(57)【要約】【課題】傾斜壁を有する多孔質ハニカムフィルタを生産性良く製造することができる製造方法を提供すること。【解決手段】押出工程、平行部形成工程、及び焼成工程を行うことにより、多孔質ハニカムフィルタを製造する。押出工程においては、坏土２０を軸方向Ｚと直交方向Ｘに押出成形する。これにより、軸方向Ｚに対する傾斜方向が交互に逆となる複数の傾斜部２１１と、傾斜部同士を接続すると共に押出方向に伸びる複数の接続部２１３、２１４とを有する傾斜構造体２１０を得る。平行部形成工程においては、焼成により平行壁となる複数の平行部を傾斜部２１１に対して追加形成する。これにより、傾斜部２１１と平行部とを有するハニカム成形体を得る。焼成工程においては、ハニカム成形体を焼成する。【選択図】図１２
2018103122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状外皮（１０）と、上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）に対して傾斜する傾斜壁（２１）と、上記軸方向に対して平行な平行壁（２２）と、上記筒状外皮の内側において上記傾斜壁及び上記平行壁に囲まれて上記軸方向に伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）の製造方法において、
坏土（２０）を上記軸方向と直交方向に押出成形することにより、上記軸方向に対する傾斜方向（Ｄｓ）が交互に逆となる複数の傾斜部（２１１）と、上記傾斜部同士を接続すると共に押出方向に伸びる複数の接続部（２１３、２１４）とを有する傾斜構造体（２１０）を得る押出工程と、
焼成により上記平行壁となる複数の平行部（２２１）を上記傾斜部に対して追加形成することにより、上記傾斜部と上記平行部とを有するハニカム成形体を得る平行部形成工程と、
上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と、を有する、多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項２】
上記平行部形成工程においては、上記接続部の伸長方向と直交する面を有する複数の上記平行部（２２１）を形成する、請求項１に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項３】
上記平行部形成工程は、上記傾斜部間の空間（Ｓｐ）内への平行壁形成材料（２２０）の充填と、光照射による上記平行壁形成材料の硬化とを繰り返し行うことにより、上記傾斜構造体に上記平行部を形成する硬化工程と、
上記傾斜構造体の上記傾斜部間から未硬化の上記平行壁形成材料を排出させる排出工程と、を有する、請求項１又は２に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項４】
上記傾斜構造体を上記接続部の上記伸長方向が鉛直となるように配置した状態で上記硬化工程を行う、請求項３に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項５】
上記平行壁形成材料が粉末状である、請求項３又は４に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項６】
上記平行壁形成材料が光硬化性有機成分を含有する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項７】
上記硬化工程においては、上記平行壁形成材料に光を鉛直方向に照射する、請求項３〜６のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項８】
上記平行部形成工程は、上記傾斜構造体を上記軸方向に切断することにより、複数の傾斜構造体片（２０９）を作製する切断工程と、
上記傾斜構造体片と、平行壁形成材料を含有する成形シート（２２５）とを、上記傾斜構造体片の切断面（２０３）と上記成形シートのシート面（２２６）とが当接するように交互に積層することにより、上記平行部を形成する積層工程とを、有する、請求項１又は２に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項９】
上記積層工程においては、上記傾斜構造体と上記成形シートとの当接面に有機溶剤を塗布する、請求項８に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１０】
上記平行壁は上記傾斜壁よりも気孔率が低い、請求項１〜９のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１１】
上記平行部形成工程においては、上記平行部を上記傾斜部と直交するように形成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１２】
上記坏土がコージェライト原料を含有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１３】
上記平行部がコージェライト原料を含有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１４】
上記坏土が板状粒子（２０１）を含有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１５】
上記焼成工程においては、上記傾斜部及び上記平行部の焼成を行う、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１６】
さらに、上記ハニカム成形体の外周を覆う筒状の外皮形成材料よりなる筒状部（１１０）を形成する筒状部形成工程を有し、上記焼成工程においては上記筒状部を有する上記ハニカム成形体を焼成する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜壁と平行壁とを有する多孔質ハニカムフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気管には、排ガスに含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスに含まれるＰＭを捕集するための多孔質ハニカムフィルタを備えている。
【０００３】
多孔質ハニカムフィルタは、多孔質のセル壁に囲まれて軸方向に伸びるガス流路を形成する多数のセルを有する。このようなセル構造は、未焼成の坏土を軸方向に押出成形することにより形成される。
【０００４】
多孔質ハニカムフィルタの多数のセルのうち、一部のセルは流入端面において栓部によって閉塞され、残りのセルは流出端面において栓部によって閉塞される。このような構成の多孔質ハニカムフィルタにおいては、排ガスは、流入端面が開口したセルから流入し、セル壁内を通過した後に、流出端面が開口したセルから排出される。排ガス中のＰＭは、セル壁を通過する際に捕集される。
【０００５】
ところが、上記多孔質ハニカムフィルタにおいては、流入端面における通路面積が栓部によって半減するため、圧力損失が増大しやすい。そこで、例えば特許文献１には、格子状で各々の端面に続く内側の対向する２側面が奥側ほど狭くなる三角形状で、それぞれ反対側端面近傍まで伸びる複数の通路を有する排ガス浄化装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１７６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように例えば三角形状に伸びる通路を有する多孔質ハニカムフィルタは、セル壁として、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有し、傾斜壁同士が近づくことにより通路が収束する。言い換えると軸方向に直行する断面のセル形状が、軸方向に対して連続、もしくは断続的に変化する。一方、従来の一般的なハニカムフィルタでは、軸方向と直交する断面のセル形状は軸方向に対して、別に形成される栓部分を除き、連続的に同一平面であり、軸方向に対して連続的に同一形状をなす押出成形にて成形される。本願で所望する、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する多孔質ハニカムフィルタは、従来用いられている押出成形では傾斜壁を軸方向に連続的に成形することができない。
【０００８】
したがって、三角形状に伸びる通路及びこれを形成する傾斜壁は、例えば特許文献１のように、焼成前の材料塊にくさび形状部材を押し込んだ後引き抜くことにより形成される。しかしながら、くさび形状部材の押し込み及び引き抜きは、１つの材料塊に対して行われる。材料塊の形状変化により形状が形成されるため、１つのハニカムフィルタを構成するセル壁を同時に形成する必要がある。しかし、一般的なハニカムフィルタで必要とされるセルピッチと基材長さと類似の形状とするためには、くさび形状部材の噛み合わせ面積が大きすぎるため、引き抜き時の金型からの離形性が悪く、短時間での連続的な製造対応が困難である。そのため、押出成形による連続的なセル壁の形成方法に比べて、傾斜壁を有する多孔質ハニカムフィルタは、生産性において大きく不利になるという問題がある。また、くさび形状部材の押し込み及び引き抜きによって形成されるセル壁は、一般的な押出成形によって形成されるセル壁に比べて、セル壁を構成する結晶粒の配向や気孔状態が変化するおそれがある。そのため、押出成形によって蓄積された製造条件を採用できず、原料条件、混練条件、気孔制御条件等の検討が別途必要になる。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、傾斜壁を有する多孔質ハニカムフィルタを生産性良く製造することができる製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、筒状外皮（１０）と、上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）に対して傾斜する傾斜壁（２１）と、上記軸方向に対して平行な平行壁（２２）と、上記筒状外皮の内側において上記傾斜壁及び上記平行壁に囲まれて上記軸方向に伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）の製造方法において、
坏土（２０）を上記軸方向と直交方向に押出成形することにより、上記軸方向に対する傾斜方向（Ｄｓ）が交互に逆となる複数の傾斜部（２１１）と、上記傾斜部同士を接続すると共に押出方向に伸びる複数の接続部（２１３、２１４）とを有する傾斜構造体（２１０）を得る押出工程と、
焼成により上記平行壁となる複数の平行部（２２１）を上記傾斜部に対して追加形成することにより、上記傾斜部と上記平行部とを有するハニカム成形体を得る平行部形成工程と、
上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記製造方法は、筒状外皮の軸方向ではなく、軸方向と直交方向に坏土を押し出す押出工程を有している。そのため、押出成形により傾斜構造体を連続的に生産することができる。これは、傾斜構造体が複数の傾斜部と、傾斜部同士を接続する複数の接続部とを有するためである。このような傾斜構造体は、上記のごとく軸方向と直交方向に押出成形を行うことが可能である。すなわち、傾斜壁構造体の軸方向に直交する断面からなる平面体を接続部の伸長方向に押し出すことができる。その結果、上述のように押出成形による傾斜構造体の連続的な製造が可能になり、傾斜構造体を用いて得られる多孔質ハニカムフィルタの生産性が良好になる。以下、多孔質ハニカムフィルタのことを適宜「フィルタ」という。
【００１２】
また、押出工程においては、押出成形により傾斜部を形成している。そのため、坏土の原料条件、混練条件、気孔制御条件、成形条件などを別途検討することなく、傾斜構造体を製造することができる。すなわち、一般的な押出成形によるフィルタの製造と同様の製造条件を適用することが可能になる。
【００１３】
