面に露出した凸部を結ぶ仮想線のことを、本明細書では「直線」又は「曲線」と呼ぶ。また、押出成形で作製した複数のハニカム部材２２Bを結束した集合体には、集合体の側面（周面）に隔壁が存在する。この場合、周面の隔壁部分を本明細書では「直線」又は「曲線」と呼ぶ。各第２ハニカム部材２２Ｂの垂直断面形状以外の構成（例えば、材質、隔壁２７の厚み、セル密度等）は第１ハニカム部材２２Ａのものと同一である。フィルタ外周部２１Ｂを構成する複数の第２ハニカム部材２２Ｂの垂直断面は互いに同じでもよく、互いに異なっていてもよい。フィルタ外周部２１Ｂを構成する複数の第２ハニカム部材２２Ｂのうち少なくとも１つは、フィルタコア部２１Ａを構成する第１ハニカム部材２２Ａと同じ構成のハニカム部材すなわち四角形の垂直断面を有するハニカム部材であってもよい。従って、フィルタ外周部２１Ｂは、異形状の垂直断面を有するハニカム部材と、四角形の垂直断面を有するハニカム部材とから構成されてもよい。フィルタ外周部２１Ｂを構成する複数のハニカム部材の大部分が異形状であることが好ましい。  各第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積をＳ０で表し、フィルタ外周部２１Ｂを構成する任意の第２ハニカム部材２２Ｂの垂直断面積をＳ２で表したとき、断面積Ｓ０に対する断面積Ｓ２の割合は４％以上である。この割合が４％以上の場合、すなわち垂直断面積が極度に小さい第２ハニカム部材２２Ｂがフィルタ外周部２１Ｂに存在しない場合、全てのハニカム部材２２においてＰＭを十分に除去することができ、燃え残ったＰＭによるセル２８の目詰まりを防止することができる。一方、この割合が４％未満の場合、すなわち垂直断面積が極度に小さい第２ハニカム部材２２Ｂがフィルタ外周部２１Ｂに存在する場合、垂直断面積が極度に小さいハニカム部材２２Ｂに捕集されたＰＭは十分に除去することが困難であり、燃え残ったＰＭにより、セル２８が目詰まりしやすい。
【００３３】
フィルタ外周部２１Ｂの外側面には、複数の充填層３５が配置されている。より詳しくは、各充填層３５は、フィルタ外周部２１Ｂの平坦部３２と塗布層３４との間の隙間に充填されている。図２（ａ）の例では、充填層３５は、ハニカム構造体２１の外側面であって、その中心Ｘの回りの等角度間隔位置（例えば、０度、９０度、１８０度、２７０度の位置）に設けられている。０度位置は、中心Ｘに隣接する第１ハニカム部材２２Ａの外壁２６のうち、方向Ｐ（図２（ｃ）参照）と平行な一外壁２６に沿った延長線上にある、ハニカム構造体２１の外側面である。９０度位置、１８０度位置及び２７０度位置は、ハニカム構造体２１の外側面において、０度位置からそれぞれ９０度、１８０度、及び２７０度だけ離間した位置である。ここで、塗布層３４は、フィルタ外周部２１Ｂの外側面に塗布された略同じ厚みを有する層状の部分を指す。充填層３５はフィルタ外周部２１Ｂの外側面と、塗布層３４との間に充填された部分を指す。
【００３４】
図２（ｂ）に示すフィルタ外周部２１Ｂは切削加工されたものである。この場合、フィルタ外周部２１Ｂの外側面の一部に凹凸が生じ、塗布層３４はその凹凸を覆うように塗布される。従って、フィルタ外周部２１Ｂの外側面の凹部は塗布層３４の材料によって埋められる。押出形成により形成された異形状の第２のハニカム部材２２Ｂを使用したフィルタ外周部２１Ｂの場合、凹凸の無い側壁がフィルタ外周部２１Ｂの全外側面を提供する。この場合、塗布層３４はその側壁を覆うように塗布される。
【００３５】
充填層３５の垂直断面積をＳ１で表し、フィルタコア部２１Ａを構成する各第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積をＳ０で表したとき、面積Ｓ０に対する面積Ｓ１の割合は４％未満である。この割合が４％以上である場合には、排気ガスによる加熱に際して温度ムラが生じやすくなるとともに、内部の熱応力が過剰なものとなり、充填層３５に亀裂が生じたり、充填層３５が剥離したりするおそれがある。このため、この割合が４％以上の充填層３５がある場合には、その充填層３５は第２ハニカム部材２２Ｂに置き換えられるのが好ましい。上述したように、第２ハニカム部材２２Ｂの垂直断面積Ｓ２が、フィルタコア部２１Ａを構成する第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して４％以上であれば、ＰＭを除去するのに十分な熱量を確保することができるからである。充填層３５は、ハニカム構造体２１の外側面の一部において、端面２９Ａ，２９Ｂ間に亘り、軸線Ｑに沿って配置されている（図４参照）。
【００３６】
充填層３５は、無機粒子、及び無機繊維を含有する。無機粒子は、充填層３５に良好な熱伝導性を付与する機能を有する。無機粒子としては、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ（例えば、溶融アルミナ、焼結アルミナ）、ムライト、ジルコニア、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、チタニア、シリカ（例えば、溶融シリカ）及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれるセラミックス、鉄−クロム−アルミニウム系金属、ニッケル系金属、金属珪素−炭化珪素複合材等が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用されてもよい。
【００３７】
