(57)【要約】【課題】圧損の過度の上昇、及びセルの開口部を目封止する目封止部の流入側端面に粒子状物質が堆積することによるセルの開口部の閉塞を有効に防止することが可能な目封止ハニカム構造体を提供する。【解決手段】本発明の目封止ハニカム構造体１Ａは、隔壁４の表面に配置されたＰＭ捕集層１４が、流出セルｂの開口端部を目封止する目封止部１３の流入側の端面まで延設されて、隔壁４及び目封止部１３を挟んで隣接するＰＭ捕集層１４同士が、目封止部１３の流入側の端面にて連続するように配設されてなるとともに、目封止部１３の流入側の端面まで延設されたＰＭ捕集層１４が、目封止部１３の流入側の端面からセルの貫通方向外側に向けて、流出セル３ｂの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部１５を形成している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のハニカム基材と、
前記複数のセルのガス流入側の開口端部とガス流出側の開口端部とを互い違いに目封止する目封止部と、
前記流入側の開口端部が開口した流入セルを区画形成する側の前記隔壁の表面に膜状に配設された、前記隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層と、を備え、
前記ＰＭ捕集層は、前記ガス流入側の開口端部が目封止された流出セルを目封止している前記目封止部の流入側の端面まで延設されて、前記隔壁及び前記目封止部を挟んで隣接する前記ＰＭ捕集層同士が、前記目封止部の流入側の端面にて連続するように配設されてなるとともに、前記目封止部の流入側の端面まで延設された前記ＰＭ捕集層は、前記目封止部の流入側の端面から前記セルの貫通方向外側に向けて、前記流出セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部を形成してなる目封止ハニカム構造体。
【請求項２】
前記ＰＭ捕集層から連続して形成された前記突起部の突出高さが、０．０５〜５ｍｍである請求項１に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項３】
前記ＰＭ捕集層から連続して形成された前記突起部の形状が、前記目封止部の流入側の端面を底面とする、錐形状、錐台形状、又は錐形状若しくは錐台形状の底面から頂部方向に延びる各辺が当該形状の内側に湾曲した形状である請求項１又は２に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項４】
前記ＰＭ捕集層の厚さが、１〜１００μｍである請求項１〜３のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
【請求項５】
多数の細孔を有する多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によってガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム基材の一方の端面と他方の端面において、前記複数のセルの開口端部を互い違いに目封止して目封止部を形成する工程と、
前記目封止部を形成したハニカム基材の一方の端面側から、セラミック粒子を気流を介して搬送して、前記目封止部が配設されていないセルの開口部から前記セラミック粒子を流入させ、前記ハニカム基材を構成する前記隔壁の表面に前記セラミック粒子を付着させて、前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程と、を備え、
前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程において、前記セラミック粒子を、前記堆積層から連続するように前記ハニカム基材の一方の端面における前記目封止部の表面にまで堆積させ、前記目封止部の表面に堆積させた前記セラミック粒子により、前記目封止部の端面から前記セルの貫通方向外側に向けて、前記セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【請求項６】
前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程において、前記目封止部を形成したハニカム基材の他方の端面側の前記目封止部が配設されていないセルの開口部から、吸引を行って、前記一方の端面側から流入させた前記セラミック粒子を前記隔壁の表面に付着させる請求項５に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【請求項７】
前記セラミック粒子として、平均粒子径が、０．５〜１５μｍの粒子を用いる請求項５又は６に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【請求項８】
前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程における前記セラミック粒子を搬送する気体の流速が、５０〜８００Ｌ／ｍｉｎである請求項５〜７のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目封止ハニカム構造体、及びその製造方法に関する。更に詳しくは、ディーゼルエンジン等の内燃機関、又は各種燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集し、或いは浄化するためのフィルタとして使用される目封止ハニカム構造体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関、又は各種燃焼装置（以下、適宜「内燃機関等」という）から排出される排ガスにはスート（黒鉛）を主体とする粒子状物質（以下、適宜「パティキュレート・マター」、「パティキュレート」、或いは「ＰＭ」という）が多量に含まれている。このパティキュレートがそのまま大気中に放出されると環境汚染を引き起こすため、内燃機関等からの排ガス流路には、パティキュレートを捕集するためのフィルタ（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ：以下、「ＤＰＦ」ともいう）が搭載されていることが一般的である。
【０００３】
このような目的で使用されるフィルタとしては、例えば、多数の細孔を有する多孔質セラミックからなる隔壁によって、排ガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造の基体を有し、上記複数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部とが目封止部によって、互い違いに目封じされてなる目封止ハニカム構造体（以下、「ハニカムフィルタ」ということもある）を挙げることができる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
例えば、図１１に示される目封止ハニカム構造体（ハニカムフィルタ１１０）は、多数の細孔を有する多孔質セラミックからなる隔壁１０５によって、複数のセル１０１が区画形成されたハニカム構造体１００（ハニカム基材）を備え、複数のセル１０１の一方の開口端部Ｘと他方の端部Ｙとが目封止部１０７によって、互い違いに目封じされている。このようなハニカムフィルタ１１０は、一方の開口端部Ｘが開口したセル１０１ａ（以下、「流入セル」ということがある）からガスＧ１が流入すると、セル１０１ａを区画形成する隔壁１０５の表面から隔壁１０５を通過して、他方の端部Ｙが開口したセル１０１ｂからガスＧ２が流出するように構成されている。即ち、セル１０１ａに流入したガスＧ１は、隔壁１０５に形成された細孔を経由してセル１０１ｂに流出し、ハニカムフィルタ１１０の他方の端部Ｙから排出される。そして、上述したように排ガス（ガスＧ１）が隔壁を通過する際に、排ガス中のパティキュレートが隔壁に捕集され、ガスが浄化される。
【０００５】
しかし、ＤＰＦは上述のような構造を有するため、クリーンな状態からＰＭの捕集を開始すると、隔壁内部の細孔にＰＭが堆積し（深層ろ過）、急激に圧力損失が増加する場合がある。このような急激な圧力損失の増加は、エンジン性能を低下させる要因となる。この問題を解決するため、また、ＰＭの捕集効率を向上させるために、隔壁の流入側表面に捕集層を形成し、ＰＭが隔壁内部へ侵入することを防止するＤＰＦが開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
そして、このようなハニカムフィルタの製造方法としては、例えば、上記したフィルタ層を構成するセラミック材料の微粒子をセラミック多孔質支持体の一側面に気流を介して搬送して、多孔質支持体の一側面に付着させるとともに、付着した微粒子に水分を付与して前記多孔質支持体の一側面に吸着させる方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００７】
また、従来、目封止ハニカム構造体においては、目封止部の流入側の端面に排ガス中のパティキュレートが徐々に堆積し、堆積したパティキュレートが凝集しながら肥大化することによって、流入セルの開口部分にまで迫り出し、流入セルの開口部分を徐々に閉塞させてしまうという問題が生じていた。このため、例えば、目封止部材が、セルの開口端面から外方に突出する突出部を有するように構成された目封止ハニカム構造体も提案されている（例えば、特許文献６及び７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２５５５３９号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８７２６号公報
