(57)【要約】【課題】圧力損失の増加を抑制することができるとともに、熱応力を良好に低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】ハニカムセグメント４と、目封止部５と、接合層７と、を備え、ハニカムセグメント４が、流入端面１１の面積よりも、流出端面１２の面積が大きくなるように構成されてなるとともに、ハニカムセグメント４の軸方向Ｘに垂直な断面形状が、当該軸方向Ｘにおいて相似性を有するように構成されてなり、且つ、接合層７の厚さが、流入端面１１側から流出端面１２側に向かう方向の少なくとも一部において薄くなるように構成され、ハニカムセグメント４の軸方向Ｘの長さＬ１に対して、接合層７の軸方向Ｘの長さＬ２が、９５％未満の長さであり、且つ、流出端面１２から軸方向Ｘに５ｍｍ以上の範囲には、ハニカムセグメント４の側面同士を接合する接合層７が配設されていないハニカムフィルタ１００。【選択図】図５
2014069123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路となる流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有する複数個のハニカムセグメントと、
前記ハニカムセグメントに形成された前記セルのうちの第一セルの前記流入端面側の開口部を封止するとともに、前記第一セル以外の第二セルの前記流出端面側の開口部を封止する複数個の目封止部と、
複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士の一部を接合する接合層と、を備え、
前記ハニカムセグメントが、前記流入端面の面積よりも、前記流出端面の面積が大きくなるように構成されてなるとともに、前記ハニカムセグメントの前記流入端面から前記流出端面に向かう軸方向に垂直な断面形状が、当該軸方向において相似性を有するように構成されてなり、且つ、
前記ハニカムセグメントの側面同士を接合する前記接合層の厚さが、前記流入端面側から前記流出端面側に向かう方向の少なくとも一部において薄くなるように構成され、
前記ハニカムセグメントの前記軸方向の長さＬ１に対して、前記接合層の前記軸方向の長さＬ２が、９５％未満の長さであり、且つ、前記流出端面から前記軸方向に５ｍｍ以上の範囲には、前記ハニカムセグメントの側面同士を接合する前記接合層が配設されていないハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記ハニカムセグメントは、前記軸方向に直交する断面における面積が、前記軸方向の少なくとも一部において、前記流入端面から前記流出端面に向かって漸増するように構成されたものである請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記セルは、前記軸方向に直交する断面における開口面積が、前記軸方向の少なくとも一部において、前記流入端面から前記流出端面に向かって漸増するように形成されたものである請求項２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記流入端面における前記接合層の厚さが、前記流出端面から前記軸方向において最も近い位置の前記接合層の厚さの１２０％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記隔壁が、炭化珪素、窒化珪素、ムライト、サイアロン、アルミニウムチタネート、アルミナ、及びコージェライトからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする請求項１〜４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、排ガスに含まれる粒子状物質を良好に捕集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】
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比較して熱効率がよく、地球温暖化対策としての二酸化炭素排出低減要求に合致する自動車用エンジンとして利点がある。一方で、ディーゼルエンジンは、拡散燃焼により、粒子状物質を多量に含む排ガスを排出する。
【０００３】
排ガス中の粒子状物質は、環境や人体への影響が指摘されており、排ガス中の粒子状物質を大気中に放出しないための対策が必要である。従来、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の粒子状物質の量は、排ガス中の粒子状物質の質量比率によって規制されていた。そして、近年では、上述した粒子状物質の質量比率による規制に加え、排ガス中の粒子状物質の個数を規制対象とした、より厳しい排ガス規制も行われるようになっている。
【０００４】
ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の粒子状物質の質量や個数を低減する方法としては、ディーゼルエンジンにおける燃焼の改善による方法を挙げることができる。但し、このような燃焼の改善による方法では、粒子状物質の質量や個数を低減できる量には限界がある。このため、ディーゼルエンジンの排気系にフィルタを設置し、このフィルタによって排ガス中の粒子状物質を捕集する方法が、排ガス中の粒子状物質の質量や個数を低減する有効な方法と考えられている。
【０００５】
排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとしては、多孔質の隔壁を備えたウォールフロー型のフィルタを挙げることができる。このようなウォールフロー型のフィルタにおいては、多孔質の隔壁を排ガスが透過し、多孔質の隔壁によって、排ガス中の粒子状物質が捕集される。
【０００６】
このウォールフロー型のフィルタでは、圧力損失を低減するためには、濾過流速を小さくすることが必要である。このため、現在、排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとしては、複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム構造体を用いたハニカムフィルタが広く用いられている。このハニカムフィルタでは、ハニカム構造体に形成されたセルのうち、所定のセルの一方の開口部と、残余のセルの他方の開口部とが、目封止部によって封止されている。このようなハニカムフィルタは、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハニカム構造を有しているため、排ガスが透過する濾過面積を大きくすることができる。
【０００７】
ハニカムフィルタによって、排ガス中のスス等の粒子状物質を捕集すると、隔壁に捕集した粒子状物質が堆積する。継続的にハニカムフィルタによって粒子状物質の捕集を行っていると、隔壁に堆積した粒子状物質により、ハニカムフィルタの圧力損失が増大する。ハニカムフィルタの圧力損失を低減されるためには、隔壁に堆積した粒子状物質に高温のガスを当てて、粒子状物質を強制的に燃焼除去する必要がある。このような粒子状物質の燃焼除去を、フィルタの再生ということがある。
【０００８】
フィルタの再生時には、スス等の粒子状物質の燃焼熱によって、フィルタに熱応力が発生し、発生した熱応力により、再生中のフィルタが破損することがある。熱応力によるフィルタの破損を防止するために、複数個のハニカムセグメントを作製し、この複数個のハニカムセグメントを接合して、ハニカムフィルタを製造する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載のハニカムフィルタにおいては、弾性率の低い変形し易い接合材によって、複数個のハニカムセグメントを接合している。以下、複数個のハニカムセグメントを接合して製造されたハニカムフィルタを、「セグメント構造のハニカムフィルタ」ということがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５３９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
セグメント構造のハニカムフィルタは、１個のハニカム構造体を用いて製造されたハニカムフィルタと比較して、フィルタの各部にて発生する熱応力を低減することができる。しかしながら、セグメント構造のハニカムフィルタにおいては、排ガスの流れ方向に垂直な断面において、ハニカムセグメントを接合する接合材の厚さの分だけ、排ガスが通過する流路面積が減少してしまうこととなる。このため、流路面積の減少に伴い、排ガスの流速が増加することとなり、その結果、ハニカムフィルタの圧力損失が増加してしまうという問題があった。
【００１１】