無機繊維は、充填層３５の耐熱性及び強度を向上させる機能を有する。この種の無機繊維としては、シリカ−アルミナセラミックファイバー、ムライトファイバー、シリカファイバー、アルミナファイバー、ジルコニアファイバー等が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用されてもよい。本実施形態では、この無機繊維の性質を特定することで、充填層３５の耐熱性及び強度の向上を図っている。以下、本実施形態の無機繊維の性質について説明する。
【００３８】
本実施形態の無機繊維の平均繊維径は、１〜４０μｍが好ましく、６〜４０μｍがより好ましい。無機繊維の平均繊維長は、１０〜２００μｍが好ましく、２０〜３０μｍがより好ましい。本明細書中の文言「平均繊維径」及び「平均繊維長」は、走査型電子顕微鏡で撮影した充填層３５の断面写真からランダムに選択した複数本の無機繊維の繊維径の平均値及び繊維長の平均値である。
【００３９】
無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満、及び平均繊維長が１０μｍ未満の場合には、充填層３５の十分な耐熱性及び強度を確保することが困難となる。従って、排気ガスによる加熱に起因して、充填層３５に亀裂が生じたり、充填層３５が容易に剥離したりする可能性がある。一方、無機繊維の平均繊維径が４０μｍを超える場合、及び平均繊維長が２００μｍを超える場合には、充填層３５の耐熱性及び強度についてそれ以上の効果はみられず、経済的でない。
【００４０】
無機繊維のタップ密度は、５５〜６５ｇ／ｃｍ３が好ましく、５５〜６０ｇ／ｃｍ３がより好ましい。本明細書中の文言「タップ密度」は、一定条件で容器をタッピングして得られる、無機繊維の嵩密度を示す。このタップ密度が大きい程、無機繊維が緻密に充填されていることを意味する。無機繊維のタップ密度が５５ｇ／ｃｍ３未満の場合には、充填層３５の耐熱性や強度を十分に確保することが困難となる。一方、無機繊維のタップ密度が６５ｇ／ｃｍ３を超える場合には、繊維の配向性が高くなり過ぎ、ハニカム部材２２に対する充填層３５の接着性が低下する可能性がある。
【００４１】
上記無機繊維に代えて、或いは無機繊維とともに、無機中空体（無機バルーン）を、充填層３５に含有させてもよい。この種の無機中空体としては、ガラスマイクロバルーン、アルミナバルーン、セラミックバルーン等が挙げられる。無機中空体の平均粒径は特に限定されるものではない。
【００４２】
充填層３５には、他の成分として無機バインダ、有機バインダ等が含有されてもよい。この種の無機バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル等が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用されてもよい。有機バインダとしては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース等の親水性有機高分子が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用されてもよい。
【００４３】
塗布層３４は、ケーシング１８内におけるハニカム構造体２１の位置ずれを抑制する機能を有する。塗布層３４の組成は充填層３５の組成と同一であってもよい。塗布層３４は、フィルタ外周部２１Ｂの全外側面に亘って設けられている。
【００４４】
充填層３５を形成した後に塗布層３４を形成してもよい。充填層３５と塗布層３４を同時に形成してもよい。
ハニカム構造体の製造方法を説明する。
【００４５】
まず、複数のハニカム部材２２を用意する。各ハニカム部材２２は、外壁２６と、流体の流路として機能する複数のセル２８を区画する隔壁２７とを有する。複数のハニカム部材２２を接合材２４により結束して集合体Ｓを形成する（集合体形成工程）。必要に応じて、集合体Ｓの外側面を切削加工して、集合体Ｓの形状を整えてもよい（切削工程）。押出加工で製造されたハニカム部材２２のように、所望の異形状を有するハニカム部材２２を使用する場合、集合体Ｓの切削加工を省略してもよい。集合体Ｓの外側面の所定箇所に充填層３５を設ける（充填層形成工程）。集合体Ｓの外側面に塗布層３４を塗布する（塗布層形成工程）。こうして、本発明のハニカム構造体が製造される。
【００４６】
集合体形成工程、充填層形成工程、切削工程、及び塗布層形成工程の順で行われる第１の製造例を以下に説明する。例えばプランジャ型の押出機や二軸スクリュー型の連続押出機等による押出成形により中間成形体を成形し、その中間成形体を焼成してハニカム部材２２を得る。１６個のハニカム部材２２を接合材２４により結束して集合体Ｓを形成する（図５参照）。集合体Ｓの外側面における所定箇所（集合体Ｓの各側面の中央部）に充填層３５を設ける。次に、集合体Ｓの外側面をダイヤモンドツール等により切削加工し、集合体Ｓの断面を円形状に整える。集合体Ｓの全外側面に塗布層３４を塗布する。これにより、図２（ａ）のハニカム構造体２１が得られる。
【００４７】
切削工程により、垂直断面が円形のハニカム構造体２１を製造する場合には、フィルタ外周部２１Ｂを構成するハニカム部材２２Ｂが異形状に形成される。その際、結束させるハニカム部材２２の個数や、ハニカム構造体２１の直径の大きさ等に起因して、フィルタ外周部２１Ｂを構成する所定のハニカム部材（２２Ｃ）の垂直断面積が、フィルタコア部２１Ａを構成するハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して極度に小さくなることがある（図６参照）。例えば、図６に示すように、集合体Ｓの各側面の中央部にハニカム部材２２を１個ずつ結束させた集合体から、本実施形態と同様の直径（１４３ｍｍ）を有するハニカム構造体２１を製造する場合等である。この場合、フィルタコア部２１Ａを構成するハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して４％未満となる垂直断面積を有するハニカム部材２２Ｃが得られる。このように垂直断面積が極度に小さいハニカム部材２２Ｃの内部においては、隔壁２７に捕集されたＰＭが燃焼されにくくなる。そして、このようなハニカム構造体２１をそのまま放置した場合には、垂直断面積が極度に小さいハニカム部材２２Ｃの内部にＰＭが経時的に堆積し、ハニカム部材２２Ｃのセル２８がＰＭによって目詰まりする。その結果、排気ガスの浄化効率の低下を招くだけでなく、ＰＭの自己着火による熱衝撃に伴ってハニカム構造体２１（特に、ハニカム構造体２１の外周部）に亀裂が生じる可能性がある。
