(57)【要約】クラックの生じにくいセラミックフィルタ集合体（９）。セラミックフィルタ集合体は多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタ（Ｆ１）をセラミック質シール材層により一体化され、略楕円形の断面形状を有するように形成される。複数のハニカムフィルタは長辺と短辺との長さの比が１．１〜３．０である四角柱状のハニカムフィルタを含む。当該ハニカムフィルタの長辺と短辺が前記集合体の長径と短径に対してそれぞれ平行になるように、当該ハニカムフィルタは配置されている。
2003078026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタの端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体において、
前記複数のハニカムフィルタは、前記端面に対して平行に切断したときの断面形状が長方形でありかつその長方形における長辺の長さＢ１及び短辺の長さＢ２の比Ｂ１／Ｂ２が１．１〜３．０であるハニカムフィルタを含み、当該ハニカムフィルタは、当該ハニカムフィルタの長辺と短辺が前記集合体の長径と短径に対してそれぞれ平行になるように配置されていることを特徴とするセラミックフィルタ集合体。
【請求項２】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタの端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体において、
各ハニカムフィルタは当該フィルタの軸線に沿って延びる複数の長方形のセルを有するとともに、各セルの長辺の長さＣ１と短辺Ｃ２の長さの比Ｃ１／Ｃ２が１．１〜３．０であり、前記複数のハニカムフィルタは、前記集合体の長径に対して前記セルの長辺が平行で、かつ、前記集合体の短径に対して前記セルの短辺が平行になるように配置されていることを特徴とするセラミックフィルタ集合体。
【請求項３】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタの端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体において、
各ハニカムフィルタは、互いに直交する相対的に厚いセル壁と相対的に薄いセル壁によって区画される、当該フィルタの軸線に沿って延びる複数の矩形セルを有し、前記複数のハニカムフィルタは、前記相対的に厚いセル壁が前記集合体の長径に対して平行になり、かつ、前記相対的に薄いセル壁が前記集合体の短径に対して平行になるように配置されていることを特徴とするセラミックフィルタ集合体。
【請求項４】
前記相対的に厚いセル壁の厚みをＤ１で表し、前記相対的に薄いセル壁の厚みをＤ２で表したとき、Ｄ１及びＤ２は０．１〜０．５ｍｍの範囲であり、かつ、比Ｄ１／Ｄ２が３以下であることを特徴とする請求項３に記載のセラミックフィルタ集合体。
【請求項５】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタの外周面同士をセラミック質シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタ端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体において、
前記セラミック質シール材層は前記集合体の長径と平行に延びる第１のシール材層と、前記集合体の長径に対して直交して延びる第２のシール材層とを含み、前記第１のシール材層は前記第２のシール材層よりも厚いことを特徴とするセラミックフィルタ集合体。
【請求項６】
前記第１のシール材層の厚みをＥ１で表し、前記第２のシール材層の厚みをＥ２で表したとき、Ｅ１及びＥ２が０．３ｍｍ〜３ｍｍであり、かつ、比Ｅ１／Ｅ２が１．０５以上かつ５以下であることを特徴とする請求項５に記載のセラミックフィルタ集合体。
【請求項７】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタの端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体において、
前記セラミック質シール材層は、前記集合体の長径と平行な第１のシール材層と、前記集合体の長径に対して直交する第２のシール材層とを含み、前記第１のシール材層の熱伝導率は前記第２のシール材層の熱伝導率よりも低いことを特徴とするセラミックフィルタ集合体。
【請求項８】
前記第１のシール材層の熱伝導率をＧ１で表し、前記第２のシール材層の熱伝導率をＧ２で表したとき、比Ｇ１／Ｇ２が０．２以上かつ０．７以下であることを特徴とする請求項７に記載のセラミックフィルタ集合体。
【請求項９】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質からなる内側シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタの端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体において、
前記集合体の外周に形成されたセラミック質からなる外側シール材層を更に備え、当該外側シール材層は前記集合体の長径の延長線上に位置する第１部分が前記集合体の短径の延長線上に位置する第２部分よりも厚いことを特徴とするセラミックフィルタ集合体。
【請求項１０】
前記第１部分の厚みをＨ１で表し、前記第２部分の厚みをＨ２で表したとき、比Ｈ２／Ｈ１が０．０６以上でかつ０．９５以下であることを特徴とする請求項９に記載のセラミックフィルタ集合体。
【請求項１１】
前記外側シール材層は、熱伝導率の異なる２種以上の塗布材から形成されることを特徴とする請求項９に記載のセラミックフィルタ集合体。
【請求項１２】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質からなる内部シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタ端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体と、
前記セラミックフィルタ集合体を収容する筒状ケーシングと、
前記ケーシングと前記セラミックフィルタ集合体との間に配置される断熱材とをからなるキャニング体であって、
前記断熱材は前記集合体の長径の延長線上に位置する第１部分と、前記集合体の短径の延長線上に位置する第２部分とを有し、前記第１部分が前記第２部分よりも厚いことを特徴とするキャニング体。
【請求項１３】
前記第１部分の厚みをＩ１で表し、前記第２部分の厚みをＩ２で表したとき、比Ｉ２／Ｉ１が０．３０以上でかつ０．９１以下であることを特徴とする請求項１２に記載のキャニング体。
【請求項１４】
前記断熱材は熱伝導率の異なる２種以上の材料から形成されることを特徴とする請求項１２に記載のキャニング体。
【請求項１５】
多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタにおいて、当該ハニカムフィルタは、その端面に対して平行に切断したときの断面形状が長方形であり、その長方形における長辺の長さＢ１及び短辺の長さＢ２の比Ｂ１／Ｂ２が３．０以下であることを特徴とする柱状ハニカムフィルタ。
【請求項１６】
多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタにおいて、当該ハニカムフィルタは、その軸線方向に沿って延びる複数のセルと、端面とを有し、各セルは、前記端面に対して平行に切断したときの断面形状が長方形状であり、各セルの長辺の長さをＣ１で表し、短辺の長さをＣ２で表したとき、比Ｃ１／Ｃ２が３．０以下であることを特徴とする柱状ハニカムフィルタ。
【請求項１７】
多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタにおいて、当該ハニカムフィルタは当該ハニカムフィルタの軸線方向に沿って延びる複数の矩形セルを有し、各矩形セルは互いに直交する相対的に厚いセル壁と相対的に薄いセル壁によって区画されていることを特徴とする柱状ハニカムフィルタ。
【請求項１８】
前記相対的に厚いセル壁の厚みをＤ１で表し、前記相対的に薄いセル壁の厚みをＤ２で表したとき、比Ｄ１／Ｄ２が３以下であることを特徴とする請求項１７に記載の柱状ハニカムフィルタ。
【請求項１９】
前記多孔質セラミック焼結体は炭化珪素と金属珪素とからなることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載の柱状ハニカムフィルタ。
【請求項２０】
触媒が担持されている請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の柱状ハニカムフィルタ。
【請求項２１】
多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタの端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体において、
前記略楕円形の輪郭線と交差する２点の間の距離が最大となる第１の直線を想定するとともに、前記第１の直線と直交する関係にある直線であって、前記略楕円形の輪郭線と交差する２点の間の距離が最大となる第２の直線を想定した場合、前記集合体の第１の直線が横切る前記シール材層の数が、前記第２の直線が横切る前記シール材層の数以下であることを特徴とするセラミックフィルタ集合体。
【発明の詳細な説明】
関連出願
本出願は、２００２年３月１５日に出願された日本国特許出願２００２−７２８４７号に基づく優先権主張出願である。
技術分野
本発明は、排気ガス処理用セラミックフィルタに関し、特に、セラミック焼結体からなる複数のフィルタを一体化したセラミックフィルタ集合体、キャニング体、及びその製造に使用可能な柱状ハニカムフィルタに関するものである。