上記平行部形成工程においては、焼成により平行壁となる複数の平行部を形成する。これにより、平行部と傾斜部とを有するハニカム成形体を得ることができる。平行部は、実質的に傾斜構造体と同じ材料で形成することもできるし、異なる材料で形成することもできる。そのため、上記製造方法においては、傾斜壁と平行壁とが同じ材質からなるフィルタだけでなく、異なる材質からなるフィルタを製造することが可能になる。また、気孔率などの気孔条件が相互に異なる傾斜壁と平行壁とを形成することも可能になる。
【００１４】
以上のごとく、上記態様によれば、傾斜壁を有するフィルタを生産性良く製造できる方法を提供することができる。なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの斜視図。
【図２】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ断面の部分拡大図。
【図３】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタのＸＺ断面の部分拡大図。
【図４】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流入端面の部分拡大図。
【図５】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流入端面寄りの位置におけるＸＹ断面の部分拡大図。
【図６】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの軸方向の中央位置におけるＸＹ断面の部分拡大図。
【図７】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流出端面寄りの位置におけるＸＹ断面の部分拡大図。
【図８】実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流出端面の部分拡大図。
【図９】実施形態１における傾斜壁の接続部の部分断面拡大図。
【図１０】実施形態１における傾斜壁の拡大断面図。
【図１１】実施形態１における平行壁の拡大断面図。
【図１２】実施形態１における、坏土から傾斜構造体を得る押出工程の説明図。
【図１３】実施形態１における、金型から傾斜構造体を押し出す押出工程の説明図。
【図１４】実施形態１における傾斜構造体のＹＺ断面の部分拡大図。
【図１５】実施形態１における傾斜構造体のＸＹ平面の部分拡大図。
【図１６】実施形態１における、（ａ）坏土の部分拡大断面図、（ｂ）傾斜部の部分断面拡大図。
【図１７】実施形態１における、（ａ）傾斜部間の空間内に平行壁形成材料を充填した傾斜構造体の部分斜視図、（ｂ）傾斜壁間の空間内に充填された平行壁形成材料を部分的に硬化させて平行部を形成した傾斜構造体の部分斜視図。
【図１８】実施形態１における、平行壁形成材料を硬化してなる平行部を複数形成した傾斜構造体の部分斜視図。
【図１９】実施形態１における、（ａ）ハニカム成形体のＸＹ平面図、（ｂ）筒状部を有する円柱状のハニカム成形体のＸＹ平面図。
【図２０】実施形態２における、（ａ）傾斜壁構造体の斜視図、（ｂ）傾斜壁構造体片の斜視図。
【図２１】実施形態２における、（ａ）傾斜構造体片と成形シートとを交互に積層する積層工程の説明図、（ｂ）傾斜構造体片と平行部との積層体からなるハニカム成形体のＸＹ平面の部分拡大図。
【図２２】変形例１の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ平面断面図。
【図２３】変形例１における曲線状に傾斜する傾斜壁の接続部の部分断面拡大図。
【図２４】変形例２の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ平面断面図。
【図２５】変形例３の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ平面断面図。
【図２６】変形例３における傾斜壁の接続部の部分断面拡大図。
【図２７】変形例４の多孔質ハニカムフィルタにおける端面の拡大図。
【図２８】変形例４の多孔質ハニカムフィルタにおける、（ａ）ＹＺ平面断面図、（ｂ）ＸＺ平面断面図。
【図２９】変形例５の多孔質ハニカムフィルタの端面における正面図。
【図３０】比較例１の多孔質ハニカムフィルタの斜視図。
【図３１】比較例１の多孔質ハニカムフィルタの軸方向と平行な面での断面図。
【図３２】実験例における、試料Ｅ２の多孔質ハニカムフィルタにおける傾斜壁の断面を示す説明図。
【図３３】実験例における、各多孔質ハニカムフィルタの流入端面から軸方向における距離と壁透過流速との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
多孔質ハニカムフィルタの製造方法に係る実施形態について、図１〜図１９を参照して説明する。まず、本実施形態の製造方法により製造することができる多孔質ハニカムフィルタ１について説明する。図１に例示されるように、フィルタ１は、筒状外皮１０、傾斜壁２１、平行壁２２、及びセル３を有する。本明細書においては、傾斜壁２１及び平行壁２２のように、ガス流路となるセル３を囲む壁のことを、適宜セル壁２という。
【００１７】
筒状外皮１０は、フィルタ１の外周を覆う両端開口の筒状体である。この筒状外皮１０の軸方向を本明細書においては軸方向Ｚという。軸方向Ｚは、ガス流路を形成するセル３の伸長方向、フィルタ１内に流入する排ガスＧの流れ方向、フィルタ１から外部に流出する排ガスＧの流れ方向、セル３内を流れる排ガスＧの流れ方向等と一致させることができる。傾斜壁２１及び平行壁２２は、筒状外皮１０の内側を区画する。これにより、筒状外皮１０の内側には、傾斜壁２１及び平行壁２２に囲まれた多数のセル３が形成される。
【００１８】
傾斜壁２１は、軸方向Ｚに対して傾斜して伸びる。傾斜壁２１は例えば多孔質である。セル３内を流れる排ガスＧは多孔質の傾斜壁２１を通り抜けることができる。なお、図１は、フィルタ１の斜視図を示し、フィルタ１の内部のセル壁は本来図示されないが、説明の便宜のため一部の傾斜壁２１の形成パターンを点線にて示してある。
【００１９】
平行壁２２は、軸方向Ｚに対して平行に伸びる。平行壁２２は、排ガスＧの流れ方向に対しても例えば平行である。そのため、排ガスＧは平行壁２２の壁面から内部に侵入しにくい。平行壁２２は、排ガスＧを透過しても実施的に排ガスを透過しなくてもよい。
【００２０】
平行壁２２は傾斜壁２１よりも気孔率が低いことが好ましい。この場合には、平行壁の強度を傾斜壁よりも高くすることができる。したがって、傾斜壁２１によりＰＭの捕集を可能にし、平行壁２２によりフィルタ１の強度を高めることができる。平行壁２２は、多孔質であってもよいが、多孔質である必要はなく、非多孔体、すなわち緻密体であってもよい。
【００２１】
傾斜壁２１及び平行壁２２の気孔率は、原料組成や各原料粉末の粒径などを調整することにより変更可能である。気孔率は、水銀圧入法による水銀ポロシメータを用いて比較、測定することできる。水銀ポロシメータには、例えば島津製作所製のオートポアＩＶ９５００を用いることができる。
【００２２】
図１に例示されるように、フィルタ１は、例えば円柱状であるが、楕円柱状、三角柱状、四角柱状などの他の柱状体であってもよい。フィルタ１は、例えば円筒状のような両端開口の筒状外皮１０と、この筒状外皮１０の内側を区画するセル壁２とを有する。筒状外皮１０の軸方向Ｚがフィルタ１の軸方向Ｚでもある。
【００２３】
フィルタ１の軸方向Ｚにおける両端面１１、１２におけるセル３の外縁形状は、三角形、正方形、長方形、六角形、八角形等の多角形にすることができる。セル３の外縁形状は、円形、楕円形にすることも可能である。軸方向Ｚに直交する断面におけるセル３の外縁形状も同様である。
【００２４】
セル３の外縁形状が多角形の場合には、各セル３を囲む複数のセル壁２のうち少なくとも１つのセル壁２を傾斜させて傾斜壁２１とすることができる。セル３の外縁形状は、対向する二辺を有する多角形状が好ましい。そして、セル３を囲む対向する２つのセル壁２を傾斜させることにより一対の傾斜壁２１を形成する好ましい。この場合には、傾斜壁２１を通過する排ガスＧの流速のばらつきを小さくして圧力損失を小さくすることができる。同様の観点から、セル３の外縁形状は、図１に例示されるように四角形がより好ましく、対向する一対の傾斜壁２１は、両者の壁面距離が両端面１１、１２のいずれか一方に向かうにつれて近づくように傾斜することがより好ましい。なお、圧力損失を以下、適宜「圧損」という。
【００２５】
以下、フィルタ１の例を詳細に説明する。なお、以下の説明において、Ｚ軸方向と直交し、かつ平行壁２２の壁面と平行な方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＹ軸方向のいずれにも直交する方向をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸とＹ軸とを有する平面でのフィルタ断面をＸＹ断面、Ｙ軸とＺ軸とを有する平面でのフィルタ断面をＹＺ断面、Ｘ軸とＺ軸とを有する平面でのフィルタ断面をＸＺ断面とする。
【００２６】
図２は、排ガスＧの流れ方向に対して平行なＹＺ平面でのフィルタ１の断面を示す。具体的には、図２には、フィルタ１の軸方向Ｚ、及び平行壁２２の壁面と平行なＹ軸方向を含む平面でのフィルタ１の断面を示す。図２に例示されるように、傾斜壁２１は、軸方向Ｚに対して傾斜しているため、傾斜壁２１の傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２は軸方向Ｚと交わる。傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２は傾斜壁２１の斜面方向である。各傾斜壁２１は、そのＹ座標位置が軸方向Ｚに対して例えば連続的に変化する。対向する一対の傾斜壁２１は、例えば両者のＹ座標位置が両端面１１、１２のいずれか一方に向かってそれぞれ近づくように連続的に傾斜する。
【００２７】
傾斜壁２１は、図２に例示されるようにセル壁２の伸長方向全体に形成されていてもよいが、後述の変形例２に示すように部分的に形成されていてもよい。傾斜壁２１は、軸方向Ｚに対して外観上傾斜していればよく、傾斜壁２１の軸方向Ｚに対する傾斜角度θ1は、特に限定されるわけではないが例えば０．９°以上が好ましい（図９参照）。傾斜角度θ1の上限は、例えば３０°未満である。傾斜角度θ1はフィルタ１の寸法、所望の圧損や捕集率等に応じて適宜調整可能である。各傾斜壁２１の傾斜角度は、本実施形態のように一定にしてもよいが変化させてもよい。
【００２８】
図２に例示されるように、連続的かつ直線的に傾斜する傾斜壁２１を形成することができるが、傾斜が断続的であったり、傾斜角度が段階的に変化したりする傾斜壁を形成することもできる。
【００２９】
図２に例示されるように、各セル３は、対向する一対の傾斜壁２１によって挟まれていることが好ましい。また、これら一対の傾斜壁２１の傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２は、軸方向Ｚに対して対称であることが好ましい。この場合は、軸方向Ｚの所定位置における一対の傾斜壁２１をそれぞれ通過する排ガスＧの流速のばらつきを小さくすることができる。そのため、圧損をより小さくすることができる。また、一対の傾斜壁２１にそれぞれ捕集されるＰＭ量のばらつきが小さくなる。そのため、フィルタ１の加熱時における温度のばらつきを小さくすることができる。傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２は、軸方向Ｚに対して非対称にすることも可能である。
【００３０】
図３は、排ガスＧの流れ方向に平行なＸＺ平面でのフィルタ１の断面を示す。具体的には、図３には、平行壁２２の壁面と直交する平面でのフィルタ１の断面を示し、平行壁２２の断面が示されている。図３に例示されるように、各平行壁２２は、そのＸ座標位置が軸方向Ｚに対して変化せず、例えば一定である。平行壁２２も、上述の傾斜壁２１と同様に、対向する一対のセル壁２に形成することができる。平行壁２２は、その全体が外観上軸方向Ｚに対して平行であればよく、微小な傾斜や成形時や焼結時に形成されうる波状の部分を含んでいてもよい。
【００３１】