【００４８】
そこで、セル２８の目詰まりを起こしやすい、垂直断面積が極度に小さいハニカム部材２２Ｃを省略し、そうしたハニカム部材２２Ｃの代わりに充填層３５を充填している（図２（ｂ）参照）。これにより、セル２８の目詰まりが著しい部材（垂直断面積が極度に小さいハニカム部材２２Ｃ）が排除される。従って、本実施形態のハニカム構造体２１の外周部においては、垂直断面積がある程度確保された第２ハニカム部材２２Ｂのみで構成される。具体的には、第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して４％以上の垂直断面積を有する第２ハニカム部材２２Ｂのみで構成される。これにより、フィルタ外周部２１Ｂを構成する各ハニカム部材２２Ｂにおいては、排気ガスによる加熱に際し、ＰＭを十分に除去することができる程度の熱量が保持されるようになる。従って、本実施形態のハニカム構造体２１においては、フィルタ外周部２１Ｂにおけるセル２８の目詰まりが抑制される。ひいては、ハニカム構造体２１の外周部における亀裂の発生が抑制される。
【００４９】
そして、垂直断面積が極度に小さいハニカム部材の形成箇所に、軸線Ｑに沿って充填層３５を充填することで、フィルタ外周部２１Ｂと塗布層３４との間に隙間が生じることがなく、排気ガスの侵入が防止される。また、この充填層３５は無機粒子を含有することから、良好な熱伝導性が付与されている。このため、充填層３５は、フィルタ外周部２１Ｂにおける熱伝導の向上にも寄与している。
【００５０】
ここで、充填層３５においては、その垂直断面積Ｓ１が極度に大きい場合には、排気ガスによる加熱に際して温度ムラが生じやすくなるとともに、内部の熱応力が過剰なものとなり、亀裂が生じたり剥離したりする可能性がある。その結果、フィルタ外周部２１Ｂと塗布層３４との間に、排気ガスが侵入する可能性が生じる。これに対し、本実施形態の充填層３５は、その垂直断面積Ｓ１が、第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して４％未満であるため、加熱に際しての温度ムラは小さくなり、また、内部の熱応力が過度に増加することもない。従って、充填層３５に亀裂が生じたり、充填層３５が剥離したりして、フィルタ外周部２１Ｂと塗布層３４との間に隙間が生じるおそれはない。よって、浄化されていない排気ガスが排出されるといった不具合は生じ得ない。
【００５１】
集合体形成工程と切削工程とを行い、その後、充填層形成工程と塗布層形成工程とを行う第２の製造例を以下に説明する。
集合体形成工程と切削工程については、第１の製造例と同じである。充填層３５をフィルタ外周部２１Ｂに塗布する。その後、充填層３５とフィルタ外周部２１Ｂを覆うように塗布層３４を形成する。充填層３５の塗布では、フィルタ外周部２１Ｂの仮想輪郭線（例えば円）よりも凹んだ箇所に選択的に充填層３５を塗布する。この時点では、充填層３５は前記仮想外周円よりも突出することが望ましい。それは、塗布層３４の塗布後に、ハニカム構造体２１の外側面の凹凸が少なくなるからである。ハニカム構造体２１の外側面の凹凸は、排気漏れの要因となるばかりか、ハニカム構造体２１をシール材（断熱材１９）で保持しにくくなる。
【００５２】
集合体形成工程と切削工程の後に、充填層形成工程と塗布層形成工程とを同時に行う第３及び第４の製造例を以下に説明する。
集合体形成工程と切削工程については、第１の製造例と同じである。第３の製造例では、充填層３５と塗布層３４を形成するペースト材料を、へらでフィルタ外周部２１Ｂに塗布する。これにより、充填層３５と塗布層３４とを同時に形成することができる。第４の製造例では、フィルタ外周部２１Ｂを筒状の冶具に収容する。充填層３５と塗布層３４を形成するペースト材料を冶具とフィルタ外周部２１Ｂとの間の隙間に注入する。ペースト材料の乾燥後、冶具を外すことにより、ハニカム構造体２１が得られる。冶具は互いに分離可能な複数の部品を組み合わせたものであることが望ましい。ハニカム構造体２１を取り出しやすいからである。第４の製造例は工程数及び作業の簡単さの点で第３の製造例よりも好ましい。
【００５３】
集合体形成工程の後に、充填層形成工程と塗布層形成工程とを行う製造方法の第５及び第６の製造例を以下に説明する。
第５の製造例では、押出加工により、所望の異形断面を有する第２のハニカム部材２２Ｂを用意する。第６の製造例では、四角柱状のハニカム部材２２を切削加工して、所望の異形断面を有する第２のハニカム部材２２Ｂを用意する。複数の第１のハニカム部材２２Ａと、複数の第２のハニカム部材２２Ｂとを接合材２４により結束して集合体Ｓを形成する。充填層形成工程と塗布層形成工程については、第３及び第４の製造例を参照。第５の製造例は工程数及び作業の簡単さの点で第６の製造例よりも好ましい。第２乃至第６の製造例によっても、第１の製造例と同等の利点が得られる。
【００５４】