従来の技術
自動車の台数は飛躍的に増加しており、それに比例して自動車の内燃機関から排出される排気ガスの量も急激な増加の一途を辿っている。特にディーゼルエンジンの出す排気ガス中に含まれる種々の物質は、汚染を引き起こす原因となるため、現在では世界環境にとって深刻な影響を与えつつある。また、最近では排気ガス中の微粒子（ディーゼルパティキュレート）が、ときとしてアレルギー障害や精子数の減少を引き起こす原因となるとの研究結果も報告されている。つまり、排気ガス中の微粒子を除去する対策を講じることが、人類にとって急務の課題であると考えられている。
このような事情のもと、従来より、多様多種の排気ガス浄化装置が提案されている。一般的な排気ガス浄化装置は、エンジンの排気マニホールドに連結された排気管の途上にケーシングを設け、その中に微細な孔を有するフィルタを配置した構造を有している。フィルタの形成材料としては、金属や合金のほか、セラミックがある。セラミックからなるフィルタの例としては、コーディエライト製のハニカムフィルタが知られている。最近では、耐熱性・機械的強度・捕集効率が高い、化学的に安定している、圧力損失が小さい等の利点があることから、多孔質炭化珪素焼結体をフィルタ形成材料として用いることが多い。（例えば、特開２００１−１６２１１９号公報参照）
ハニカムフィルタは自身の軸線方向に沿って延びる多数のセル（貫通孔）を有している。排気ガスがフィルタを通り抜ける際、そのセル壁によって微粒子がトラップされる。その結果、排気ガス中から微粒子が除去される。
しかし、多孔質炭化珪素焼結体製のハニカムフィルタは熱膨張が大きいため、大型化するほど高温での使用中にフィルタにクラックが生じやすくなる。よって、クラックによる破損を避ける手段として、複数の小さなフィルタ片を一体化して１つの大きなセラミックフィルタ集合体を製造する技術が近年提案されている。
上述の集合体を製造する一般的な方法を簡単に紹介する。
まず、押出成形機の金型を介してセラミック原料を連続的に押し出すことにより、四角柱状のハニカム成形体を形成する。ハニカム成形体を等しい長さに切断した後、その切断片を焼成してフィルタとする。焼成後、フィルタの外周面同士をセラミック質シール材層を介して接着することにより、複数のフィルタを束ねて一体化する。以上の結果、所望のセラミックフィルタ集合体が完成する。そして、セラミックフィルタ集合体の外周面には、セラミックファイバ等からなるマット状の断熱材が巻き付けられる。この状態で、集合体は排気管の途上に設けられたケーシング内に収容される。
［特許文献１］
特開２００１−１６２１１９号公報
ところが、一体構造でかつ略楕円形のような扁平な断面有するフィルタの場合、集合体の中央部に位置するフィルタよりも、外周部に位置するフィルタでクラックが生じやすくなることが発見された。何度か再生を繰り返した後のフィルタ集合体を分割して観察してみると、外周部に位置するフィルタに若干ススの燃え残りがあることが初めて見つかった。このことから、個々のハニカムフィルタの間には少なからず温度差が生じていて、一度の再生処理で再生される程度に差が生じ、燃え残ったススによって、次の捕集量に差が生じ、再生時にスス量の差に起因する熱応力が働くことによってハニカムフィルタにクラックが発生することが推定されたのである。
発明の開示
本発明の目的は、強度に優れたセラミックフィルタ集合体を提供することにある。本発明の別の目的は、それを作るのに好適な柱状ハニカムフィルタを提供することにある。
本発明者は、排気ガス浄化装置がフィルタよりも小さい内径を有する配管を介して排気ガスを放出するエンジンと接続されているものであって、その配管がフィルタの直前で、円錐状に広げられている場合に、フィルタ集合体の中央部と外周部との間に温度の差が生じていることにまず着目した。
また、本願発明者は、略楕円形の様な扁平形状のフィルタ集合体の場合においては、中央部からの離間距離の相違により、長径方向における外周部と短径方向における外周部との間で、かなりの温度差が生じていることにも着目した。そしてこの温度差が、フィルタ集合体の一様な再生を妨げ、ススの燃え残りの発生を引き起こし、ひいてはフィルタの強度限界を越えることによるクラックの発生の原因であることを見出した。
これらの知見に基づき、本発明者は、一様な温度上昇が可能となる扁平なフィルタ集合体を完成させるべく試験・研究を行った。すると、ある条件を満たすようにセラミックフィルタ集合体を製作すれば、熱応力が緩和されることによって、強度に優れたセラミックフィルタ集合体が得られることがわかった。
即ち、中央部から外周部まで一様に熱を伝えるためには、短径方向への熱伝導性よりも長径方向への熱伝導性を向上させる条件、または、特に集合体周辺部において短径方向よりも長径方向の断熱効果を増す条件を満たせばよいという結論に到達した。
本発明は、多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタの端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体が提供される。
第１の態様では、複数のハニカムフィルタは、前記端面に対して平行に切断したときの断面形状が長方形であり、その長方形における長辺の長さＢ１及び短辺の長さＢ２の比Ｂ１／Ｂ２が１．１〜３．０であるハニカムフィルタを含む。当該ハニカムフィルタは、当該ハニカムフィルタの長辺と短辺が前記集合体の長径と短径に対してそれぞれ平行になるように配置されている。
本発明の第２の態様では、各ハニカムフィルタは当該フィルタの軸線に沿って延びる複数の長方形のセルを有するとともに、各セルの長辺の長さＣ１と短辺Ｃ２の長さの比Ｃ１／Ｃ２が１．１〜３．０である。複数のハニカムフィルタは、前記集合体の長径に対して前記セルの長辺が平行で、かつ、前記集合体の短径に対して前記セルの短辺が平行になるように配置されている。
第３の態様では、各ハニカムフィルタは、互いに直交する相対的に厚いセル壁と相対的に薄いセル壁によって区画される、当該フィルタの軸線に沿って延びる複数の矩形セルを有し、前記複数のハニカムフィルタは、前記相対的に厚いセル壁が前記集合体の長径に対して平行になり、かつ、前記相対的に薄いセル壁が前記集合体の短径に対して平行になるように配置されている。
第４の態様では、セラミック質シール材層は前記集合体の長径と平行に延びる第１のシール材層と、前記集合体の長径に対して直交して延びる第２のシール材層とを含み、前記第１のシール材層は前記第２のシール材層よりも厚い。
第５の態様では、前記セラミック質シール材層は、前記集合体の長径と平行な第１のシール材層と、前記集合体の長径に対して直交する第２のシール材層とを含み、前記第１のシール材層の熱伝導率は前記第２のシール材層の熱伝導率よりも低い。
第６の態様では、セラミックフィルタ集合体は当該集合体の外周に形成されたセラミック質からなる外側シール材層を更に備える。当該外側シール材層は前記集合体の長径の延長線上に位置する第１部分が前記集合体の短径の延長線上に位置する第２部分よりも厚い。
第７の態様では、多孔質セラミック焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタをセラミック質からなる内部シール材層を介して接着することにより一体化され、前記複数のハニカムフィルタ端面に対して平行に切断したときの断面形状が略楕円形であるセラミックフィルタ集合体と、前記セラミックフィルタ集合体を収容する筒状ケーシングと、前記ケーシングと前記セラミックフィルタ集合体との間に配置される断熱材とをからなるキャニング体が提供される。断熱材は前記集合体の長径の延長線上に位置する第１部分と、前記集合体の短径の延長線上に位置する第２部分とを有し、前記第１部分が前記第２部分よりも厚い。
第８の態様では、多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタが提供される。当該ハニカムフィルタは、その端面に対して平行に切断したときの断面形状が長方形であり、その長方形における長辺の長さＢ１及び短辺の長さＢ２の比Ｂ１／Ｂ２が３．０以下である。
第９の態様では、柱状ハニカムフィルタは、その軸線方向に沿って延びる複数のセルと、端面とを有し、各セルは前記端面に対して平行に切断したときの断面形状が長方形状であり、各セルの長辺の長さをＣ１で表し、短辺の長さをＣ２で表したとき、比Ｃ１／Ｃ２が３．０以下である。
第１０の態様では、多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタは当該ハニカムフィルタの軸線方向に沿って延びる複数の矩形セルを有し、各矩形セルは互いに直交する相対的に厚いセル壁と相対的に薄いセル壁によって区画されていることを特徴とする柱状ハニカムフィルタ。
第１１の態様では、略楕円形の断面形状を有するセラミックフィルタ集合体において、前記略楕円形の輪郭線と交差する２点の間の距離が最大となる第１の直線を想定するとともに、前記第１の直線と直交する関係にある直線であって、前記略楕円形の輪郭線と交差する２点の間の距離が最大となる第２の直線を想定した場合、前記集合体の第１の直線が横切る前記シール材層の数が、前記第２の直線が横切る前記シール材層の数以下である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の一実施形態の排気ガス浄化装置１について説明する。
図１に示されるように、この排気ガス浄化装置１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２から排出される排気ガスを浄化するための装置である。ディーゼルエンジン２は、図示しない複数の気筒を備えている。各気筒には金属材料からなる排気マニホールド３の各分岐管４が連結されている。各分岐管４は１本のマニホールド本体５に接続されている。従って、各気筒から排出された排気ガスは一箇所に集中する。