エンジンから排出される排ガスをハニカムフィルタによって浄化する際には、ハニカムフィルタの流出端面側の温度がより高くなる。このため、ハニカムフィルタに発生する熱応力は、流出端面側において最も大きくなる。従来のセグメント構造のハニカムフィルタにおいては、接合材によって、ハニカムフィルタに生じる熱応力をある程度緩和させることができる。しかしながら、上述したような、流出端面側にて発生する大きな熱応力については、従来のセグメント構造のハニカムフィルタでも十分に低減することができず、更なる改善が求められていた。即ち、特許文献１に記載されているような、弾性率の低い変形し易い接合材を用いたとしても、ハニカムセグメント相互間の自由な変形が完全に確保されるものではなく、大きな熱応力が発生した場合には、十分に熱応力を低減することは困難であった。
【００１２】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、排ガスに含まれる粒子状物質を良好に捕集することが可能なハニカムフィルタを提供する。特に、従来のセグメント構造のハニカムフィルタに比して、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ハニカムフィルタに生じる熱応力を良好に低減することが可能なハニカムフィルタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、以下に示す、ハニカムフィルタが提供される。
【００１４】
［１］  流体の流路となる流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有する複数個のハニカムセグメントと、前記ハニカムセグメントに形成された前記セルのうちの第一セルの前記流入端面側の開口部を封止するとともに、前記第一セル以外の第二セルの前記流出端面側の開口部を封止する複数個の目封止部と、複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士の一部を接合する接合層と、を備え、前記ハニカムセグメントが、前記流入端面の面積よりも、前記流出端面の面積が大きくなるように構成されてなるとともに、前記ハニカムセグメントの前記流入端面から前記流出端面に向かう軸方向に垂直な断面形状が、当該軸方向において相似性を有するように構成されてなり、且つ、前記ハニカムセグメントの側面同士を接合する前記接合層の厚さが、前記流入端面側から前記流出端面側に向かう方向の少なくとも一部において薄くなるように構成され、前記ハニカムセグメントの前記軸方向の長さＬ１に対して、前記接合層の前記軸方向の長さＬ２が、９５％未満の長さであり、且つ、前記流出端面から前記軸方向に５ｍｍ以上の範囲には、前記ハニカムセグメントの側面同士を接合する前記接合層が配設されていないハニカムフィルタ。
【００１５】
［２］  前記ハニカムセグメントは、前記軸方向に直交する断面における面積が、前記軸方向の少なくとも一部において、前記流入端面から前記流出端面に向かって漸増するように構成されたものである前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
【００１６】
［３］  前記セルは、前記軸方向に直交する断面における開口面積が、前記軸方向の少なくとも一部において、前記流入端面から前記流出端面に向かって漸増するように形成されたものである前記［２］に記載のハニカムフィルタ。
【００１７】
［４］  前記流入端面における前記接合層の厚さが、前記流出端面から前記軸方向において最も近い位置の前記接合層の厚さの１２０％以上である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００１８】
［５］  前記隔壁が、炭化珪素、窒化珪素、ムライト、サイアロン、アルミニウムチタネート、アルミナ、及びコージェライトからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする前記［１］〜［４］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、複数個のハニカムセグメントの側面同士の一部を接合層によって接合したセグメント構造のハニカムフィルタである。本発明のハニカムフィルタにおいては、ハニカムセグメントが、流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きくなるように構成されている。また、このハニカムセグメントは、ハニカムセグメントの流入端面から流出端面に向かう軸方向に垂直な断面形状が、当該軸方向において相似性を有するように構成されている。更に、ハニカムセグメントの側面同士を接合する接合層の厚さが、ハニカムセグメントの流入端面側から流出端面側に向かう方向の少なくとも一部において薄くなるように構成されている。更に、ハニカムセグメントの上記軸方向の長さＬ１に対して、接合層の上記軸方向の長さＬ２が、９５％未満の長さである。更に、流出端面から軸方向に５ｍｍ以上の範囲には、ハニカムセグメントの側面同士を接合する接合層が配設されていない。即ち、流出端面を起点として、この流出端面から軸方向に０〜５ｍｍまでの範囲には、少なくとも接合層が配設されていない。このような本発明のハニカムフィルタは、従来のセグメント構造のハニカムフィルタに比して、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ハニカムフィルタに生じる熱応力を良好に低減することができる。
【００２０】
より具体的には、本発明のハニカムフィルタは、各ハニカムセグメントが、流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きくなるように構成されている。このため、各ハニカムセグメントを、流入端面側の側面同士を接合層によって良好に接合しつつ、流出端面側の接合層の厚さを薄くすることができる。ハニカムセグメントの流出端面の面積が大きく、また、流出端面側の接合層の厚さを薄くすることにより、流出端面側でのガス流速を低減させることができるため、従来のセグメント構造のハニカムフィルタに比して、圧力損失の増加を抑制することができる。また、本発明のハニカムフィルタにおいては、流出端面から軸方向に５ｍｍ以上の範囲には、ハニカムセグメントの側面同士を接合する接合層が配設されていない。即ち、本発明のハニカムフィルタにおいては、熱応力が最も大きく生じる流出端面において、ハニカムセグメント相互間が、接合層によって拘束されていない。このため、各ハニカムセグメントが、流出端面側においてそれぞれ自由に変形（例えば、熱膨張）することができ、熱応力を良好に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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、流入端面を上向きにした状態を示す。
【図２】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、流出端面を上向きにした状態を示す。
【図３】本発明のハニカムフィルタの一の実施形態の、流入端面を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明のハニカムフィルタの一の実施形態の、流出端面を模式的に示す平面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明のハニカムフィルタの一の実施形態に用いられるハニカムセグメント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】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施の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、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２３】
（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１〜図５に示すようなハニカムフィルタ１００である。図１〜図５に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、複数個のハニカムセグメント４と、複数個の目封止部５と、接合層７と、を備えたセグメント構造のハニカムフィルタ１００である。セグメント構造のハニカムフィルタ１００とは、複数個のハニカムセグメント４が、接合層７により接合されたハニカムフィルタのことをいう。
【００２４】
ここで、図１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、流入端面を上向きにした状態を示す。図２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、流出端面を上向きにした状態を示す。図３は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態の、流入端面を模式的に示す平面図である。図４は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態の、流出端面を模式的に示す平面図である。図５は、図３のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【００２５】
