(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設され、
前記貫通孔のいずれか一方の端部が、封止されたハニカム構造を有する柱状のハニカム構造体であって、
前記多数の貫通孔は、排ガスの流入側に存在する長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔と、排ガスの流出側に存在する前記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔とからなり、
前記大容積貫通孔と前記小容積貫通孔とが実質的に同数であり、
前記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、入口側の開口率Ｘ（％）とが下記式（２）の関係を有することを特徴とするハニカム構造体。
Ｙ≦−１．１Ｘ＋６６．３（但し、２．５≦Ｙ≦１９、３５≦Ｘ≦５６）・・・（２）
【請求項２】
内燃機関の排ガス浄化用ハニカム構造体として使用した際に、
前記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、前記入口側の開口率Ｘ（％）と、前記内燃機関の排気量Ｖ（ｌ）とが下記式（３）の関係を有する請求項１に記載のハニカム構造体。
１００Ｖ−４００≦Ｘ・Ｙ≦１００Ｖ＋１００・・・（３）
【請求項３】
複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質部材が、シール材層を介して複数個結束されることにより構成されている請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
多数の貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、少なくとも２種類以上の形状から構成されている請求項１〜３のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、多角形である請求項１〜４のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、八角形及び四角形である請求項１〜５のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
大容積貫通孔の断面の面積の、小容積貫通孔の断面の面積に対する比は、１．５５〜２．７５である請求項１〜６のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の角部の近傍が曲線により構成されている請求項１〜７のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
隣り合う大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離と、隣り合う小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離とが等しい請求項１〜８のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
多数の貫通孔を隔てる隔壁表面及び／又は隔壁内部に触媒が担持されている請求項１〜９のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
多数の貫通孔の内部に、長手方向に対して平行に凸部及び／又は凹部が設けられている請求項１〜１０のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
前記凸部及び／又は凹部は、選択的触媒担持部位、パティキュレート捕集サイト及びハニカム構造体の耐熱応力改善サイトのうちの少なくとも１つとして機能する請求項１１に記載のハニカム構造体。
【請求項１３】
凸部及び／又は凹部は、入口側貫通孔同士が共有する隔壁に設けられている請求項１１又は１２に記載のハニカム構造体。
【請求項１４】
アイソスタティック強度が７ＭＰａ以上である請求項１〜１３のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１５】
Ａ軸の圧縮強度が１８ＭＰａ以上である請求項１〜１４のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１６】
多数の貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、１種類の形状から構成されており、かつ、少なくとも２種以上の断面積からなる請求項１〜１５のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１７】