【特許文献３】特開２００８−１８８５１１号公報
【特許文献４】実用新案登録第２６０７８９８号公報
【特許文献５】特開平１０−２４９１２４号公報
【特許文献６】特開２００４−３４４７２２号公報
【特許文献７】特開２００３−１７６７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献４に示すような目封止ハニカム構造体においては、排気ガスが目封止部端面に当たることにより、入口側開口部付近に気流の乱れが発生し、これにより、ススがセル内部に入ることが阻害され、入口側開口部に溜まる事象が起きる。これにより、入口開口径が小さくなり、圧力損失特性が悪化するという問題があった。
【００１０】
また、特許文献６及び７に示すような目封止ハニカム構造体においては、目封止部を形成する際に、目封止部の流入側端面を意図的に突出させることや、目封止部の流入側端面に、別途突起部を配置することなどが行われているが、突起部の製造工程が極めて煩雑なことや、用いる目封止材がスラリー状であるため、得られる突起部の形状が不揃いであったり、極めて微小な突起部であるため、意図した通りの形状に成形することが極めて困難であり、上記した突起部を設けたものであっても、十分な効果を得ることができないという問題があった。
【００１１】
また、後付けで形成した目封止部の突起部は、目封止部の端面のみと接続されているため、目封止部の端面に配設された突起部の接続強度が極めて弱く、排ガスの風圧や、ハニカム構造体に加わる振動や熱衝撃によって、突起部が目封止部の端面から脱離してしまったり、破損してしまったりするという問題もあった。
【００１２】
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）の捕集を良好に行うことができるとともに、圧損の過度の上昇、及びセルの開口部を目封止する目封止部の流入側端面に粒子状物質が堆積することによるセルの開口部の閉塞を有効に防止することが可能な目封止ハニカム構造体、及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、前記のような従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、流入側の開口端部が開口した流入セルを区画形成する側の隔壁の表面に、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質の捕集層を配設するとともに、この捕集層を、目封止部の流入側の端面まで延設させ、目封止部の流入側の端面に、捕集層と一体的に連続する所定の大きさ（高さ）の突起部を形成することによって、上記課題が解決されることに想到し、本発明を完成させた。具体的には、本発明により、以下の目封止ハニカム構造体、及びその製造方法が提供される。
【００１４】
［１］  ガスの流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のハニカム基材と、前記複数のセルのガス流入側の開口端部とガス流出側の開口端部とを互い違いに目封止する目封止部と、前記流入側の開口端部が開口した流入セルを区画形成する側の前記隔壁の表面に膜状に配設された、前記隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層と、を備え、前記ＰＭ捕集層は、前記ガス流入側の開口端部が目封止された流出セルを目封止している前記目封止部の流入側の端面まで延設されて、前記隔壁及び前記目封止部を挟んで隣接する前記ＰＭ捕集層同士が、前記目封止部の流入側の端面にて連続するように配設されてなるとともに、前記目封止部の流入側の端面まで延設された前記ＰＭ捕集層は、前記目封止部の流入側の端面から前記セルの貫通方向外側に向けて、前記流出セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部を形成してなる目封止ハニカム構造体。
【００１５】
［２］  前記ＰＭ捕集層から連続して形成された前記突起部の突出高さが、０．０５〜５ｍｍである前記［１］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１６】
［３］  前記ＰＭ捕集層から連続して形成された前記突起部の形状が、前記目封止部の流入側の端面を底面とする、錐形状、錐台形状、又は錐形状若しくは錐台形状の底面から頂部方向に延びる各辺が当該形状の内側に湾曲した形状である前記［１］又は［２］に記載の目封止ハニカム構造体。
【００１７】
［４］  前記ＰＭ捕集層の厚さが、１〜１００μｍである前記［１］〜［３］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
【００１８】
［５］  多数の細孔を有する多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によってガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム基材の一方の端面と他方の端面において、前記複数のセルの開口端部を互い違いに目封止して目封止部を形成する工程と、前記目封止部を形成したハニカム基材の一方の端面側から、セラミック粒子を気流を介して搬送して、前記目封止部が配設されていないセルの開口部から前記セラミック粒子を流入させ、前記ハニカム基材を構成する前記隔壁の表面に前記セラミック粒子を付着させて、前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程と、を備え、前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程において、前記セラミック粒子を、前記堆積層から連続するように前記ハニカム基材の一方の端面における前記目封止部の表面にまで堆積させ、前記目封止部の表面に堆積させた前記セラミック粒子により、前記目封止部の端面から前記セルの貫通方向外側に向けて、前記セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
【００１９】
［６］  前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程において、前記目封止部を形成したハニカム基材の他方の端面側の前記目封止部が配設されていないセルの開口部から、吸引を行って、前記一方の端面側から流入させた前記セラミック粒子を前記隔壁の表面に付着させる前記［５］に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【００２０】
［７］  前記セラミック粒子として、平均粒子径が、０．５〜１５μｍの粒子を用いる前記［５］又は［６］に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【００２１】
［８］  前記セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程における前記セラミック粒子を搬送する気体の流速が、５０〜８００Ｌ／ｍｉｎである前記［５］〜［７］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の目封止ハニカム構造体は、排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）の捕集を良好に行うことができるとともに、圧損の過度の上昇、及びセルの開口部を目封止する目封止部の流入側端面に粒子状物質が堆積することによるセルの開口部の閉塞を有効に防止することができる。
【００２３】
即ち、ハニカム基材を構成する隔壁の表面に、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層が配設されているため、排ガス中の粒子状物質の隔壁の細孔内への侵入を有効に防止することができる。更に、このＰＭ捕集層は、目封止部の流入側の端面まで延設されて、目封止部の流入側の端面に、ＰＭ捕集層から連続する所定の大きさ（高さ）の突起部を形成しているため、目封止部の流入側の端面に粒子状物質が堆積し難く、粒子状物質の堆積による流入セルの開口部の閉塞を有効に防止することができる。
【００２４】
更に、この突起部は、ＰＭ捕集層と一体的に（即ち、ＰＭ捕集層から連続的に）形成されているため、目封止部から突起部が剥離し難く、且つ、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のものであるため、突起部の機械的強度が高く、振動や熱衝撃等によって突起部が破損し難くなっている。
【００２５】