図１、図４〜図８に例示されるように、フィルタ１の端面１１、１２やＸＹ断面において、平行壁２２と傾斜壁２１とは互いに直交することが好ましい。この場合には、フィルタ１の強度をより向上させることができる。なお、図５は、軸方向Ｚにおける中央と流入端面１１との中間位置におけるフィルタ１のＸＹ断面を流入端面１１側から示す図である。図５のＸＹ断面の軸方向Ｚにおける位置及び向きは、図２におけるＶ−Ｖ線及び矢印でそれぞれ示される。図６は、軸方向Ｚの中央位置におけるフィルタ１のＸＹ断面を流入端面１１側から示す図である。図６のＸＹ断面の軸方向Ｚにおける位置及び向きは、図２におけるVI−VI線及び矢印でそれぞれ示される。図７は、軸方向Ｚにおける中央と流出端面１２との中間位置におけるフィルタ１のＸＹ断面を流入端面１１側から示す図である。図７のＸＹ断面の軸方向Ｚにおける位置及び向きは、図２におけるVII−VII線及び矢印でそれぞれ示される。
【００３２】
図４〜図８に例示されるように、フィルタ１は、軸方向Ｚの両端に排ガスＧの流入端面１１と流出端面１２とを有する。そして、セル３は、流入端面１１から流出端面１２に向けてセル３内のガス流路断面積Ｓが小さくなる縮小セル３２と、流入端面１１から流出端面１２に向けてセル３内のガス流路断面積Ｓが大きくなる拡大セル３３とを有する。縮小セル３２と拡大セル３３とは、１つの傾斜壁２１を共有して相互に隣り合って配置されていることが好ましい。この場合には、排ガスＧが縮小セル３２に流入し、共有の傾斜壁２１を通過して隣接の拡大セル３３から排出され易くなり、ＰＭ捕集率を向上させ、捕集率のばらつきを小さくすることができる。なお、図４〜図８においては、縮小セル３２のガス流路断面積をＳ1とし、拡大セル３３のガス流路断面積をＳ2とする。ガス流路断面積Ｓ1は、軸方向Ｚと直交する断面における縮小セル３２の面積であり、ガス流路断面積Ｓ2は、軸方向Ｚと直交する断面における拡大セル３３の面積である。
【００３３】
縮小セル３２は、ガス流路断面積Ｓ1が一定の領域と、ガス流路断面積Ｓ1が小さくなる領域とを含んで、ガス流路断面積Ｓ1が段階的に小さくなっていてもよい。拡大セル３３においては、ガス流路断面積Ｓ2が段階的に大きくなっていてもよい。
【００３４】
図２、図４〜図８に例示されるように、縮小セル３２と拡大セル３３とは、ＸＹ平面におけるＹ軸方向に交互に形成されており、Ｙ軸方向において互いに隣り合っている。一方、ＸＹ平面におけるＸ軸方向においては、縮小セル３２同士、又は拡大セル３３同士が隣りあっている。このような縮小セル３２と拡大セル３３の配置構成を採用することにより、後述の傾斜構造体を用いたフィルタ１の製造が可能になる。そのため、フィルタ１の量産性が向上する。
【００３５】
図２、図４に例示されるように、流入端面１１においては、縮小セル３２のガス流路断面積Ｓ1が最大になり、縮小セル３２は、流入端面１１において開口していることが好ましい。一方、拡大セル３３のガス流路断面積Ｓ2は、流入端面１１において最小になり、拡大セル３３を形成する一対の傾斜壁２１は、流入端面１１において直接接続して流入側接続部２１４が形成されていることが好ましい。この場合には、拡大セル３３は流入端面１１で閉塞しており、拡大セル３３のガス流路断面積Ｓ2は流入端面１１において０となる。そのため、流入端面１１における開口面積が大きくなり、圧損をより小さくすることができる。
【００３６】
図２、図８に例示されるように、流出端面１２においては、縮小セル３２のガス流路断面積Ｓ1が最小になり、縮小セル３２を形成する対向する２つの傾斜壁２１は、流出端面１２において直接接続して流出側接続部２１３が形成されていることが好ましい。この場合には、縮小セル３２は流出側接続部２１３により閉塞し、ガス流路断面積Ｓ1は流出端面１２の流出側接続部２１３において０とすることができる。一方、拡大セル３３のガス流路断面積Ｓ2は、流出端面１２において最大になり、流出端面１２において拡大セル３３を開口させることができる。
【００３７】
対向する一対の傾斜壁２１の傾斜角度θ1を適宜調整することにより、上述のように、流出端面１１又は流入端面１２のいずれかにおいて傾斜方向を交わらせことができる。この場合には、傾斜方向が交わる流出端面１１又は流入端面１２において、一対の傾斜壁２１を直接接続させることができる。
【００３８】
本形態のフィルタ１において、各セル３は一対の傾斜壁２１と平行壁に囲まれている。したがって、セル３の形状はＸ軸方向が高さ方向となる三角柱となる。縮小セル３２と拡大セル３３とはＹ軸方向、すなわち、平行壁２２の壁面と平行方向で、軸方向Ｚと直交する方向に隣り合い、交互に配置されている。隣り合う縮小セル３２と拡大セル３３は、１つの傾斜壁２１を共有する。
【００３９】
フィルタ１は、コージェライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミ、セリア−ジルコニア固溶体、アルミナ、ムライト等のセラミックス材料により形成される。熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れるという観点から、コージェライトが好ましい。
【００４０】
傾斜壁２１と平行壁２２は、同じ材料から形成されていてもよいが、異なる材料により形成することもできる。例えば、傾斜壁２１をコージェライトのようなセラミックスにより形成し、平行壁２２を金属により形成することも可能である。好ましくは、傾斜壁２１及び平行壁２２の両方がコージェライト結晶相を主成分とするセラミックスよりなることが好ましい。この場合には、傾斜壁２１と平行壁２２との熱膨張差を小さくすることができるため、クラック等の不具合の発生を防止できる。
【００４１】
平行壁２２は、傾斜壁２１よりも単位厚み当たりの強度が高い材質によって形成されることが好ましい。この場合には、平行壁２２による強度向上効果がより増大する。単位厚みあたりの強度は、例えば、ＪＩＳ  Ｒ１６０１：２００８「ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」に則り、支点２点と荷重点１点の３点曲げ強さ評価により測定し、比較することができる。
【００４２】
図１０及び図１１に例示されるように、傾斜壁２１及び平行壁２２には、排ガス浄化触媒４を担持することができる。触媒４としては、例えば貴金属を含有する三元触媒がある。触媒性能に優れるという観点から、貴金属としては、Ｐｔ、Ｒｈ、及びＰｄのうちの少なくとも１種が好ましい。
【００４３】
図１０に例示されるように、傾斜壁２１の気孔率を高くすると、触媒４は、傾斜壁２１の表面だけでなく内部にも担持される。具体的には、気孔率の高い傾斜壁２１は、大きな細孔２１９を多数有するため、傾斜壁２１内における細孔２１９に面する壁面にも触媒４を担持させることができる。細孔２１９は、傾斜壁２１を通過する排ガスの流路となる。ＰＭの捕集率の向上及び圧損の低減という観点から、傾斜壁２１の気孔率は、例えば４０〜７０％の範囲にすることができる。
【００４４】
一方、図１１に例示されるように、平行壁２２の気孔率を低くすると、触媒４は、平行壁２２の内部には担持されず、ガス流路に面する表面２２８に担持される。上述のように、傾斜壁２１が排ガスを透過できれば、平行壁２２は排ガスを透過できなくてもよい。したがって、平行壁２２の内部にまで触媒４を担持させる必要もない。例えば傾斜壁２１においては、内部まで触媒が担持される程度まで気孔率を高め、平行壁２２においては、表面２２８に触媒が担持される程度まで気孔率を低下させることができる。フィルタ１の強度をより向上させるという観点から、平行壁２２の気孔率は、４５％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。平行壁２２は緻密体であってもよい。つまり、平行壁２２の気孔率は０であってもよい。
【００４５】
触媒の担持は、公知の方法によって行うことができる。例えば触媒又はその前駆体を含有する液体中にフィルタを浸漬し、その後フィルタに触媒を焼き付ける方法がある。
【００４６】
上述のようなフィルタ１は、図１２〜図１９に例示されるように、押出工程、平行部形成工程、及び焼成工程を行うことにより製造される。図１２に例示されるように、押出工程においては、坏土２０を軸方向Ｚと直交方向Ｘに押出成形する。これにより、図１２〜図１５に例示されるように、多数の傾斜部２１１と、一対の傾斜部２１１同士を接続する接続部２１３、２１４とを有する傾斜構造体２１０を得る。傾斜部２１１は、後述の焼成後に上述の傾斜壁２１を形成する。上述の傾斜壁２１の接続部２１３、２１４と、傾斜部２１１の接続部２１３、２１４は、実質的には同じ構成部位を示すため、本明細書ではこれらを同じ符号にて示す。
【００４７】
坏土２０は、例えば傾斜壁形成材料を含有することができる。傾斜壁形成材料は、後述の焼成後に傾斜壁２１を形成する材料であり、例えば後述のコージェライト原料を含有する。
【００４８】
坏土２０は、例えば次のようにして製造される。まず、シリカ、水酸化アルミニウム、タルク等の原料粉末を、コージェライト組成となるように配合したコージェライト原料を準備する。コージェライト原料としては、その他にもカオリン、アルミナ等を用いることもできる。コージェライト原料は、焼成後の最終的な組成が、例えばＳｉＯ2：４７〜５３質量％、Ａｌ2Ｏ3：３２〜３８質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるように、原料粉末の組成を調整することができる。
【００４９】
次に、粉末状のコージェライト原料に、水、メチルセルロースを加えて混練し、粘土状の坏土２０を得る。坏土２０には、増粘剤、分散剤、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を添加することもできる。
【００５０】
坏土２０は、上述のようにコージェライト原料を含むことが好ましい。この場合には、耐熱衝撃性に優れたコージェライトを含有する傾斜壁２１を形成することができる。そのため、フィルタ１の耐熱衝撃性を向上させることができる。コージェライト原料は、焼成後にコージェライト結晶を生成する原料である。コージェライト原料は、例えばＭｇ源、Ｓｉ源、Ａｌ源などを含有することができる。
【００５１】
図１６（ａ）に例示されるように、坏土２０は、例えばタルク、カオリンのような板状粒子２０１を含有することが好ましい。この場合には、坏土２０の押出成形により、図１６（ｂ）に例示されるように、傾斜部２１１中の板状粒子２０１の面内方向を押出方向Ｘに配向させることができる。面内方向は、板状粒子２０１の厚み方向と直交する方向である。そのため、コージェライト結晶粒がＣ軸方向に配向した傾斜壁２１を形成することができる。その結果、Ｃ軸方向における傾斜壁２１の熱膨張が小さくなるため、熱応力を低減することができる。したがって、フィルタ１の耐熱衝撃性の向上が可能になる。板状粒子２０１は、外観上板状であることを意味し、鱗片状、薄片状等の粒子を含む概念である。
【００５２】
図１２に例示されるように、押出成形における坏土１２の押出方向Ｘは、軸方向Ｚと直交方向である。押出方向Ｘは、接続部２１３、２１４の伸長方向となる。本明細書においては、接続部２１３、２１４の伸長方向を押出方向と同じ符号で表し、伸長方向Ｘと標記する場合がある。
【００５３】
傾斜構造体２１０は、図１２〜図１５に例示されるように、多数の傾斜部２１１と、多数の接続部２１３、２１４とを有する。傾斜部２１１は、軸方向Ｚに対して傾斜しながら軸方向Ｚに伸びる。各傾斜部２１１は、例えば板状であるが、後述の変形例１のように曲面を有していてもよい。Ｙ軸方向において隣接する一対の傾斜部２１１は相互に対向する対向面を有し、対向面がＹ軸方向に並列されている。
【００５４】
傾斜部２１１の軸方向Ｚに対する傾斜方向Ｄs１、Ｄs２は交互に逆である。傾斜方向Ｄs１、Ｄs２が交互に逆とは、図１４に例示されるように対向する一対の傾斜部２１１の傾斜方向Ｄs１、Ｄs２の交点Ｐ1、Ｐ2が、交互にＺ軸方向における反対側に位置することを意味する。対向する一対の傾斜部２１１の傾斜方向Ｄs１、Ｄs２は、軸方向Ｚを軸として対称であってもよいし、非対称であってもよい。好ましくは、対称であることがよい。この場合には、軸方向に対して対称な傾斜壁を形成することができる。その結果、上述のように圧損をより低減することができる。
【００５５】