主成分がＳｉＣ、ＳｉＮ、チタン酸アルミニウム、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、リチウムアルミニウムシリケート、Ｆｅ・Ｃｒ・Ａｌ系金属および金属珪素から選択される少なくとも１種である請求項１〜１６のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１８】
車両の排気ガス浄化装置に使用される請求項１〜１７のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１９】
請求項１８に記載のハニカム構造体が用いられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本出願は、２００４年２月２３日に出願された日本国特許出願２００４−０４６９４９号を基礎出願として優先権主張する出願である。
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュレート等を除去する目的等で用いられるハニカム構造体及び排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
この排気ガスを多孔質セラミックに通過させ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガスを浄化することができるセラミックフィルタとして用いられるハニカム構造体が種々提案されている。【０００３】従来、この種のセラミックフィルタとして、排気ガス流出側の端部が封止された貫通孔（以下、流入側貫通孔ともいう）を容積の大きな貫通孔（以下、大容積貫通孔ともいう）とし、排気ガス流入側の端部が封止された貫通孔（以下、流出側貫通孔ともいう）を容積の小さな貫通孔（以下、小容積貫通孔ともいう）とすることにより、排気ガス流入側の開口率を排気ガス流出側の開口率よりも相対的に大きくしたものが開示されている。【０００４】図１８は、従来の排気ガスフィルタの長手方向に垂直な断面を模式的に示した断面図である。
この排気ガスフィルタ６０は、碁盤目の交点に、該碁盤目を構成する正四角形よりも小さな四角形が配置された断面形状を有し、小さな四角形に相当する小容積貫通孔６１ｂとその周囲に存在する大容積貫通孔６１ａとからなり、これらの貫通孔の間に隔壁６２ａ、６２ｂが形成されている（特許文献１、２参照）。【０００５】図１９（ａ）〜（ｄ）は、従来の別の排気ガスフィルタの長手方向に垂直な断面を模式的に示した断面図である。
この排気ガスフィルタ３００〜３３０は、様々な形状の大容積貫通孔３０１ａ、３１１ａ、３２１ａ、３３１ａと、小容積貫通孔３０１ｂ、３１１ｂ、３２１ｂ、３３１ｂとからなり、これらの貫通孔の間に隔壁３０２、３１２、３２２、３３２が形成されている。
隔壁３０２、３１２、３２２、３３２は、いずれも大容積貫通孔３０１ａ、３１１ａ、３２１ａ、３３１ａと小容積貫通孔３０１ｂ、３１１ｂ、３２１ｂ、３３１ｂとを隔てる隔壁であり、大容積貫通孔３０１ａ、３１１ａ、３２１ａ、３３１ａ同士を隔てる隔壁は、存在しないといってもよい（特許文献３〜７参照）。【０００６】また、他の従来技術としては、大容積貫通孔のセルピッチをほぼ１．０〜２．５ｍｍとしたフィルタが開示されている（特許文献８参照）。
また、大容積貫通孔の容積率が６０〜７０％で、小容積貫通孔の容積率が２０〜３０％で、大容積貫通孔のセルピッチをほぼ２．５〜５．０ｍｍとしたフィルタも開示されている（特許文献９参照）。【０００７】図２０は、これらのフィルタ２００の長手方向に垂直な断面（以下、単に断面ともいう）を模式的に示した断面図であり、このフィルタ２００では、断面の形状が６角形の大容積貫通孔２０１の周囲に断面の形状が３角形の小容積貫通孔２０２を配している。【０００８】また、大容積貫通孔の断面の総面積に対する小容積貫通孔の断面の総面積の比の百分率が４０〜１２０％のフィルタも開示されている（特許文献１０、１１参照）。
図２１は、このようなフィルタの長手方向に垂直な断面を模式的に示した断面図であり、このフィルタ２１０では、上記断面の形状が正６角形の大容積貫通孔２１１の周囲に上記断面の形状が横長６角形の小容積貫通孔２１２を配している。また、外周近傍には、正６角形の大容積貫通孔２１１と台形の大容積貫通孔２１３とを並存させている。