また、本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法は、ハニカム基材の一方の端面側から、セラミック粒子を気流を介して搬送してＰＭ捕集層を形成する際に、このセラミック粒子によって上記突起部を形成するものであり、極めて簡便にＰＭ捕集層と連続する突起部を形成することができる。また、気流を介してセラミック粒子を搬送するため、突起部の形状を、気体の流れを妨げ難い形状、即ち、突起部に気体が衝突した際に、圧損が生じ難い形状とすることが可能である。また、形成される突起部の形状の統一性も図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の目封止ハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す目封止ハニカム構造体の一方の端面を模式的に示す平面図である。
【図３】図１に示す目封止ハニカム構造体のセルの貫通方向を含む断面を示す概略断面図である。
【図４】図３に示す目封止ハニカム構造体のガス流入側部分を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】本発明の目封止ハニカム構造体に粒子状物質（ＰＭ）が捕集される状態を模式的に示す説明図である。
【図６】従来の目封止ハニカム構造体の隔壁に粒子状物質が捕集される状態を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明の目封止ハニカム構造体の他の実施形態のセルの貫通方向を含む断面を示す概略断面図である。
【図８】本発明の目封止ハニカム構造体の他の実施形態のセルの貫通方向を含む断面を示す概略断面図である。
【図９】本発明の目封止ハニカム構造体の他の実施形態に適用されるハニカム基材を模式的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の目封止ハニカム構造体の一の実施形態において、セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程を模式的に示す説明図である。
【図１１】従来のハニカムフィルタの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の目封止ハニカム構造体、及びその製造方法を実施するための形態について具体的に説明する。但し、本発明はその発明特定事項を備える目封止ハニカム構造体、及びその製造方法を広く包含するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
［１］本発明の目封止ハニカム構造体：
ここで、図１は、本発明の目封止ハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す目封止ハニカム構造体の一方の端面を模式的に示す平面図であり、図３は、図１に示す目封止ハニカム構造体のセルの貫通方向を含む断面を示す概略断面図である。図４は、図３に示す目封止ハニカム構造体のガス流入側部分を拡大して示す拡大断面図である。
【００２９】
図１〜図５に示すように、本実施形態の目封止ハニカム構造体１Ａは、ガスの流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁４を有する筒状のハニカム基材２と、複数のセル３のガス流入側の開口端部３Ｘとガス流出側の開口端部３Ｙとを互い違いに目封止する目封止部１３と、流入側の開口端部３Ｘが開口した流入セル３ａを区画形成する側の隔壁４の表面に膜状に配設された、隔壁４の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層１４と、を備えた目封止ハニカム構造体１Ａである。
【００３０】
そして、この本実施形態の目封止ハニカム構造体１ＡのＰＭ捕集層１４は、ガス流入側の開口端部３Ｘが目封止された流出セル３ｂを目封止している目封止部１３ａの流入側の端面まで延設されて、隔壁４及び目封止部１３ａ（即ち、流出セル３ｂ）を挟んで隣接するＰＭ捕集層１４同士が、目封止部１３ａの流入側の端面にて連続するように配設されてなるとともに、目封止部１３ａの流入側の端面まで延設されたＰＭ捕集層１４は、目封止部１３ａの流入側の端面からセル３の貫通方向外側に向けて、流出セル３ｂの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部１５を形成してなるものである。
【００３１】
このように構成された本実施形態の目封止ハニカム構造体は、排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）の捕集を良好に行うことができるとともに、圧損の過度の上昇、及び流出セルの開口部を目封止する目封止部の流入側端面に粒子状物質が堆積することによる流入セルの開口部の閉塞を有効に防止することができる。
【００３２】
即ち、ハニカム基材を構成する隔壁の表面に、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層が配設されているため、排ガス中の粒子状物質の隔壁の細孔内への侵入を有効に防止することができる。更に、このＰＭ捕集層は、目封止部の流入側の端面まで延設されて、目封止部の流入側の端面に、ＰＭ捕集層から連続する所定の大きさ（高さ）の突起部を形成しているため、目封止部の流入側の端面に粒子状物質が堆積し難く、粒子状物質の堆積による流入セルの開口部の閉塞を有効に防止することができる。
【００３３】
更に、この突起部は、ＰＭ捕集層と一体的に（即ち、ＰＭ捕集層から連続的に）形成されているため、目封止部から突起部が剥離し難くなっている。
【００３４】
ここで、ＰＭ捕集層が隔壁の表面に配設された場合の効果について、図５を参照しつつ更に具体的に説明する。
【００３５】
本実施形態の目封止ハニカム構造体は、図５に示すように、流入セル３ａを区画形成する側の隔壁４の流入セル側表面（即ち、流入セル３ａを区画形成する側の表面）に、ＰＭ捕集層１４が形成されており、隔壁４の細孔５内部への粒子状物質（ＰＭ３０）の侵入を、ＰＭ捕集層１４によって防止することができ、ＰＭ堆積前後の圧損上昇の抑制効果を得ることができる。即ち、ＰＭ捕集層１４の平均細孔径は、隔壁４の平均細孔径より小さいものであるため、排ガスに含まれるＰＭの大半は、ＰＭ捕集層１４上にケーキ層状に堆積し、隔壁４の細孔５内部への侵入を著しく抑制することができる。
【００３６】
ここで、図５は、本発明の目封止ハニカム構造体に粒子状物質（ＰＭ）が捕集される状態を模式的に示す説明図であり、隔壁の断面を示す図である。
【００３７】
なお、例えば、上述したＰＭ捕集層が隔壁上に形成されてない場合には、図６に示すように、その平均細孔径がＰＭ捕集層に比して大きな隔壁２０４の細孔２０５内に粒子状物質（ＰＭ２１０）が侵入してしまう。隔壁に形成された細孔は、排ガスが隔壁を透過する際の流路となるため、この隔壁が、粒子状物質としてのスート（黒鉛）やアッシュ（灰）等によって塞がれてしまうと、目封止ハニカム構造体の圧損が急激に増加してしまう。このため、ＰＭ捕集層を有していない目封止ハニカム構造体においては、ＰＭを捕集する初期段階において、隔壁上にＰＭが堆積することによる圧損上昇に加え、隔壁の細孔がＰＭによって塞がれることにより圧損が上昇し、フィルタの圧損上昇が極めて大きくなってしまう（以下、このような圧損の上昇を「初期圧損上昇」ということがある）。特に、隔壁上にＰＭが堆積することによる圧損上昇と比較して、隔壁の細孔がＰＭによって塞がれることよる圧損の上昇幅は大きいため、目封止ハニカム構造体の圧損上昇に多大な影響を与えるものである。ここで、図６は、従来の目封止ハニカム構造体に粒子状物質が捕集される状態を模式的に示す説明図（隔壁の断面図）である。
【００３８】
本実施形態の目封止ハニカム構造体は、多数の細孔を有する多孔質の隔壁の流入セルを区画形成する表面に、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層が配設されているため、隔壁の細孔内部へのＰＭの侵入を、ＰＭ捕集層によって防止することができ、ＰＭ堆積前後の圧損上昇の抑制効果を得ることができる。
【００３９】
また、従来のＰＭ捕集層を備えていない目封止ハニカム構造体をハニカムフィルタ（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ともいう））として用いた場合には、目封止ハニカム構造体の隔壁内にスス（即ち、ＰＭ）がトラップされやすく、ＰＭ堆積初期から圧損の上昇が著しく高くなり、運転中の触媒による自然再生時に、隔壁表面又は隔壁の細孔内部に担持されたＰＭ燃焼を促進する触媒と接触するＰＭが、前記触媒と接触していないＰＭに比べ早く燃焼するため、ＰＭ堆積量に対する圧損値が再生を伴わない場合のＰＭ堆積量に対する圧損値に比べ低くなる現象（以下、このような現象を「圧損ヒステリシス」ということがある）が生じる。この差（圧損ヒステリシス）が大きいと、圧損によるＰＭ堆積量の推定が難しくなるため、を再生する際における制御性（以下、「再生制御性」ということがある）が悪くなるという問題がある。本実施形態の目封止ハニカム構造体は、隔壁内へのＰＭの堆積を抑制するだけでなく、圧損ヒステリシスを回避でき、更に圧損を低減し、且つ、ＰＭ捕集初期の段階から、比較的一定した割合で圧損が上昇するため、堆積したＰＭの捕集量を、上昇した圧損から高精度に予測することができる。
【００４０】
更に、本実施形態の目封止ハニカム構造体は、ＰＭ捕集層が、ガス流入側の開口端部が目封止された流出セルを目封止している目封止部の流入側の端面まで延設されて、隔壁及び目封止部を挟んで隣接するＰＭ捕集層同士が、目封止部の流入側の端面にて連続するように配設され、このＰＭ捕集層によって、目封止部の流入側の端面からセルの貫通方向外側に向けて突出するように構成された突起部を形成している。このため、ガスの流れがスムーズになり、粒子状物質がセル内の奥まで（即ち、より流出側の端面にまで）進入し易くなり、ガス流入側の開口端部の閉塞を有効に防止することができる。