ハニカムセグメント４は、流体の流路となる流入端面１１から流出端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する隔壁１を有する筒状のものである。ハニカムセグメント４は、図６に示すように、最外周に位置する外壁３を更に有するものであってもよい。図６は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【００２６】
図１〜図５に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、複数個のハニカムセグメント４の側面同士の一部を接合する接合層７を備える。図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００においては、１６個のハニカムセグメント４が接合層７によって接合されている。図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００においては、接合層７によって接合されたハニカムセグメント４を囲繞するように、外周コート層８が配設されている。
【００２７】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムセグメント４に形成されたセル２の流入端面１１側又は流出端面１２側の端部が、目封止部５によって封止されている。即ち、目封止部５によって、ハニカムセグメント４に形成されたセル２のうちの第一セル２ａの流入端面１１側の開口部が封止され、また、第一セル２ａ以外の第二セル２ｂの流出端面１２側の開口部が封止されている。「第一セル２ａ」は、流入端面１１におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセルである。「第二セル２ｂ」は、流出端面１２におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセルである。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、第二セル２ｂの流入端面１１の開口部から、排ガス等の流体が流入する。一方、第一セル２ａには、排ガス等の流体が直接流入することはできず、第二セル２ｂに流入した流体が、隔壁１を通過して第一セル２ａ内に流入し、第一セル２ａの流出端面１２の開口部から流出される。第二セル２ｂから第一セル２ａに流体が移動する際に、多孔質の隔壁１によって流体中の粒子状物質が捕集される。
【００２８】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムセグメント４が、図６に示すように、流入端面１１の面積よりも、流出端面１２の面積が大きくなるように構成されている。ハニカムセグメント４の流入端面１１の面積は、最外周に位置する外壁３により囲われる流入端面１１の面積のことである。また、ハニカムセグメント４の流出端面１２の面積は、最外周に位置する外壁３により囲われる流出端面１２の面積のことである。また、このハニカムセグメント４は、ハニカムセグメント４の流入端面１１から流出端面１２に向かう軸方向Ｘに垂直な断面形状が、当該軸方向Ｘにおいて相似性を有するように構成されている。なお、ハニカムセグメント４は、軸方向Ｘに直交する断面における面積が、軸方向Ｘの少なくとも一部において、流入端面１１から流出端面１２に向かって漸増するように構成されたものであることが好ましい。例えば、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムセグメント４の全体形状が、錐台形状であることが好ましい。図６に示すハニカムセグメント４は、ハニカムセグメント４の全体形状が、四角錐台形状の場合の例を示す。図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００においては、接合層７によって接合された１６個のハニカムセグメント４のうち、中央部分に配置された４個のハニカムセグメント４が、四角錐台形状である。また、接合層７によって接合された１６個のハニカムセグメント４のうち、外周部分に配置された１２個のハニカムセグメント４は、ハニカムフィルタ１００の全体形状（円筒形状）に合わせて、その外周が研削加工されている。ハニカムフィルタ１００の外周部分には、接合層７によって接合された１６個のハニカムセグメント４を囲繞するように外周コート層８が配設されている。
【００２９】
また、本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカムセグメント４の側面同士を接合する接合層７は、流入端面１１側から流出端面１２側に向かう方向の少なくとも一部において、流入端面１１側の厚さよりも流出端面１２側の厚さが薄くなるように構成されている。即ち、上述したように、ハニカムセグメント４は、流入端面１１の面積よりも、流出端面１２の面積が大きくなるように構成されたものである。そのため、それぞれのハニカムセグメント４の流出端面１２が同一平面上に位置するように配列した際には、各ハニカムセグメント４の側面相互間には、流出端面１２側よりも、流入端面１１側に広い隙間ができることとなる。言い換えれば、各ハニカムセグメント４の側面相互間の隙間は、流入端面１１よりも、流出端面１２側が狭くなる。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、このように配列した複数個のハニカムセグメント４の側面相互間の隙間を埋めるように接合層７が配置されている。このため、各ハニカムセグメント４を、流入端面１１側の側面同士を接合層７によって良好に接合しつつ、流出端面１２側の接合層７の厚さを薄くすることができる。ハニカムセグメント４の流出端面１２の面積が大きく、また、流出端面１２側の接合層７の厚さを薄くすることにより、流出端面１２側でのガス流速を低減させることができる。そのため、従来のセグメント構造のハニカムフィルタに比して、圧力損失の増加を抑制することができる。
【００３０】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムセグメント４の流入端面１１から流出端面１２に向かう軸方向Ｘの長さＬ１に対して、接合層７の上記軸方向Ｘの長さＬ２が、９５％未満の長さである。また、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、流出端面１２から上記軸方向Ｘに５ｍｍ以上の範囲には、ハニカムセグメント４の側面同士を接合する接合層７が配設されていない。即ち、流出端面１２を起点として、この流出端面１２から軸方向Ｘに０〜５ｍｍまでの範囲には、少なくとも接合層７が配設されていない。このように、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、熱応力が最も大きく生じる流出端面１２において、ハニカムセグメント４相互間が、接合層７によって拘束されていない。このため、各ハニカムセグメント４が、流出端面１２側においてそれぞれ自由に変形（例えば、熱膨張）することができ、熱応力を良好に低減することができる。「ハニカムセグメント４の流入端面１１から流出端面１２に向かう軸方向Ｘ」とは、ハニカムセグメント４の流出端面１２に対して直角な方向のことをいう。
【００３１】
このように、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、従来のセグメント構造のハニカムフィルタに比して、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ハニカムフィルタ１００に生じる熱応力を良好に低減することができる。
【００３２】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムセグメント４の軸方向Ｘに垂直な断面形状が、この軸方向Ｘに相似性を有する。以下、「ハニカムセグメント４の軸方向Ｘに垂直な断面形状」を、単に「ハニカムセグメント４の断面形状」ということがある。「ハニカムセグメント４の断面形状が、軸方向Ｘに相似性を有する」とは、例えば、以下のように構成されていることを意味する。ハニカムセグメント４の断面形状が、流入端面１１から流出端面１２に向かって拡大する場合に、ハニカムセグメント４を構成する隔壁１の厚さ、及び当該隔壁１によって区画されるセルの大きさが、一定の比率を維持しながら拡大する。例えば、このようなハニカムセグメント４においては、当該ハニカムセグメント４の軸方向Ｘにおいて、そのセル密度が一定である。このように構成することによって、流出端面１２側でのガス流速を良好に低減させることができ、ハニカムフィルタ１００の圧力損失の増加を抑制することができる。ハニカムセグメント４に形成されるセル２は、軸方向Ｘに直交する断面における開口面積が、この軸方向Ｘの少なくとも一部において、流入端面１１から流出端面１２に向かって漸増するように形成されたものであることが更に好ましい。