また、流入側貫通孔の数を流出側貫通孔の数よりも多くすることにより、排気ガス流入側の開口率を排気ガス流出側の開口率よりも相対的に大きくしたものも開示されている。（例えば、特許文献１０の図３参照）【０００９】また、フィルタに関して、壁の厚みや、物性値を調整する技術も公開されており、（特許文献１２、１３参照）、貫通孔の断面が、正方形と長方形とからなるフィルタも開示されている（特許文献１４参照）。【００１０】また、２種類の貫通孔の形状からなるフィルタ、とりわけ、八角形と四角形からなるフィルタも開示されており（特許文献１５、１６参照）、相対的に大きな正方形と小さな正方形の２種類の貫通孔からなるフィルタが開示されている（特許文献１７）。【００１１】さらに、排気ガス流入側の開口率が、排気ガス流出側の開口率の１．１〜１５倍のハニカムフィルタも開示されている（特許文献１８参照）。【００１２】以上、全ての従来技術に開示されたフィルタでは、排気ガス流入側の開口率と排気ガス流出側の開口率とが等しいフィルタと比較して、排気ガス流入側の開口率を相対的に大きくしているため、排気ガス浄化用フィルタとして用いた際に、パティキュレートの捕集限界量を多くして再生までの期間を長期化すること等が可能となる。【００１３】
【特許文献１】米国特許第４４１７９０８号明細書
【特許文献２】特開昭５８−１９６８２０号公報
【特許文献３】米国特許第４３６４７６１号公報
【特許文献４】特開昭５６−１２４４１７号公報
【特許文献５】特開昭６２−９６７１７号公報
【特許文献６】米国特許第４２７６０７１号公報
【特許文献７】特開昭５６−１２４４１８号公報
【特許文献８】実願昭５６−１８７８９０号マイクロフィルム（実開昭５８−９２４０９号（第４頁、第６図参照）
【特許文献９】特開平５−６８８２８号公報（特許第３１３０５８７号明細書（第１頁））
【特許文献１０】特開２００１−３３４１１４号公報（第５頁、図２参照）
【特許文献１１】国際公開第ＷＯ０２／１００５１４パンフレット
【特許文献１２】米国特許第４４１６６７６号明細書
【特許文献１３】米国特許第４４２０３１６号明細書
【特許文献１４】特開昭５８−１５００１５号公報
【特許文献１５】仏国特許発明第２７８９３２７号明細書
【特許文献１６】国際公開第ＷＯ０２／１０５６２パンフレット
【特許文献１７】国際公開第ＷＯ０３／２０４０７パンフレット
【特許文献１８】国際公開第ＷＯ０３／８０２１８パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】しかしながら、これらのフィルタは通常のフィルタ（即ち、排気ガス流入側と流出側の開口率が同じフィルタ）に比べて、初期の圧力損失がかなり高いものであることがわかった。
また、排気ガス流入側の開口率を大きくするにつれて、フィルタの強度が低下するために、使用時のエンジンの振動や再生時のパティキュレートの燃焼で熱衝撃が発生すると、クラックが発生しやすいことがわかった。【００１５】一方、入口側の開口率を変更することなく、フィルタの体積を大きくすることにより、排気ガス流入側の貫通孔の比表面積（濾過面積）及び総容積を大きくすれば、圧損を低くすることができる。
しかしながら、フィルタの体積を大きくした場合、内燃機関の周辺にフィルタを配置するスペースを確保することが困難であったり、体積増加に伴ない熱応答性が低下することとなり、ススを燃焼させることが困難となったり、熱衝撃によってクラックが入りやすくなったりするため、単にフィルタの体積を大きくすることは、上記課題を解決するための有効な手段とはなりえなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１６】本発明の発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行い、ハニカム構造体の体積と、該ハニカム構造体の入口側の開口率とが、所定の関係を有している場合には、ハニカム構造体のサイズをコンパクトに維持しつつ、長寿命化を図ることができ、さらに、熱応答性に優れるため、クラック限界が高く、信頼性に優れるハニカム構造体となることを見出し、本発明を完成した。
また、本発明のハニカム構造体においては、加えて、上記ハニカム構造体の体積と上記開口率と内燃機関の排気量とが、所定の関係を有している場合には、ハニカム構造体にクラックがより発生しにくく、ハニカム構造体の性能を有効に利用することができることも併せて見出した。【００１７】即ち、本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設され、
上記貫通孔のいずれか一方の端部が、封止されたハニカム構造を有する柱状のハニカム構造体であって、
上記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、入口側の開口率Ｘ（％）とが下記式（１）の関係を有することを特徴とする。
Ｙ≦−１．１Ｘ＋６８．５（但し、Ｙ≦１９、３５≦Ｘ≦５６）・・・（１）【００１８】本発明のハニカム構造体においては、上記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、上記入口側の開口率Ｘ（％）とが下記式（２）の関係を有することが望ましい。
Ｙ≦−１．１Ｘ＋６６．３（但し、２．５≦Ｙ≦１９、３５≦Ｘ≦５６）・・・（２）【００１９】また、上記ハニカム構造体は、内燃機関の排ガス浄化用ハニカム構造体として使用した際に、