充填層を形成することなく、複数のハニカム部材を結束するだけで、円形の垂直断面を有するハニカム構造体が得られるように、複数のハニカム部材を形成する方法も考えられる。この場合、いくつかのハニカム部材に、比較的もろい鋭角部分が生じることがある。鋭角部分は欠けやすいため、押出成形時に、その鋭角部分が欠けて丸みを帯びた外形を有するハニカム部材が製造されやすく、所望の形状を有するハニカム部材が正しく製造されないことがある。よって、充填層を形成しない前記方法は、ハニカム構造体２１の歩留まりの点で好ましくない。これに対し、第１乃至第６の製造例によれば、ハニカム部材２２に鋭角部分が生じない。よって、所望の形状を有するハニカム部材を正しく製造することができる。また、充填層を形成しない前記方法では、図６乃至８及び１０のハニカム構造体２１を製造することができるが、図９のハニカム構造体２１を製造することはできない。よって、充填層を形成しない前記方法は、製造可能なハニカム構造体２１の範囲の広さの点で好ましくない。
【００５５】
フィルタコア部２１Ａを形成してから、フィルタ外周部２１Ｂをフィルタコア部２１Ａの外側に形成してもよく、フィルタコア部２１Ａと、フィルタ外周部２１Ｂとを別々に形成してから、フィルタコア部２１Ａとフィルタ外周部２１Ｂとを一体化してもよく、フィルタコア部２１Ａとフィルタ外周部２１Ｂとを同時に形成してもよい。
【００５６】
好ましい実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）  内部に保持される熱量が少ないとされるハニカム部材、すなわち垂直断面積が極度に小さいハニカム部材については、敢えてＰＭの除去に寄与させることを断念し、そうしたハニカム部材を存在させる代わりに、その箇所に充填層３５を充填する構成を採用している。これにより、セル２８の目詰まりが著しいとされるハニカム部材が排除される。その結果、フィルタ外周部２１Ｂにおけるセル２８の目詰まりを抑制することができる。ひいては、ハニカム構造体２１の外周部における亀裂の発生を好適に抑制することができる。
【００５７】
（２）各充填層３５の垂直断面積をＳ１で表し、フィルタコア部２１Ａを構成する各第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積をＳ０で表したとき、面積Ｓ０に対する面積Ｓ１の割合は４％未満である。従って、フィルタコア部２１Ａを構成するハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して垂直断面積が４％未満となるハニカム部材の代わりに、充填層３５を設ける結果、フィルタ外周部２１Ｂにおけるセル２８の目詰まりを抑制することができる。また、充填層３５の垂直断面積Ｓ１を４％未満とすることで、排気ガスによる加熱に際しての充填層３５の温度ムラが小さくなり、内部の熱応力が過度に増加することもなく、充填層３５における亀裂の発生や剥離を抑制することができる。
【００５８】
（３）  フィルタ外周部２１Ｂは、フィルタコア部２１Ａを構成するハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して４％以上となる垂直断面積を有するハニカム部材２２Ｂのみから形成されている。これにより、フィルタ外周部２１Ｂを構成する各ハニカム部材２２Ｂにおいては、隔壁２７に捕集されたＰＭを十分に除去することができる程度の熱を保持することが可能となる。従って、本実施形態のハニカム構造体２１の外周部においては、ＰＭによるセル２８の目詰まりを好適に抑制することができる。
【００５９】
（４）  充填層３５は、ハニカム構造体２１の端面２９Ａ，２９Ｂ間に亘り軸線Ｑに沿って充填されている。このため、フィルタ外周部２１Ｂと、塗布層３４との間に隙間が生じることはなく、フィルタ外周部２１Ｂにおける熱伝導を良好なものとすることができる。
【００６０】
（５）  充填層３５には無機粒子が含有されており、十分な熱伝導性を有している。従って、フィルタ外周部２１Ｂにおける熱伝導を良好なものとすることができる。
（６）  充填層３５には、平均繊維径が１〜４０μｍ、平均繊維長が１０〜２００μｍである無機繊維が含有されており、耐熱性及び強度が高められている。このため、充填層３５における、亀裂の発生や剥離を好適に抑制することができる。
【００６１】
（７）  無機繊維のタップ密度は、５５〜６５ｇ／ｃｍ３であるため、充填層３５の強度及び接着性がより一層高められている。このため、充填層３５における、亀裂の発生や剥離を抑制することが容易となる。
【００６２】
（８）  充填層３５の組成は、塗布層３４の組成と同一であることから、充填層３５と塗布層３４との間における熱の伝導が極めて容易なものとなり、ハニカム構造体２１の外周部における熱の伝導を好適に高めることができる。
【００６３】
（９）  ハニカム部材２２のセル密度は、２００〜３００セル／平方インチであるため、排気ガス中のＰＭを十分に捕集し得る、隔壁２７の表面積を確保することができる。また、圧力損失の低減を図ることができ、セルの内部におけるＰＭの目詰まり（ブリッジ）も極力抑制することができる。
【００６４】
（１０）  隔壁２７の厚みは０．３３ｍｍ以下であるため、隔壁２７の表面及び内部に捕集されたＰＭを除去する際の隔壁温度の上昇速度が高まり、ひいてはＰＭの除去を容易に行うことができる。また、隔壁の厚みを０．１ｍｍ以上とすることで、ハニカム構造体２１の十分な機械的強度を確保することができる。
【００６５】
（１１）  ハニカム部材２２の隔壁２７には酸化触媒が担持されていることが好ましい。この場合、隔壁２７の表面及び内部に捕集されたＰＭの除去を促進することができる。すなわち、ＰＭを容易に燃焼及び浄化することができる。