排気マニホールド３の下流には、金属材料からなる第１排気管６及び第２排気管７が配設されている。第１排気管６の上流端は、マニホールド本体５に連結されている。第１排気管６と第２排気管７との間には、同じく金属材料からなる筒状のケーシング８が配設されている。ケーシング８の上流端は第１排気管６の下流端に連結され、ケーシング８の下流端は第２排気管７の上流端に連結されている。第１排気管６、ケーシング８及び第２排気管７の内部を排気ガスが流れる。
図１に示されるように、ケーシング８の中央部は排気管６，７よりも大径である。従って、ケーシング８の内部領域は、排気管６，７の内部領域に比べて広くなっている。ケーシング８内には、セラミックフィルタ集合体９が収容されている。セラミックフィルタ集合体９をケーシング８に収容した排気ガス浄化装置１のことをキャニング体と呼ぶ。
集合体９の外面とケーシング８の内面との間には、断熱材１０が配設されている。断熱材１０はセラミックファイバを含んで形成されたマット状物であり、その厚さは２ｍｍ〜６０ｍｍである。断熱材１０は弾性構造を有し、熱応力を解放する機能があることが望ましい。断熱材１０は集合体９の最外周部から熱が逃げることを防止することにより再生時のエネルギーロスを最小限に抑えることができるし、弾性構造を有しているため排気ガスの圧力や走行による振動等のもたらすセラミックフィルタ集合体９の位置ずれを防止することができる。
本実施形態のセラミックフィルタ集合体９は、上記のごとくディーゼルパティキュレートを除去するものであるため、一般にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と呼ばれる。図２，図４に示されるように、本実施形態の集合体９は、複数個のハニカムフィルタＦ１を束ねて一体化することによって形成されている。複数個のハニカムフィルタＦ１の内、集合体９の中心部分に位置するハニカムフィルタＦ１は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示されるように、いずれも四角柱状である。四角柱状のハニカムフィルタＦ１の周囲には、四角柱状でない異型のハニカムフィルタＦ１が複数個配置されている。その結果、全体としてみると、断面を略楕円形とした略楕円柱状のセラミックフィルタ集合体９が構成されている。
本実施形態の集合体９の断面形状は、略楕円形となっている。「略楕円形」とは、図５（ａ）の如く、曲線ばかりで構成された楕円のみに限定されるものではない。例えば、図５（ｂ）に示すような部分的に直線を含む、より具体的には一対の互いに平行な直線を含むような扁平な楕円形状も含めまれる。直線部分は１箇所のみにあってもよいほか、３箇所以上にあってもよい。ちなみに「扁平形状」には、図５（ａ），図５（ｂ）、図５（ｃ），図５（ｄ），図５（ｅ）のような形状が含まれる。集合体９の長径、短径の長さをそれぞれＡ１，Ａ２（Ａ１＞Ａ２）とする。もし、略楕円形が楕円であるならば、焦点を通る長軸が長径であり、それに直交する短軸が短径となる。ここで、寸法Ａ１，Ａ２は、５００ｍｍ以下であることが望ましい。寸法Ａ１，Ａ２が５００ｍｍより大きい場合、十分な強度を有する集合体を製造することは困難である。
ここで、各ハニカムフィルタＦ１の長さＬ（ｍｍ）は、被処理流体である排気ガスの流れ方向（フィルタ端面に対して直交する方向）に沿った寸法と定義する。また、各ハニカムフィルタＦ１を排気ガスの流れ方向に対して垂直に切断したとき（言い換えるとフィルタ端面に対して平行に切断したとき）の断面形状は長方形である。ハニカムフィルタＦ１の断面の長辺、短辺の長さ（外形寸法）をそれぞれＢ１，Ｂ２（Ｂ１≧Ｂ２）とする。各寸法Ｂ１，Ｂ２は１１０ｍｍ以下であることが望ましい。寸法Ｂ１，Ｂ２が１１０ｍｍより大きいと、フィルタＦ１の強度が著しく弱くなるからである。
Ｂ１／Ｂ２の比は３以下であることが望ましい。Ｂ１／Ｂ２の比が３より大きくなると、熱衝撃によって、フィルタＦ１に熱応力が作用しやすくなり、クラックが生じやすくなるからである。
ハニカムフィルタＦ１は、多孔質セラミック焼結体の一種である多孔質炭化珪素焼結体製である。炭化珪素焼結体を採用した理由は、他のセラミックに比較して、とりわけ耐熱性及び熱伝導性に優れるという利点があるからである。炭化珪素以外の焼結体として、例えば窒化珪素、サイアロン、アルミナ、コーディエライト、ムライト等の焼結体を選択することもできる。
なお、上述したセラミックに金属珪素を配合した珪素含有セラミック、珪素や珪酸化合物で結合されたセラミックも用いることができる。なぜなら、金属珪素によって、セラミックの熱衝撃等によるクラックが防止することができるからである。
炭化珪素１００重量部に対して、金属珪素を５〜５０重量部入れることが好ましい。金属珪素が少ないと、フィルタＦ１の接着強度が低下し、多すぎるとフィルタＦ１の緻密化がすすみ、フィルタとして必要な特性が得られない。
図３（ａ）〜図３（ｃ）等に示されるように、各ハニカムフィルタＦ１はいわゆるハニカム構造体である。ハニカム構造体を採用した理由は、微粒子の捕集量が増加したときでも圧力損失が小さいという利点があるからである。各ハニカムフィルタＦ１には、断面形状が長方形状である複数のセル１２（貫通孔）がその軸線方向に沿って規則的に形成されている。各セル１２の長方形状断面の辺長（内径）をＣ１，Ｃ２（Ｃ１≧Ｃ２）と定義する。各セル１２は薄いセル壁１３ａ，１３ｂによって互いに仕切られている。セル壁１３ａ，１３ｂの厚みをそれぞれＤ１，Ｄ２（Ｄ１≧Ｄ２）と定義する。
比Ｃ１／Ｃ２は３以下であることが望ましい。比Ｃ１／Ｃ２が３より大きくなると、熱衝撃によって、フィルタＦ１に熱応力が掛かりやすくなり、クラックが生じやすくなるからである。
比Ｄ１／Ｄ２は３以下であることが望ましい。比Ｄ１／Ｄ２が３より大きくなると、熱衝撃によって、フィルタＦ１に熱応力が掛かりやすくなり、クラックが生じやすくなるからである。
セル壁１３ａ，１３ｂには、白金族元素（例えばＰｔ等）やその他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持されている。各セル１２はフィルタＦ１のいずれか一方の端面９α，９βの側において封止体１４（ここでは多孔質炭化珪素焼結体）により封止されている。封止されたセル１２により、端面９α，９βに市松模様が形成される。セル１２の密度は約２００個／平方インチであることが好ましい。約半数のセル１２は上流側端面９αにおいて開口し、残りのセル１２は下流側端面９βにおいて開口している。なお、セル１２の辺長Ｃ１，Ｃ２は、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍに設定するのが望ましい。寸法Ｃ１，Ｃ２が５．０ｍｍよりも大きいとセル壁１３ａ，１３ｂの濾過面積が小さくなり、フィルタＦ１の性能が低下する。一方、寸法Ｃ１，Ｃ２が０．５ｍｍよりも小さいと、フィルタＦ１の製造が非常に困難である。また、セル壁１３ａ，１３ｂの厚さＤ１，Ｄ２は０．１〜０．５ｍｍに設定するのが望ましい。なぜなら、寸法Ｄ１，Ｄ２が０．５ｍｍより大きいと、フィルタＦ１に起因する流体抵抗（圧損）が高くなり、好ましくない。一方、寸法Ｄ１，Ｄ２が０．１ｍｍより小さいと、フィルタＦ１の強度が不十分となる。
ハニカムフィルタＦ１の平均気孔径は１μｍ〜５０μｍ、さらには５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。平均気孔径が１μｍ未満であると、微粒子の堆積によるハニカムフィルタＦ１の目詰まりが著しくなる。一方、平均気孔径が５０μｍを越えると、細かい微粒子を捕集することができなくなるため、捕集効率が低下してしまう。
ハニカムフィルタＦ１の気孔率は３０％〜８０％、さらには４０％〜６０％であることが好ましい。気孔率が３０％未満であると、ハニカムフィルタＦ１が緻密になりすぎてしまい、内部に排気ガスを流通させることができなくなるおそれがある。一方、気孔率が８０％を越えると、ハニカムフィルタＦ１中に空隙が多くなりすぎてしまうため、強度的に弱くなりかつ微粒子の捕集効率が低下してしまうおそれがある。
多孔質炭化珪素焼結体を選択した場合においてハニカムフィルタＦ１の熱伝導率は、５Ｗ／ｍ・Ｋ〜８０Ｗ／ｍ・Ｋであることがよく、さらには３０Ｗ／ｍ・Ｋ〜７０Ｗ／ｍ・Ｋであることが特によい。
図２、図４、図１０（ａ）に示されるように、ハニカムフィルタＦ１は、外周面同士がセラミック質シール材層１５ａ，１５ｂを介して互いに接着されている。セラミック質シール材層１５ａ，１５ｂは、互いに平行なものは同じ種類として定義する。以下、集合体９の長辺と平行となるセラミック質シール材層を１５ａ、その厚みをＥ１、熱伝導率をＧ１とし、集合体９の短辺と平行となるセラミック質シール材層を１５ｂ、その厚みをＥ２（Ｅ１≧Ｅ２）、熱伝導率をＧ２と定義する。この時、比Ｅ１／Ｅ２は５以下であることが望ましい。比Ｅ１／Ｅ２が５より大きくなると、熱の伝導のしやすさが短辺方向と長辺方向とで逆転してしまうために、集合体９の均一な昇温が困難になる。比Ｅ１／Ｅ２が１．０５以上であることが望ましい。比Ｅ１／Ｅ２が１．０５未満になると、長辺方向の熱伝導が起こりにくくなり、集合体９の均一な昇温が困難となって、ススが燃えのこり、ひいては、クラックが生じやすくなる。
一方、シール材層１５ａと１５ｂの厚みを等しくする場合、シール材層１５ａと１５ｂの組成（配合）を互いに異ならせることにより、両シール材層１５ａ、１５ｂの熱伝導率Ｇ１、Ｇ２を調整してもよい。この場合、比Ｇ１／Ｇ２は０．２０以上であることが望ましい。比Ｇ１／Ｇ２が０．２０より小さくなると、熱の伝導のしやすさが短辺方向と長辺方向とで逆転してしまうために、集合体９の均一な昇温が困難になる。比Ｇ１／Ｇ２は０．７以下であることが望ましい。比Ｇ１／Ｇ２が０．７より大きくなると、長辺方向の熱伝導が起こりにくくなり、集合体９の均一な昇温が困難となって、ススが燃えのこり、ひいては、クラックが生じやすくなる。
ここで、本実施形態のセラミック質シール材層１５ａ，１５ｂについて詳細に述べる。