上記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、上記入口側の開口率Ｘ（％）と、上記内燃機関の排気量Ｖ（ｌ）とが下記式（３）の関係をも有することが望ましい。
１００Ｖ−４００≦Ｘ・Ｙ≦１００Ｖ＋１００・・・（３）【００２０】上記ハニカム構造体において、上記多数の貫通孔は、排ガスの流入側に存在する長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔と、排ガスの流出側に存在する上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔とからなるものであることが望ましく、上記大容積貫通孔と上記小容積貫通孔とは、実質的に同数であることが望ましい。【００２１】上記ハニカム構造体は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質部材が、シール材層を介して複数個結束されることにより構成されていることが望ましい。【００２２】上記ハニカム構造体において、多数の貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、少なくとも２種類以上の形状から構成されていることが望ましい。
また、上記大容積貫通孔及び／又は上記小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、多角形であることが望ましく、例えば、八角形及び四角形であることが望ましい。【００２３】上記ハニカム構造体において、上記大容積貫通孔の断面の面積の、上記小容積貫通孔の断面の面積に対する比は、１．５５〜２．７５であることが望ましい。
また、上記大容積貫通孔及び／又は上記小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の角部の近傍は、曲線により構成されていることが望ましい。【００２４】上記ハニカム構造体において、隣り合う上記大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離と、隣り合う上記小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離とは等しいことが望ましい。【００２５】上記ハニカム構造体において、多数の貫通孔を隔てる隔壁表面及び／又は隔壁内部には、触媒が担持されていることが望ましい。
また、多数の貫通孔の内部には、長手方向に対して平行に凸部及び／又は凹部が設けられていることが望ましく、上記凸部及び／又は凹部は、入口側貫通孔同士が共有する隔壁に設けられていることが望ましい。
また、上記凸部及び／又は凹部は、選択的触媒担持部位、パティキュレート捕集サイト及びハニカム構造体の耐熱応力改善サイトのうちの少なくとも１つとして機能することが望ましい。【００２６】上記ハニカム構造体において、アイソスタティック強度は、７ＭＰａ以上であることが望ましく、Ａ軸の圧縮強度は、１８ＭＰａ以上であることが望ましい。【００２７】上記ハニカム構造体において、多数の貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、１種類の形状から構成されており、かつ、少なくとも２種以上の断面積からなることが望ましい。【００２８】上記ハニカム構造体は、主成分がＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、チタン酸アルミニウム、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、リチウムアルミニウムシリケート、Ｆｅ・Ｃｒ・Ａｌ系金属および金属珪素から選択される少なくとも１種であることが望ましい。
また、上記ハニカム構造体は、車両の排気ガス浄化装置に使用されるものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００２９】本発明のハニカム構造体によれば、上記ハニカム構造体の体積Ｙと、上記入口側の開口率Ｘとが、上記式（１）の関係を有しているため、ハニカム構造体のサイズをコンパクトに維持しつつ、長寿命化を図ることができ、さらに、機械的強度及び熱応答性に優れるため、クラック限界が高く、信頼性に優れることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設され、上記貫通孔のいずれか一方の端部が、封止されたハニカム構造を有する柱状のハニカム構造体であって、
上記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、入口側の開口率Ｘ（％）とが下記式（１）の関係を有することを特徴とする。