【００３３】
また、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、流入端面１１における接合層７の厚さが、流出端面１２から軸方向Ｘにおいて最も近い位置の接合層７の厚さの１２０％以上であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカムセグメント４の流出端面１２側の拘束が十分に開放されるため、流出端面１２側の熱応力の発生をより有効に抑制することができる。このため、ハニカムフィルタ１００の隔壁１に堆積した粒子状物質に高温のガスを当てて、粒子状物質を強制的に燃焼除去する再生時においても、ハニカムフィルタ１００にクラック等の破損がより生じ難くなる。
【００３４】
本実施形態のハニカムフィルタ１００の全体形状は、特に限定されないが、円筒形状、端面が楕円形やレーストラック形状の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の角筒状等が好ましい。ハニカムフィルタ１００の全体形状は、極端に小さな曲率半径を避け、応力集中を避ける観点から、円筒形状、端面が楕円形やレーストラック形状の筒形状であることがより好ましい。図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００は、円筒形状の場合の例を示している。また、図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００は、外周コート層８を有している。外周コート層８は、複数個のハニカムセグメント４が互いの側面同士が対向するように配置された状態で接合された接合体の外周部分に、セラミック材料を塗工して形成したものであることが好ましい。
【００３５】
以下、本実施形態のハニカムフィルタについて、構成要素ごとに更に詳細に説明する。
【００３６】
（１−１）ハニカムセグメント：
ハニカムセグメント４は、流体の流路となる流入端面１１から流出端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する隔壁１を有する筒状のものである。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、複数個のハニカムセグメント４が接合層７によって接合されている。複数個のハニカムセグメント４は、図１〜図５に示すように、ハニカムフィルタ１００の全体形状（円筒形状）に合わせて、外周部分が研削加工されたハニカムセグメント４を有することがある。以下、接合層７によって接合されたハニカムセグメント４のうち、中央部分に配置され、その外周が研削加工されていないハニカムセグメントを、完全セグメントということがある。また、接合層７によって接合されたハニカムセグメント４のうち、外周部分に配置され、その外周が研削加工されたハニカムセグメントを、不完全セグメントということがある。以下、特に断りのない限り、ハニカムセグメントの説明については、完全セグメントを例に説明する。なお、不完全セグメントは、完全セグメントの外周が、ハニカムフィルタ１００の全体形状に合わせて研削加工されたものである。このため、研削加工前の不完全セグメントは、完全セグメントと同様に構成されたものであることが好ましい。
【００３７】
ハニカムセグメント４は、流入端面１１の面積よりも、流出端面１２の面積が大きくなるように構成されている。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、流入端面１１の面積Ｓ１に対して、流出端面１２の面積Ｓ２が、１．０２〜１．０６倍であることが好ましく、１．０３〜１．０５倍であることが好ましく、１．０４〜１．０５倍であることが特に好ましい。このように構成することによって、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ハニカムフィルタに生じる熱応力を良好に低減することができる。流入端面１１の面積Ｓ１に対して、流出端面１２の面積Ｓ２が、１．０２倍未満であると、面積Ｓ１と面積Ｓ２との差異が小さすぎ、圧力損失の増加抑制効果と、熱応力の低減効果との両立が困難になることがある。特に、圧力損失の増加抑制効果が得られ難い。また、流入端面１１の面積Ｓ１に対して、流出端面１２の面積Ｓ２が、１．０６倍超であると、面積Ｓ１と面積Ｓ２との差異が大きすぎ、接合層７の占める比率が増大して、圧力損失の増加抑制効果が十分に得られなくなることがある。
【００３８】
また、ハニカムセグメントの流入端面の面積Ｓ１は、４００〜１６０００ｍｍ２であることが好ましく、８００〜３０００ｍｍ２であることが更に好ましく、１０００〜２０００ｍｍ２であることが特に好ましい。特に、ハニカムセグメントの流入端面が四角形の場合には、ハニカムセグメントの流入端面の一辺の長さが、３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であることが好ましい。流入端面の一辺の長さが、３０ｍｍ未満であると、接合層の相対的な厚さが厚くなり、これまでに説明した圧力損失の増加抑制効果を超える圧力損失の増加を生じることがある。流入端面の一辺の長さが、５０ｍｍを超えると、個々のハニカムセグメント内の最大、最小温度差が過大になり、ハニカムセグメントに極めて大きな熱応力が発生してしまうことがある。
【００３９】
ハニカムセグメント４の形状は、完全セグメントと不完全セグメントの場合で異なる。完全セグメントの形状は、軸方向Ｘに直交する断面形状が多角形の錐台形状であることが好ましい。なお、ハニカムセグメント４の形状は、上記断面形状が、正方形又は長方形の四角錐台形状、上記断面形状が、六角形の六角錐台形状であることがより好ましい。一方、不完全セグメントの形状は、軸方向Ｘに直交する断面形状の一部に、ハニカムフィルタの外周形状に対応した形状（例えば、円弧部分）を有する錐台形状である。
【００４０】
セルの形状（軸方向Ｘに垂直な断面における開口形状）については特に制限はない。例えば、三角形、四角形、六角形、八角形等の形状を挙げることができる。四角形の場合には、正方形、又は長方形が好ましく、正方形がより好ましい。
【００４１】
隔壁の厚さは、流入端面において、１２５〜４３０μｍであることが好ましく、１５０〜３６０μｍであることが更に好ましく、１８０〜３６０μｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが１２５μｍより薄いと、溜まったススを燃焼により除去する際に、ハニカムフィルタの温度が過大になり、これまでに説明した熱応力の低減効果を得られたとしても、熱応力によって隔壁が破損してしまうことがある。隔壁の厚さが４３０μｍより厚いと、ハニカムフィルタの初期の圧力損失が高くなることがある。即ち、これまでに説明した圧力損失の増加抑制効果を超えるような過大な圧力損失の増加が生じることがある。本実施形態のハニカムフィルタにおいては、上述したように、ハニカムセグメントの断面形状が、このハニカムセグメントの軸方向Ｘに相似性を有することが好ましい。このため、ハニカムセグメントの断面形状が、流入端面から流出端面に向かって拡大する場合に、隔壁の厚さ、及び当該隔壁によって区画されるセルの大きさが、一定の比率を維持しながら拡大することが好ましい。
【００４２】
隔壁の気孔率は、３５〜８５％であることが好ましく、３８〜７０％であることが更に好ましく、４０〜６８％であることが特に好ましい。気孔率が３５％より小さいと、ハニカムフィルタの初期の圧力損失が高くなることがある。気孔率が８５％より大きいと、ハニカムフィルタの強度が低くなることがある。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。ハニカムセグメントの隔壁は、ハニカムフィルタを構成する複数個のハニカムセグメントにおいて、それぞれ同じ気孔率となるように形成されたものであることが好ましい。
【００４３】
隔壁の平均細孔径は、５〜３０μｍであることが好ましく、７〜２５μｍであることが更に好ましく、８〜２１μｍであることが特に好ましい。平均細孔径が５μｍより小さいと、ハニカムフィルタの初期の圧力損失が高くなることがある。平均細孔径が３０μｍより大きいと、ハニカムフィルタの強度が低くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した値である。ハニカムセグメントの隔壁は、ハニカムフィルタを構成する複数個のハニカムセグメントにおいて、それぞれ同じ平均細孔径となるように形成されたものであることが好ましい。
【００４４】