シール材層１５ａ，１５ｂの厚さＥ１，Ｅ２は０．３ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましく、さらには０．５ｍｍ〜２ｍｍであることがより好ましい。厚さＥ１，Ｅ２が３ｍｍを超えると、たとえ熱伝導率が高くてもシール材層１５ａ，１５ｂの熱抵抗が大きく、ハニカムフィルタＦ１間の熱伝導が阻害されてしまう。しかも、集合体９においてハニカムフィルタＦ１部分の占める割合が相対的に減るため、濾過能力の低下につながってしまう。逆に、シール材層１５ａ，１５ｂの厚さＥ１，Ｅ２が０．３ｍｍ未満であると、大きな熱抵抗にはならない反面、ハニカムフィルタＦ１同士を接着する力が不足してしまい、集合体９が破壊されやすくなる。
シール材層１５ａ，１５ｂは、少なくとも無機繊維、無機バインダ、有機バインダ及び無機粒子からなり、かつ三次元的に交錯する前記無機繊維と無機粒子とを、前記無機バインダ及び有機バインダを介して互いに結合してなる弾性質素材からなることが望ましい。
シール材層１５ａ，１５ｂに含まれる無機繊維としては、シリカ−アルミナファイバ、ムライトファイバ、アルミナファイバ及びシリカファイバから選ばれる少なくとも１種以上のセラミックファイバが挙げられる。これらのなかでも、特にシリカ−アルミナセラミックファイバを選択することが望ましい。シリカ−アルミナセラミックファイバは、弾性に優れるとともに熱応力を吸収する作用を示すからである。
シール材層１５ａ，１５ｂにおけるシリカ−アルミナセラミックファイバの含有量は、固形分で１０重量％〜７０重量％、好ましくは１０重量％〜４０重量％、より好ましくは２０重量％〜３０重量％である。シリカ−アルミナセラミックファイバの含有量が１０重量％未満であると、弾性体としての効果が低下する。一方、シリカ−アルミナセラミックファイバの含有量が７０重量％を超えると、熱伝導率の低下を招くばかりでなく、弾力性も低下する。
シリカ−アルミナセラミックファイバにおけるショット含有量は、１重量％〜１０重量％、好ましくは１重量％〜５重量％、より好ましくは１重量％〜３重量％である。ショット含有量を１重量％未満にすることは、製造上困難である。一方、ショット含有量が５０重量％を超えると、ハニカムフィルタＦ１の外周面が傷付きやすい。
シリカ−アルミナセラミックファイバの繊維長は、１μｍ〜１００ｍｍ、好ましくは１μｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは１μｍ〜２０ｍｍである。繊維長が１μｍ未満であると、弾性構造体を形成することができないからである。繊維長が１００ｍｍを超えると、繊維が毛玉化して無機微粒子の分散性が悪化するからである。また、シール材層１５ａ，１５ｂを３ｍｍ以下に薄くすることが困難になり、ハニカムフィルタＦ１間の熱伝導性の改善を図れなくなるからである。
シール材層１５ａ，１５ｂに含まれる無機バインダとしては、シリカゾル及びアルミナゾルから選ばれる少なくとも１種以上のコロイダルゾルが望ましい。そのなかでも、特にシリカゾルを選択することが望ましい。その理由は、シリカゾルは入手しやすく、焼成により容易にＳｉＯ２となるため、高温領域での接着剤として好適だからである。しかも、シリカゾルは絶縁性に優れているからである。
シール材層１５ａ，１５ｂにおけるシリカゾルの含有量は、固形分で１重量％〜３０重量％、好ましくは１重量％〜１５重量％、より好ましくは５重量％〜９重量％である。シリカゾルの含有量が１重量％未満であると、接着強度の低下を招く。逆に、シリカゾルの含有量が３０重量％を超えると、熱伝導率の低下を招く。
シール材層１５ａ，１５ｂに含まれる有機バインダとしては親水性有機高分子が好ましく、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース及びカルボキシメチルセルロースから選ばれる少なくとも１種以上の多糖類がより好ましい。これらのなかでも、特にカルボキシメチルセルロースを選択することが望ましい。その理由は、カルボキシメチルセルロースは、シール材層１５ａ，１５ｂに好適な流動性を付与するため、常温領域において優れた接着性を示すからである。
シール材層１５ａ，１５ｂにおけるカルボキシメチルセルロースの含有量は、固形分で０．１重量％〜５．０重量％、好ましくは０．２重量％〜１．０重量％、より好ましくは０．４重量％〜０．６重量％である。カルボキシメチルセルロースの含有量が０．１重量％未満であると、十分にマイグレーションを抑制することができない。なお、「マイグレーション」とは、被シール体間に充填されたシール材層１５ａ，１５ｂが硬化する際に、シール材層１５ａ，１５ｂ中のバインダが、溶媒の乾燥除去に伴って移動する現象のことをいう。一方、カルボキシメチルセルロースの含有量が５．０重量％を超えると、高温によって有機バインダが焼失し、シール材層１５ａ，１５ｂの強度が低下する。
シール材層１５ａ，１５ｂに含まれる無機粒子としては、炭化珪素、窒化珪素及び窒化硼素から選ばれる少なくとも１種以上の無機粉末またはウィスカーを用いた弾性質素材であることが好ましい。このような炭化物や窒化物は、熱伝導率が非常に大きく、セラミックファイバ表面やコロイダルゾルの表面及び内部に介在して熱伝導性の向上に寄与する。
上記炭化物及び窒化物の無機粒子のなかでも、特に炭化珪素粉末を選択することが望ましい。その理由は、炭化珪素は熱伝導率が極めて高いことに加え、セラミックファイバと馴染みやすいという性質があるからである。しかも、本実施形態では、被シール体であるハニカムフィルタＦ１が同種のもの、即ち多孔質炭化珪素製だからである。
炭化珪素粉末の含有量は、固形分で３重量％〜８０重量％、好ましくは１０重量％〜６０重量％、より好ましくは２０重量％〜４０重量％である。炭化珪素粉末の含有量が３重量％未満であると、シール材層１５ａ，１５ｂの熱伝導率の低下を招き、シール材層１５ａ，１５ｂが依然として大きな熱抵抗となる。一方、含有量が８０重量％を超えると、高温時における接着強度の低下を招く。
炭化珪素粉末の粒径は、０．０１μｍ〜１００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１５μｍ、より好ましくは０．１μｍ〜１０μｍである。粒径が１００μｍを超えると、接着力及び熱伝導性の低下を招くからである。一方、粒径が０．０１μｍ未満であると、シール材層１５ａ，１５ｂのコスト高につながる。
次に、上記のセラミックフィルタ集合体９を製造する手順を説明する。
まず、押出成形工程で使用するセラミック原料スラリー、端面封止工程で使用する封止用ペースト、フィルタ接着工程で使用するシール材層形成用ペーストをあらかじめ作製しておく。
セラミック原料スラリーとしては、炭化珪素粉末、有機バインダ及び水（場合によっては更に金属珪素）を所定量ずつ配合し、かつ混練したものを用いる。封止用ペーストとしては、炭化珪素粉末、有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を配合し、かつ混練したものを用いる。シール材層形成用ペーストとしては、無機繊維、無機バインダ、有機バインダ、無機粒子及び水を所定分量ずつ配合し、かつ混練したものを用いる。
次に、前記セラミック原料スラリーを押出成形機に投入し、かつ金型を介してそれを連続的に押し出す。押出成形されたハニカム成形体を等しい長さに切断し、四角柱状のハニカム成形体切断片を得る。さらに、切断片の各セルの片側開口部に所定量ずつ封止用ペーストを充填し、各切断片の両端面を封止する。
続いて、温度・時間等を所定の条件に設定して本焼成を行い、ハニカム成形体切断片及び封止体１４を完全に焼結させる。なお、平均気孔径を６μｍ〜１００μｍとしかつ気孔率を３０％〜８０％とするために、本実施形態では焼成温度を１４００℃〜２３００℃に設定している。また、焼成時間を０．１時間〜５時間に設定している。また、焼成時の炉内雰囲気を不活性雰囲気とし、そのときの雰囲気の圧力を常圧としている。
次に、必要に応じてハニカムフィルタＦ１の外周面にセラミック質からなる下地層を形成した後、さらにその上にシール材層形成用ペーストを塗布する。そして、このようなハニカムフィルタＦ１を４〜１３０個用い、その外周面同士を互いに接着して一体化する。
続く外形カット工程では、前記フィルタ接着工程を経て得られた断面正方形状の集合体９の外周部における不要部分を研削して除去し、外周部にセラミック質シール材層形成用ペーストを塗布して、外側セラミック質シール材層を形成し、外形を整える。その結果、断面略楕円形状のセラミックフィルタ集合体９が製造される。
ここで、外側セラミック質シール材層について説明する。一般的な外側セラミック質シール材層の厚みは均一である。本実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、外側セラミック質シール材層のうち、集合体９の長辺に接触する部分を１５ｃ、集合体９の短辺に接触する部分を１５ｄと定義し、部分１５ｃの厚みをＨ１、部分１５ｄの厚みをＨ２と定義する。
ここで、集合体９の種類によっては、研削加工により集合体９の周面にセル１２すなわち凹部が露出する。この場合、セラミック質シール材層の厚みは露出したセル１２のセル壁１３ａ，１３ｂを結ぶ曲面からの距離と定義する。
また、部分１５ｃと部分１５ｄの間の中間部の厚みは緩やかに変化するようにセラミック質シール材層形成用ペーストを塗布した。セラミック質シール材層の厚みの調整はペーストの塗布後の加工でも可能であるし、そのような厚みを有する金型にセラミックシール材を注入して、乾燥させてシール材層を形成してもよい。
この時、Ｈ２／Ｈ１の比が０．９５以下であることが望ましい。比Ｈ２／Ｈ１が０．９５より大きくなると、長辺方向のフィルタが冷めやすくなり、集合体９の均一な昇温が困難となって、ススが燃えのこり、ひいては、クラックが生じやすくなる。
比Ｈ２／Ｈ１は０．０６以上であることが望ましい。比Ｈ２／Ｈ１は０．０６未満になると、熱の放熱しやすさが短辺方向と長辺方向とで逆転してしまうために、集合体９のの均一な昇温が困難になる。