Ｙ≦−１．１Ｘ＋６８．５（但し、Ｙ≦１９、３５≦Ｘ≦５６）・・・（１）【００３１】ここで、上記入口側の開口率Ｘ（％）とは、ハニカム構造体の入口側の端面全体の面積に対する入口側貫通孔群の面積の総和の占める百分率である。【００３２】本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設され、上記貫通孔のいずれか一方の端部が、封止されたハニカム構造を有する柱状のハニカム構造体である。
上記ハニカム構造体においては、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質部材がシール材層を介して複数個結束されることにより構成されていてもよく（以下、上記ハニカム構造体を集合体型ハニカム構造体ともいう）、全体が一体として焼結形成された多孔質体から構成されていてもよい（以下、上記ハニカム構造体を一体型ハニカム構造体ともいう）。また、上記ハニカム構造体は、貫通孔が重なり合うように、長手方向に積層部材が積層されてなるものであってもよい。【００３３】図１は、本発明のハニカム構造体の一例である集合体型ハニカム構造体の具体例を模式的に示した斜視図であり、図２（ａ）は、図１に示したハニカム構造体を構成する多孔質部材の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した多孔質部材のＡ−Ａ線断面図である。【００３４】図１に示したように、本発明のハニカム構造体１０は、多孔質部材２０がシール材層１４を介して複数個結束されて多孔質ブロック１５を構成し、この多孔質ブロック１５の周囲には、排気ガスの漏れを防止するためのシール材層１３が形成されている。【００３５】また、この多孔質部材２０は、その長手方向に多数の貫通孔２１が並設されているが、この貫通孔２１は、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔２１ａと、上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔２１ｂとの２種類からなり、大容積貫通孔２１ａは、ハニカム構造体１０の排気ガス出口側の端部で封止材２２により封止される一方、小容積貫通孔２１ｂは、ハニカム構造体１０の排気ガス入口側の端部で封止材２２により封止され、これらの貫通孔同士を隔てる隔壁２３がハニカム構造体として機能するようになっている。即ち、大容積貫通孔２１ａに流入した排気ガスは、必ずこれらの隔壁２３を通過した後、小容積貫通孔２１ｂから流出するようになっている。【００３６】このようなハニカム構造体１０は、その体積Ｙ（ｌ）と、大容積貫通孔２１ａの入口側の開口率Ｘ（％）とが下記式（１）の関係を有する。
Ｙ≦−１．１Ｘ＋６８．５（但し、Ｙ≦１９、３５≦Ｘ≦５６）・・・（１）【００３７】一般にハニカム構造体を排気ガスの流路に配置して使用する場合、アッシュは、ハニカム構造体の後部（出口側）から蓄積されていくこととなる。そのため、アッシュを長時間蓄積しても圧損が大きくならないようにするには、換言すれば、ハニカム構造体を長寿命化させるには、入口側が開口した貫通孔の容積を大きくする必要がある。そして、入口側が開口した貫通孔の容積を大きくするには、入口側の開口率を高くし、また、ハニカム構造体の容積を大きくする必要がある。【００３８】しかしながら、開口率が高くなると、ハニカム構造体全体の密度が低下することとなるため、再生限界値（蓄積したパティキュレートを燃焼させる際にクラックが発生しないパティキュレートの最大蓄積量）が低下することとなり、再生までの時間が短縮化されてしまう。
また、ハニカム構造体の容積が大きくなると、ハニカム構造体全体の熱容量が大きくなり、ハニカム構造体全体の昇温性が悪化することとなる。【００３９】これに対して、上記式（１）の関係を有する本発明のハニカム構造体では、第一に、ハニカム構造体の容積を１９ｌ（リットル）以下に限定している。このように、ハニカム構造体の体積に上限を設けることにより、ハニカム構造体全体の昇温性の悪化を防止することができる。【００４０】また、入口側の開口率を３５〜６５％と上限、下限を設けている。入口側の開口率が３５％未満であると、ハニカム構造体を構成する多孔質体の重量が重くなりすぎるため、熱容量が大きくなり、昇温性が悪化する。また、壁部の量（容積）が増すこととなるので、圧損も高くなりやすい。一方、入口側の開口率が６５％を超えると、上述したように、ハニカム構造体全体の密度が低下することとなり、再生限界値が低下してしまう。【００４１】さらに、上述の開口率及びハニカム構造体の容積の範囲内で、
Ｙ≦−１．１Ｘ＋６８．５・・・（１）