【００４１】
例えば、目封止部の流入側の端面が平坦な場合には、目封止部の端面にガスが衝突して背圧が上昇したり、流入側の開口面や、流入側の開口端部周辺に粒子状物質が集中して捕集されてしまったりするため、流入側の開口端部が極めて短い時間で粒子状物質によって閉塞してしまう。このため、ＰＭ捕集層を備えた目封止ハニカム構造体であっても、ＰＭ捕集層が良好に機能する前に、流入側の開口端部が粒子状物質によって閉塞してしまい、ＰＭ捕集層による上記効果が十分に発揮されないことがあった。
【００４２】
以下、本実施形態の目封止ハニカム構造体の各構成要素について、更に具体的に説明する。
【００４３】
［１−１］ハニカム基材、及び目封止部：
本実施形態の目封止ハニカム構造体を構成するハニカム基材は、図１〜図４に示すように、多数の細孔を有する多孔質の隔壁４を有し、この隔壁４によってガスの流路となる複数のセル３が区画形成されたものである。このハニカム基材２は、複数のセル３の流入側の開口端部３Ｘと流出側の開口端部３Ｙとを互い違いに目封止部１３によって目封止されており、流入側の開口端部３Ｘが開口した流入セル３ａと、流出側の開口端部３Ｙが開口した流出セル３ｂとが、隔壁４を挟んで交互に配置されている。
【００４４】
ハニカム基材の全体形状については特に制限はなく、例えば、図１及び図２に示されるような円筒状の他、楕円形状、四角柱状、三角柱状等の形状を挙げることができる。このようなハニカム基材は、従来公知の目封止ハニカム構造体に用いられるハニカム構造体を好適に用いることができる。
【００４５】
また、ハニカム基材に形成されたセルの形状（セルの形成方向に対して垂直な断面におけるセル形状）としては、例えば、図１に示されるような四角形セルの他、六角形セル、八角セル、三角形セル等の形状を挙げることができる。但し、このような形状に限られるものではなく、公知のセルの形状を広く包含することができる。
【００４６】
また、本実施形態の目封止ハニカム構造体に用いられるハニカム基材（即ち、目封止されていないハニカム構造体）においては、異なるセル形状を組み合わせることもできる。隣接するセルの片側のセルを八角形とし、もう片側を四角形にすることで、片側セル（即ち、八角形セル）をもう片側セル（即ち、四角形セル）に比べ大きくすることができる。特に、アッシュの発生量が多いエンジンに用いられる場合には、ガス流入側のセル（流入セル）を大きくすることで、アッシュ堆積時の圧損上昇を抑制することができる。
【００４７】
ハニカム基材のセル密度も特に制限はないが、本実施形態のような目封止ハニカム構造体として用いる場合には、０．９〜２３３セル／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、１５．５〜６２．０セル／ｃｍ２の範囲であることが更に好ましく、２３．３〜４５．０セル／ｃｍ２の範囲であることが特に好ましい。このような範囲とすることによって、流入セルに粒子状物質を溜める領域を良好に確保することができる。
【００４８】
ハニカム基材を構成する隔壁の厚さは、２０〜２０００μｍの範囲であることが好ましく、強度と圧損のバランスから、１００〜６３５μｍの範囲であることが更に好ましく、２００〜５００μｍの範囲であることが特に好ましい。
【００４９】
ハニカム基材の材質については特に制限はないが、セラミックを好適に用いることができ、強度、耐熱性、耐食性等の観点から、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、窒化珪素、及び炭化珪素を骨材とし金属珪素を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料のうちのいずれかであることが好ましい。
【００５０】
なお、本実施形態の目封止ハニカム構造体に用いられる目封止部は、従来の目封止ハニカム構造体に用いられる目封止部と同様に構成されたものを用いることができる。なお、特に、ＰＭ捕集層から連続する突起部と同じ材質によって形成されたものを好適例として挙げることができる。このような目封止部とすることにより、目封止部の形成時において、目封止部の端面（突起部を形成する側の端面）が凹んだ場合に、突起部の骨材粒子（即ち、セラミック微粒子）が、上記目封止部の凹みに入り込み、目封止部と突起部とがより強固に結合するものとなる。
【００５１】
ハニカム基材を構成する隔壁の平均細孔径としては、隔壁の平均細孔径が大きいと、ＰＭ捕集層の形成が難しく、一方、平均細孔径が小さいと、例えば、目封止ハニカム構造体に捕集した粒子状物質を除去するための触媒（例えば、酸化触媒）を担持する際に、上記した触媒の担持が困難となる。このため、隔壁の平均細孔径としては、０．３〜１５０μｍであることが好ましく、１〜６０μｍであることが更に好ましく、３〜３０μｍであることが特に好ましい。
【００５２】
また、隔壁の気孔率は、３０〜７０％であることが好ましく、３５〜６０％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率が３０％未満であると、圧力損失が大きくなることがある。また、気孔率が７０％を超えると、隔壁の強度が不足するために好ましくない。上記隔壁の気孔率は、ＰＭ捕集層を除く、ハニカム基材の隔壁本来の気孔率を示す。本発明において、隔壁の「平均細孔径」、「気孔率」というときには、水銀圧入法により測定した平均細孔径、気孔率を意味するものとする。
【００５３】
このような隔壁は、例えば、セラミックからなる骨材粒子、水の他、所望により有機バインダ（ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等）、造孔材（グラファイト、澱粉、合成樹脂等）、界面活性剤（エチレングリコール、脂肪酸石鹸等）等を混合し、混練することによって坏土とし、その坏土を所望の形状に成形し、乾燥することによって成形体を得、その成形体を焼成することによって得ることができる。なお、上述した骨材粒子は、ＰＭ捕集層等を形成するためのセラミック粒子よりも平均粒子径が大きな粒子を用いることが好ましい。
【００５４】
なお、本実施形態の目封止ハニカム構造体に用いられるハニカム基材は、例えば、図９に示されるような、ハニカム基材２Ａが、複数本のハニカムセグメント６２からなるハニカムセグメント接合体６３によって構成され、ハニカムセグメント６２同士が接合材６４で接合され、外周面を所望形状に切削加工されて成型される場合には、以下のような作製方法を一例として挙げることができる。但し、ハニカム基材の作製方法は、以下の作製方法に限定されることはなく、例えば、公知の目封止ハニカム構造体に用いられるハニカム基材（ハニカム構造体）の製造方法に準じて行うことができる。ここで、図９は、本発明の目封止ハニカム構造体の他の実施形態に適用されるハニカム基材を模式的に示す斜視図である。なお、図９における符号６６は、外周コート層を示す。
【００５５】
まず、ハニカムセグメントの原料として、例えば、ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加して混練することによって、可塑性の坏土を得る。次に、得られた坏土を、所定の金型を用いて押出成形し、所望形状のハニカムセグメント成形体を成形する。次に、得られたハニカムセグメント成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させる。
【００５６】
次に、所定のセルの開口部を、目封止部を形成するためのスラリーによって目封止して目封止部を形成する。その後、目封止部を形成したハニカムセグメント成形体を焼成（仮焼き）する。
【００５７】
上記した仮焼きは、脱脂のために行われるものであって、例えば、酸化雰囲気において５５０℃で、３時間程度で行うものが挙げられるが、これに限られるものではなく、ハニカム成形体中の有機物（有機バインダ、分散剤、造孔材等）に応じて行われることが好ましい。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、仮焼温度は２００〜１０００℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、通常は、３〜１００時間程度である。
【００５８】
更に、焼成（本焼成）を行う。この「本焼成」とは、仮焼体中の成形原料を焼結させて所定の強度を確保するための操作を意味する。焼成条件（温度・時間）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、Ａｒ不活性雰囲気で焼成する場合の焼成温度は一般的には、約１４００℃〜１５００℃前後程度であるが、これに限られるものではない。
【００５９】
以上のようにして、ハニカム基材を作製することができる。なお、上記作製方法においては、セルの開口部を目封止する目封止部を形成した後に、仮焼き、及び本焼成を行ってハニカム基材を作製する例について説明しているが、目封止部は、ハニカムセグメント成形体の焼成を行った後に、別途形成してもよい。なお、目封止部の形成方法については、所定のセルの一方の開口部にマスクを配設し、残余のセルの開口部に目封止スラリーを充填する方法を挙げることができる。なお、このような目封止部の形成方法は、例えば、公知の目封止ハニカム構造体における目封止部の作製方法に準じて行うことができる。