傾斜部２１１の軸方向に対する傾斜角度は、上述の傾斜壁２１の傾斜角度に応じて適宜調整することができる。対向する一対の傾斜部２１がなす角度θ2は例えば０．５〜３０°の範囲で調整することができる。角度θ2が大きくなりすぎると、フィルタ１の軸方向の長さが小さくなりすぎるので、すすの堆積に伴う圧力損失の変動が大きくなりドライバビリティが悪化するおそれがある。一方、角度θ2が小さくなりすぎると、圧損の低減効果小さくなったり、フィルタ１の軸方向の長さが大きくなりすぎたりするおそれがある。フィルタの小型化及び圧損の低減効果という観点から、角度θ2は０．９〜１．５°であることが好ましい。
【００５６】
図１２及び図１４に例示されるように、傾斜壁構造体２１０において対向して隣り合う一対の傾斜部２１１は、接続部２１３又は接続部２１４に向けて相互に近づくように傾斜する。本形態のように、接続部２１３、２１４は、傾斜構造体２１０の軸方向Ｚの端部に形成することができる。つまり、一対の傾斜部２１１を、傾斜構造体２１０の軸方向Ｚにおける一端又は他端おいて接続させて接続部２１３、２１４を形成させることができる。他端傾斜構造体２１０の軸方向Ｚの長さは、焼成後の収縮などを考慮しなければ、フィルタ１の軸方向Ｚの長さと一致する。本実施形態において、上述の傾斜構造体２１０の一端、他端は、フィルタ１の流入側端面１１、流出端面１２にそれぞれ相当する。
【００５７】
図１２〜図１５に例示される傾斜構造体２１０は、山部Ｍと谷部Ｖとを交互に有するということもできる。図１４においては、断面図を紙面内において例えば時計と反対回りに９０°回転させると山部Ｍと谷部Ｖがより明確となる。傾斜構造体２１０においては、これらの山部Ｍ及び谷部Ｖによって接続部２１３、２１４が形成されている。傾斜構造体２１０は、例えば蛇腹状であり、図１４に例示されるように傾斜構造体２１０の断面はジグザグ状、波形状等になる。山部Ｍ及び谷部Ｖの断面は、２つ直線とこれらの交点によって形成される角部を有していてもよく、後述の変形例１のように、山部及び谷部の断面は、円弧状であってもよい。
【００５８】
図１２〜図１５に例示されるように、接続部２１３、２１４は、対向する一対の傾斜部２１１を接続する。接続部２１３、２１４の伸長方向は押出方向である。具体的には、押出方向は、図１２〜図１５におけるＸ軸方向である。
【００５９】
押出工程においては、図１４に例示される傾斜構造体２１０のＹＺ断面で示される平面体をＸ軸方向に押し出すことができる。Ｘ軸方向は、図１４における紙面と直交方向であり、接続部２１３、２１４の伸長方向である。傾斜構造体２１０のＹＺ断面で示される平面体のことを適宜ＹＺ平面体という。ＹＺ平面体は、蛇腹断面状平面体、波状平面体、ジグザグ状平面体、連結Ｖ字状平面体等ということもできる。これにより、傾斜構造体２１０を得ることができる。このように、ＹＺ平面体をＸ軸方向に押し出すことにより、押出成形によって傾斜構造体２１０を得ることができる。その結果、傾斜構造体２１０の量産性が向上し、フィルタ１の生産性が高まる。
【００６０】
図１３に例示されるように、押出成形は、例えば本体５１と金型５２とを備える押出成形機５を用いて行うことができる。金型５２は、傾斜構造体２１０のＹＺ断面と同形状の押出孔５２１を有する。押出孔５２１は、押出溝、成形溝、スリットともいう。図１３に例示されるように、押出孔５２１は、例えば山形状の孔と谷形状の孔とが交互に連なった構造を有しており、押出孔５２１の形状は、例えばジグザグ状、波形状である。つまり、押出孔５２１の形状は、上述の傾斜構造体２１０のＹＺ平面体（図１４参照）と同形状である。
【００６１】
従来の軸方向に押出を行う一般的な形状の金型においては、スリットが交差し、金型の肉部分が径方向に接続される部分がない構造となる。これに対して、図１３に例示されるように、本形態にて用いられる押出用の金型５２には、スリットが交差する構造や、金型の肉部分が径方向に接続される部分がない構造などの複雑な構造が生じない。そのため、金型５２の構造として、例えば軸方向に異なる形状を組み合わせる必要がなく、一断面形状で構成された比較的簡易な構造の金型５２を用いることができる。
【００６２】
押出工程においては、本体５１内で混練された坏土１２が金型の押出孔５２１から押し出される。これにより、上述の傾斜構造体２１０を得ることができる。傾斜構造体２１０は、ＹＺ平面体がＸ軸方向に伸びる連続構造体であるため、上記のようにＸ軸方向を押出方向にすることにより、押出成形機５による成形が可能である。
【００６３】
次いで、マイクロ波乾燥によって、傾斜構造体２１０を乾燥、収縮させる。その後、フィルタ１の軸方向と直交方向における所望の寸法よりも大きくなるように切断することができる。本形態においては、所望の円柱形状のフィルタ１の直径よりも大きな長さになるように傾斜構造体２１０を切断する。
【００６４】
次に、図１７（ａ）、図１７（ｂ）、図１８に例示されるように、平行部形成工程を行う。平行部形成工程においては、焼成により上述の平行壁２２となる複数の平行部２２１を形成する。これにより、図１９（ａ）に例示されるように傾斜部２１１と平行部２２１とを有するハニカム成形体１００を得ることができる。平行部形成工程においては、接続部２１３、２１４の伸長方向Ｘと直交する面を有する複数の平行部２２１を形成することができる。平行部２２１は、後述の平行壁形成材料を含有することができる。
【００６５】
本形態において、平行部形成工程は、硬化工程と排出工程とを有する。硬化工程においては、図１７（ａ）に例示されるように、硬化工程においては、傾斜構造体２１０を接続部２１３、２１４の伸長方向が鉛直となるように配置することができる。この場合には、後述の平行壁形成材料２２０の充填が容易になる。また、後述の光照射中において、自重により傾斜壁形成材料２２０の形状を保持できるため、硬化を容易に行うことができる。鉛直は重力の方向である。
【００６６】
次いで、傾斜構造体２１０の傾斜部２１１間の空間Ｓｐ内へ平行壁形成材料２２０を充填する。平行壁形成材料２２０は、接続部２１３，２１４の伸長方向における所定の高さまで充填する。この高さを適宜調整することにより、平行壁２２の形成ピッチを調整することができる。
【００６７】
平行壁形成材料２２０は、後述の焼成後に平行壁２２を形成する材料である。平行壁形成材料２２０は、金属材料、セラミックス材料等を含有することができる。これにより、金属、セラミックス等からなる平行壁２２を形成することができる。
【００６８】
好ましくは、平行壁形成材料２２０は、コージェライト原料を含有することがよい。この場合には、コージェライト結晶を含有する平行壁２２を形成することができる。そして、傾斜壁２１と平行壁２２をコージェライトにより形成する場合には、傾斜壁２１と平行壁２２との熱膨張差を小さくすることができると共に、耐熱衝撃性を向上させることができる。コージェライト原料としては、上述の傾斜部２１１と同様のものが例示できる。
【００６９】
次いで、図１７（ａ）に例示されるように、傾斜部２１１間に充填された平行壁形成材料２２０に光ＬＳを照射する。光ＬＳは例えばレーザ光である。これにより、平行壁形成材料２２０における光照射面からレーザ光の透過強度に応じた厚みまでを硬化させることができる。平行壁形成材料２２０の充填、レーザ光の照射を繰り返すことで所望の厚みの平行部２２１を形成することができる。その結果、図１７（ｂ）に例示されるように、平行部２２１を形成することができる。平行部２２１は、平行壁形成材料２２０の硬化物からなる。
【００７０】
レーザ光ＬＳの照射方向は、鉛直方向であることが好ましい。この場合には、硬化後に形成される平行部２２１の厚みの調整が容易になる。その結果、均一な厚みの平行部２２１を容易に形成することができる。レーザ光ＬＳの照射は、例えば鉛直方向の上から下に向けて行うことができる。
【００７１】
平行部２２１の厚みは、所望の平行壁２２の厚みに応じて適宜調整することができる。平行部２２１の厚みは、例えば平行壁形成材料の組成、レーザ光ＬＳの強度、照射時間などにより制御することができる。
【００７２】
平行壁形成材料２２０は、光硬化性有機成分を含有することが好ましい。この場合には、レーザ光ＬＳの照射により、平行壁形成材料２２０を容易に硬化させることができる。光硬化性有機成分は、例えば光硬化性樹脂である。平行壁形成材料２２０中の光硬化性有機成分樹脂の含有量は、レーザ照射により平行壁形成材料２２０の硬化が可能であれば、できるだけ少ないことが好ましい。この場合には、平行壁２２の緻密性を高めてフィルタ１の強度を高めることができる。平行部２２１は、例えば板状であり、水平方向と平行な面を有する。
【００７３】
次いで、図１８に例示させるように、傾斜部２１１の間に形成された平行部２２１上に平行壁形成材料２２０をさらに充填する。そしてこの平行壁形成材料２２０にレーザ光ＬＳを照射する。これにより、平行壁形成材料２２０を所定の厚み分だけ硬化させる。このようにして、傾斜部２１１間に平行部２２１をさらに形成する。
【００７４】
図１７及び図１８に例示されるように、平行壁形成材料２２０の充填と光ＬＳの照射とを繰り返し行う。これにより、傾斜部２１１間に多数の平行部２２１を形成することができる。
【００７５】
平行部２２１の形成後には、除去工程を行うことができる。除去工程においては、傾斜構造体２１０の傾斜部２１１間から未硬化の平行壁形成材料２２０を排出させる。未硬化の平行壁形成材料２２０の除去は、全ての平行部２２１の形成後に行っても、各平行部２２１の形成後に行ってもよい。これにより、傾斜部２１１と平行部２２１とに囲まれる多数のセル３が形成される。このようにして、図１９（ａ）に例示されるように、ハニカム成形体１００を得ることができる。
【００７６】
未硬化の平行壁形成材料２２０の除去は、ハニカム成形体１００を傾けることによって容易に行うことができる。この場合には、端面１１、１２におけるセル３の開口部から平行壁形成材料２２０を容易に取り除くことができる。さらに、エアブロー等を併用して平行壁形成材料２２０の除去を行うこともできる。
【００７７】
上記硬化工程において、充填時における平行壁形成材料２２０の性状は、特に限定されるわけではなく、例えば粉末状、スラリー状、ゾル溶液状、ガス状等がある。充填時における平行壁形成材料２２０は、粉末状であることが好ましい。この場合には、平行壁形成材料２２０の充填が容易になる。また、レーザ光による平行壁形成材料２２０の硬化が容易になる。さらにこの場合には、上述の除去工程において未硬化の平行壁形成材料２２０の除去も容易になる。
【００７８】
平行壁形成材料２２０の平均粒子径は、充填時における充填容易性、光照射による硬化性、除去工程における除去容易性等の観点から適宜調整することができる。充填容易性、硬化性、除去容易性を高めるという観点から、平行壁形成材料２２０の平均粒子径は１μｍ〜３０μｍであることが好ましく、１５μｍ〜２５μｍであることがより好ましい。平均粒子径は、メジアン径ｄ５０のことである。すなわち、平均粒子径は、レーザ回折・散乱法によって求めた粒度分布における体積積算値５０％での粒径を意味する。
【００７９】
図１９（ａ）は、ハニカム成形体１００のＸＹ平面図である。図１９（ａ）は、ハニカム成形体１００を一方の接続部２１３又は２１４側から見た平面図である。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）において、Ｘ軸方向と平行に伸びる直線は、傾斜部２１１の接続部２１３、２１４を示す。これらの直線のうち、太線は紙面の手前側に位置する接続部２１３を示し、細線は紙面の奥側に位置する接続部２１４を示す。太線と細線との間は、紙面の手前から奥に向かって伸びる傾斜部２１１の壁面を示す。Ｙ軸と平行に伸びる直線は、平行部２２１を示す。
【００８０】
平行部形成工程においては、図１９（ａ）に例示されるように、平行部２２１を傾斜部２１１と直交するように形成することが好ましい。この場合には、傾斜壁２１と平行壁２２とが直交するフィルタを得ることができる。このようなフィルタ１は、強度がより向上する。
【００８１】
平行部２２１の形成には、例えば３Ｄプリンタを利用することができる。この場合には、本形態のように光硬化性有機成分を含有する平行壁形成材料２２０を用いてもよいが、光硬化性有機成分を含有しない平行壁形成材料２２０を用いることも可能である。平行壁形成材料２２０が光硬化性有機成分を含有しない場合には、レーザ光ＬＳの光源として、例えばコージェライトが吸収可能なものを選択することができる。このような光源としては、短波長で高エネルギーなものがある。そして、レーザ光ＬＳの照射によりコージェライト原料が発熱し、コージェライト原料を少なくとも部分的に焼結させることにより硬化させることができる。短波長のレーザ光の照射には、例えばフェムト秒レーザを用いることができる。