の関係を有するように、入口側の開口率とハニカム構造体の容積の範囲を設定している。これは、上記開口率及びハニカム構造体の容積の範囲内であっても、上記（１）式を満足しないものは、やはり再生限界値が低下し、再生までの時間が短縮化されてしまうか、強度が低下し、排ガス配管等に設置する際に要求される機械的特性が劣化してしまうからである。【００４２】本発明のハニカム構造体では、上記式（１）を満足するように入口側の開口率とハニカム構造体の容積の関係を設定しているので、入口側が開口した貫通孔の容積を大きくすることができ、圧損の上昇を抑えて、多量のパティキュレートやアッシュを蓄積することがでるとともに、ハニカム構造体全体の密度の低下を抑え、再生限界値の低下を防止することができ、熱応答性にも優れ、長寿命となる。【００４３】本発明のハニカム構造体において、上記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、上記入口側の開口率Ｘ（％）とは、下記式（２）の関係を有することが望ましい。
Ｙ≦−１．１Ｘ＋６６．３（但し、２．５≦Ｙ≦１９、３５≦Ｘ≦５６）・・・（２）【００４４】上記式（２）式の関係を有するハニカム構造体では、ハニカム構造体の体積が、２．５ｌ以上に設定されている。ハニカム構造体の体積が２．５ｌ未満であると、ハニカム構造体の体積が小さくなる。このとき、入口側の開口率等を上げて、パティキュレートの蓄積総量を上げようとすると、クラック等が発生しやすくなる。
また、上記開口率とハニカム構造体の容積の範囲であっても、上記式（２）を満足しないと、再生限界値が充分とは言えない。【００４５】本発明のハニカム構造体では、上記式（２）を満足するように入口側の開口率とハニカム構造体の容積の関係を設定することにより、圧損の上昇を抑えて、より多量のパティキュレートやアッシュを蓄積することがでるとともに、ハニカム構造体全体の密度の低下を抑え、再生限界値の低下をより効果的に防止することができ、熱応答性にも優れ、長寿命となる。【００４６】また、本発明のハニカム構造体は、内燃機関の排ガス浄化用ハニカム構造体として使用した際に、
上記ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）、上記入口側の開口率Ｘ（％）及び上記内燃機関の排気量Ｖ（ｌ）が下記式（３）の関係をも有することが望ましい。
１００Ｖ−４００≦Ｘ・Ｙ≦１００Ｖ＋１００・・・（３）【００４７】上記ハニカム構造体を、内燃機関の排気ガス浄化用フィルタとして使用する場合、内燃機関の排気量が増加するにともなって、ガス流量が増加することとなるため、ハニカム構造体の抵抗圧力が増加する。
ここで、圧力損失（排圧）を減少させるためには、ハニカム構造体の体積を大きくすればよいのであるが、上述したように、ハニカム構造体の体積を大きくした場合には、ハニカム構造体全体の熱容量が大きくなり、熱応答性が低下する。さらに、ハニカム構造体に触媒を担持する場合、排気ガスに対する触媒の反応性が、ハニカム構造体に流入する排気ガスの流量によっては悪化することとなる。
これに対して、上記式（３）の関係を有する本発明のハニカム構造体は、内燃機関の排気量に対して、適切な体積及び入口側の開口率を有することとなる。そのため、種々の内燃機関に応じた最適なハニカム構造体を提供することができる。【００４８】また、多孔質部材の気孔率は特に限定されないが、上記多孔質部材が、後述するようなセラミックからなる場合、その気孔率は、２０〜８０％程度であることが望ましい。気孔率が２０％未満であると、上記ハニカム構造体がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が８０％を超えると、多孔質部材の強度が低下して容易に破壊されることがある。【００４９】また、上記多孔質部材が、後述するような金属からなる場合には、その気孔率の望ましい下限値は５０容量％であり、望ましい上限値は９８容量％である。５０容量％未満であると、壁部内部で深層ろ過させることができなかったり、昇温特性が悪くなったりすることがある。一方、９８容量％を超えると、多孔質部材の強度が低下して容易に破壊されることがある。より望ましい下限値は、７０容量％、より望ましい上限値は、９５容量％である。【００５０】また、上記多孔質部材の平均気孔径は１〜１００μｍであることが望ましい。平均気孔径が１μｍ未満であると、パティキュレートが容易に目詰まりを起こすことがある。一方、平均気孔径が１００μｍを超えると、パティキュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パティキュレートを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがある。