【００６６】
好ましい実施形態は、次のように変更することも可能である。
図７に示す第１の変形例のように、断面が楕円形のハニカム構造体２１を採用してもよい。この場合、充填層３５は、ハニカム構造体２１の外側面であって、中心Ｘの回りの等角度間隔位置（４５度、１３５度、２２５度、３１５度の位置）に設けられている。この例において０度位置は、中心Ｘから短軸Ｌに沿った延長線上にある、ハニカム構造体２１の外側面である。
【００６７】
図８に示す第２の変形例のように、垂直断面が略三角形のハニカム構造体２１を採用してもよい。
充填層３５及び塗布層３４の組成を同一のものとしたが、これらは異なっていてもよい。例えば、塗布層３４には無機中空体を含有せず、充填層３５にのみ無機中空体が含有されていてもよい。
【００６８】
ハニカム構造体２１の端面２９Ａ，２９Ｂ間に亘って充填層３５を設けたが、充填層３５は、少なくともハニカム構造体２１の上流側端面２９Ａの近傍に設けられればよい。
フィルタ外周部２１Ｂの外側面において０度、９０度、１８０度、２７０度の位置に充填層３５を設けたが、充填層３５の形成位置はこれに限定されるものではなく、充填層３５の形成位置は、ハニカム構造体２１の直径や、ハニカム部材２２の結束数により適宜変更される。例えば、図９に示す第３の変形例のように、ハニカム部材２２を３２個結束させて、直径が凡そ２０３ｍｍのハニカム構造体２１を製造する場合、充填層３５は、ハニカム構造体２１の外側面において、中心Ｘに対して４５度、１３５度、２２５度、３１５度の位置に配置してもよい。この例において０度位置は、中心Ｘに隣接する第１ハニカム部材２２Ａの外壁２６のうち、方向Ｐと平行な一外壁２６に沿った延長線上にある、ハニカム構造体２１の外側面である。
【００６９】
ハニカム構造体２１の直径の大きさや、結束させるハニカム部材２２の個数によっては、充填層３５を必要としない場合がある。例えば、図１０に示す第４の変形例のように、本実施形態のハニカム部材２２を４５個結束させて、直径が凡そ２２８ｍｍのハニカム構造体２１を製造する場合である。この場合、フィルタ外周部２１Ｂを構成する各ハニカム部材２２Ｂの垂直断面積Ｓ２は、フィルタコア部２１Ａを構成するハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対して４％以上となる。
【００７０】
第１ハニカム部材２２Ａを形成する多孔質セラミックよりも熱伝導率の低い材料により、第２ハニカム部材２２Ｂを形成してもよい。この場合、フィルタ外周部２１Ｂにおける断熱効果が高くなり、ケーシング１８側に熱が逃げにくくなる。これにより、フィルタ外周部２１Ｂの温度の低下が抑制され、ＰＭの除去の効率も良くなる。
【００７１】
本実施形態のハニカム構造体は自然着火方式以外の方式の排気ガス浄化装置に使用することができる。例えば、ヒータやバーナ等の加熱手段によってＰＭを除去する排気ガス浄化装置に使用することができる。また、ボイラーのような内燃機関以外の燃焼装置の排気ガス浄化装置に使用することができる。
【００７２】
本発明には以下の構成を有するハニカム構造体が含まれる。
（１）  接合材により結束された複数のハニカム部材であって、各々が外壁と、前記外壁の内側に設けられた隔壁と、前記隔壁により区画されて流体の流路として機能する複数のセルとを有する前記複数のハニカム部材と、塗布層からなる外側面とを備えるハニカム構造体であって、前記複数のハニカム部材のうち、各々が前記ハニカム構造体の軸線に直交する断面を有し、各断面が四角形である複数の第１のハニカム部材からなるフィルタコア部と、前記フィルタコア部の外側に配置されたフィルタ外周部であって、前記複数のハニカム部材のうち、各々が前記軸線に直交する断面を有し、各断面が四角形とは異なる形状である複数の第２のハニカム部材を備えた前記フィルタ外周部とを備え、各第１のハニカム部材の前記断面の断面積をＳ０で表し、前記充填層の前記軸線に直交する断面をＳ１で表したとき、前記断面積Ｓ０に対する前記断面積Ｓ１の割合が４％未満であることを特徴とするハニカム構造体。この構成によれば、フィルタ外周部を構成する各ハニカム部材においては、隔壁に捕集されたＰＭを十分に除去することができる程度の熱を保持することが可能となり、ＰＭによるセルの目詰まりを好適に抑制することができる。
【００７３】
（２）  前記断面積Ｓ０に対する前記断面積Ｓ１の割合が９％未満であるハニカム構造体。
（３）  前記軸線に直交する断面が楕円形状であり、前記ハニカム構造体は、前記ハニカム構造体の外側面において、前記ハニカム構造体の中心から短軸に沿った延長線上にある０度位置と、前記０度位置から４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度だけそれぞれ離間した４５度位置、１３５度位置、２２５度位置、及び３１５度位置とを有し、複数の充填層が、前記４５度位置、前記１３５度位置、前記２２５度位置、及び前記３１５度位置に配置されているハニカム構造体。この構成によれば、楕円形の断面を有するハニカム構造体において、フィルタ外周部における、ＰＭの除去を確実に行うことができる。
【００７４】
次に、本発明の試験例と比較例を説明する。
＜ハニカム構造体の製造＞
（試験例１）
試験例１では、図２、６に示すハニカム構造体２１を作製した。まず、平均粒径１０μｍのα型炭化珪素粉末７０００重量部と、平均粒径０．５μｍのα型炭化珪素粉末３０００重量部とを湿式混合し、得られた混合物１００００重量部に対して有機バインダ（メチルセルロース）５７０重量部と、水１７７０重量部とを加え、混錬して混合組成物を得た。その混合組成物に可塑剤（日本油脂社製、ユニルーブ（登録商標））３３０重量部と、潤滑剤（グリセリン）１５０重量部とを加え、更に混錬した後、押出成形し、図３に示す角柱状の生成形体を作製した。