【００８２】
次に、ハニカム成形体１００を所望形状にくり抜くことができる。図１９（ａ）においては、くり抜き形状を破線にて示す。図１９（ａ）に例示されるように、例えば円柱形状にハニカム成形体１００をくり抜くことができる。
【００８３】
次いで、筒状部形成工程を行うことにより、図１９（ｂ）に例示されるように筒状部１１０を形成することができる。筒状部１１０は、ハニカム成形体１００の外周を覆う筒状の部分である。筒状部１１０の形成は、例えばセメンティングにより行うことができる。具体的には、ハニカム成形体１００の外周に外皮形成材料を塗布することにより、外皮形成材料を含有する筒状部１１０を形成することができる。
【００８４】
外皮形成材料は、例えばコージェライト原料を含有することが好ましい。この場合には、フィルタ１の耐熱衝撃性をより向上させることができる。
【００８５】
次に、焼成工程を行う。焼成工程においては、ハニカム成形体１００を焼成する。これにより、図１〜図９に例示されるフィルタ１を得ることができる。
【００８６】
焼成工程においては、傾斜部２１１及び平行部２２１を焼成することが好ましい。すなわち、傾斜部２１１及び平行部２２１の焼結が可能な温度制御によって焼成を行うことが好ましい。この場合には、焼成を１回の工程で行うことが可能になる。そのため、例えば傾斜部２１１と平行部２２１とをそれぞれ異なる焼成操作によって焼結させる場合に比べて、製造時における操作を減らすことができる。また、この場合には、傾斜部２１１と平行部２２１との接続部の焼成を行うことができる。すなわち、この場合には、傾斜部２１１と平行部２２１とこれらの接続部とを一体的に焼成することができる。そのため、焼成後における傾斜壁２１と平行壁２２との接合強度を高めることができる。なお、傾斜部２１１及び平行部２２１が例えば同じ組成のコージェライトのように同じ材料からなる場合には、上述の１回の工程での焼成により、傾斜部２１１と平行部２２１とを同時に焼成させることも可能になる。
【００８７】
また、傾斜部２１１と平行部２２１とを、それぞれ異なる焼成操作により焼成させることも可能である。具体的には、上述の押出工程後であって平行部形成工程の前に傾斜構造体２１０を焼成する傾斜部焼成工程を行うことができる。したがって、平行部形成工程において用いられる傾斜構造体２１０は、未焼成体だけでなく、焼成体をも含む概念である。同様に、ハニカム成形体は、未焼成の傾斜部を有する形態だけでなく、焼成後の傾斜壁を有する形態をも含む概念である。
【００８８】
また、焼成工程の前に上述の筒状部形成工程を行い、焼成工程においては、筒状部１１０を有するハニカム成形体１００を焼成することが好ましい。この場合には、焼成後に得られるフィルタ１における筒状外皮１０の接合強度を高めることができる。
【００８９】
フィルタ形状、セル形状などは、適宜変更可能である。また、セルピッチ、セル壁の厚み、傾斜壁の傾斜角度、フィルタ１の長さ、幅などの寸法も適宜変更可能である。
【００９０】
本実施形態の製造方法においては、図１２に例示されるように、軸方向Ｚと直交方向Ｘに坏土２０を押し出している。そのため、押出成形により傾斜構造体２１０を連続的に生産することが可能である。これは、図１２〜図１５に例示されるように、傾斜構造体２１０が複数の傾斜部２１１と、傾斜部２１１同士を接続する複数の接続部２１３、２１４とを有するためである。このような傾斜構造体２１０は、上記のごとく軸方向Ｚと直交方向Ｘに押出成形を行うこと可能である。
【００９１】
すなわち、図１４に例示される傾斜構造体２１０のＹＺ平面体を接続部２１３、２１４の伸長方向Ｘに押し出すことができる。その結果、上述のように押出成形による傾斜構造体２１０の連続的な製造が可能になる。したがって、傾斜構造体２１０を用いて得られるフィルタ１の生産性が良好になる。
【００９２】
また、押出工程においては、押出成形により傾斜部２１１を形成している。そのため、坏土２０の原料組成、混練条件、気孔制御条件、成形条件などを別途検討することなく、傾斜構造体を製造することができる。つまり、一般的な押出成形によるフィルタの製造と同様の製造条件を適用することができる。したがって、実際の量産上で有利である。
【００９３】
平行部形成工程においては、図１７（ａ）、図１７（ｂ）、図１８、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に例示されるように、焼成後に平行壁となる複数の平行部２２１を形成する。これにより、平行部２２１と傾斜部２１１とを有するハニカム成形体１００を得ることができる。平行壁形成材料２２０と坏土２０とは、実質的に同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。すなわち、傾斜壁２１と平行壁２２とが同じ材料からなるフィルタ１だけでなく、異なる材料からなるフィルタ１を製造することが可能になる。また、平行壁形成材料２２０と坏土２０との間で組成や原料の粒子径などを変更することにより、気孔率などの気孔条件が相互に異なる傾斜壁２１及び平行壁２２を形成することができる。
【００９４】
本実施形態のフィルタ１は、図１〜図９に例示されるように、傾斜壁２１と平行壁２２とを有する。傾斜壁２１は、軸方向Ｚに対して傾斜している。そのため、流入端面１１に開口する縮小セル３２は、流入端面１１から流出端面１２に向けてガス流路断面積Ｓ1が徐々に減少する。一方、流出端面１２に開口する拡大セル３３は、縮小セル３２と相反してガス流路断面積Ｓ2が徐々に増大する。これらの縮小セル３２と拡大セル３３との内圧差が駆動力となり、排ガスＧが傾斜壁２１を通り抜ける。換言すると、図５〜図７に例示される断面において、密度の濃いドットハッチング領域と密度の薄いドットハッチング領域とが傾斜壁２１を介して隣り合っており、これらのハッチング領域の面積Ｓ1、Ｓ2が異なっている。このような構成が上述の内圧差を発生させる。
【００９５】
つまり、傾斜壁２１を挟んで隣接する縮小セル３２及び拡大セル３３は、それぞれ流入端面１１及び下流端面１２に開口しており、縮小セル３２と拡大セル３３との間で内圧差を生じる隣接セル構造をとる。この構造によって排ガスＧが傾斜壁２１を透過し、排ガスＧ中のＰＭが傾斜壁２１に捕集される。傾斜壁２１の気孔率を適宜調整することにより、捕集率を高めたり、圧損の増大を防止したりすることができる。
【００９６】
一方、図１、図３、図４〜図８に例示されるように、平行壁２２を挟んで隣接するセル３間は、いずれも縮小セル３２同士又は拡大セル３３同士となる。そのため、平行壁２２を挟んで隣接するセル３間には内圧差が生じない。したがって、傾斜壁２１に比べて平行壁２２は排ガスを透過しにくい。図５〜図７においては、密度の濃いドットハッチング領域同士が平行壁２２を介して隣り合う縮小セル３２同士のガス流路断面積の関係に相当する。密度の薄いドットハッチングの領域同士は、平行壁２２を介して隣り合う拡大セル３３同士のガス流路断面積の関係に相当する。
【００９７】
上記のように平行壁２２には内圧差によるガス透過が発生し難いため、平行壁２２の気孔率は傾斜壁２１よりも小さくすることができる。これにより、フィルタ１の強度を高めることができる。つまり、平行壁２２は、多孔質であってもよいが、多孔質である必要はなく、非多孔体、すなわち緻密体であってもよい。上述のように平行壁２２を挟むセル３間には内圧差が生じないため、平行壁２２がたとえ多孔質であっても、平行壁２２は傾斜壁２１よりもガスを透過しにくいセル壁となり、あるいは実質的にガスを透過しないセル壁となる。
【００９８】
平行壁２２の気孔率を小さくすると、上述のようにフィルタ１の強度を高めることができる。この場合には、軸方向Ｚに直交する例えばＹ軸方向の強度保障ができればよく、平行壁２２によって形成される構造体がガス流の抵抗にならないように、できるだけその構造体の体積は小さいことが望ましい。そのため、平行壁２２は、軸方向Ｚに対して平行であり、傾斜壁２１に対して直行していることが好ましい。
【００９９】
このように、フィルタ１においては、傾斜壁２１及び平行壁２２にそれぞれ異なる機能を持たせることができる。例えば傾斜壁２１においては圧損の増大を抑制しながら、ＰＭを捕集させ、平行壁２２においては実用上十分な強度を持たせることができる。
【０１００】
（実施形態２）
本実施形態においては、実施形態１とは異なる方法により平行部を形成する形態について説明する。なお、本実施形態以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態等において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態等におけるものと同様の構成要素等を表す。本形態の平行部形成工程においては、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、図２１（ａ）、図２１（ｂ）に例示されるように、以下の切断工程及び積層工程を行う。
【０１０１】
切断工程においては、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に例示される傾斜構造体２１０を軸方向Ｚに切断する。具体的には、まず、実施形態１と同様にして傾斜構造体２１０を作製する。傾斜構造体２１０の切断は、Ｘ軸方向と直交する断面、すなわちＹＺ断面で行うことができる。軸方向Ｚに切断するとは、軸方向Ｚと平行に切断すること意味する。傾斜構造体２１０の切断方向は、接続部２１３、２１４の伸長方向Ｘと直交する方向でもある。
【０１０２】
これにより、図２０（ａ）に例示される傾斜構造体２１０から図２０（ｂ）に例示される傾斜構造体片２０９を複数切り出すことができる。傾斜構造体２１０の切断は、所望の平行壁２２の形成ピッチと例えば同じ幅で行うことができる。傾斜構造体片２０９の形状は、Ｘ軸方向の幅が小さい点を除いて傾斜構造体２１０と実質的に同じである。したがって、傾斜構造体片２０９は、傾斜構造体２１０と同様に傾斜部２１１及び接続部２１３、２１４を有している。
【０１０３】
次いで、積層工程を行う。積層工程においては、図２１（ａ）に例示されるように、多数の傾斜構造体片２０９と多数の成形シート２２５とを交互に積層する。成形シート２２５は、平行壁形成材料を含有する。このような成形シート２２５としては、所謂グリーンシートを用いることができる。
【０１０４】
成形シート２２５は、例えば次の様にして製造される。まず、コージェライト原料と、有機溶媒と、ブチラール系バインダとを混合する。これにより、スラリー状の平行壁形成材料を作製する。この平行部形成材料を例えばドクターブレード法により所定厚みのシート状に成形する。このようにして、成形シート２２５を得ることができる。成形シートの厚みは、焼成後に所望の厚みの平行壁２２が形成されるように適宜調整できる。
【０１０５】
傾斜構造片２０９と成形シート２２５との積層においては、傾斜構造片２０９の切断面２０３と成形シート２２５のシート面２２６とを当接させる。傾斜構造体片２０９の切断面２０３は、図１７（ｂ）における例えばジグザグ状、波状のＹＺ面である。積層工程における積層方向は、図２１（ａ）に例示されるように、傾斜構造片２０９の接続部２１３、２１４の伸長方向と成形シート２２５の厚み方向とが平行となる方向である。
【０１０６】
積層工程を行うことにより、図２１（ｂ）に例示されるように、接続部２１３、２１４の伸長方向に直交する平行部２２１を形成することができる。このようにして、傾斜部２１１と平行部２２１とを有するハニカム成形体１００を得ることができる。平行部２２１は成形シート２２５からなる。ハニカム成形体１００は、多数の傾斜構造体片２０９と多数の成形シート２２５とが交互に積層された積層体からなる。
【０１０７】
積層工程においては、傾斜構造体片２０９と成形シート２２５との当接面に有機溶剤を塗布することが好ましい。この場合には、傾斜構造体片２０９と成形シート２２５との接着性を向上させることができる。そのため、傾斜壁２１や平行壁２２にクラックが発生したり、変形が発生したりすることを防止できる。