なお、気孔率や平均気孔径は、例えば、水銀ポロシメータによる測定、重量法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等、従来公知の方法により測定することができる。【００５１】このような多孔質部材を製造する際に使用する粉末の粒径としては特に限定されないが、後の焼成工程で収縮が少ないものが望ましく、例えば、０．３〜５０μｍ程度の平均粒径を有する粉末１００重量部と、０．１〜１．０μｍ程度の平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合わせたものが望ましい。上記粒径の粉末を上記配合で混合することで、上述した要求特性を有する多孔質部材を製造することができるからである。【００５２】上記封止材としては、多孔質体からなるものが望ましい。
本発明のハニカム構造体において、上記封止材が封止された多孔質部材は、多孔質体からなるものであるため、上記封止材を上記多孔質部材と同じ多孔質体とすることで、両者の接着強度を高くすることができるとともに、封止材の気孔率を上述した多孔質部材と同様に調整することで、上記多孔質部材の熱膨張率と封止材の熱膨張率との整合を図ることができ、製造時や使用時の熱応力によって封止材と隔壁との間に隙間が生じたり、封止材や封止材に接触する部分の隔壁にクラックが発生したりすることを防止することができる。
上記封止材が多孔質からなる場合、その材料としては特に限定されず、例えば、上述した多孔質部材を構成する材料と同様の材料を挙げることができる。【００５３】本発明のハニカム構造体において、シール材層１３、１４は、多孔質部材２０間、及び、多孔質ブロック１５の外周に形成されている。そして、多孔質部材２０間に形成されたシール材層１４は、複数の多孔質部材２０同士を結束する接着剤としても機能し、一方、多孔質ブロック１５の外周に形成されたシール材層１３は、本発明のハニカム構造体１０を内燃機関の排気通路に設置した際、多孔質ブロック１５の外周から排気ガスが漏れ出すことを防止するための封止材として機能する。【００５４】上記シール材層を構成する材料としては特に限定されず、例えば、無機バインダー、有機バインダー、無機繊維及び／又は無機粒子からなるもの等を挙げることができる。
なお、上述した通り、本発明のハニカム構造体において、シール材層は、多孔質部材間、及び、多孔質ブロックの外周に形成されているが、これらのシール材層は、同じ材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。さらに、上記シール材層が同じ材料からなるものである場合、その材料の配合比は同じものであってもよく、異なるものであってもよい。【００５５】上記無機バインダーとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機バインダーのなかでは、シリカゾルが望ましい。
上記有機バインダーとしては、例えば、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、カルボキシメチルセルロース等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記有機バインダーのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。【００５６】上記無機繊維としては、例えば、シリカーアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機繊維のなかでは、アルミナファイバー、シリカーアルミナファイバーが望ましい。【００５７】上記無機繊維の繊維長の下限値は、５μｍが望ましい。また、上記無機繊維の繊維長の上限値は、１００ｍｍが望ましく、１００μｍがより望ましい。５μｍ未満であると、シール材層の弾性が不充分となる場合があり、一方、１００ｍｍを超えると、無機繊維が毛玉のような形成をとりやすくなるため、無機繊維との分散が悪くなることがある。また、１００μｍを超えると、シール材層の厚さを薄くすることが困難になる場合がある。【００５８】上記無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等からなる無機粉末又はウィスカー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化珪素が望ましい。【００５９】シール材層１４は、緻密体からなるものであってもよく、その内部への排気ガスの流入が可能なように、多孔質体であってもよいが、シール材層１３は、緻密体からなるものであることが望ましい。シール材層１３は、本発明のハニカム構造体１０を内燃機関の排気通路に設置した際、多孔質ブロック１５の外周から排気ガスが漏れ出すことを防止する目的で形成されているからである。【００６０】図３（ａ）は、本発明のハニカム構造体の一例である一体型ハニカム構造体の具体例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。