なお、集合体９は断熱材１０（図１、図１０（ｃ）参照）に巻かれてケーシング８に収容される。なお、断熱材は通常均一の厚みを有する。本実施形態では、断熱材の厚みを集合体９の長辺に接触する部分１６ａと、集合体９の短辺に接触する部分１６ｂとで異なっている。以下の説明では部分１６ａの厚みをＩ１、部分１６ｂの厚みをＩ２と定義する。
Ｉ２／Ｉ１の比は０．９１以下であることが望ましい。比Ｉ２／Ｉ１が０．９１より大きくなると、長辺方向の外側付近のフィルタＦ１が冷めやすくなり、集合体９の均一な昇温が困難となって、ススが燃えのこり、ひいては、クラックが生じやすくなる。逆に、比Ｉ２／Ｉ１は０．３０以上であることが望ましい。比Ｉ２／Ｉ１が０．３０未満になると、熱の放熱のしやすさが短辺方向と長辺方向とで逆転してしまうために、集合体９の均一な昇温が困難になる。
なお、断熱材１０としては、一般的なセラミックファイバ、アルミナファイバ、アルミナシリケートファイバで構成されているマットを使用することができる。
次に、セラミックフィルタ集合体９による微粒子トラップ作用について簡単に説明する。
排気ガスはセラミックフィルタ集合体９の上流側端面９αから供給され、上流側端面９αにおいて開口するセル１２内に流入する。この排気ガスはセル壁１３ａ，１３ｂを通過し、隣接している、下流側端面９βにおいて開口するセル１２の内部に到る。通過したガスは、同セル１２の開口を介してハニカムフィルタＦ１の下流側端面９βから流出する。排気ガス中に含まれる微粒子はセル壁１３ａ，１３ｂを通過せずに、そこにトラップされる。従って、微粒子の除去されたガス（浄化されたガス）がハニカムフィルタＦ１の下流側端面９βから排出される。浄化されたガスは、第２排気管７を通過し、大気中へと放出される。トラップされた微粒子は、集合体９の内部温度が所定の温度に達すると、前記触媒の作用により着火して燃焼するようになっている。
次に、フィルタの熱衝撃試験について説明する。
［試験１］
平均粒径１０μｍのα型炭化珪素粉末５１．５重量％と平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末２２重量％とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ（メチルセルロース）６．５重量％と水２０重量％とを加えて混練した。次に、混練物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練したものを金型を変えて押出成形することにより、ハニカム状の生成形体を得た。
次に、この生成形体をマイクロ波乾燥機を用いて乾燥した後、成形体のセル（貫通孔）を多孔質炭化珪素焼結体製の封止用ペーストによって封止した。次いで、再び乾燥機を用いて封止用ペーストを乾燥させた。続いて、この乾燥体を４００℃で脱脂した後、常圧のアルゴン雰囲気下において２２００℃で約３時間焼成した。その結果、多孔質炭化珪素焼結体製のハニカムフィルタＦ１を得た。この方法に従って、表１に示す寸法を有するフィルタを作製した。尚、フィルタの長さは１５０ｍｍに統一されている。
次に、それぞれのフィルタを、電気炉で６００℃または８００℃まで徐々に加熱し、目標温度で３時間保持した。その後、２０℃の常温に取り出して、フィルタに熱衝撃を加えた。クラックの発生の有無をの結果を表１に示す。
６００℃、８００℃の熱衝撃では、比Ｂ１／Ｂ２が３．０４以上であればクラックが生じた。従って、比Ｂ１／Ｂ２が３．０以下であれば、フィルタとして使用されうる８００℃程度の熱衝撃にも十分耐え得る事がわかった。
［試験２］
平均粒径１０μｍの炭化珪素粉末５１．５重量％と平均粒径０．５μｍの炭化珪素粉末１２重量％、平均粒径０．５μｍの金属珪素１０重量％とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ（メチルセルロース）と水とをそれぞれ６．５重量％、２０重量％ずつ加えて混練した。次に、混練物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練したものを金型を変えて押出成形することにより、ハニカム状の生成形体を得た。
次に、この生成形体をマイクロ波乾燥機を用いて乾燥した後、成形体のセル（貫通孔）を多孔質炭化珪素焼結体製の封止用ペーストによって封止した。次いで、再び乾燥機を用いて封止用ペーストを乾燥させた。この乾燥体を４００℃で脱脂した後、常圧のアルゴン雰囲気下において１５００℃で約３時間焼成した。その結果、多孔質炭化珪素―金属珪素焼結体製のハニカムフィルタＦ１を得た。この方法に従って、表２に示す寸法を有するフィルタを作製した。尚、フィルタの長さは１５０ｍｍに統一されている。試験１と同様に、熱衝撃試験を行った。表２に示すように、６００℃の熱衝撃では、Ｂ１／Ｂ２が３．０９以上であればクラックが生じ、８００℃の熱衝撃ではＢ１／Ｂ２が３．０４以上であれば、クラックが生じた。従って、比Ｂ１／Ｂ２が３．０以下であれば、フィルタとして使用されうる８００℃程度の熱衝撃にも十分耐え得る事がわかった。
［試験３］
試験３では試験１と同様の手順でフィルタを製造した。ただし、セル（貫通孔）の内径が変更されている。寸法及び熱衝撃試験の結果を表３に示す。この結果より、６００℃、８００℃の熱衝撃では、比Ｃ１／Ｃ２が３．０７以上であればクラックが生じた。従って、比Ｃ１／Ｃ２が３．０以下であれば、フィルタとして使用されうる８００℃程度の熱衝撃にも十分耐え得る事がわかった。
［試験４］
試験４では、試験２と同様にフィルタを製造した。ただし、セル（貫通孔）の内径が変更されている。寸法及び熱衝撃試験の結果を表４に示す。この結果より、６００℃の熱衝撃では、比Ｃ１／Ｃ２が３．２０以上であればクラックが生じ、８００℃の熱衝撃では、比Ｃ１／Ｃ２が３．０７以上であればクラックが生じた。従って、比Ｃ１／Ｃ２が３．０以下であれば、フィルタとして使用されうる８００℃程度の熱衝撃にも十分耐え得る事がわかった。
［試験５］
試験５では、試験１と同様にフィルタを製造した。ただし、壁厚が変更されている。寸法及び熱衝撃試験の結果を、表５に示す。この結果より、６００℃、８００℃の熱衝撃では、比Ｄ１／Ｄ２が３．０３以上であればクラックが生じた。従って、比Ｄ１／Ｄ２が３．０以下であれば、フィルタとして使用されうる８００℃程度の熱衝撃にも十分耐え得る事がわかった。
［試験６］
試験６では、試験２と同様にフィルタを製造した。ただし、壁厚が変更されている。寸法及び熱衝撃試験の結果を表６に示す。この結果より、６００℃の熱衝撃では、比Ｄ１／Ｄ２が３．０８以上であれば、クラックが生じ、８００℃の熱衝撃では、比Ｄ１／Ｄ２が３．０３以上であれば、クラックが生じた。従って、比Ｄ１／Ｄ２が３．０以下であれば、フィルタとして使用されうる８００℃程度の熱衝撃にも十分耐え得る事がわかった。
［実施例及び比較例］
（実施例１−１）
α型炭化珪素粉末５１．５重量％とβ型炭化珪素粉末２２重量％とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ（メチルセルロース）６．５重量％と水２０重量％とを加えて混練した。次に、混練物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練したものを金型を変えて押出成形することにより、ハニカム状の生成形体を得た。
次に、この生成形体をマイクロ波乾燥機を用いて乾燥した後、成形体のセル１２を多孔質炭化珪素焼結体製の封止用ペーストによって封止し、再び乾燥機を用いて封止用ペーストを乾燥させた。続いて、この乾燥体を４００℃で脱脂した後、常圧のアルゴン雰囲気下において２２００℃で約３時間焼成した。その結果、多孔質炭化珪素焼結体製のハニカムフィルタＦ１を得た。各ハニカムフィルタＦ１の長辺Ｂ１は６６．９ｍｍ、短辺Ｂ２は３２．７ｍｍ、長さＬは１５０ｍｍであり、セル１２の長辺と短辺の長さはともに１．５ｍｍ、セル壁１３ａ，１３ｂの厚みＤ１，Ｄ２はともに０．３ｍｍとした。（試験実施例１．２と同様）
セラミックファイバ２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてのシリカゾル７重量％、有機バインダとしてのカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％を混合し、混練した。この混練物を適当な粘度に調整することにより、シール材層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成に使用されるペーストを作製した。なお、セラミックファイバは、ショット含有率３％、繊維長さ０．１ｍｍ〜１００ｍｍのアルミナシリケートセラミックファイバであり、シリカゾルのＳｉＯ２の換算量は３０％である。
次に、ハニカムフィルタＦ１の外周面にシール材層形成用ペーストを均一に塗布して、厚さ１．０ｍｍのシール材層１５ａ，１５ｂを形成した。９個のハニカムフィルタＦ１を同じ方向に３行３列に並べて、外周面同士を互いに密着させた状態で、１００℃で１時間乾燥させた。これにより、シール材層１５ａ，１５ｂが硬化され、９個のハニカムフィルタＦ１が一体化される。外形カット工程を実施して、一体化された９個のハニカムフィルタＦ１の集合体の断面を楕円形にした。楕円形の長径Ａ１は１６０ｍｍ、短径Ａ２は８０ｍｍであり、比Ａ１／Ａ２は２である。集合体の外周部に厚さ１．５ｍｍのシール材層１５ｃを塗布してその外形をカットして整えることにより、図６（ａ）に示すように断面略楕円形状のセラミックフィルタ集合体９ａを製造した。
次に、上記のようにして得られた集合体９ａに断熱材１０を厚さ１０ｍｍで均一に巻き付け、集合体９ａをケーシング８内に収容し、実際に排気ガスを供給した。そして、図３（ａ）に示されるように、ハニカムフィルタＦ１のほぼ中央の１箇所Ｐ（Ｔｅｍｐ．）に熱電対を埋め込み、図６（ａ）においてα、β、γで示される３箇所のハニカムフィルタＦ１の温度Ｔα、Ｔβ、Ｔγを経時的に測定した。Ｔαは当該フィルタの中央の温度、Ｔβは短径方向で当該フィルタの最外周から５ｍｍ位置の温度、Ｔγは長径方向で当該フィルタの最外周から５ｍｍの温度である。それとともに、各位置α、β、γ間の最大温度差ΔＴ（℃）を求めた。図３の黒矢印は、排気ガスの流れの方向を示す。