【０１０８】
接着性をより向上させるという観点からは、有機溶剤としては、成形シート２２５の作製時に用いたものと同様又は類似のものを用いることが好ましい。ここで、類似とは、例えば相互に相溶性のある有機溶媒のことを意味する。有機溶剤の塗布は、例えばスプレーにより行うことができる。また、有機溶剤の塗布は、傾斜構造体片２０９の切断面２０３に対して行うことができる。また、傾斜構造体片２０９と成形シート２２５とを熱圧着により接合させてもよい。この場合にも、クラックの発生や変形を防止することができる。
【０１０９】
本形態において得られるハニカム成形体１００を用いて、その他は実施形態１と同様の操作を行うことにより、実施形態１と同様のフィルタ１を得ることができる。本形態においては、上述のように成形シート２２５を用いて平行部２２１を形成することができる。この成形シート２２５は、連続的に製造することが可能である。したがって、傾斜壁構造体２１０だけでなく、成形シート２２５も連続的に製造することができる。よって、フィルタ１の生産性をさらに高めることが可能になる。
【０１１０】
また、本形態の製造方法においては、平行壁２２にて区切られる傾斜壁構造を段違いに交差させることができる。そのような構造とすることで、流入端面１１及び流出端面１２における傾斜壁２１の流入側接続部２１４及び流出側接続部２１３も同様に段違いに形成される。その結果、流入端面１１において、平行壁２２と傾斜壁２１の流入側接続部２１４との接点数が増大し熱応力を分散させることができる。その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
【０１１１】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。以下、実施形態１及び２の製造方法によって製造可能なフィルタの変形例について説明するが、本発明の製造方法は、これらのフィルタの製造に限定されるものではない。具体的には、傾斜壁２１を接続する接続部２１３、２１４が軸方向Ｚと直交方向であるＸ軸方向に伸びる場合には、本発明の製造方法の適用が可能となる。
【０１１２】
（変形例１）
次に、傾斜壁が軸方向の両末端側に曲線的に傾斜するフィルタの例について説明する。図２２及び図２３に例示されるように、本例のフィルタ１は、傾斜壁２１が軸方向Ｚの流入端面１１側又は流出端面１２側にそれぞれ湾曲している。
【０１１３】
本例のフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が傾斜壁２１によって形成されており、対向する残りの一対のセル壁２が平行壁２２によって形成されている（図１参照）。図２２に例示されるように対向する２つの傾斜壁２１は、軸方向Ｚの中央部分においては直線的に傾斜しているが、図２２及び図２３に例示されるように、流入端面１１側、流出端面１２側に向けて曲線的に傾斜する。
【０１１４】
より具体的には、軸方向Ｚに伸びる傾斜壁２１は、流入端面１１側に向けて曲線的に傾斜する流入側曲線傾斜領域Ａcfと、流出端面１２側に向けて曲線的に傾斜する流出側曲線傾斜領域Ａcrとを有する。縮小セル３２においては、一対の傾斜壁２１が流出側曲線傾斜領域Ａcrにおいて接続して流出側接続部２１３が形成されている。一方、拡大セル３３においては、一対の傾斜壁２１が流入側曲線傾斜領域Ａcfにおいて接続して流入側接続部２１４が形成されている。その結果、流入側接続部２１４及び流出側接続部２１３は湾曲構造になっている。流入側曲線傾斜領域Ａcfと流出側曲線傾斜領域Ａcrとの間の傾斜壁２１は、直線的に傾斜する。
【０１１５】
上記のように傾斜壁２１が両端面１１、１２側に湾曲しているため、傾斜壁２１の接平面ＴＰと軸方向Ｚとのなす角αが軸方向の両端面１１、１２に向かって大きくなる。具体的には、図２３に例示されるように、軸方向Ｚのより端面１１、１２側における接平面ＴＰ2と軸方向Ｚとのなす角α2と、接平面ＴＰ2よりも軸方向Ｚの内部における接平面ＴＰ1と軸方向Ｚとのなす角α1とがα1＜α2の関係を満足する。
【０１１６】
本例のように、傾斜壁２１は、曲面を有していてもよく、図２２及び図２３に例示されるようにＹＺ断面において傾斜壁２１が曲線状に傾斜して湾曲している場合には、傾斜壁２１を通過する排ガスの流速のバラツキをより小さくすることができる。後述の実験例で示すように、実施形態１及び後述の変形例２のフィルタ１に比べて、最もばらつきが小さくなる。そのため、圧損を十分に低下させつつ、優れた捕集率を示すことができる。
【０１１７】
また、図２２に例示されるように、曲線状に傾斜する一対の傾斜壁２１は、傾斜方向が軸方向Ｚに対して対称であり、流入端面１１で接続する。その結果、流入側曲線傾斜領域Ａcfにおいては、セル３のガス流路断面積が流入端面１１側に向かうにつれて増大し、その増大量も流入端面１１側に向かうにつれて大きくなる。流出側曲線傾斜領域Ａcr側についても同様である。したがって、流入端面１１及び流出端面１２におけるセル３の開口面積がより大きくなり、その結果圧損をより小さくできると考えられる。なお、曲線状に傾斜する傾斜壁２１の傾斜方向は、接線方向のことを意味する。したがって、傾斜方向が軸方向Ｚに対して対称であることは、曲線状の傾斜壁２１上における各接線が対称であることを意味するが、厳密に全ての接線が対称でなくとも外観上実質的に対称であればよい。
【０１１８】
また、図２２においては、流入側曲線傾斜領域Ａcfと流出側曲線傾斜領域Ａcrとの間が直線状に傾斜する傾斜壁の例を示したが、直線状に傾斜する領域は必ずしも必要なわけではない。具体的な図示を省略するが、フィルタのＹＺ断面において、例えば傾斜壁における軸方向の中央に変曲点を設けることができる。これにより、傾斜方向が軸方向に対して互いに対称な流入側曲線傾斜領域Ａcfと流出側曲線傾斜領域Ａcrとが変曲点において連結された傾斜壁を形成することが可能になる。
【０１１９】
本例のフィルタ１は、図２２に例示される傾斜壁２１と同様の断面構造を有する傾斜構造体を用いて製造される。具体的には、図２２における傾斜壁のＹＺ平面体をＸ軸方向に押し出すことにより、傾斜構造体を得ることができる。このようにして得られた傾斜構造体を用いて、実施形態１又は実施形態２と同様してフィルタ１を製造することができる。その他の構成及び作用効果は、実施形態１、実施形態２と同様である。
【０１２０】
（変形例２）
次に、傾斜壁が流入端面及び流出端面よりも軸方向の内側において接続して閉塞したフィルタの例について図２４を参照して説明する。本例のフィルタ１は、実施形態１と同様に、外縁が四角形状のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜する傾斜壁２１を有し、対向する残りの一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる平行壁２２によって形成されている（図１参照）。図２４に例示されるように、軸方向Ｚに伸びる一対の傾斜壁２１は、流入端面１１又は流出端面１２よりも軸方向Ｚの内側において接続して接続部２１３、２１４が形成されている。
【０１２１】
図２４に例示される本例のフィルタ１について、傾斜壁２１を含み軸方向Ｚの両端面１１、１２まで伸びる一続きのセル壁２に着目して説明する。このセル壁２は、軸方向Ｚの中央において流入側接続部２１４と流出側接続部２１４との間に形成された傾斜壁２１を有する。さらに、上述の一続きのセル壁２は、傾斜壁２１の流入側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる流入側平行壁２１５と、傾斜壁２１の流出側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる流出側平行壁２１６とを有する。
【０１２２】
傾斜壁２１、流入側平行壁２１５、及び流出側平行壁２１６は、組成や気孔率などがそれぞれ異なる構成部材によって形成することができる。フィルタ１の製造時に、実施形態１と同様に押出成形により生産性良く傾斜構造体を製造するためには、傾斜壁２１、流入側平行壁２１５、及び流出側平行壁２１６は、同じ構成部材からなることが好ましい。
【０１２３】
また、縮小セル３２及び拡大セル３３を囲むセル壁の観点から本例のフィルタ１を説明する。流入端面１１から排ガスＧが流入する縮小セル３２は、対向する一対の傾斜壁２１と、各傾斜壁２１の流入側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる一対の流入側平行壁２１５とを有する。縮小セル３２における一対の傾斜壁２１は、流出端面１２側に向けて互いに近づくように傾斜し、流出端面１２よりも軸方向Ｚの内側において接続する。図２４に例示されるように一対の傾斜壁２１は例えば直接接続することにより流出側接続部２１３が形成される。これにより、縮小セル３２は流出側接続部２１３において閉塞している。流出側接続部２１３は例えば軸方向Ｚにおける流出端面１２寄りに形成することができる。流出側接続部２１３よりも流出端面１２側には、接続した傾斜壁２１が１つのセル壁となって軸方向Ｚに平行に伸びる流出側平行壁２１６が形成されている。
【０１２４】
流出端面１２から排ガスＧが排出さる拡大セル３３は、対向する一対の傾斜壁２１と、各傾斜壁２１の流出側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる一対の流出側平行壁２１６とを有する。拡大セル３３における一対の傾斜壁２１は、流入端面１１側に向けて互いに近づくように傾斜し、流入端面１１よりも軸方向Ｚの内側において接続する。図２４に例示されるように、一対の傾斜壁２１は例えば直接接続することにより流入側接続部２１４が形成される。これにより、拡大セル３３は流入側接続部２１４において閉塞している。流入側接続部２１４は例えば軸方向Ｚにおける流入端面１１寄りに形成することができる。流入側接続部２１４よりも流入端面１１側には、接続した傾斜壁２１が１つのセル壁となって軸方向Ｚに平行に伸びる流入側平行壁２１５が形成されている。
【０１２５】
縮小セル３２及び拡大セル３３において、対向する一対の傾斜壁２１の傾斜方向は、軸方向Ｚについて例えば互いに対称にすることができる。縮小セル３２及び拡大セル３３は、両者の間に共通の傾斜壁２１を有して隣り合っており、例えばＹ軸方向に交互に形成される。
【０１２６】
図２４に例示されるように、フィルタ１は、傾斜壁２１を介して例えばＹ軸方向に縮小セル３２と拡大セル３３とが隣り合う連通領域Ａcと、隣り合わない非連通領域Ａncとを有する。連通領域Ａcは、排ガスＧが傾斜壁２１を通過す領域であり、縮小セル３２内に流入した排ガスＧが連通領域Ａcにおいて傾斜壁２１を通過して拡大セル３３から排出される。一方、非連通領域Ａncにおいては、縮小セル３２同士が流入側平行壁２１５を介して隣り合い、拡大セル３３同士が流出側平行壁２１６を介して隣り合っている。したがって、非連通領域Ａncは、排ガスＧがセル壁を実質的に通過しない領域となる。連通領域Ａcは、軸方向Ｚの中央に形成されており、非連通領域Ａncは、軸方向Ｚの両端面１１、１２から所定領域にそれぞれ形成される。
【０１２７】
流入側平行壁２１５と流出側平行壁２１６とは例えば同じ長さであり、流入端面１１側及び流出端面１２側の非連通領域Ａncも例えば同じ長さにすることができる。流入側平行壁２１５の長さ及び流出側平行壁２１６の長さは、適宜変更することが可能であり、両者の長さは同じであっても異なっていてもよい。
【０１２８】
同じ形状、大きさのフィルタ１において同じセルピッチでセル壁２を形成する場合においては、実施形態１のように傾斜壁２１の接続部２１３、２１４を流出端面１２、流入端面１１にそれぞれ形成した場合に比べて（図２参照）、本例のように接続部２１３、２１４をそれぞれ流出端面１２、流入端面１１よりも軸方向Ｚの内側に形成した場合には（図２４参照）、流入端面１１、流出端面１２でのセル壁２に対するガス透過が発生しない助走区間を設けることができる。この助走区間の存在により、流入端面１１でのセル壁２への衝突によるガス乱流の影響によって起こるセル３への流入ロスやガス集中が抑制される。これにより、圧損を低下させることができる。
【０１２９】