【００６０】
なお、目封止部としては、上述したハニカムセグメント原料と同様な材料を用いると、ハニカムセグメントとの焼成時の膨張率を同じにでき、耐久性の向上につながるため好ましい。
【００６１】
また、上記作製方法においては、ハニカム基材が、複数本のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント接合体によって作製された場合の例について説明しているが、例えば、ハニカム基材を一体的に押出成形（一体成形）することによって形成してもよい。即ち、一回の押出成形によって形成してもよい。このようにハニカム基材を一体成形する場合には、上述のように調製した坏土を、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する方法等を好適に用いることができる。
【００６２】
また、上記作製方法においては、ハニカムセグメントの原料として、ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を用いた場合の例について説明しているが、例えば、ハニカム基材をコージェライトによって作製する場合には、コージェライト化原料に、水等の分散媒、及び造孔材を加えて、更に、有機バインダ及び分散剤を加えて混練して坏土を調製することができる。コージェライト原料を用いた坏土を押出成形した成形体を焼成する場合には、１４１０〜１４４０℃で焼成することが好ましく、３〜１０時間程度焼成することが好ましい。
【００６３】
［１−２］ＰＭ捕集層、及びＰＭ捕集層から連続する突起部：
本実施形態の目封止ハニカム構造体は、これまでに説明したように、流入側の開口端部が開口した流入セルを区画形成する側の隔壁の表面に膜状に配設された、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層を備えている。
【００６４】
そして、このＰＭ捕集層は、ガス流入側の開口端部が目封止された流出セルを目封止している目封止部の流入側の端面まで延設されて、隔壁及び目封止部（換言すれば、流出セル）を挟んで隣接するＰＭ捕集層同士が、目封止部の流入側の端面にて連続するように配設されてなるとともに、目封止部の流入側の端面まで延設されたＰＭ捕集層は、目封止部の流入側の端面からセルの貫通方向外側に向けて、流出セルの一辺（換言すれば、流出セルを目封止する目封止部の一辺）の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部を形成している。
【００６５】
なお、ＰＭ捕集層は、例えば、目封止部を形成したハニカム基材の一方の端面側から、セラミック粒子を気流を介して搬送し、目封止部が配設されていないセル（即ち、流入セル）の開口部から前記セラミック粒子を流入させ、ハニカム基材を構成する隔壁の流入セルを区画形成する表面にセラミック粒子を付着させて、このセラミック粒子が堆積した堆積層によって形成することができる。
【００６６】
この際、例えば、セラミック粒子の粒子径を調整することで、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層を形成することができる。
【００６７】
本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、このようなＰＭ捕集層が目封止部の流入側の端面まで延設されて、目封止部の流入側の端面からセルの貫通方向外側に向けて突出する、所定の突出高さの突起部を形成している。
【００６８】
なお、この突起部の突出高さは、流出セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する高さであり、例えば、流出セルの一辺の長さＬに対して０．１倍未満では、突起部が低すぎてガス流れを整えることができず、一方、２倍を超えると、突出高さが高くなり過ぎて、高負荷での運用時に突起物が脱落するおそれがある。
【００６９】
なお、突起部の突出高さは、流出セルの一辺の長さＬに対して０．１〜１．５倍の長さに相当するものであることが好ましく、０．５〜１倍の長さに相当するものであることが更に好ましい。このように構成することによって、ガスの流れがよりスムーズになり、粒子状物質がセル内の奥までより進入し、ガス流入側の開口端部の閉塞を有効に防止することができる。
【００７０】
なお、流出セルの一辺の長さＬは、セルの形状（セルの形成方向に対して垂直な断面におけるセル形状）が正方形の場合には、その一辺の長さであるが、例えば、セルの形状が長方形の場合には、突起物の土台となる目封止部の短尺方向の一辺の長さとし、また、六角形セル及び八角セルの場合には、突起物の土台となる目封止部の長尺方向の一辺の長さとする。
【００７１】
また、ＰＭ捕集層は複層（即ち、二層以上のＰＭ捕集層が積層された層）としてもよい。また、ＰＭ捕集層の細孔径又は粒子径は傾斜していてもよい。その場合、細孔径又は粒子径は、その表面に近い程、小さい方が、隔壁の細孔内へのＰＭ堆積を防止することができる上、圧損上昇も少なくすることができることから好ましい。
【００７２】
なお、本発明において、ＰＭ捕集層の「平均細孔径」、「気孔率」というときには、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により撮影した画像を２値化処理して測定される値を意味するものとする。
【００７３】
また、本実施形態の目封止ハニカム構造体におけるＰＭ捕集層の平均細孔径は、０．１〜３０μｍであることが好ましく、０．１〜１５μｍであることがより好ましく、０．９〜１１μｍであることが更により好ましく、１．５〜６μｍ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、ＰＭ捕集層による圧損の上昇を有効に抑制しつつ、ＰＭ捕集層の表面上にて粒子状物質を良好に捕集（即ち、ケーキ層状に捕集）することができる。
【００７４】
なお、平均細孔径が０．１μｍ未満であると、ガス透過性が小さくなり細孔の透過抵抗が急上昇しやすくなるため好ましくなく、１５μｍより大きいと捕集性能が低下し、ＰＭエミッションが欧州規制のユーロ５規制値をオーバーし易くなり好ましくない。
【００７５】
なお、ＰＭ捕集層の平均細孔径は、以下の方法によって測定することができる。まず、目封止ハニカム構造体の隔壁の軸方向に対して垂直な断面の所望領域を樹脂埋め研磨し、倍率１００倍〜１０００倍の視野にてＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察を行い画像を得る。次に、得られた画像を二値化処理し、微粒子間の隙間に内接する円の直径を５ヶ所以上計り、得られた値の平均値を算出し、その平均値を、ＰＭ捕集層の平均細孔径とする。
【００７６】
また、ＰＭ捕集層等を形成する微粒子の平均粒子径を測定する際には、隔壁の軸方向に対して垂直な断面の所望領域を樹脂埋め研磨した断面、又は、破断面を、倍率１００倍〜１０００倍の視野にてＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察を行い、ＰＭ捕集層を形成する微粒子の粒子径を測定する。一視野内にて測定された全粒子径の平均を平均粒子径とする。
【００７７】
また、隔壁の平均細孔径とＰＭ捕集層の平均細孔径とを比較した場合、ＰＭ捕集層の平均細孔径は、隔壁の平均細孔径の１／１０００〜９／１０倍であることが好ましく、隔壁の平均細孔径の１／１００〜１／２倍であることが更に好ましく、１／２０〜１／５倍であることが特に好ましい。ＰＭ捕集層の平均細孔径が、隔壁の平均細孔径の１／１０００倍未満であると、ＰＭ捕集層等の細孔が小さすぎて目封止ハニカム構造体の圧損が大きくなることがある。一方、ＰＭ捕集層等の平均細孔径が、隔壁の平均細孔径の９／１０倍を超えると、ＰＭ捕集層の細孔が大きすぎて、隔壁の細孔との実質的な差異が無くなり、ＰＭ捕集層の細孔内に粒子状物質が侵入し、圧損が増大してしまうことがある。
【００７８】
また、ＰＭ捕集層の厚さは、隔壁の厚さの３／５００〜１／２であることが好ましく、１／１５０〜１／５であることが更に好ましく、１／１００〜１／１０であることが特に好ましい。なお、ＰＭ捕集層の厚さが、隔壁の厚さの３／５００未満であると、ＰＭ捕集層の厚さが薄すぎて、粒子状物質の捕集を十分に行うことができず、ＰＭ捕集層を粒子状物質の一部が容易に通過してしまうことがある。また、ＰＭ捕集層の厚さが、隔壁の厚さの１／２を超えると、ＰＭ捕集層による圧損上昇の影響が大きくなり、目封止ハニカム構造体の初期の圧損を増大させてしまうことがある。
【００７９】
なお、本発明において、「ＰＭ捕集層の厚さ」とは、下記の方法によって測定される厚さのことを意味する。
【００８０】
（ＰＭ捕集層の厚さの測定方法）
まず、ＰＭ捕集層が形成されている隔壁を、隔壁の軸方向に対して垂直に切断する。次に、得られた隔壁の断面における所望領域を、樹脂埋め研磨する。次に、樹脂埋め研磨した断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって５００倍の倍率で撮像する。撮影したＳＥＭ写真を、横に１００分割する直線を引き、この直線を、ＳＥＭ写真の上から順に観察し、隔壁の表面に触れる直線のうち一番上の直線と、ＰＭ捕集層を形成する粒子に触れる直線のうち一番上の直線と、をそれぞれ決定する。決定された２本の直線間の幅を、その視野の（即ち、当該ＳＥＭ写真における）膜厚とし、２０視野の（即ち、同様の倍率で異なる部位を撮像した２０枚のＳＥＭ写真における）平均値を、ＰＭ捕集層の厚さとする。