【００７５】
次に、マイクロ波乾燥機等を用いて、生成形体を乾燥して、セラミック乾燥体を得た。生成形体の組成と同様の組成を有する封止材ペーストを所定のセルの開口に充填した。乾燥機で乾燥させた後、セラミック乾燥体を４００℃で脱脂し、常圧、２２００℃、アルゴン雰囲気下で、３時間焼成し、炭化珪素焼結体からなるハニカム部材２２（図３）を製造した。このハニカム部材２２の寸法は３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ（Ｈ×Ｗ×Ｌ）、気孔率は４２％、平均気孔径は１１μｍ、セル密度は２４０セル／平方インチ（ｃｐｓｉ）、セル隔壁の厚さは０．３ｍｍである。
【００７６】
別途、耐熱性の接合材ペーストを調整した。この接合材ペーストの組成は、平均繊維長２０μｍで平均繊維径２μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び水２８．４重量％である。接合材ペーストの粘度は３０Ｐａ・ｓ（室温）である。
【００７７】
別途、スペーサー（空隙保持部材）を用意した。各スペーサーは、両面に粘着材が塗布されたボール紙製で、直径５ｍｍ×厚さ１ｍｍの円盤である。
各ハニカム部材２２の各側面の各隅に１つのスペーサーを取り付けた。各スペーサーは、ハニカム部材２２の隅を区画する２つの辺からそれぞれ６．５ｍｍだけ離れた位置に取り付けた。スペーサー付きのハニカム部材２２を４個×４個に結束し、集合体Ｓを組み立てた。
【００７８】
次に、接合材ペースト供給装置に取り付けられたペースト供給室に集合体Ｓを設置した。ペースト供給室の内寸は、１４５ｍｍ×１４５ｍｍ×１５０ｍｍ（Ｈ×Ｗ×Ｌ）である。接合材ペースト供給装置は、集合体Ｓ中のハニカム部材２２間の空隙に対応する位置に形成された、幅５ｍｍの３つの供給溝を備える。各供給溝は、ペースト供給室の内面と接合材ペースト供給装置の内部とを連通する。ペースト供給室は、接合材ペースト供給装置に取り付けられた端部とは反対の端部に、開閉可能な底板を有する。この底板を閉じて、底板を集合体Ｓの端面（２９Ａまたは２９Ｂ）に当接させることで、ハニカム部材２２間の空隙を封止した。
【００７９】
この状態で、接合材ペースト供給装置のペースト供給室に接合材ペーストを投入した。接合材ペーストを、ペースト供給室の内面から集合体Ｓの側面に０．２ＭＰａの圧力で注入し、底板に当接した端面とは反対側の集合体Ｓの端面に０．０５ＭＰａの圧力で注入した。これにより、ハニカム部材２２間の間隙に接合材ペーストを充填した。次に、集合体Ｓを１００℃で１時間乾燥し、接合材ペーストを硬化させた。硬化後に、厚さ１ｍｍの接合材２４により一体化された集合体Ｓが得られた。
【００８０】
次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバ（ショット含有率３％、平均繊維長２０μｍ、平均繊維径６μｍ）２２，３重量％、無機粒子しとして平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２含有率３０重量％）７重量％、有機バインダとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％、及び水３９重量％を混合し、混錬することにより、充填層形成ペーストを調整した。
【００８１】
集合体Ｓの外側面の４箇所に充填層形成ペーストを塗布して、１２０℃１時間乾燥して、充填層形成ペーストを硬化させ、充填層３５を形成した（図５参照）。
次に、集合体Ｓをダイヤモンドカッターで切削し、直径１４２ｍｍの円柱状のハニカムブロックを作製した。
【００８２】
次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバ（ショット含有率３％、平均繊維長２０μｍ、平均繊維径６μｍ）２２，３重量％、無機粒子しとして平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２含有率３０重量％）７重量％、有機バインダとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％、及び水３９重量％を混合し、混錬することにより、塗布層形成ペーストを調整した。試験例１では、塗布層形成ペーストは充填層形成ペーストと同じ組成である。
【００８３】
次に、塗布層形成ペーストをハニカムブロックの外側面に塗布して、１２０℃１時間乾燥して、塗布層形成ペーストを硬化させ、塗布層３４を形成した。こうして、直径１４３ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカム構造体２１を得た。試験例１のハニカム構造体２１の構成の詳細を表１に示す。
【００８４】
（試験例２〜１０）
図２、６に示すように、試験例１と同様に製造した１６個のハニカム部材２２を結束し、ハニカム部材２２の束すなわち集合体Ｓを形成した。集合体Ｓの所定箇所に充填層３５を設け、集合体Ｓを所定形状に切削加工して、垂直断面が円形のハニカム構造体２１を得た。試験例２〜１０ハニカム構造体２１の構成の詳細を表１に示す。
【００８５】
（試験例１１〜１３）
試験例１と同様に製造した３２個のハニカム部材２２を結束し、ハニカム部材２２の束すなわち集合体Ｓを形成した。集合体Ｓの所定箇所に充填層３５を設け、集合体Ｓを所定形状に切削加工して、垂直断面が円形のハニカム構造体２１を得た（図９参照）。このハニカム構造体の構成の詳細を表１に示す。
【００８６】
（試験例１４、１５）