ハニカムセグメントのセル密度は、特に制限されないが、１５〜７０個／ｃｍ２であることが好ましく、２３〜６２個／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度が、１５個／ｃｍ２より小さいと、ハニカムフィルタの強度が低くなることがある。セル密度が、７０個／ｃｍ２より大きいと、セルの断面積（軸方向Ｘに直交する断面の面積）が小さくなるため、圧力損失が高くなることがある。複数個のハニカムセグメントは、ハニカムフィルタを構成する複数個のハニカムセグメントにおいて、それぞれ同じセル密度となるように構成されたものであることが好ましい。
【００４５】
ハニカムフィルタ１００を構成するハニカムセグメント４の個数についても特に制限はない。例えば、図１〜図５に示すハニカムフィルタ１００は、１２個のハニカムセグメント４を備えたものである。このハニカムフィルタ１００においては、４個のハニカムセグメント４が完全セグメントであり、この完全セグメントが、軸方向Ｘに直交する断面において、縦２個×横２個の配列で並んだ状態になっている。また、上記４個の完全セグメントの外周（軸方向Ｘに直交する断面における外周）に位置する１２個のハニカムセグメント４が、不完全セグメントである。
【００４６】
隔壁の材料としては、多孔質の隔壁を形成可能な材料であれば特に制限はないが、炭化珪素、窒化珪素、ムライト、サイアロン、アルミニウムチタネート、アルミナ、及びコージェライトからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とすることが好ましい。上記群から選択される少なくとも一種を主成分とする材料を用いることにより、強度及び耐熱性に優れた隔壁とすることができる。なお、「主成分」とは、当該主成分を含む構成材料全体に対して、５０質量％以上含有される成分のことをいう。
【００４７】
ハニカムセグメントの流入端面から流出端面までの長さについては特に制限はないが、５０〜５００ｍｍであることが好ましく、１００〜４００ｍｍであることが更に好ましい。ハニカムセグメントの流入端面から流出端面までの長さが短すぎると、熱応力の低減効果が十分に発現しないことがある。
【００４８】
（１−２）目封止部：
図１〜図５に示すように、目封止部５は、ハニカムセグメント４に形成されたセル２の流入端面１１側又は流出端面１２側の端部に配置され、セル２の一方の端部を封止するものである。このような目封止部５が、セル２の一方の端部を封止することにより、多孔質の隔壁１を有するハニカムセグメント４が、排ガス等の流体を浄化するためのフィルタとして機能する。
【００４９】
目封止部の配置については、セル２の一方の端部を封止することにより、ハニカムセグメント４がフィルタとして機能し得るものであれば、特に制限はない。即ち、流入端面側に目封止部が配置されたセル（第一セル）と、流出端面側に目封止部が配置されたセル（第二セル）との配置については、特に制限はない。但し、流体中の粒子状物質を隔壁によって良好に捕集するという観点からは、第一セルと第二セルとが、隔壁を隔てて交互に配置されていることが好ましい。なお、第一セルの一部、或いは第二セルの一部が、ハニカムセグメントの端面の一ヶ所に集合するように配置されたものであってもよい。
【００５０】
目封止部の材料については特に制限はないが、セラミックが好ましく、上記隔壁の好ましい材料として挙げられた材料を好適に用いることができる。
【００５１】
（１−３）接合層：
図１〜図５に示すように、接合層７は、複数個のハニカムセグメント４の側面同士の一部を接合するものである。即ち、この接合層７は、複数個のハニカムセグメント４を接合して一体化するための接合材からなるものである。
【００５２】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムセグメント４の側面同士を接合する接合層７の厚さが、流入端面１１側から流出端面１２側に向かう方向の少なくとも一部において薄くなるように構成されている。これまでに説明したように、ハニカムセグメント４の側面相互間の隙間は、流入端面１１よりも、流出端面１２側が狭くなるように構成されている。このように配列した複数個のハニカムセグメント４の側面相互間の隙間を埋めるように接合層７が配置されるため、接合層７の厚さが、流入端面１１側から流出端面１２側に向かう方向の少なくとも一部において薄くなっている。
【００５３】
接合層７の実際の厚さについては、ハニカムセグメント４の形状、複数個のハニカムセグメント４の配列、及び流出端面１２におけるハニカムセグメント４の相互間の隙間の大きさによって、適宜決定される。例えば、流出端面１２にて、複数個のハニカムセグメント４が、それぞれの相互間に隙間が無い状態で配列した場合に、接合層７の厚さが最も薄くなる。ハニカムセグメント４の側面相互間の隙間の大きさが、接合層７の厚さに相当する。なお、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、流出端面１２における、複数個のハニカムセグメント４の相互間に隙間は、０〜４ｍｍであることが好ましく、０．１〜３ｍｍであることが更に好ましく、０．３〜２ｍｍであることが特に好ましい。流出端面１２における、複数個のハニカムセグメント４の相互間に隙間が、４ｍｍを超えること、接合層７の厚さが厚くなり過ぎて、ハニカムフィルタの初期の圧力損失が増大することがある。
【００５４】
また、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムセグメント４の流入端面１１から流出端面１２に向かう軸方向Ｘの長さＬ１に対して、接合層７の上記軸方向Ｘの長さＬ２が、９５％未満の長さである。即ち、ハニカムセグメント４の長さＬ１に対して、接合層７が配設されていない部分の長さが５％以上である。ハニカムセグメント４の長さＬ１に対して、接合層７が配設されていない部分の長さは、５〜３０％であることが好ましく、５〜２０％であることが更に好ましく、５〜１５％であることが特に好ましい。ハニカムセグメント４の長さＬ１に対して、接合層７の長さＬ２が、９５％以上（即ち、接合層７が配設されていない部分の長さが、５％未満）であると、流出端面１２側に大きな熱応力が発生した場合に、熱応力を低減することが困難となる。また、接合層７の長さＬ２が、７０％未満となると、接合層７の長さが短くなり過ぎて、ハニカムセグメント４同士を接合する接合力が十分に得られないことがある。
【００５５】
更に、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、流出端面１２から上記軸方向Ｘに５ｍｍ以上の範囲には、ハニカムセグメント４の側面同士を接合する接合層７が配設されていない。流出端面１２から接合層７が配設されていない範囲については、流出端面１２から５〜３０ｍｍであることが好ましく、１０〜２０ｍｍであることが更に好ましく、１０〜１５ｍｍであることが特に好ましい。流出端面１２から５ｍｍ未満の範囲にも接合層７が配設されていると、流出端面１２側に大きな熱応力が発生した場合に、熱応力を低減することが困難となる。なお、接合層７が配設されていない範囲が過剰に大きくなると、ハニカムセグメント４同士を接合する接合力が十分に得られないことがある。
【００５６】
また、接合層７は、ハニカムセグメント４の流入端面１１まで配設されていることが好ましい。即ち、流入端面１１側の接合層７は、軸方向Ｘにおいて、ハニカムセグメント４の流入端面１１と同じ位置まで配設されていることが好ましい。
【００５７】
接合層の材料については特に制限はないが、例えば、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、等のセラミック粒子を、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナにより結合した材料等を好適例として挙げることができる。このような材料を用いることによって、ハニカムフィルタに生じる熱応力を良好に低減することができる。また、このような材料を用いることにより、接合層が、ハニカムフィルタに負荷がかかったときの緩衝材としての役割も果たす。
【００５８】
また、接合層としては、熱膨張係数が、２．０×１０−６／Ｋ以上、４．０×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。また、接合層のヤング率は、０．０１ＧＰａ以下であることが好ましい。熱膨張係数は、接合層の４０℃から８００℃における熱膨張係数とする。
【００５９】
（２）ハニカムフィルタの製造方法：
次に、本実施形態のハニカムフィルタを製造する方法について説明する。まず、ハニカムセグメントを作製するための坏土を調整し、この坏土を成形して、複数個のハニカムセグメントの成形体を作製する（成形工程）。ハニカムセグメントの成形体は、流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きくなるように形成することが好ましい。得られたハニカムセグメントの成形体を、乾燥して、ハニカムセグメントの乾燥体を得ることが好ましい。
【００６０】
次に、得られたハニカムセグメントの成形体（或いは、必要に応じて行われた乾燥後のハニカムセグメントの乾燥体）を焼成してハニカムセグメントを作製する（ハニカムセグメント作製工程）。
【００６１】