後述の実験例において示すように、本例のように、直線的に伸びる傾斜壁２１が両端面１１、１２よりも内側で接続している場合には、実施形態１のように両端面１１、１２において接続している場合程ではないものの、傾斜壁２１を通過する排ガスＧの流速のバラツキを小さくすることができる。そのため、圧損を低下させつつ、優れた捕集率を示すことが可能になる。
【０１３０】
本例のフィルタ１は、図２４に例示される断面図において、傾斜壁２１、流入側平行壁２１５、及び流出側平行壁２１６からなる断面体と同様の断面構造を有する傾斜構造体を用いて製造される。具体的には、図２４において、傾斜壁２１、流入側平行壁２１５、及び流出側平行壁２１６からなるＹＺ平面体をＸ軸方向に押し出すことにより、傾斜構造体を得ることができる。このようにして得られた傾斜構造体を用いて、実施形態１又は実施形態２と同様してフィルタ１を製造することができる。その他の構成及び作用効果は、実施形態１、実施形態２と同様である。
【０１３１】
（変形例３）
次に、傾斜壁が連結部材によって接続されたフィルタの例について説明する。上述の実施形態１においては、軸方向Ｚに伸びる対向する一対の傾斜壁２１同士が接続部２１３、２１４において直接接続していた。本例においては、図２５及び図２６に例示されるように、例えば端面１１、１２と平行な連結部材２３を介して傾斜壁２１が連結されたフィルタ１について説明する。
【０１３２】
本例のフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜する傾斜壁２１によって形成されており、対向する残りの一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる平行壁２２によって形成されている（図１参照）。図２５及び図２６に例示されるように、軸方向Ｚに伸びる一対の傾斜壁２１は、直接交わって接続しておらず、連結部材２３を介して連結されている。
【０１３３】
縮小セル３２は、流出端面１２に設けられた流出側連結部材２３１により閉塞されており、流出側連結部材２３１により流出側接続部２１３が形成されている。一方、拡大セル３３は、流入端面１１に設けられた流入側連結部材２３２により閉塞されており、流入側連結部材２３２により流入側接続部２１４が形成されている。
【０１３４】
各傾斜壁２１は、流入端面１１から流出端面１２に向かって連続的にかつ直線的に傾斜している。同じ形状、大きさのフィルタ１において同じセルピッチで傾斜壁２１を形成する場合においては、実施形態１のように傾斜壁２１が端面１１、１２において交わって接続する場合に比べて（図２参照）、本例のように傾斜壁２１が端面１１、１２において連結部材２３を介して連結される場合には、傾斜壁２１の傾斜角度が小さくなる。
【０１３５】
連結部材２３は、例えば軸方向Ｚと直交する面を有する。連結部材２３は、上述のごとく、流入端面１１、１２と平行に設けることができるが、一対の傾斜壁２１を連結することができれば傾斜していてもよい。連結部材２３の材質は、適宜選択可能である。特に限定されるわけではないが、例えば傾斜壁２１や平行壁２２などと同様にコージェライトによって形成することができる。フィルタ１の製造時に、実施形態１と同様に押出成形により生産性良く傾斜構造体を製造するためには、傾斜壁２１及び連結部材２３は、同じ構成部材からなることが好ましい。
【０１３６】
本例のように、軸方向Ｚに対して直線的に傾斜して伸びる傾斜壁２１を両端面１１、１２において連結部材２３により連結させることができる。上述のごとく、傾斜角度を小さくすることが可能になるため、排ガスＧの傾斜壁２１内の通過距離が大きくなる。そのため、ＰＭの捕集率の向上が可能になる。
【０１３７】
また、連結部材２３の気孔率を調整することにより、端面１１、１２の連結部材２３においても、排ガスＧ中のＰＭの捕集を行うことが可能になる。傾斜壁２１を有するため、各セル３の端面１１、１２における連結部材２３の形成面積は、例えば後述の比較例１のように、傾斜壁２１を有しておらず軸方向Ｚに平行に伸びるセル壁を有するフィルタにおける連結部材２３の形成面積に比べて小さくなる。そのため、圧損の低減も可能になる。連結部材２３の形成面積は、フィルタ１の端面１１、１２における連結部材２３の面積である。
【０１３８】
本例のフィルタ１は、図２５に例示される断面図において、傾斜壁２１及び連結部材２３からなる断面体と同様の断面構造を有する傾斜構造体を用いて製造される。具体的には、図２５における傾斜壁２１及び連結部材２３からなるＹＺ平面体をＸ軸方向に押し出すことにより、傾斜構造体を得ることができる。このようにして得られた傾斜構造体を用いて、実施形態１又は実施形態２と同様してフィルタ１を製造することができる。その他の構成及び作用効果は、実施形態１、実施形態２と同様である。
【０１３９】
（変形例４）
次に、平行壁の軸方向の端部が軸方向の端面よりも内側に形成されたフィルタの例について説明する。上述の実施形態１においては、平行壁２２は、軸方向Ｚにおける両端面１１、１２まで形成されていた。本例においては、図２７、図２８（ａ）及び図２８（ｂ）に例示されるように、平行壁２２は、軸方向Ｚの両端面１１、１２には到達せず、平行壁２２の端部２２２は、端面１１、１２よりも軸方向Ｚの内側にある。
【０１４０】
本例のフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜して伸びる傾斜壁２１によって形成されている。一対の傾斜壁２１は、流入端面１１又は流出端面１２まで形成されている。
【０１４１】
一方、対向する残りの２つのセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる平行壁２２によって形成されている。図２７、図２８（ａ）、図２８（ｂ）に例示されるように、一対の平行壁２２は、流入端面１１又は流出端面１２まで到達しておらず、平行壁２２の端部２２２は、端面１１、１２よりもそれぞれ軸方向Ｚの内側にある。
【０１４２】
図２８（ａ）及び図２８（ｂ）に例示されるように、平行壁２２は、フィルタ１の軸方向Ｚの内部における所定の範囲Ａtに形成されている。平行壁２２の形成領域Ａtは、両端面１１、１２よりも内側にある。フィルタ１の両端面１１、１２から内側の所定領域には、平行壁２２の非形成領域Ａntが形成されている。非形成領域Ａntには、平行壁は形成されていない。
【０１４３】
その結果、各セル３は、上述の形成領域Ａtにおいては一対の傾斜壁２１と一対の平行壁２２とに囲まれるが、上述の非形成領域Ａntにおいては一対の平行壁２２によって挟まれることなく一対の傾斜壁２１によって挟まれて区画される。そして、フィルタ１の両端面１１、１２には、一対の傾斜壁２１に挟まれるともに平行壁２２がない拡大セル開口部３５が形成される。
【０１４４】
上記のように、フィルタ１の端面１１、１２に拡大セル開口部３５を有する場合には、圧損をより低減させることができる。特に、拡大セル開口部３５が、流入端面１１に形成されている場合には、排ガスが流入する流入端面１１における開口面積がより大きくなるため、圧損の低減効果がより顕著になる。
【０１４５】
平行壁２２の形成領域Ａt、非形成領域Ａntの軸方向Ｚにおける長さは、適宜変更可能である。平行壁２２よりなる平行壁２２は、上述のようにフィルタ強度を向上させることができ、この強度向上効果を十分に得るためには、平行壁２２の形成領域Ａtの長さは、フィルタの軸方向Ｚにおける全長の８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。
【０１４６】
上述の拡大セル開口部３５による圧損の低減効果をより十分に得るためには、非形成領域Ａntの軸方向Ｚにおける長さは、フィルタの軸方向Ｚにおける全長の１％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、５％以上であることがさらに好ましい。非形成領域Ａntが軸方向Ｚにおける両端に形成されている場合には、非形成領域Ａntの軸方向Ｚにおける長さは、それぞれの長さのことである。
【０１４７】
平行壁２２の非形成領Ａntや、これによって形成される拡大セル開口部３５は、軸方向Ｚの両端面１１、１２に形成されていてもよいが、一方の端面に形成されていてもよい。上述のように流入端面１１の圧損をより低減できるという観点から、平行壁２２の非形成領Ａntや拡大セル開口部３５は、少なくとも流入端面１１に形成されていることが好ましい。
【０１４８】
本例のフィルタ１は、上述の硬化工程において、例えばレーザ光の照射範囲を平行壁２２の形成領域Ａtに限定し、その他は実施形態１と同様にして製造することができる。また、上述の積層工程において、成形シートのＺ軸方向の長さを実施形態１よりも短くし、平行壁２２の形成領域Ａtに成形シートを積層する点を除いては、実施形態２と同様にして製造することができる。この場合には、積層体の軸方向の両端面に成形シートが到達していない領域が形成される。その他の構成及び作用効果は、実施形態１、実施形態２と同様である。
【０１４９】
（変形例５）
次に、軸方向と直交方向におけるフィルタの断面において、傾斜壁が占める断面積よりも平行壁が占める断面積が小さいフィルタについて説明する。まず、図４〜図８を参照して説明する。
【０１５０】
図４〜図８に例示されるように、フィルタ１の軸方向と直交方向の断面においては、傾斜壁２１の断面によって形成される領域の面積Ｓaと、平行壁２２の断面によって形成される領域の面積Ｓbが存在する。例えば図５〜図７に示す各断面図において、傾斜壁２１の断面は、Ｘ軸方向と平行に伸びる領域であり、細かい斜線ハッチングにて示された領域である。この領域が傾斜壁２１の断面積Ｓaである。すなわち、フィルタ１の軸方向と直交方向の任意断面において、傾斜壁２１の断面積の合計がＳaである。
【０１５１】
一方、平行壁２２の断面は、Ｙ軸方向と平行に伸びる領域であり、粗い斜線ハッチングにて示された領域である。この領域が平行壁２２の断面積Ｓ2である。すなわち、フィルタ１の軸方向と直交方向の任意断面において、平行壁２２の断面積の合計がＳbである。
【０１５２】
軸方向の任意位置における軸方向と直交方向のフィルタ１の断面において、Ｓa＞Ｓbの関係を満足することが好ましい。この場合には、フィルタ１内における平行壁２２の占有体積を小さくすることができる。そのため、ガスを透過し難い平行壁２２によるガス流れの妨げを緩和することができる。これにより、圧損の更なる低減が可能になる。また、排ガスＧ中のＰＭは、傾斜壁２１に捕集されるため、上記のように平行壁２２の占有面積を相対的に減らしても捕集率の低下を防止できる。すなわち、捕集率の低下を防止しつつ、圧損を低下させることができる。
【０１５３】
Ｓa＞Ｓbの関係を満足するために、例えば傾斜壁の数よりも平行壁の数を少なくすることができる。その例を図２９に示す。図２９は、フィルタ１の端面１１、１２の正面図を示す。図２９において、Ｘ軸と平行に伸びる線のうち、太線は、紙面と直交方向における手前にある接続部２１４、２１３を示し、細線は、紙面と直交方向における奥にある接続部２１３、２１４を示す。流入端面１１と流出端面１２とでは、Ｘ軸方向に平行に伸びる太線と細線の位置が半ピッチずれるが、実質的に等価な図となる。
【０１５４】
図２９に例示されるフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜して伸びる傾斜壁２１によって形成されている。一方、対向する残りの２つのセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる平行壁２２によって形成されている。
【０１５５】
図２９に例示されるように、傾斜壁２１と平行壁２２とは例えば直交する。これらの傾斜壁２１及び平行壁２２に囲まれるセル３は、端面１１、１２における外縁形状が四角形となる。本例のフィルタ１は、端面１１、１２において筒状外皮１０の内側を直線的に区画する平行壁２２の数が傾斜壁２１の数よりも少ない。その結果、流入端面１１、流出端面１２におけるセル３の開口部の形状は、図２９に例示されるように長方形になる。
【０１５６】