【００８１】
なお、より具体的なＰＭ捕集層の厚さとしては、１〜１００μｍであることが好ましく、５〜６０μｍであることが更に好ましい。このように構成することによって、粒子状物質を良好に捕集することができるとともに、初期の圧損の増大を有効に抑制することができる。
【００８２】
ＰＭ捕集層を構成するセラミック粒子としては、例えば、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、及び窒化珪素のうちのいずれかであることが好ましい。
【００８３】
また、これらのセラミック粒子は、ハニカム基材を構成する隔壁の材料と同じ材料であることが好ましい。例えば、隔壁がコージェライト材料によって構成されている場合には、この隔壁と同様のコージェライト材料からなるセラミック粒子を用いてＰＭ捕集層が形成されていることが好ましい。このように構成することによって、隔壁とＰＭ捕集層との熱膨張率が同じとなり、目封止ハニカム構造体の強制再生時における温度変化によって破損等を生じ難くすることができる。
【００８４】
また、ＰＭ捕集層の気孔率は４０〜９０％あることが好ましく、５０〜８０％であることが更に好ましい。ＰＭ捕集層の気孔率が、４０％未満であると、圧力損失が大きくなるという問題が生じるおそれがあり、９０％を超えると、ＰＭ捕集層の強度が不足するために、隔壁の表面からＰＭ捕集層が剥離してしまうという問題が生じるおそれがあるため好ましくない。
【００８５】
なお、ＰＭ捕集層の気孔率は、隔壁の気孔率よりも５％以上大きく形成すると、ＰＭ捕集層における圧力損失（透過圧損）を小さくすることができるという利点があるため、好ましい。
【００８６】
なお、ＰＭ捕集層の気孔率は、隔壁の軸方向に対して垂直な断面の所望領域を樹脂埋め研磨し、倍率１００倍〜１０００倍の視野にてＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察を行い、得られた画像を二値化処理し、一視野内の空隙と粒子の面積比により測定することができる。
【００８７】
また、本実施形態の目封止ハニカム構造体におけるＰＭ捕集層は、これまでに説明した隔壁の細孔内への粒子状物質の侵入を防止し、粒子状物質を事前に捕集する役割（機能）だけでなく、ＰＭ捕集層に、捕集したＰＭを酸化処理する役割（機能）が付与されていてもよい。
【００８８】
即ち、ＰＭ捕集層には酸化触媒が担持されていてもよい。このように構成することによって、ＰＭを捕集するＰＭ捕集層としての機能と、ＰＭを酸化処理する機能とが相俟って、隔壁の流入側に形成されたＰＭ捕集層で良好にＰＭを捕集するとともに、捕集したＰＭを酸化処理することができる。
【００８９】
このような酸化触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及び銀（Ａｇ）等の貴金属が好適に用いられる。
【００９０】
なお、本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、上記酸化触媒以外にも、他の触媒や浄化材が、更に担持されていてもよい。例えば、セリウム（Ｃｅ）やジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒が担持されていてもよい。
【００９１】
なお、このような酸化触媒は、隔壁の細孔内部の少なくとも一部に更に担持してもよい。このように構成することによって、仮に、排ガス中のＰＭの一部が、ＰＭ捕集層によって捕集されず、ＰＭ捕集層を透過して隔壁の細孔内に侵入した場合であっても、そのＰＭを酸化触媒によって燃焼除去することができる。
【００９２】
なお、このような酸化触媒の担持量については特に制限はないが、１〜３４ｇ／Ｌであることが好ましく、５〜３０ｇ／Ｌであることが更に好ましい。例えば、酸化触媒の担持量が１ｇ／Ｌ未満であると、ＰＭ燃焼性能が足りなくなることがあり、一方、３４ｇ／Ｌを超えると、ＰＭ捕集層の細孔を塞ぎ、ススが堆積しない状態でも圧力損失が著しく高くなることがある。粒子状物質はＰＭ捕集層の部分にほとんど堆積するため、隔壁細孔内部への担持が不要となるため、従来の担持量よりも減らすことができる。
【００９３】
そして、本実施形態の目封止ハニカム構造体は、目封止部の流入側の端面まで延設されたＰＭ捕集層によって、目封止部の流入側の端面からセルの貫通方向外側に向けて、流出セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部が形成されている。
【００９４】
即ち、目封止部の流入側の端面からセルの貫通方向外側に向けて突出した突起部は、ＰＭ捕集層から連続して、一体的に形成されたものであり、ＰＭ捕集層と同様に、隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質材料によって形成されている。
【００９５】
なお、上記したように、突起部の突出高さは、流出セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する高さであるが、具体的には、例えば、０．１〜５ｍｍであることが好ましく、０．５〜２．５ｍｍであることが更に好ましい。
【００９６】
突起部の形状については、目封止部の流入側の端面を底面とし、目封止部の流入側の端面からセルの貫通方向外側に向けて、先細りとなるように突出する形状であれば特に制限はない。即ち、例えば、図１〜図４に示す目封止ハニカム構造体においては、目封止部の流入側の端面の底面とし、略四角錐形状の突起部が形成された場合の例を示しているが、例えば、図７に示すように、四角錐形状の先端部分が切断された四角錐台形状であってもよいし（目封止ハニカム構造体１Ｂ）、例えば、錐形状若しくは錐台形状の底面から頂部方向に延びる各辺が当該形状の内側に湾曲した形状であってもよい。例えば、図８に示す封止ハニカム構造体１Ｃにおいては、四角錐形状の面が内側に向けて湾曲した形状の場合の例を示す。ここで、図７及び図８は、本発明の目封止ハニカム構造体の他の実施形態のセルの貫通方向を含む断面を示す概略断面図である。なお、図７及び図８に示す目封止ハニカム構造体１Ｂ，１Ｃにおいて、図３に示す目封止ハニカム構造体１Ａの各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
なお、上記した図３、図７、図８においては、各セルのセル形状が四角形であることから、目封止部の流入側の端面を底面とした四角錐形状等の場合を示しているが、各セルのセル形状が異なる場合には、その流出セルのセル形状に合わせた錐形状や錐台形状の突起部となる。換言すれば、流出セルを目封止する目封止部を底面とする突起部となる。
【００９８】
［２］目封止ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法の一の実施形態について具体的に説明する。本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法は、これまでに説明した本発明の目封止ハニカム構造体を製造する方法である。ここで、図１０は、本発明の目封止ハニカム構造体の一の実施形態において、セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程を模式的に示す説明図である。
【００９９】
本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法は、多数の細孔を有する多孔質の隔壁を有し、隔壁によってガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム基材の一方の端面と他方の端面において、複数のセルの開口端部を互い違いに目封止して目封止部を形成する工程と、図１０に示すように、目封止部を形成したハニカム基材５１の一方の端面側から、セラミック粒子５２を気流を介して搬送して、目封止部が配設されていないセルの開口部からセラミック粒子５２を流入させ、ハニカム基材５１を構成する隔壁の表面にセラミック粒子５２を付着させて、セラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程と、を備えている。
【０１００】
そして、本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法においては、上記したセラミック粒子が堆積した堆積層を形成する工程において、セラミック粒子を、堆積層から連続するようにハニカム基材の一方の端面における目封止部の表面にまで堆積させ、目封止部の表面に堆積させたセラミック粒子により、目封止部の端面からセルの貫通方向外側に向けて、セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部を形成するものである。
【０１０１】