次に、得られた各ハニカムセグメントの流入端面における所定のセル（第一セル）の開口部、及び流出端面における残余のセル（第二セル）の開口部に目封止を施して、目封止部を形成する（目封止工程）。
【００６２】
次に、得られた各ハニカムセグメントを接合材で接合して、図１〜図５に示すような、ハニカムセグメント接合体（ハニカムフィルタ）を作製する（ハニカムセグメント接合工程）。即ち、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材により接合されたハニカムセグメント接合体（ハニカムフィルタ）を作製する。接合させるハニカムセグメントの個数は、作製しようとするハニカムフィルタの大きさに合わせた個数であることが好ましい。接合材は、ハニカムセグメントの流入端面から流出端面に向かう軸方向の長さＬ１に対して、９５％未満の長さに配設する。また、流出端面から軸方向に５ｍｍ以上の範囲には、接合材を配設しないようにする。接合材は、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。この接合材が、本実施形態のハニカムフィルタにおける接合層となる。
【００６３】
また、接合体を形成した後、接合体の外周部分を切削して所望の形状にすることが好ましい。本実施形態のハニカムフィルタを製造する場合には、最外周に位置するハニカムセグメントが切削されるようにして、軸方向に垂直な断面における形状が円形、楕円径、レーストラック形状になるように、接合体の外周部分を切削することが好ましい。
【００６４】
また、接合体を形成した後に、又は、更に外周部分を切削して所望の形状にした後に、外周コート処理を行い、接合体の最外周に外周コート層を配設してハニカムフィルタを得ることが好ましい。
【００６５】
このようにして本実施形態のハニカムフィルタを製造することができる。以下、各製造工程について更に詳細に説明する。
【００６６】
（２−１）成形工程：
まず、成形工程においては、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成するハニカムセグメントの成形体を複数個形成する。
【００６７】
セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、炭化珪素、窒化珪素、ムライト、サイアロン、アルミニウムチタネート、アルミナ、コージェライト化原料、及びコージェライトからなる群より選択される少なくとも一種を含むものであることが好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。
【００６８】
また、このセラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカムセグメントの構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。
【００６９】
セラミック成形原料を成形する際には、まず成形原料を混練して坏土とし、得られた坏土をハニカム形状に成形することが好ましい。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。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の従来公知の成形方法を用いることができる。例えば、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してハニカムセグメントの成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
【００７０】
流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きなハニカムセグメントの成形体を作製する方法としては、例えば、以下のような方法を挙げることができる。ハニカムセグメントの成形体を、上述した口金を用いて押出成形する際に、成形時の押出速度を、押出中に変化させる。押出速度を変化させることにより、流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きなハニカムセグメントの成形体を得ることができる。特に、押出速度の変化率を、ハニカムセグメントの長押し出し開始時と終了時において、２０％以上変化させることがより好ましい。このような方法により、流入端面から流出端面に向かう軸方向に垂直な断面形状が、当該軸方向において相似性を有するハニカムセグメントの成形体を得ることができる。
【００７１】
上述したハニカムセグメントの成形体を作製した後に、得られたハニカムセグメントの成形体を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、なかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。
【００７２】
（２−２）ハニカムセグメント作製工程：
次に、得られたハニカムセグメントの成形体を焼成してハニカムセグメントを得ることが好ましい。ハニカムセグメントの成形体の焼成は、ハニカムセグメントの成形体に目封止部を配設した後に行ってもよい。また、このハニカムセグメント作製工程において、ハニカムセグメントの成形体を、流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きくなるように変形させることもできる。例えば、焼成時において、ハニカムセグメントの成形体を、流出端面が鉛直下方となり、流入端面が鉛直上方となるように、垂直に起立した状態で載置する。これにより、重力の掛かる、ハニカムセグメントの成形体の流出端面近傍の寸法が、流入端面に比して大きくなるように変形する。
【００７３】
また、ハニカムセグメントの成形体を焼成（本焼成）する前には、そのハニカムセグメントの成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものである。仮焼の方法は、特に制限はなく、成形体中の有機物（有機バインダ、分散剤、造孔材等）を除去することができればよい。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、３〜１００時間程度加熱することが好ましい。
【００７４】
ハニカムセグメントの成形体の焼成（本焼成）は、仮焼した成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われる。焼成条件（温度、時間、雰囲気）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、４〜６時間が好ましい。
【００７５】
（２−３）目封止工程：
次に、ハニカムセグメントの、第一セルの流入端面側の開口部と、第二セルの流出端面側の開口部とに、目封止材料を充填して目封止部を形成する。
【００７６】
ハニカムセグメントに目封止材料を充填する際には、まず、ハニカムセグメントの一方の端面（例えば、流入端面）側から、所定のセル（例えば、第一セル）内に目封止材料を充填する。その後、他方の端面（例えば、流出端面）側から、残余のセル（例えば、第二セル）内に目封止材料を充填する。目封止材料を充填する方法としては、以下のような、マスキング工程及び圧入工程を有する方法を挙げることができる。マスキング工程は、ハニカムセグメントの一方の端面（例えば、流入端面）にシートを貼り付け、シートにおける、「目封止部を形成しようとするセル」と重なる位置に孔を開ける工程である。圧入工程は、「ハニカムセグメントの、シートが貼り付けられた側の端部」を目封止材料が貯留された容器内に圧入して、目封止材料をハニカムセグメントのセル内に圧入する工程である。目封止材料をハニカムセグメントのセル内に圧入する際には、目封止材料は、シートに形成された孔を通過し、シートに形成された孔と連通するセルのみに充填される。ハニカムセグメントの他方の端面（例えば、流出端面）からセル内に目封止材料を充填する方法も、上記、ハニカムセグメントの一方の端面からセル内に目封止材料を充填する方法と同様の方法とすることが好ましい。また、ハニカムセグメントの両方の端面から、目封止材料を同時に充填してもよい。
【００７７】
次に、ハニカムセグメントのセル内に充填された目封止材料を乾燥させて、目封止部を形成し、目封止ハニカムセグメントを得ることが好ましい。また、目封止材料を、より確実に固定化する目的で、目封止材料を乾燥させた後に焼成してもよい。また、乾燥前のハニカムセグメントの成形体又は乾燥後のハニカムセグメントの成形体に目封止材料を充填し、乾燥前のハニカムセグメントの成形体又は乾燥後のハニカムセグメントの成形体と共に、目封止材料を焼成してもよい。
【００７８】
（２−４）ハニカムセグメント接合工程：
次に、得られた各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４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層により接合されたハニカムセグメント接合体を作製する。