上述のように平行壁２２の数を減らすことにより、Ｓa＞Ｓbの関係を満足させることができる。そのため、フィルタ１内における平行壁２２の占有体積を小さくすることができ、平行壁２２によるガス流れの妨げを緩和することができる。そのため、圧損の低下が可能になる。また、この場合には、例えば流入端面１１におけるセル３の開口面積を大きくすることができる。かかる観点からも、圧損の更なる低減が可能になる。また、平行壁２２の数は、所望の強度を維持できる範囲内において調整することができる。
【０１５７】
また、Ｓa＞Ｓbの関係を満足するための他の構成として、例えば軸方向Ｚと直交方向におけるフィルタ１の断面において、平行壁２２の厚みＴ2を傾斜壁２１の厚みＴ1よりも小さくすることができる。つまり、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満足させればよい。この場合にも、フィルタ１内における平行壁２２の占有体積を小さくすることができる。その結果、圧損の更なる低下が可能になる。
【０１５８】
本例のようにＳa＞Ｓbの関係を満足する場合には、平行壁２２を、傾斜壁２１よりも単位厚み当たりの強度が高い材質によって形成することが特に好ましい。この場合には、平行壁２２自体の強度が向上するため、平行壁２２の数を少なくしても強度低下はより一層防止される。したがって、強度低下をより一層防止しつつ圧損の向上が可能になる。
【０１５９】
平行壁の数の少ないフィルタ１は、上述の硬化工程において、傾斜部間の空間内への平行壁形成材料の充填高さを例えば実施形態１よりも大きくし、その他は実施形態１と同様にして製造することができる。また、フィルタ１は、上述の切断工程において、傾斜構造体片２０９を実施形態１よりも大きな幅で行い、その他は実施形態２と同様にして製造することができる。
【０１６０】
また、平行壁の厚みは、例えば硬化工程におけるレーザ光の透過強度を変更したり、成形シートの厚みを変更したりすることにより調整することができる。本例において、その他の構成及び作用効果は、実施形態１、実施形態２と同様である。
【０１６１】
（比較例１）
次に、実施形態１及び変形例のフィルタとの比較用のフィルタの例について説明する。図３０及び図３１に例示されるように、本例のフィルタ９は、軸方向Ｚに傾斜して伸びる傾斜壁を有していない。フィルタ９は、円筒状の外皮９０と、外皮内を区画するセル壁９１と、セル壁９１に囲まれて円筒状の外皮の軸方向Ｚに伸びるガス流路を形成するセル９２とを有する。各セル９２は、４つのセル壁９１に囲まれており、対向するセル壁９１を２組有し、各セル壁９１は直交している。軸方向Ｚと直交する断面でのセル９２の形状は、四角形、より具体的には正方形である。
【０１６２】
各セル９２における軸方向Ｚにおける両端面９３、９４のうちのいずれか一方は、ガスを透過しない閉塞部材９５によって閉塞している。閉塞部材９５が流出端面９４に設けられたセル９２は、流入端面９３には開口しており、排ガスが流入する流入セル９２１となる。一方、閉塞部材９５が流入端面９３に設けられたセル９２は、流出端面９４には開口しており、排ガスが流出する流出セル９２２となる。
【０１６３】
流入セル９２１と流出セル９２２とは、交互に近接する。近接する２つの流入セル９２１と流出セル９２２とは、１つのセル壁９１を共有している。流入セル９２１に流入した排ガスは、この流入セル９２１と共有するセル壁９１を通過し流出セル９２２に至る。そして、排ガスＧは、流出セル９２２を通って流出端面９４から排出される。
【０１６４】
本例のフィルタ９は、セル壁９１が軸方向Ｚに平行に伸び、セル壁９１に囲まれたセル９２は、上述のように両端面９３、９４において交互に閉塞している。したがって、流入端面９３においては、すべてのセル９２のうちの半分が開口するものの、残りの半分は閉塞部材９５によって閉塞している。そのため、上述の実施形態１、変形例１〜５のフィルタに比べて流入端面９３における圧損が大きくなる。流出端面９４においても、セル９２の半分が開口し、残りの半分が閉塞する。
【０１６５】
図３１においては、セル壁９１を通過する排ガスＧの流速の大きさを、セル壁９１を横切る矢印の長さによって表している。以下、セル壁９１を通過する排ガスＧの流速のことを壁透過流速という。同図に例示されるように、閉塞部材９５が設けられた流入端面９３及び流出端面９４に近づくについて、壁透過速度が大きくなり、フィルタ９の軸方向Ｚの中央においては、壁透過流速が小さくなる。その結果、壁透過流速のバラツキが大きくなり、圧損が増大する。
【０１６６】
（実験例）
本例においては、実施形態１、変形例１、及び変形例２と同様のパターンで形成された傾斜壁を有する３種類のフィルタの壁透過流速をシミュレーションにより計測し、比較例１と比較する。
【０１６７】
試料Ｅ１は、実施形態１のフィルタに相当し、傾斜壁２１が流入端面１１から流出端面１２まで直線的かつ連続的に傾斜し、対向する傾斜壁２１同士が両端面１１、１２のうち一方において直接接続するフィルタ１である（図１〜図９参照）。本例において壁透過流速の計測に用いた試料Ｅ１の実際の形状、寸法は、次の通りである。
【０１６８】
試料Ｅ１のフィルタ１は、円柱形状であり、直径Φは１１８．４ｍｍ、軸方向Ｚの長さは１１８．４ｍｍである。セル壁２の厚み、すなわち、傾斜壁２１の厚みＴ1及び平行壁２２の厚みＴ2は、いずれも０．２０３ｍｍである（図９、図３参照）。傾斜壁２１の接続部２１３、２１４におけるＹ軸方向の厚みＴ3は０．４４４ｍｍであり、接続部２１３、２１４の軸方向Ｚの幅Ｗ1は０．２００ｍｍである（図９参照）。傾斜壁２１の傾斜角度θ、すなわち、傾斜壁２１と軸方向Ｚとがなす角度θは０．９７°である（図９参照）。端面１１、１２におけるセル３の外縁形状は正方形であり、外縁の一辺の長さＬ1は１．５７６ｍｍである（図４参照）。
【０１６９】
試料Ｅ２は、変形例１のフィルタに相当し、傾斜壁２１が軸方向Ｚの両端面１１、１２に曲線的に傾斜し、湾曲構造の接側部２１３、２１４を有するフィルタ１である。壁透過流速の計測に用いた試料Ｅ２における傾斜壁２１の実際の形成パターンを図３２に示す。図３２において、横軸は流入端面１１から流出端面１２までのフィルタの軸方向Ｚの長さを示す。縦軸は、径方向の幅であり、より具体的には、例えば中央に位置する任意の流入側接続部２１４からのＹ軸方向の距離を示す。図３２において、接続部２１３、２１４の厚みが小さくなっているが、接続部２１３、２１４の厚みは任意に変更可能である。その他の形状及び寸法は、試料Ｅ１と同様である。
【０１７０】
試料Ｅ３は、変形例２のフィルタに相当し、傾斜壁２１が端面１１、１２よりも軸方向の内側において接続して閉塞したフィルタ１である（図２４参照）。壁透過流速の計測に用いた試料Ｅ３における各寸法は、次の通りである。流入側接続部２１４と流出側接続部２１３との間の軸方向Ｚにおける距離、すなわち、傾斜壁２１が形成された領域の軸方向の長さは１０８．４ｍｍであり、流入側平行壁２１５の長さ及び流出側平行壁２１６の長さはいずれも５．０ｍｍである。傾斜壁２１と軸方向Ｚとのなす角、すなわち傾斜角度は１．０６°である。また、試料Ｅ３においては、非連通領域Ａnc＝５．０ｍｍ、連通領域Ａc＝１０８．４ｍｍである（図２４参照）。その他の形状及び寸法は、試料Ｅ１と同様である。
【０１７１】
試料Ｃ１は、比較例１のフィルタに相当し、全てのセル壁が軸方向に平行に伸び、両末端において各セルが交互に閉塞部材によって閉塞したフィルタ９である（図３０及び図３１参照）。壁透過流速の計測に用いた試料Ｃ１における各寸法は、傾斜壁がない点を除いて、試料Ｅ１と同様である。
【０１７２】
試料Ｅ１〜Ｅ３の各寸法は代表例であり、フィルタ１の寸法はこれらに限定されるものではなく、適宜変更可能である。各試料のフィルタにおける流入端面からの軸方向の距離と、壁透過流速との関係をシミュレーションにより求めた。シミュレーションの測定条件は、以下の通りである。ガス流量：３２ｍ3／ｍｉｎ、温度：９００℃、上流圧力：６０ｋＰａ。その結果を図３３に示す。
【０１７３】
試料Ｃ１のように、傾斜壁を有しておらず、全てのセル壁９１が軸方向Ｚに対して平行に伸び、各セル９２が端面９３、９４のいずれか一方に設けられた閉塞部材９５により閉塞したフィルタ９においては、図３３に示されるように壁透過流速のばらつきが大きくなる（図３０及び図３１参照）。具体的には、流入端面９３及び流出端面９４に近づくにつれて壁透過流速が大きくなり、各端面９３、９４において最大になる。一方、軸方向Ｚの中央において最小になる。試料Ｃ１においては、壁透過流速の最小値と最大値の幅が大きく、壁透過流速のばらつきが大きい。そのため、圧損が大きくなる。
【０１７４】
一方、試料Ｅ１〜試料Ｅ３のように、傾斜壁２１と、平行壁２２とを有するフィルタ１においては、上述の試料Ｃ１に比べて壁透過流速のばらつきが小さく、圧損が小さくなる。図３３より知られるように、試料Ｅ１〜Ｅ３を比較すると、壁透過流速のばらつきは、試料Ｅ３、試料Ｅ１、試料Ｅ２の順で小さくなる。
【０１７５】
図２４に例示されるように、傾斜壁２１が端面１１、１２よりも軸方向Ｚの内側において接続して閉塞した試料Ｅ３のフィルタ１は、傾斜壁２１が端面１１、１２において閉塞する試料Ｅ１のフィルタ１に比べて、上述のように流入端面１１の開口面積が大きくなる。そのため、図３３に示されるとおり、流入端面１１側における壁透過流速は試料Ｅ３の方が小さくなる。一方、試料Ｅ３における傾斜壁２１の傾斜角度は、試料Ｅ１に比べて大きくなるため、軸方向Ｚの中央における壁透過流速は試料Ｅ３の方が大きくなる。その結果、壁透過流速のバラツキは、試料Ｅ１の方が試料Ｅ３に比べて小さくなる。
【０１７６】
また、試料Ｅ２においては、壁透過流速が一定となり、実質的にばらつきがない。その結果、試料Ｅ１〜Ｅ３の中では圧損を最も低下させることが可能になる。
【０１７７】
上述の実施形態１、変形例１〜５のフィルタにおける傾斜壁、接続部、平行壁の構成は適宜組み合わせることができる。例えば、変形例１と変形例２とを組み合わせて、曲線状に傾斜する傾斜壁の接続部２１４、２１３を軸方向における内側に形成することも可能である。また、変形例１と変形例３とを組み合わせ、曲線状に傾斜する一対の傾斜壁を、接続部において連結部材を介して接続させることができる。
【符号の説明】
【０１７８】
１  多孔質ハニカムフィルタ
１０  筒状外皮
１１  流入端面
１２  流出端面
２１  傾斜壁
２２  平行壁
３  セル
【図１】
2018103122.tif 000003
【図２】
2018103122.tif 000004
【図３】
2018103122.tif 000005
【図４】
2018103122.tif 000006
【図５】
2018103122.tif 000007
【図６】
2018103122.tif 000008
【図７】
2018103122.tif 000009
【図８】
2018103122.tif 000010
【図９】
2018103122.tif 000011
【図１０】
2018103122.tif 000012
【図１１】
2018103122.tif 000013
【図１２】
2018103122.tif 000014
【図１３】
2018103122.tif 000015
【図１４】
2018103122.tif 000016
【図１５】
2018103122.tif 000017
【図１６】
2018103122.tif 000018
【図１７】
2018103122.tif 000019
【図１８】
2018103122.tif 000020
【図１９】
2018103122.tif 000021
【図２０】
2018103122.tif 000022
【図２１】
2018103122.tif 000023
【図２２】
2018103122.tif 000024
【図２３】
2018103122.tif 000025
【図２４】
2018103122.tif 000026
【図２５】
2018103122.tif 000027
【図２６】
2018103122.tif 000028
【図２７】
2018103122.tif 000029
【図２８】
2018103122.tif 000030
【図２９】
2018103122.tif 000031
【図３０】
2018103122.tif 000032
【図３１】
2018103122.tif 000033
【図３２】
2018103122.tif 000034
【図３３】
2018103122.tif 000035