試験例１と同様に製造した１６個のハニカム部材２２を結束し、ハニカム部材２２の束をすなわち集合体Ｓを形成した。集合体Ｓの所定箇所に充填層３５を設け、集合体Ｓを所定形状に切削加工して、垂直断面が楕円形のハニカム構造体２１を得た（図７参照）。このハニカム構造体の構成の詳細を表１に示す。
【００８７】
（試験例１６）
試験例１と同様に４個×４個のハニカム部材２２を接合材２４で結束し、ハニカム部材２２の束をすなわち集合体Ｓを形成した。次に、集合体Ｓをダイヤモンドカッターで切削し、平坦部３２を有する直径１４２ｍｍのハニカムブロックを作製した。試験例１６では、充填層を形成する前に切削を行ってハニカムブロックを作製したため、このハニカムブロックの外側面は、図２（ｄ）のフィルタ外周部２１Ｂのものと同じである。
【００８８】
次に、ハニカムブロックを直径１４３ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円柱状の冶具に収容し、この冶具を、接合材ペースト供給装置に取り付けられたペースト供給室に設置した。冶具は、ステンレス合金製の２つの半円柱状の部品からなり、分割可能である。冶具とハニカムブロックの曲面状の外側面との間に１ｍｍの隙間が区画されるように、冶具は構成されている。接合材ペースト供給装置は、冶具とハニカムブロックとの間の隙間に対応した位置に複数のノズルを有する。ノズルから冶具とハニカムブロックとの間の隙間に試験例１の塗布層形成ペーストと同じ組成のペーストを注入した。
【００８９】
冶具に収容された状態のハニカムブロックをペースト供給室から取り出し、１２０℃１時間乾燥して、ペーストを硬化させ、充填層３５と塗布層３４とを同時に形成した。こうして、直径１４３ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカム構造体２１を得た。試験例１６のハニカム構造体２１の構成の詳細を表１に示す。
【００９０】
（試験例１７）
試験例１では、ダイヤモンドカッターを用いて集合体を切削したが、試験例１７では、四角柱状の複数のハニカム部材（第１のハニカム部材２２Ａ）と、複数種類の異形断面のハニカム部材（第２のハニカム部材２２Ｂ）を、押出成形によって作製した。各ハニカム部材の組成は試験例１のものと同じである。第１のハニカム部材２２Ａの生成形体を押出成形する際に使用するダイ（金型）を所望の形状のダイに変更することにより、複数種類の異形断面の第２のハニカム部材２２Ｂの生成形体を押出成形することができる。生成形体の乾燥、焼結等の処理については、試験例１を参照のこと。
【００９１】
試験例１と同じ方法でハニカム部材２２Ａ、２２Ｂを接合材２４で結束して、平坦部３２を有する直径１４２ｍｍのハニカムブロックを作製した。試験例１６と同じ方法でハニカムブロックに充填層３５と塗布層３４とを同時に形成した。試験例１７のハニカム構造体２１の構成の詳細を表１に示す。
【００９２】
（比較例１）
比較例１においては、図６に示すように２０個のハニカム部材２２からハニカム構造体を製造した。従って、比較例１のハニカム構造体は試験例１〜１０の充填層３５を備えていない。このハニカム構造体の構成の詳細を表１に示す。
【００９３】
（比較例２）
比較例２においては、図９に示すように、３６個のハニカム部材２２からハニカム構造体を製造した。従って、比較例２のハニカム構造体は試験例１１〜１３の充填層３５を備えていない。このハニカム構造体の構成の詳細を表１に示す。
【００９４】
（比較例３）
図１０に示すように、４５個のハニカム部材２２を結束し、ハニカム部材２２の束を形成した。ハニカム部材２２の束を切削加工して、垂直断面が円形のハニカム構造体を得た。本比較例３のハニカム構造体２１においては、充填層３５に代用しなければならないハニカム部材２２Ｂ、すなわち垂直断面積が極度に小さいハニカム部材２２Ｂがフィルタ外周部２１Ｂに存在している。ハニカム構造体に関する詳細については表１に示す。
【００９５】
（比較例４）
試験例１と同様に、接合材２４を用いて４個×４個のハニカム部材２２を結束して集合体を作製した。充填層を形成せずに、ダイヤモンドカッターで集合体を切削して、図２（ｄ）のように４つの平坦部３２を有する直径１４２ｍｍのハニカムブロックを作製した。ハニカムブロックの外側面に実施例１の塗布層形成ペーストを塗布した。ゴム製の平板スキージで塗布層の厚みを０．５ｍｍに調節し、４つの平坦部を有するハニカム構造体を作製した。すなわち、比較例４のハニカム構造体の外側面は、図２（ｄ）のフィルタ外周部２１Ｂのものとほぼ同じである。
【００９６】
【表１】
0005475080.tif 000002
「集合体の寸法」：直径（φ）×長さ（Ｌ）を示す。
【００９７】
「充填層位置」：試験例１〜１３、１６、１７、及び比較例１〜４の角度の値は、図２（ａ）及び図９を参照のこと。試験例１４及び１５の角度の値は、図７を参照のこと。
「第２ハニカム部材の垂直断面積」：フィルタ外周部２１Ｂを構成する各第２ハニカム部材２２Ｂの垂直断面積のうち、最も小さい値を記す。表１中における、各垂直断面積の単位は、ｃｍ２である。
＜充填層の物性評価＞
上記各例のハニカム構造体２１に設けられた充填層３５（特に、充填層３５に含有された無機繊維）に関する、下記の物性評価を行った。その結果を表２に示す。
（１）「無機繊維の平均繊維径」：走査型電子顕微鏡を用いて充填層３５の断面を撮影し、そのときの写真からランダムに選択した１００本の無機繊維の繊維径の平均値を算出した。
（２）「無機繊維の平均繊維長」：走査型電子顕微鏡を用いて充填層３５の断面を撮影し、そのときの写真からランダムに選択した１００本の無機繊維の繊維長の平均値を算出した。