そして、複数回（１０回）再生試験を繰り返した後に集合体９ａを取り出して各ハニカムフィルタＦ１を目視で観察し、ススの燃え残り具合とクラックの発生状況を調査した。その結果、実施例１では最大温度差ΔＴ（℃）が約５０℃であり、その値は極めて小さいものであった。また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは無く、クラックの発生は認められなかった。
（比較例１−１〜１−２）
比較例１−１及び１−２においても、基本的には実施例１−１と同様に集合体９を製造した。ただし、比較例１−１では、各ハニカムフィルタＦ１の長辺Ｂ１を３２．７ｍｍに、短辺Ｂ２を３２．７ｍｍに、長さＬを１５０ｍｍにそれぞれ変更した（試験参考例１．１（表１）と同様）。このフィルタ９本を、長辺Ｂ１を平行にして３行３列に組み上げて、図６（ｂ）に示すように直径８０ｍｍの円形断面を有する集合体９ｂを製造した。比較例１−２では、各ハニカムフィルタＦ１の長辺Ｂ１を３２．７ｍｍに、短辺Ｂ２を３２．７ｍｍに、長さＬを１５０ｍｍにそれぞれ変更した（試験参考例１．１と同様）。このフィルタ１５本を３行５列に組み上げて、図６（ｃ）に示すように略惰円形（１６０ｍｍ×８０ｍｍ）の断面を有する集合体９ｃを製造した。
２種の集合体９ｂ，９ｃについて、実施例１−１と同様の試験を行った。その結果、最大温度差ΔＴ（℃）は比較例１−１では、約５０℃であり、その値は極めて小さいものであった。また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてススの燃え残りが無くクラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例１−２では、ΔＴが約１００℃であり、その値はとても大きいものであった。しかも、γの位置のハニカムフィルタＦ１についてススが燃え残っており、クラックの発生が認められた。
同様に、炭化珪素―金属珪素のフィルタにおいても最大温度差ΔＴとクラックの発生について同様の試験をおこなった。
即ち、実施例１−２では、試験実施例２．２（表２）のフィルタを図６（ａ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例１−３では、試験比較例２．１のフィルタを図６（ｂ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例１−４では、試験比較例２．１のフィルタを図６（ｃ）のように組み上げた集合体を用いた。
表７に示すように、実施例１−２では最大温度差ΔＴが６０℃であるのに対して、比較例１−４では、温度差が１１０℃以上であり、γの位置のハニカムフィルタにクラックが生じていた。
（実施例２−１〜２−４）
実施例２−１〜２−４においても、基本的には比較例１−３と同様に集合体９を製造した。実施例２−１では、各ハニカムフィルタＦ１のセル１２において、Ｃ１を１．７ｍｍ、Ｃ２を１．５ｍｍにそれぞれ設定した。従って、Ｃ１／Ｃ２＝１．１３となった。セル１２の長辺と平行に５本のハニカムフィルタＦ１を並べ、セル１２の長辺と垂直に３本のハニカムフィルタＦ１を並べてて、１５本のハニカムフィルタＦ１の集合体を組み上げた。外形カット工程を行って、図７（ａ）に示す略惰円形の断面を有する集合体９ｄ（１６０ｍｍ×８０ｍｍ×１５０ｍｍ）を製造した。表８に示すように、実施例２−２〜２−４についてはセル１２の寸法においてのみ実施例２−１と異なっている。
（比較例２−１〜２−４）
比較例２−１〜２−４においても、基本的には実施例２−１と同様に集合体９を製造した。ただし、比較例２−１では、セル１２の寸法Ｃ１は１．５ｍｍ），Ｃ２は１．５ｍｍであり、Ｃ１／Ｃ２＝１である。このハニカムフィルタＦ１を３行５列で組み上げた後、外形カットを行って、図７（ｂ）に示すように略楕円状の断面を有する集合体を９ｅ（１６０ｍｍ×８０ｍｍ×１５０ｍｍ）を製造した。比較例２−２では、セル１２の寸法Ｃ１を１．５ｍｍ、Ｃ２を１．７ｍｍとし、Ｃ１／Ｃ２＝０．８８である。このハニカムフィルタＦ１を、１．５ｍｍの方を平行に５本垂直に３本合わせて、１５本組み上げた。そして、外形カットを行って、図７（ｃ）に示すように略楕円状の断面を有する集合体を９ｆ（１６０ｍｍ×８０ｍｍ×１５０ｍｍ）を製造した。比較例２−３は比較例２−２と同様に製作し、比較例２−４は、実施例２−１と同様に作製した。
実施例２−１〜２−４及び比較例２−１〜２−４の集合体について、最大温度差ΔＴとクラックの発生について調べた。その結果、最大温度差ΔＴ（℃）は実施例２−１〜２−４では、９３℃以下であり、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例２−１、比較例２−２、比較例２−３では、最大温度差ΔＴ（℃）は約１００℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例２−４では、温度差が低いものであったが、クラックが生じていた。
（実施例２−５〜２−８、比較例２−５〜２−８）
同様に、炭化珪素―金属珪素のフィルタにおいても最大温度差ΔＴとクラックの発生について調べた。
即ち、実施例２−５〜２−８では、それぞれ試験実施例４．１〜４．４（表４）のフィルタを図７（ａ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例２−５では、試験参考例４．１のフィルタを図７（ｂ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例２−６、比較例２−７では、それぞれ試験実施例４．１、４．２のフィルタを図７（ｃ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例２−８では試験比較例４．１のフィルタを図７（ａ）のように組み上げた集合体を用いた。
すると、実施例２−５〜２−８の最大温度差ΔＴが１１０℃以下であるのに対して、比較例２−５〜２−８の最大温度差ΔＴが１１０℃以上であって、γの位置のハニカムフィルタにクラックが生じていた。
それぞれの結果を表８に示す。
（実施例３−１〜３−４）
実施例３−１〜３−４においても、基本的には比較例１−３と同様に集合体９を製造した。ただし、実施例３−１では、各ハニカムフィルタＦ１のセル壁１３の寸法Ｄ１を０．４ｍｍ、Ｄ２を０．３５ｍｍにそれぞれ変更したした。従って、Ｄ１／Ｄ２＝１．１４となった。Ｄ１と平行に５本のハニカムフィルタＦ１を並べ、Ｄ１と垂直に３本のハニカムフィルタＦ１を並べて、１５本のハニカムフィルタＦ１の集合体を組み上げた。そして、外形カット工程を行って、図８（ａ）に示すように略惰円形の断面を有する集合体９ｇ（１６０ｍｍ×８０ｍｍ×１５０ｍｍ）を製造した。同様に、実施例３−２〜３−４の集合体を製作した。
（比較例３−１〜３−４）
比較例３−１〜３−４においても、基本的には実施例３−１と同様に集合体を製造した。ただし、比較例３−１では、寸法Ｄ１を１．５ｍｍ，Ｄ２を１．５ｍｍに変更した。従って、比Ｄ１／Ｄ２＝１となった。このハニカムフィルタＦ１を３行５列で組み上げた後、外形カットを行って、図８（ｂ）に示すように略楕円状の断面を有する集合体を９ｈ（１６０ｍｍ×８０ｍｍ×１５０ｍｍ）を製造した。一方、比較例３−２では、寸法Ｄ１を０．３５ｍｍ，Ｄ２を０．４ｍｍとした。従って、比Ｄ１／Ｄ２＝０．８８となった。このハニカムフィルタＦ１を、Ｄ２と平行に５本のハニカムフィルタＦ１を並べ、Ｄ２と垂直に３本のハニカムフィルタＦ１を並べ、１５本のハニカムフィルタＦ１の集合体を組み上げた。そして、外形カットを行って、図８（ｃ）に示すように略楕円状の断面を有する集合体を９ｉ（１６０ｍｍ×８０ｍｍ×１５０ｍｍ）を製造した。比較例３−３は比較例３−２と同様に製作し、比較例３−４は、実施例３−１と同様に作製した。
実施例３−１〜３−４及び比較例３−１〜３−４の集合体について、最大温度差ΔＴとクラックの発生について調べた。その結果、表９に示すように最大温度差ΔＴ（℃）は実施例３−１〜３−４では、９１℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例３−１、比較例３−２、比較例３−３では、最大温度差ΔＴ（℃）は約９５℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例３−４では、温度差が低いものであったが、クラックが生じていた。
（実施例３−５〜３−８、比較例３−５〜３−８）
同様に、炭化珪素―金属珪素のフィルタにおいても同様の試験をおこなった。
即ち、実施例３−５〜実施例３−８では、試験実施例６．１〜６．４（表６）のフィルタを図８（ａ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例３−５では、試験参考例６．３のフィルタで図８（ｂ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例３−６、比較例３−７では、それぞれ試験実施例６．１、６．４（表６）のフィルタで図８（ｃ）のように組み上げた集合体を用いた。比較例３−８では、試験比較例６．１のフィルタで図８（ａ）のように組み上げた集合体を用いた。
表９に示すように、実施例３−５〜３−８の最大温度差が１０１℃以下であった。これに対して、比較例３−５、３−６、３−７では、最大温度差が１０５℃以上であって、γの位置のハニカムフィルタにクラックが生じていた。比較例３−８では、温度差が低いものであったが、クラックが生じていた。
（実施例４−１〜４−５、比較例４−１〜４−３）
実施例４−１〜４−５は、基本的には、試験参考例１．１（表１）のフィルタを用いて、比較例１−２と同様に集合体を製造した。ただし、実施例４−１では、シール材層１５ａの厚みＥ１を１．０５ｍｍ、シール材層１５ｂの厚みＥ２を１ｍｍとし、比Ｅ１／Ｅ２＝１．０５とした。（図９（ａ）参照）。