【００７９】
ハニカムセグメントは、接合材を用いて接合されることが好ましい。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、刷毛塗り等の方法を用いることができる。
【００８０】
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。
【００８１】
ハニカムセグメントの側面同士を接合する接合材が、作製されるハニカム構造体における接合層となる。接合材を塗布する際には、ハニカムセグメントの流入端面から流出端面に向かう軸方向の長さＬ１に対して、接合材の軸方向の長さＬ２が、９５％未満の長さとなるようにする。また、ハニカムセグメントの流出端面から軸方向に５ｍｍ以上の範囲には、接合材を塗布しないこととする。
【００８２】
複数個のハニカムセグメントを接合材によって接合した後、得られたハニカムセグメントの接合体の外周部分を切削して所望の形状にすることが好ましい。また、ハニカムセグメントを接合し、ハニカムセグメントの接合体の外周部分を切削した後に、その外周部分に外周コート材を配設して、ハニカムフィルタを作製することが好ましい。この外周コート材が、ハニカムフィルタの外周コート層となる。このような外周コート層を配設することにより、ハニカムフィルタの真円度が向上する等の利点がある。
【００８３】
このように構成することによって、本実施形態のハニカムフィルタを製造することができる。但し、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法は、上述した製造方法に限定されることはない。
【実施例】
【００８４】
以下、本発明のハニカムフィルタを実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００８５】
（実施例１）
セラミック原料として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを８０：２０の質量割合で混合したものを用いた。そして、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加するとともに、水を添加して成形原料を作製した。得られた成形原料を、ニーダーを用いて混練して、坏土を得た。
【００８６】
次に、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハニカムセグメントの成形体を複数個作製した。なお、実施例１においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１２０％となるように、成形時の押出速度を変化させた。これにより、流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きなハニカムセグメントの成形体を得ることができた。
【００８７】
次に、得られたハニカムセグメントの成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥した。なお、乾燥時には、ハニカムセグメントの成形体の流出端面が、鉛直下向きになるように配置して乾燥を行った。
【００８８】
乾燥後のハニカムセグメントの成形体に、目封止部を形成した。まず、ハニカムセグメントの成形体の流入端面側のセルの開口部に、マスクを施した。このとき、マスクを施したセルと、マスクを施さないセルとが交互に並ぶようにした。そして、ハニカムセグメントの成形体のマスクを施した側の端部を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていないセルの開口部に目封止スラリーを充填した。そして、乾燥後のハニカムセグメントの成形体の流出端面における残りのセル（即ち、流入端面において目封止部を形成していないセル）についても、同様にして、目封止部を形成した。
【００８９】
そして、目封止部を形成したハニカムセグメントの成形体を脱脂し、焼成して、目封止部がセルの開口部に配設されたハニカムセグメントを得た。脱脂の条件は、５５０℃で３時間とした。焼成の条件は、アルゴン雰囲気下で、１４５０℃、２時間とした。なお、焼成時には、ハニカムセグメントの成形体の流出端面が、鉛直下向きになるように配置して焼成を行った。
【００９０】
得られたハニカムセグメントは、隔壁厚さが、２００μｍであり、セル密度が、６２個／ｃｍ２であった。また、ハニカムセグメントは、流入端面の面積よりも、流出端面の面積が大きくなるように構成された四角錐台形状である。実施例１のハニカムセグメントは、流入端面の一辺の長さが３４．５ｍｍの四角形であり、また、流出端面の一辺の長さが３５．０ｍｍの四角形である。表１に、実施例１のハニカムセグメントの「隔壁厚さ」、「セル密度」、「材料」、「セグメントサイズ」を示す。ハニカムセグメントの「材料」は、上述したように、ハニカムセグメントが炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを用いたセラミック原料からなるため、「Ｓｉ−ＳｉＣ」と記す。「Ｓｉ−ＳｉＣ」とは、珪素−炭化珪素複合材のことである。
【００９１】
【表１】
2014069123.tif 000003
【００９２】
このようなハニカムセグメントを、１６個作製した。そして、ハニカムセグメントの流入端面から流出端面に向かう軸方向に垂直な断面において、１６個のハニカムセグメントが、４個×４個の並びになるようにして、接合材で接合し、接合材を乾燥させてハニカムセグメントの接合体を得た。乾燥させた接合材が、接合層となる。接合材をハニカムセグメントの側面に塗布する際には、流入端面側の接合層の厚さが１．２ｍｍ、流出端面側の接合層の厚さが１．０ｍｍとなるようにした。また、流出端面から１０ｍｍの範囲には、接合材を塗布せず、上記範囲には接合層が配設されないようにした。
【００９３】
表２に、「流出端面からの非接合部分の長さ」、「流入端面側の接合層の厚さ」、及び「流出端面側の接合層の厚さ」を示す。「流出端面からの非接合部分の長さ」は、ハニカムセグメントの側面に接合材を塗布せず、接合層が配設されない部分の長さのことである。また、流入端面側の接合層の厚さを「Ａ」とし、流出端面側の接合層の厚さ「Ｂ」とした場合の、「Ａ／Ｂの百分率」を表２に示す。
【００９４】
【表２】
2014069123.tif 000004
【００９５】
次に、ハニカムセグメントの接合体を、その全体形状が円筒形状となるように、外周を研削加工した。その後、研削加工したハニカムセグメントの接合体の外周に、セラミック材料を塗工して外周コート層を形成した。このようにして、実施例１のハニカムフィルタを作製した。ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面の形状は、直径が１４４ｍｍの円形である。また、ハニカムフィルタの軸方向の長さは、１５２ｍｍである。ハニカムフィルタの「直径」及び「長さ」を表１に示す。
【００９６】
得られたハニカムフィルタについて、以下に示す方法で、「圧力損失の比率」、及び「最大スス堆積量」を求めた。結果を表２に示す。
【００９７】
［圧力損失の比率］
圧力損失の比率においては、まず、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの圧力損失を測定した。具体的には、ハニカムフィルタに２００℃の一定流量の空気を流入し、ハニカムフィルタの流入端面と流出端面とで圧力をそれぞれ測定し、その差圧を圧力損失とした。そして、実施例１〜３及び比較例２においては、比較例１のハニカムフィルタの圧力損失を基準として、圧力損失の比率を求めた。即ち、比較例１のハニカムフィルタの圧力損失を１００％とした場合の、実施例１〜３及び比較例２のハニカムフィルタの圧力損失の比率を求めた。また、実施例４〜８及び比較例４においては、比較例３のハニカムフィルタの圧力損失を基準として、圧力損失の比率（百分率）を求めた。また、実施例９〜１１及び比較例６においては、比較例５のハニカムフィルタの圧力損失を基準として、圧力損失の比率を求めた。実施例４〜１１及び比較例４、６においても、圧力損失の比率は、基準となるハニカムフィルタの１００％とした場合の、各実施例及び比較例のハニカムフィルタの圧力損失の比率（百分率）である。
【００９８】
［最大スス堆積量］
各実施例及び比較例のハニカムフィルタを用いて、粒子状物質としてススを含む排ガスの浄化を行った。ハニカムフィルタの再生として、ハニカムフィルタの隔壁上に堆積したススの燃焼を行った。順次、ススの堆積量を増加させて、ハニカムフィルタにクラックが発生する限界のススの堆積量を確認した。
【００９９】
（実施例２及び３）
ハニカムセグメントの流入端面の一辺の長さ、及び流出端面の一辺の長さが、表１に示す値となるように、ハニカムセグメントを作製した。なお、ハニカムセグメントの成形体を作製するための坏土は、実施例１と同様の方法で調製した。実施例２においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１２５％となるように、成形時の押出速度を変化させた。また、実施例３においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１３０％となるように、成形時の押出速度を変化させた。