（３）「無機繊維のタップ密度」：ＪＩＳ  Ｒ  １６２８−１９９７「ファインセラミックス粉末の嵩密度測定方法」の定容積測定法に従って測定して得た値をいう。
＜ハニカム構造体の評価試験＞
（評価１：目詰まりのしやすさ）
各例のハニカム構造体２１を排気ガス浄化装置１０に設置し、図１１に示すように、回転数及びトルクを適宜変化させながら６００秒間エンジンを運転させて、ハニカム構造体２１による排気ガスの浄化試験を行った。その後、フィルタ外周部２１Ｂを構成する第２ハニカム部材２２Ｂのセル２８がＰＭによって目詰まりするまで同様の試験を繰り返し行い、第２ハニカム部材２２Ｂが目詰まりしたときの試験回数を求めた。そして、以下の基準に従い評価した。その結果を表２に示す。
○：浄化試験を１５０回以上行っても、第２ハニカム部材に目詰まりが確認されない
×：浄化試験を５０回行ったとき、第２ハニカム部材に目詰まりが確認された
「目詰まりのしやすさ」に関しては、第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対する、第２ハニカム部材２２Ｂの垂直断面積Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ０）の値と関連付けて考察を行った。
（評価２：充填層の耐久性）
評価１の浄化試験を１５０回行った後の、充填層の状態について、以下の基準に従い目視にて評価した。その結果を表２に示す。
○：変化なし、△：僅かな亀裂が認められる、×：剥離する  「充填層の耐久性」に関しては、第１ハニカム部材２２Ａの垂直断面積Ｓ０に対する、充填層３５の垂直断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｓ０）の値や、無機繊維の性質と関連付けて考察を行った。ちなみに、表２中の「＊」印は、評価１において、第２ハニカム部材２２Ｂが目詰まりするまでの試験回数が少ないため、充填層の耐久性に関して正当な評価ができないといった理由から、評価を省略したことを意味する。
【００９８】
比較例４のハニカム構造体について、評価１、２の測定中に排気ガスの漏れが発生したため、評価１、２は行えなかった。ガス漏れの原因はハニカム構造体をケーシング１８に設置する際に、ハニカム構造体の外側面にある４つの平坦部と断熱材１９との間に隙間が生じたためと考えられる。平坦部は、断熱材１９によるハニカム構造体の保持力を低下させる。そのため、ハニカム構造体を断熱材１９でタイトに締め付けても、使用時にハニカム構造体が移動したり、がたついたり、ガスが漏れたりするのを完全に防止することは困難である。この点、試験例１〜１７のハニカム構造体には平坦部がないため、ハニカム構造体の移動、がたつき、ガス漏れは生じなかった。
【００９９】
【表２】
0005475080.tif 000003
表２に示すように、試験例１〜１７においては、「Ｓ２／Ｓ０」の値が４％以上であり、フィルタ外周部２１Ｂを構成する第２ハニカム部材２２Ｂにおける目詰まりが確認されなかった。これは、フィルタ外周部２１Ｂを構成する各第２ハニカム部材２２Ｂが、ＰＭを十分に除去し得る熱量を保持することが可能な容量（垂直断面積に対応）に設定されていることに起因するものと考えられる。一方、比較例１〜４においては、Ｓ２／Ｓ０の値が４％未満となり、垂直断面積が極度に小さいハニカム部材がフィルタ外周部２１Ｂに存在している。このため、そうした特定のハニカム部材の内部においては、ＰＭを十分に除去することができず、ＰＭによるセル２８の目詰まりが確認された。
【０１００】
試験例１〜５、及び試験例１１〜１７においては、サイクル試験後の充填層３５の状態に何ら変化はなかった。これは、無機繊維の平均繊維径が１〜４０μｍ、平均繊維長が１０〜２００μｍ、タップ密度が５５〜６５ｇ／ｃｍ３に設定されていることから、充填層３５の耐熱性及び強度が十分に確保され、その結果、充填層３５の耐久性が向上したものと考えられる。
【０１０１】
一方、試験例７〜１０に関しては、充填層３５に僅かな亀裂が認められた。これは、無機繊維が含有されていない、又は無機繊維の平均繊維径、平均繊維長及びタップ密度のいずれかが上記所定の範囲を満たしていないことから、充填層３５の耐熱性及び強度が不十分であったことが要因と考えられる。また、試験例６及び試験例１５においては、充填層３５の剥離が認められた。これは、試験例６及び試験例１５では「Ｓ１／Ｓ０」の値が４％以上であり、他の試験例と比較して、充填層３５の垂直断面積が極度に大きいため、排気ガスによる加熱に際して温度ムラが生じやすくなるとともに、内部の熱応力が過剰なものとなり、最終的には剥離したものと考えられる。ちなみに、試験例１４の結果から、上記「Ｓ１／Ｓ０」の値が９％未満であれば、充填層３５の十分な耐久性を維持することが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【０１０２】
２１…ハニカム構造体、２１Ａ…フィルタコア部、２１Ｂ…フィルタ外周部、２２…ハニカム部材、２７…隔壁、２８…セル、３５…充填層。
【図１】
0005475080.tif 000004
【図２】
0005475080.tif 000005
【図３】
0005475080.tif 000006
【図４】
0005475080.tif 000007
【図５】
0005475080.tif 000008
【図６】
0005475080.tif 000009
【図７】
0005475080.tif 000010
【図８】
0005475080.tif 000011
【図９】
0005475080.tif 000012
【図１０】
0005475080.tif 000013
【図１１】
0005475080.tif 000014