同様に、表１０の記載にならって、実施例４−２〜実施例４−５、比較例４−３を製作した。
比較例４−１ではシール材層１５ａの厚みＥ１を１ｍｍ、シール材層１５ｂの厚みＥ２を１ｍｍ）とし、Ｅ１／Ｅ２＝１とした。（図９（ｂ）参照）。
比較例４−２では、基本的には、試験参考例１．１のフィルタを用いて、比較例１−２と同様に集合体を製造した。ただし、比較例４−２では、シール材層１５ａの厚みＥ１を１ｍｍ、シール材層１５ｂの厚みＥ２を２ｍｍとし、Ｅ１／Ｅ２＝０．５とした。（図９（ｃ）参照）。
実施例４−１〜４−５、比較例４−１〜４−３の集合体について温度差Ｔβ−Ｔαとクラックの発生について調べた。その結果、表１０に示すように、温度差Ｔβ―Ｔαは実施例４−１〜４−５では、温度差Ｔβ―Ｔα７５℃以下でありまた、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例４−１、比較例４−２では、温度差Ｔβ―Ｔαは８０℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例４−３では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
（実施例４−６〜４−１０、比較例４−４〜４−６）
同様に、炭化珪素―金属珪素のフィルタにおいても同様の試験をおこなった。
実施例４−６〜実施例４−１０は、基本的には、試験参考例２．１のフィルタを用いて、比較例１−２と同様に集合体を製造した。ただし、実施例４−６では、集合体９の長辺と平行にあるシール材層の厚みをＥ１（１．０５ｍｍ）、短辺と平行にあるシール材層の厚みをＥ２（１ｍｍ）とし、Ｅ１／Ｅ２＝１．０５とした。（図９（ａ）参照）。
同様に、表１０の記載にならって、実施例４−６〜実施例４−１０、比較例４−６を製作した。
比較例４−４の集合体はシール材層１５ａの厚みＥ１を１ｍｍ、シール材層１５ｂの厚みＥ２を１ｍｍとし、Ｅ１／Ｅ２＝１とした。（図９（ｂ）参照）。
比較例４−５は、基本的には、試験参考例２．１のフィルタを用いて、比較例１−２と同様に集合体を製造した。ただし、比較例４−５では、シール材層１５ａの厚みＥ１を１ｍｍ、シール材層１５ｂの厚みＥ２を２ｍｍとし、Ｅ１／Ｅ２＝０．５とした。（図９（ｃ）参照）。
実施例４−６〜４−１０、比較例４−４〜４−６の集合体について、最大温度差Ｔβ―Ｔαとクラックの発生について調べた。その結果、表１０に示すように、温度差Ｔβ―Ｔαは実施例では、８０℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例４−４、比較例４−５では、温度差Ｔβ―Ｔαは１００℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例４−６では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
（実施例５−１〜５−４、比較例５−１〜５−３）
実施例５−１〜実施例５−４は、基本的には、試験参考例１．１のフィルタを用いて、比較例１−２と同様に集合体を製造した。ただし、実施例５−１では、シール材層１５ａの熱伝導率Ｇ１を０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、シール材層１５ｂの熱伝導率Ｇ２を０．３Ｗ／ｍ・Ｋとし、Ｇ１／Ｇ２＝０．６７とした。（図１０（ａ）参照）。
同様に、表１１の記載にならって、Ｇ１を調整し、実施例５−２〜実施例５−４、比較例５−１〜５−３の集合体を製作した。
比較例５−１ではＧ１とＧ２は同じであり、Ｇ１／Ｇ２＝１とした。
実施例５−１〜５−４、比較例５−１〜５−３の集合体について、温度差Ｔβ―Ｔαとクラックの発生について調べた。その結果、表１１に示すように、温度差Ｔβ―Ｔαは実施例５−１〜５−４では、７６℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例５−１、比較例５−２では、温度差Ｔβ―Ｔαは８０℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例５−３では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
（実施例５−５〜５−８、比較例５−４〜５−６）
同様に、炭化珪素―金属珪素のフィルタにおいても同様の試験をおこなった。
実施例５−５〜実施例５−８、比較例５−４〜比較例５−６も、基本的には、試験参考例２．１のフィルタを用いて、表１１の記載にならって製作した。
温度差Ｔβ―Ｔαは実施例５−５〜５−８では、８０℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例５−４、比較例５−５では、温度差Ｔβ―Ｔαは８０℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例５−６では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
それぞれの結果を表１１に示す。
（実施例６−１〜６−４、比較例６−１〜６−３）
実施例６−１〜実施例６−４は、基本的には、試験参考例１．１のフィルタを用いて、比較例１−２と同様に集合体を製造した。ただし、実施例６−１では、外周シール材層１５ｃの厚みＨ１を１．６ｍｍ、外周シール材層１５ｄの厚みＨ２を１．５ｍｍとし、Ｈ２／Ｈ１＝０．９４とした。（図１０（ｂ）参照）。外周シール材層の厚みが緩やかに変化するように外周シール材層１５ｃと１５ｄの間の厚みを調整した。従って、厚みＨ１、Ｈ２のいずれかが外周シール材層の最大厚み、最小厚みである。
同様に、表１２の記載にならって、Ｈ２の厚みを調整し、実施例６−２〜実施例６−４、比較例６−１〜６−３の集合体を製作した。
比較例６−１ではＨ２／Ｈ１＝１とした。
表１２に示すように、温度差Ｔβ―Ｔαは実施例６−１〜６−４では、７３℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例６−１、比較例６−２では、温度差Ｔβ―Ｔαは８０℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例６−３では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
（実施例６−５〜６−８、比較例６−４〜６−６）
同様に、炭化珪素―金属珪素のフィルタにおいても同様の試験をおこなった。
実施例６−５〜実施例６−８、比較例６−４〜比較例６−６も、基本的には、試験参考例２．１のフィルタを用いて、表１２の記載にならって製作した。
表１２に示すように、温度差Ｔβ―Ｔαは実施例６−５〜６−８では、８０℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例６−４、比較例６−５では、温度差Ｔβ―Ｔαは８３℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例６−６では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
（実施例７−１〜７−３、比較例７−１〜７−３）
実施例７−１〜実施例７−３は、基本的には、試験参考例１．１のフィルタを用いて、比較例１−２と同様に集合体を製造した。ただし、実施例７−１では、外周断熱材（アルミナファイバ製マット）１０の部分１６ａの厚みＩ１を１０ｍｍ、部分１６ｂの厚みＩ２を１１ｍｍとし、Ｉ２／Ｉ１＝０．９１とした。（図１０（ｃ）参照）。断熱材１０の厚みが緩やかに変化するように部分１６ａと１６ａの間の厚みを調整した。従って、厚みＩ１，Ｉ２のいずれかが断熱材の最大厚み、最小厚みである。
同様に、表１３の記載にならって、厚みＩ２を調整し、実施例７−２〜実施例７−３、比較例７−３を製作した。
比較例７−１はＩ１とＩ２を同じ厚みとし、Ｈ２／Ｈ１＝１とした。
表１３に示すように、温度差Ｔβ―Ｔαは実施例７−１〜７−８では、７３℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例７−１、比較例７−２では、温度差Ｔβ―Ｔαは８０℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例７−３では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
（実施例７−４〜７−６、比較例７−４〜７−６）
同様に、炭化珪素―金属珪素のフィルタにおいても同様の試験をおこなった。
実施例７〜４〜実施例７−６、比較例７−４〜比較例７−６も、基本的には、試験参考例２．１のフィルタを用いて、表１３の記載にならって製作した。
温度差Ｔβ―Ｔαは実施例７−４〜７−６では、８０℃以下であり、また、いずれのハニカムフィルタＦ１についてもススは燃え残っておらず、クラックの発生は認められなかった。
しかし、比較例７−４、比較例７−５では、温度差Ｔβ―Ｔαは８３℃以上であり、その値はとても大きいものであって、γの位置のハニカムフィルタＦ１にススが燃え残り、クラックの発生が認められた。また、比較例７−６では、温度差が逆転し、βの位置にクラックが生じていた。
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）断面形状が長方形であるセラミックフィルタＦ１の長辺が集合体９の長径方向になるように、かつセラミックフィルタＦ１の短辺が集合体９の短径方向になるように複数のセラミックフィルタＦ１を接着して集合体９が製造される。このことによって、集合体９の長径方向において、熱伝導に影響する可能性のあるセラミックシール材層１５ｂの数を減らすことが可能となる。よって、使用時に集合体９の短径方向への熱伝導性より長径方向への熱伝導性のほうが高くなり、長径方向における周辺部のフィルタＦ１でも加熱されやすくなる。このためススの燃え残りが無くなって、クラックが生じなくなる。また、セラミックフィルタの材質を変更することなく、同じ材質のセラミックの構造を変えることで容易に達成することができることから、コストの低減をはかることができる。