このように構成することによって、図１〜図４に示すような目封止ハニカム構造体１Ａを簡便に製造することができる。即ち、本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法は、ハニカム基材の一方の端面側から、セラミック粒子を気流を介して搬送してＰＭ捕集層を形成する際に、このセラミック粒子によって上記突起部を形成するものであり、極めて簡便にＰＭ捕集層と連続する突起部を形成することができる。また、気流を介してセラミック粒子を搬送するため、突起部の形状を、気体の流れを妨げ難い形状、即ち、突起部に気体が衝突した際に、圧損が生じ難い形状とすることが可能である。また、形成される突起部の形状の統一性も図ることもできる。
【０１０２】
なお、本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法に用いられるハニカム基材は、上述した目封止ハニカム構造体の実施形態において説明した製造方法に準じて製造することができる。
【０１０３】
また、このようなハニカム基材に目封止部を形成する工程は、公知の目封止ハニカム構造体における目封止部の作製方法に準じて行うことができ、例えば、所定のセルの一方の開口部にマスクを配設し、残余のセルの開口部に目封止スラリーを充填する方法を挙げることができる。
【０１０４】
また、後にＰＭ捕集層となる堆積層と、この堆積層から連続する突起部を形成する工程は、例えば、外周カバー２１と、ハニカム基材５１の一方の端面から他方の端面を覆うように構成された第一チャック２２ａと、ハニカム基材５１の他方の端面側にて、第一チャック２２ａと連結し、第一チャック２２ａ内にハニカム基材５１を気密状態で保持する第二チャック２２ｂと、第二チャック２２ｂの後側に配設された排出流路２３とを備えた処理装置２０によって行うことができる。なお、上記排出流路２３はブロア（図示せず）に接続されている。
【０１０５】
また、図１０においては、第一チャック２２ａと第二チャック２２ｂとでハニカム基材５１を保持する前の状態を示している。即ち、図１０における矢印Ｐの方向に、ハニカム基材５１と第一チャック２２ａとを押し込み、第一チャック２２ａと第二チャック２２ｂとでハニカム基材５１を保持し、外周カバー２１内に、第一チャック２２ａ、ハニカム基材５１、及び第二チャック２２ｂがそれぞれ収納された状態で、堆積層の形成が実際に行われる。
【０１０６】
また、排出流路２３には、例えば、差圧計と流量計とを配設し、第一チャック２２ａ及び第二チャック２２ｂ内に保持されたハニカム基材５１にエアＡが流れた場合に、ガスの流量と圧力とを確認することができるように構成されていることが好ましい。
【０１０７】
ハニカム基材５１は、このような状態で第一チャック２２ａ及び第二チャック２２ｂ内に保持され、更に外周カバー２１内部に設置される。この状態で、ブロアを駆動して、セラミック粒子供給装置２４から供給されたセラミック粒子ＢとエアＡとを粒子噴射機３２を用いて混合し、第一チャック２２ａ及び第二チャック２２ｂ内に配置されたハニカム基材５１の一方の端面側から流入させる。これにより、セラミック粒子Ｂは、気流（エアＡ）を介して搬送され、ハニカム基材５１の目封止部が配設されていないセルの開口部から流入させることができる。
【０１０８】
なお、上記したように粒子噴射機３２を用いた場合には、ＰＭ捕集層を形成する骨材粒子（セラミック粒子）が基材入口端面付近に高濃度で噴射されるため、突起物（突起部）及びＰＭ捕集層を効率的に形成することができる。なお、このような粒子噴射機を使用しない場合、骨材粒子の供給が、エア導入による骨材粒子の舞い上がりのみとなるため、吸引側（即ち、第一チャック２２ａ側）内の骨材粒子の濃度が希薄になり、吸引側内の骨材粒子のほとんどが吸引されてしまうため、突起物（突起部）の形成が極めて困難となる。
【０１０９】
流入されたエアＡは、目封止部が配設されていないセルから隔壁を透過して隣接するセル内に流入するとともに、この隣接するセルの他方の開口部から排出流路２３を通過して外部へと排出される。この際、セラミック微粒子Ｂは、目封止部が配設されていないセルを区画形成する隔壁の表面に付着して堆積層が形成される。
【０１１０】
この際、堆積層から連続するようにハニカム基材の一方の端面における目封止部の表面（端面）までセラミック微粒子Ｂを堆積させ、目封止部の端面からセルの貫通方向外側に向けて、流出セルの一辺の長さＬに対して０．１〜２倍の長さに相当する突出高さの突起部を形成する。
【０１１１】
なお、このような気流を用いたセラミック微粒子の製膜は、例えば、特開平１０−２４９１２４号公報等にも記載されているが、目封止部の端面に堆積されたセラミック微粒子は、不要なものとして、堆積層を形成した後に除去されたり、目封止部の端面にはセラミック微粒子が多く堆積しないような気流の条件が設定されていた。本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法においては、目封止部の端面に積極的にセラミック微粒子を堆積させ、このセラミック微粒子によって所定の突出高さの突起部を形成する。
【０１１２】
本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法においては、実際に気流（エアＡ）の気相搬送によって突起部を形成するため、実際に目封止ハニカム構造体を排ガスの流路に設置してフィルタとして用いた際に、突起部によって圧力損失が上昇し難い最適な形状に、極めて簡便に形成することができる。
【０１１３】
なお、この気流（エアＡ）の流速や流量等は、上述したように、実際にフィルタとして用いる際の排ガスの流速や流量等を模した条件とすることによって、突起部の形状をより最適なものとすることができる。例えば、気流の流速は、５０〜８００Ｌ／ｍｉｎであることが好ましく、１００〜６００Ｌ／ｍｉｎであることが更に好ましく、４００〜５００Ｌ／ｍｉｎであることが特に好ましい。
【０１１４】
気流によって搬送されるセラミック微粒子は、ハニカム基材の隔壁の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質のＰＭ捕集層を形成することが可能な粒子であれば特に制限はないが、例えば、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、及び窒化珪素のうちのいずれかであることが好ましい。
【０１１５】
また、セラミック粒子としては、平均粒子径が、０．５〜１５μｍの粒子を用いることが好ましく、１〜１０μｍの粒子を用いることが更に好ましく、２〜５μｍの粒子を用いることが特に好ましい。セラミック粒子の平均粒子径が０．５μｍ未満であると、骨材粒子（セラミック粒子）が基材内に入り込み圧損特性を悪化させることがあり、一方、１５μｍを超えると、ＰＭ捕集層の細孔径が大きくなり捕集効率や圧損特性が悪化することがある。
【０１１６】
このようにして、ＰＭ捕集層と突起物を同時に形成した後に熱処理することにより強度をもたせ、ＰＭ捕集層となる堆積層と、この堆積層から連続する突起部を形成することができる。
【０１１７】
また、堆積層及び突起部を焼成する焼成条件（温度や時間）は、使用したセラミック粒子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、Ａｒ不活性雰囲気で焼成する場合の焼成温度は一般的には、約１４００℃〜１５００℃前後程度であるが、これに限られるものではない。
【実施例】
【０１１８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における各種の評価、測定は、下記方法により実施した。
【０１１９】
［１］スス付き圧損（ｋＰａ）：
目封止ハニカム構造体を、コモンレール式２．０Ｌディーゼルエンジンのターボチャージャー直下に搭載し、エンジン回転数２０００ｒｐｍ、トルク５０Ｎｍ一定でエンジンを運転し、粒子状物質としてのスス（スート）が４ｇ／Ｌ堆積した状態で圧力損失（圧損）を測定した。なお、上記したススの堆積量は、目封止ハニカム構造体１Ｌあたりのススの堆積量（ｇ）を示している。
【０１２０】
［２］入口開口率の評価：
目封止ハニカム構造体を、スス付き圧損評価と同様のエンジンに搭載し、エンジン回転数２０００ｒｐｍ、トルク５０Ｎｍ一定でエンジンを運転し、粒子状物質としてのスス（スート）が８ｇ／Ｌ堆積した状態で、流入セルの開口の状態を撮像し、得られた画像の二値化して算出した開口率が、９０％以上ある場合を「良（良好）」とし、８０％以上の場合を「可（やや良好）」とし、８０％未満の場合を「不可」とした。
【０１２１】
［３］捕集効率：
軽油バーナーによって排出される排ガスを、目封止ハニカム構造体に流入させ、目封止ハニカム構造体に流入する前の排ガス中の粒子状物質の粒子数（上流のＰＭ粒子数）と、目封止ハニカム構造体から流出したガス中の粒子状物質の粒子数（下流のＰＭ粒子数）とを測定し、下記式（１）によって、目封止ハニカム構造体の捕集効率（％）を算出した。捕集効率が８０％を超えた場合を「良（良好）」とした。
【０１２２】
なお、排ガスは、粒子状物質を１ｍｇ／ｍ３含有しており、排ガスの温度は２００℃、流量は２．４Ｎｍ３／ｍｉｎとした。また、粒子状物質の粒子数の測定は、ＴＳＩ社製の商品名「ＳＭＰＳ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ）」を使用して、粒子状物質の粒子をカウントすることにより行った。
【０１２３】
｛（上流のＰＭ粒子数）−（下流のＰＭ粒子数）｝／（上流のＰＭ粒子数）×１００  ・・・  （１）
【０１２４】
［４］耐久試験：
（試験１）高負荷、高回転エンジン試験：