【０１００】
得られたハニカムセグメントを用いて、「流出端面からの非接合部分の長さ」、「流入端面側の接合層の厚さ」、及び「流出端面側の接合層の厚さ」が表２に示すような値となるように変更した以外は、実施例１と同様の方法で、実施例２及び３のハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧力損失の比率」、及び「最大スス堆積量」を求めた。結果を表２に示す。
【０１０１】
（比較例１及び２）
ハニカムセグメントの流入端面の一辺の長さ、及び流出端面の一辺の長さが、表１に示す値となるように、ハニカムセグメントを作製した。なお、ハニカムセグメントの成形体を作製するための坏土は、実施例１と同様の方法で調製した。比較例１においては、押出成形する際に、開始時から終了時までの押出速度を一定にした。また、比較例２においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１１５％となるように、成形時の押出速度を変化させた。
【０１０２】
得られたハニカムセグメントを用いて、「流出端面からの非接合部分の長さ」、「流入端面側の接合層の厚さ」、及び「流出端面側の接合層の厚さ」が表２に示すような値となるように変更した以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１及び２のハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧力損失の比率」、及び「最大スス堆積量」を求めた。結果を表２に示す。
【０１０３】
（実施例４〜８）
ハニカムセグメントの隔壁厚さ、セル密度、流入端面の一辺の長さ、及び流出端面の一辺の長さが、表３に示す値となるように、ハニカムセグメントを作製した。なお、ハニカムセグメントの成形体を作製するための坏土は、実施例１と同様の方法で調製した。実施例４においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１２０％となるように、成形時の押出速度を変化させた。実施例５においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１２５％となるように、成形時の押出速度を変化させた。また、実施例６〜８においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１３０％となるように、成形時の押出速度を変化させた。
【０１０４】
得られたハニカムセグメントを用いて、「流出端面からの非接合部分の長さ」、「流入端面側の接合層の厚さ」、及び「流出端面側の接合層の厚さ」が表４に示すような値となるように変更した以外は、実施例１と同様の方法で、実施例４〜８のハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧力損失の比率」、及び「最大スス堆積量」を求めた。結果を表４に示す。
【０１０５】
【表３】
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【０１０６】
【表４】
2014069123.tif 000006
【０１０７】
（比較例３及び４）
ハニカムセグメントの隔壁厚さ、セル密度、流入端面の一辺の長さ、及び流出端面の一辺の長さが、表３に示す値となるように、ハニカムセグメントを作製した。なお、ハニカムセグメントの成形体を作製するための坏土は、実施例１と同様の方法で調製した。比較例３においては、押出成形する際に、開始時から終了時までの押出速度を一定にした。また、比較例４においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１１５％となるように、成形時の押出速度を変化させた。
【０１０８】
得られたハニカムセグメントを用いて、「流出端面からの非接合部分の長さ」、「流入端面側の接合層の厚さ」、及び「流出端面側の接合層の厚さ」が表４に示すような値となるように変更した以外は、実施例１と同様の方法で、比較例３及び４のハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧力損失の比率」、及び「最大スス堆積量」を求めた。結果を表４に示す。
【０１０９】
（実施例９〜１１）
ハニカムセグメントの隔壁厚さ、セル密度、流入端面の一辺の長さ、及び流出端面の一辺の長さが、表５に示す値となるように、ハニカムセグメントを作製した。なお、ハニカムセグメントの成形体を作製するための坏土は、実施例１と同様の方法で調製した。実施例９においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１２０％となるように、成形時の押出速度を変化させた。実施例１０においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１２５％となるように、成形時の押出速度を変化させた。また、実施例１１においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１３０％となるように、成形時の押出速度を変化させた。
【０１１０】
得られたハニカムセグメントを用いて、「流出端面からの非接合部分の長さ」、「流入端面側の接合層の厚さ」、及び「流出端面側の接合層の厚さ」が表６に示すような値となるように変更した以外は、実施例１と同様の方法で、実施例９〜１１のハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧力損失の比率」、及び「最大スス堆積量」を求めた。結果を表６に示す。
【０１１１】
【表５】
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【０１１２】
【表６】
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【０１１３】
（比較例５及び６）
ハニカムセグメントの隔壁厚さ、セル密度、流入端面の一辺の長さ、及び流出端面の一辺の長さが、表５に示す値となるように、ハニカムセグメントを作製した。なお、ハニカムセグメントの成形体を作製するための坏土は、実施例１と同様の方法で調製した。比較例５においては、押出成形する際に、開始時から終了時までの押出速度を一定にした。また、比較例６においては、押出成形する際に、開始時の押出速度に対して、終了時の押出速度が、１１５％となるように、成形時の押出速度を変化させた。
【０１１４】
得られたハニカムセグメントを用いて、「流出端面からの非接合部分の長さ」、「流入端面側の接合層の厚さ」、及び「流出端面側の接合層の厚さ」が表６に示すような値となるように変更した以外は、実施例１と同様の方法で、比較例５及び６のハニカムフィルタを作製した。
【０１１５】
得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「圧力損失の比率」、及び「最大スス堆積量」を求めた。結果を表６に示す。
【０１１６】
（結果）
表１〜表６に示すように、実施例１〜１１のハニカムフィルタは、基準となる比較例１、３又は５のハニカムフィルタと比較して、圧力損失が低いものであった。また、実施例１〜１１のハニカムフィルタは、同じ隔壁厚さ及びセル密度のハニカムフィルタと比較して、最大スス堆積量も大きな値を示した。即ち、実施例１〜１１のハニカムフィルタは、従来のセグメント構造のハニカムフィルタに比して、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ハニカムフィルタに生じる熱応力を良好に低減することができるものであった。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明のハニカムフィルタは、ディーゼルエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスを浄化するためのフィルタとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１：隔壁、２：セル、２ａ：第一セル、２ｂ：第二セル、３：外壁、４：ハニカムセグメント、５：目封止部、７：接合層、８：外周コート層、１１：流入端面、１２：流出端面、１００：ハニカムフィルタ、Ｌ１：ハニカムセグメントの流入端面から流出端面に向かう軸方向の長さ、Ｌ２：接合層の軸方向の長さ、Ｘ：軸方向。
【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５】
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【図６】
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