また、このような方法によって、略楕円の輪郭と交差する２点の間の距離が最大となる第１の直線を想定するとともに、前記第１の直線と直交する関係にある直線であって、前記略楕円の輪郭と交差する２点の間の距離が最大となる第２の直線を想定した場合、前記集合体の第１の直線が横切る前記シール材層の数が、前記第２の直線が横切る前記シール材層の数以下にできるため、フィルタ間の熱伝導の障害を減らすことができる。
（２）柱状ハニカムフィルタＦ１内のセル１２を長方形にすることで、フィルタの断面上の熱伝導に偏りを与えることができる。即ち、セルの長辺方向に沿った方向への熱伝導性のほうがセルの短辺方向に沿った方向への熱伝導性よりも高くなる。よって、集合体の長径方向とセルの長辺を平行にして、逆に集合体の短径方向とセルの短辺を平行にして、フィルタ集合体を作ることができる。このことで、使用時に集合体の短径方向への熱伝導性より長径方向への熱伝導性のほうが高くなり、長径方向における周辺部のフィルタＦ１でも加熱されやすくなる。このため、ススの燃え残りが無くなって、クラックが生じなくなる。また、セラミックフィルタの材質を変更することなく、同じ材質のセラミックの構造を変えることで容易に達成することができることから、コストの低減をはかることができる。
（３）柱状ハニカムフィルタＦ１内のセル１２が矩形であり、互いに直交するセル壁の厚さを変えることで、フィルタの断面上の熱伝導性に偏りを与えることができる。即ち、セル壁の厚い方向の沿った向きの熱伝導性がセル壁の薄い方向に沿った向きの熱伝導よりも高くすることができる。よって、集合体の長径方向とセル壁の厚い方向を平行にして、逆に集合体の短径方向とセル壁の薄い方向を平行にして、フィルタ集合体を作ることができる。このことで、使用時に集合体の短径方向への熱伝導性より長径方向への熱伝導性のほうが高くなり、長径方向における周辺部のフィルタＦ１でも加熱されやすくなる。このため、ススの燃え残りが無くなって、クラックが生じなくなる。また、セラミックフィルタの材質を変更することなく、同じ材質のセラミックの構造を変えることで容易に達成することができることから、コストの低減をはかることができる。
（４）長径方向と垂直な位置関係にあるシール材層１５ｂを相対的に薄くすることで、使用時に集合体の短径方向への熱伝導性より長径方向への熱伝導性を高くすることができる。よって、長径方向の周辺部のフィルタＦ１でも加熱されやすくなり、ススの燃え残りが無くなって、クラックが生じなくなる。また、セラミックフィルタの材質を変更することなく、同じ材質のセラミックの構造を変えることで容易に達成することができることから、コストの低減をはかることができる。
（５）長径方向と垂直な位置にあるシール材層１５ｂの熱伝導率Ｇ２を高いものに変更することで、使用時に集合体の短径方向より長径方向の熱伝導を高くすることができる。よって、長径方向の周辺部のフィルタＦ１でも加熱されやすくなり、ススの燃え残りが無くなって、クラックが生じなくなる。また、セラミックフィルタの材質を変更することなく、同じ材質のセラミックの構造を変えることで容易に達成することができることから、コストの低減をはかることができる。
（６）断面形状が略楕円形のセラミックフィルタ集合体において、熱伝導を妨げる外周シール材層を短径の延長線上に位置するシール材層の厚さＨ２よりも、長径の延長線上に位置するシール材層の厚さＨ１を厚くすることで、長径方向の周辺部からの熱の放射が抑制される。そのため、使用時に集合体の、長径方向の周辺部で高い断熱効果が生まれ、ススの燃え残りが無くなって、クラックが生じなくなる。また、セラミックフィルタの材質を変更することなく、同じ材質のセラミックの構造を変えることで容易に達成することができることから、コストの低減をはかることができる。
（７）断面形状が略楕円形のセラミックフィルタ集合体９において、熱伝導を妨げる断熱材１０の厚みが、集合体９の短径の延長線上に位置する部分１６ｂの厚さＩ２よりも、長径の延長線上に位置する部分１６ａの厚さＩ１を厚くすることで、長径方向の周辺部からの熱の放射が抑制される。そのため、使用時に集合体の長径方向の周辺部で高い断熱効果が生まれ、ススの燃え残りが無くなって、クラックが生じなくなる。また、セラミックフィルタの材質を変更することなく、同じ材質のセラミックの構造を変えることで容易に達成することができることから、コストの低減をはかることができる。
（８）試験１、２によると、多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタの断面形状が長方形であり、長辺の長さＢ１、短辺の長さをＢ２とした場合、その比Ｂ１／Ｂ２が３．０以下であれば、熱衝撃によるクラックが入りにくい。そのため、断面形状が正方形のフィルタと同程度の耐熱衝撃性をもつと考えられ、偏平形状のフィルタ集合体９を均一に昇温させるのに必要なフィルタユニットを提供することができる。シール材等を減らせるためにコストの低減もはかれる。
（９）試験３、４によると、多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタのセル（貫通孔）の断面形状が長方形であり、長辺の長さＣ１、短辺の長さをＣ２とした場合、その比Ｃ１／Ｃ２が３．０以下であれば、熱衝撃によるクラックが入りにくい。そのため、セル（貫通孔）の断面形状が正方形のフィルタと同程度の耐熱衝撃性をもつと考えられ、偏平形状のフィルタ集合体９を均一に昇温させるのに必要なフィルタユニットを提供することができる。
（１０）試験５、６によると、多孔質セラミック焼結体からなる柱状ハニカムフィルタのセルの壁厚が２種類からなり、厚い壁の長さをＤ１、短い壁の長さをＤ２とした場合、その比Ｄ１／Ｄ２が３．０以下であれば、熱衝撃によるクラックが入りにくい。そのため、壁厚が全て同じであるフィルタと同程度の耐熱衝撃性をもつと考えられ、偏平形状のフィルタ集合体９を均一に昇温させるのに必要なフィルタユニットを提供することができる。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
ハニカムフィルタＦ１の断面形状を長方形にして、内部のセル１２も同じ方向に長方形としてもよい。
ハニカムフィルタＦ１の断面形状を長方形にして、内部のセル壁１３ａ，１３ｂのうちの厚いセル壁１３ａを長辺と同じ方向にしてもよい。
ハニカムフィルタのセルを長方形とし、長辺のセル壁を短辺のセル壁よりも厚くしてもよい。
集合体の外周面に形成されるシール材層を、熱伝導率の異なる２種以上の外周塗布材を用いて形成してもよい。
断熱材１０は熱伝導率の異なる２種以上の断熱材を用いて集合体の外周面に形成してもよい。
2003078026.tif 000003
2003078026.tif 000004
2003078026.tif 000005
2003078026.tif 000006
2003078026.tif 000007
2003078026.tif 000008
2003078026.tif 000009
2003078026.tif 000010
2003078026.tif 000011
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に従うセラミックフィルタ集合体を備えた排気ガス浄化装置の概略図。
図２は、図１のセラミックフィルタ集合体の斜視図。
図３（ａ）は断面が長方形のハニカムフィルタの斜視図。
図３（ｂ）は長方形のセルを有するハニカムフィルタの斜視図。
図３（ｃ）は、各々が互いに直交しかつ厚みの異なるセル壁によって区画される複数のセルを有するハニカムフィルタの斜視図。
図４は、図１の排気ガス浄化装置の断面図。
図５（ａ）乃至図５（ｅ）は、セラミックフィルタ集合体の断面形状を示す。
図６（ａ）は断面が長方形のハニカムフィルタから形成されたフィルタ集合体の側面図。
図６（ｂ）及び図６（ｃ）は断面が正方形のハニカムフィルタから形成されたフィルタ集合体の側面図。
図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は互いに異なる形状のセルを有するハニカムフィルタから形成されたフィルタ集合体の側面図。
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は互いに異なる厚みのセル壁を有するハニカムフィルタから形成されたフィルタ集合体の側面図。
図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は異なる厚みのシール材層により一体化されたフィルタ集合体の側面図。
図１０（ａ）は、異なる熱伝導のシール材層により一体化されたフィルタ集合体の側面図。
図１０（ｂ）は、不均一な厚みの外側シール材層を備えたフィルタ集合体の側面図。
図１０（ｃ）は、不均一な厚みの断熱材を備えたフィルタ集合体の側面図。
【図１】
2003078026.tif 000012
【図２】
2003078026.tif 000013
【図３】
2003078026.tif 000014
【図４】
2003078026.tif 000015
【図５】
2003078026.tif 000016
【図６】
2003078026.tif 000017
【図７】
2003078026.tif 000018
【図８】
2003078026.tif 000019
【図９】
2003078026.tif 000020
【図１０】
2003078026.tif 000021
【国際調査報告】
2003078026.tif 000022
2003078026.tif 000023
2003078026.tif 000024
2003078026.tif 000025