目封止ハニカム構造体を、コモンレール式２．０Ｌディーゼルエンジンのターボチャージャー直下に搭載し、エンジン出力点の状態で１５分運転した。
（試験２）耐久評価：
耐久性評価のため、加熱加振試験として、ホットバイブレーション試験を行った。１０００℃×２０分、５００℃×２０分を繰り返し、３０Ｇの振動を加え、１００時間試験を実施した。なお、ガスの流量は、２ｍ３とした。
【０１２５】
上記耐久試験を行った後、目封止ハニカム構造体の質量を測定し、耐久試験前後で目封止ハニカム構造体に質量変化があった場合を「可（やや良好）」とし、質量変化があり、且つ、目視にて突起物の脱落が確認できた場合を「不可」とし、質量変化がない場合を「良（良好）」とした。なお、目封止ハニカム構造体に質量変化があった場合は、目封止ハニカム構造体の破損、特に、突起部の破損が生じている。なお、上記耐久試験の試験１と試験２とは連続して行う１つの試験であり、試験１で目封止ハニカム構造体にエンジンの負荷を与えた後、その目封止ハニカム構造体を用いて試験２を行うことによって、耐久の評価を行う。
【０１２６】
（実施例１）
まず、目封止ハニカム構造体を構成するハニカム基材を作製した。ハニカム基材は、４本×４本（計１６本）のハニカムセグメントを接合したハニカムセグメント接合体を用いた。
【０１２７】
具体的には、原料として、ＳｉＣ粉８０質量％及び金属Ｓｉ粉２０質量％の混合粉末を使用し、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を作製し得られた坏土を押出成形機にて押出成形し、次に、マイクロ波及び熱風で乾燥させた後、市松模様状を呈するように、セルの両端面を目封止して目封止部を形成した後、を酸化雰囲気において５５０℃で３時間、脱脂のための仮焼をした。その後、Ａｒ不活性雰囲気で１７００℃の焼成温度にて２時間焼成して、ＳｉＣ結晶粒子をＳｉで結合させて複数のハニカムセグメント（焼結体）を作製した。
【０１２８】
得られたハニカムセグメントを、図１０に示す装置と同様に構成された装置を用いてＰＭ捕集層と、ＰＭ捕集層から連続する突起部を形成した。具体的には、セラミック粒子として、平均粒子径２．７μｍのＳｉＣ粒子を１．４ｇ供給装置から供給し、気流を介して搬送して、堆積層（後のＰＭ捕集層）と突起部（未焼成の突起部）を形成した。なお、気流によってセラミック粒子（ＳｉＣ粒子）を搬送する際には、流出側の端面からブロアによって４００Ｌ／ｍｉｎで吸引を行った。その後、熱処理（焼成）を行って、ＳｉＣ粒子を焼結させてＰＭ捕集層、及びＰＭ捕集層から連続する突起部を形成した。なお、突起部の突出高さ（表１においては「突起部の長さ」と示す）は０．１５ｍｍであった。
【０１２９】
次に、ハニカムセグメント（焼結体）の周面に、接合用スラリーを塗布し、互いに組み付けて圧着した後、加熱乾燥して、全体形状が四角柱状のハニカムセグメント接合体を得た。ハニカムセグメントのセルの貫通方向の長さは１５２ｍｍであり、隔壁厚さは３０５μｍ、セル密度は４６．５セル／ｃｍ２であった。また、このハニカムセグメントを構成する隔壁の気孔率は４２％、平均細孔径は１５μｍであった。表１に、ハニカム基材の隔壁厚さとセル密度を示す。
【０１３０】
また、形成された突起部の形状は、図８に示すような、四角錐形状の面が内側に向けて湾曲した形状であった。なお、形成された突起部の形状が、図８に示すような、四角錐形状の面が内側に向けて湾曲した形状である場合には、表１の「突起部の形状」において、「形状ａ」として示し、図７に示すような、四角錐形状の先端部分が切断された四角錐台形状である場合は、「形状ｂ」として示す。
【０１３１】
なお、セラミック粒子を気流とともに搬送する際には、図１０に示すように粒子噴射機３２を用いてセラミック粒子と気流（エア）とを混合した。このような粒子噴射機を用いてＰＭ捕集層の形成を行った場合には、表１の「ＰＭ捕集層の形成方法」において、「粒子噴射機有」と示し、上記粒子噴射機を用いずにＰＭ捕集層を形成した場合には、「粒子噴射機無」と示す。
【０１３２】
このようにして得られた目封止ハニカム構造体に対して、上述したスス付き圧損（ｋＰａ）、入口開口率の評価、捕集効率、及び耐久試験の各種の評価及び測定を行った。測定結果を表１に示す。
【０１３３】
【表１】
2011206679.tif 000003
【０１３４】
（実施例２〜１８）
隔壁厚さ、セル密度、突起部の形状、突起部の長さ（突起部の突起高さ）を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に構成された目封止ハニカム構造体を作製した。得られた目封止ハニカム構造体に対して、上述したスス付き圧損（ｋＰａ）、入口開口率の評価、捕集効率、及び耐久試験の各種の評価及び測定を行った。測定結果を表１に示す。
【０１３５】
（比較例１及び２）
隔壁厚さ、セル密度、突起部の形状、突起部の長さ（突起部の突起高さ）を、表１に示すように変更し、且つ、ＰＭ捕集層及びＰＭ捕集層から連続する突起部を形成しないこと以外は、実施例１と同様に構成された目封止ハニカム構造体を作製した。得られた目封止ハニカム構造体に対して、上述したスス付き圧損（ｋＰａ）、入口開口率の評価、捕集効率、及び耐久試験の各種の評価及び測定を行った。測定結果を表１に示す。
【０１３６】
（比較例３〜６）
隔壁厚さ、セル密度、突起部の形状、突起部の長さ（突起部の突起高さ）を、表１に示すように変更し、且つ、ＰＭ捕集層から連続する突起部を形成しないこと以外は、実施例１と同様に構成された目封止ハニカム構造体を作製した。得られた目封止ハニカム構造体に対して、上述したスス付き圧損（ｋＰａ）、入口開口率の評価、捕集効率、及び耐久試験の各種の評価及び測定を行った。測定結果を表１に示す。
【０１３７】
（考察）
実施例の結果の通り、突起部（突起物）を形成させた目封止ハニカム構造体は、突起部を形成していない目封止ハニカム構造体より圧力損失が小さいことがわかる。突起部がない場合、排気ガスが目封止部の端面に当たることにより、入口側開口部付近に気流の乱れが発生する。これにより、ススがセル内部に入ることが阻害され、入口側開口部に溜まってしまう。その結果、セルの入口開口径が小さくなり、圧力損失特性が悪化する。一方、突起部を形成した場合には、ガスの流れが突起部により整流されるため、ススが入口側開口部に溜まることが抑制される。このため、圧力損失特性が悪化することがない。また、突起部の高さが目封止部（即ち、流出セル）の一辺の長さに対して２倍を超えたあたりから、突起部の一部脱落が見られた。これは、突起部が長くなることにより、形成した突起部が不安定になり一部脱落が起きたと推測される。このため、突起部の高さは、流出セルの一辺の長さＬに対して２倍未満とすることが必要である。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の目封止ハニカム構造体は、ディーゼルエンジン、普通自動車用エンジン、トラックやバス等の大型自動車用エンジンをはじめとする内燃機関、各種燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのフィルタとして好適に用いることができる。
【０１３９】
また、本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法は、上記した目封止ハニカム構造体を簡便に製造することができ、特に、ＰＭ捕集層から連続する突起部を、より圧損の少ない好適な（最適な）形状に形成することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：目封止ハニカム構造体、２，２Ａ：ハニカム基材、３：セル、３ａ：流入セル、３ｂ：流出セル、３Ｘ：流入側の開口端部（ガス流入側の開口端部）、３Ｙ：流出側の開口端部（ガス流出側の開口端部）、４：隔壁、５：細孔、１３：目封止部、１３ａ：目封止部（流出セルの開口端部を目封止する目封止部）、１３ｂ：目封止部（流入セルの開口端部を目封止する目封止部）、１４：ＰＭ捕集層、１５：突起部、２０：処理装置、２１：外周カバー、２２ａ：第一チャック、２２ｂ：第二チャック、２３：排出流路、２４：セラミック粒子供給装置、３０：ＰＭ（粒子状物質）、３２：粒子噴射機、５１：ハニカム基材、５２：セラミック粒子、６２：ハニカムセグメント、６３：ハニカムセグメント接合体、６４：接合材、６６：外周コート層、１００：ハニカム構造体、１０１ａ，１０１ｂ：セル、１０５：隔壁、１０７：目封止部、１１０：（従来の）ハニカムフィルタ、２０４：隔壁、２０５：細孔、２１０：ＰＭ（粒子状物質）、Ａ：エア、Ｂ：セラミック微粒子、Ｇ１：（未処理前の）排ガス、Ｇ２：（処理後の）排ガス、Ｘ：一方の開口端部、Ｙ：他方の開口端部。
【図１】
2011206679.tif 000004
【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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【図７】
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【図８】
2011206679.tif 000011
【図９】
2011206679.tif 000012
【図１０】
2011206679.tif 000013
【図１１】
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