図３（ａ）に示したように、ハニカム構造体３０は、多数の貫通孔３１が壁部３３を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質ブロック３５から構成されている。
貫通孔３１は、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔３１ａと、上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔３１ｂとの２種類の貫通孔からなり、大容積貫通孔３１ａは、ハニカム構造体３０の排気ガス出口側の端部で封止材３２により封止される一方、小容積貫通孔３１ｂは、ハニカム構造体３０の排気ガス入口側の端部で封止材３２により封止され、これらの貫通孔３１を隔てる隔壁３３がハニカム構造体として機能するようになっている。【００６１】図３には示していないが、多孔質ブロック３５の周囲には、図１に示したハニカム構造体１０と同様に、シール材層が形成されていてもよい。
このハニカム構造体３０では、多孔質ブロック３５が焼結により製造された一体構造のものであるほかは、集合体型ハニカム構造体１０と同様に構成されており、大容積貫通孔３１ａに流入した排気ガスは、貫通孔３１を隔てる壁部３３を通過した後、小容積貫通孔３１ｂから流出するようになっている。従って、一体型ハニカム構造体３０においても、集合体型ハニカム構造体の場合と同様の効果が得られる。【００６２】また、一体型ハニカム構造体３０においても、集合体型ハニカム構造体１０同様、形状、大きさは任意のものであってよく、その気孔率は集合体型ハニカム構造体同様２０〜８０％であることが望ましく、その気孔径は１〜１００μｍ程度であることが望ましい。
多孔質ブロック３５を構成する多孔質としては特に限定されず、例えば、集合体型ハニカム構造体と同様の窒化物、炭化物、酸化物セラミック等を挙げることができるが、通常、コージェライト等の酸化物セラミックが使用される。安価に製造することができるとともに、比較的熱膨張係数が小さいため、製造中、及び使用中に熱応力によってハニカム構造体が破損する恐れが少ないからである。【００６３】このような一体型ハニカム構造体３０における封止材３２は、同様に多孔質体からなるものであることが望ましく、その材料としては、特に限定されないが、例えば、上述した多孔質体３５を構成する材料と同様の材料を挙げることができる。【００６４】また、本発明のハニカム構造体は、貫通孔が重なり合うように、長手方向に多孔質の積層部材が積層されてなるものであってもよい。
具体的には、厚さが０．１〜２０ｍｍ程度で、所定の箇所に複数の貫通孔が形成された多孔質の積層部材を積層して形成したハニカム構造体であって、長手方向に貫通孔が重なり合うように積層部材が積層されたハニカム構造体であってもよい。
なお、貫通孔が重なり合うように積層部材が積層されているとは、隣り合う積層部材に形成された貫通孔同士が連通するように積層されていることをいう。【００６５】図１及び図３に示したような構成からなる本発明のハニカム構造体では、多数の貫通孔は、排ガスの流入側に存在する大容積貫通孔と排ガスの流出側に存在する小容積貫通孔との２種類からなり、その貫通孔の数は実質的に同数である。
なお、「大容積貫通孔と小容積貫通孔との２種類からなり、その貫通孔の数は、実質的に同数である」とは、本発明のハニカム構造体を、長手方向に垂直な断面で見た際、その輪郭の形状等に起因して、大容積貫通孔と小容積貫通孔とが同数でない場合があるが、大容積貫通孔と小容積貫通孔とからなる一定のパターンで判断すると、両者が同数であることを意味する。【００６６】なお、本発明のハニカム構造体では、入口側の開口率Ｘ（％）が上記式（１）の関係を有するのであれば、多数の貫通孔は、必ずしも排ガスの流入側に存在する大容積貫通孔と排ガスの流出側に存在する小容積貫通孔との２種類から構成されている必要はなく、上記多数の貫通孔は、別の形態をとっていてもよい。また、貫通孔の数が実質的に同数である必要は必ずしもない。【００６７】しかしながら、本発明のハニカム構造体は、排ガスの流入側に存在する長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔と、排ガスの流出側に存在する上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔とからなるものであることが好ましい。【００６８】上記ハニカム構造体を、貫通孔の容積が全て同じか、排ガスの流出側に存在する長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔と、排ガスの流入側に存在する上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔とからなるものとを比較すると、排気ガス流入側の開口率を相対的に大きくしているため、パティキュレートの捕集限界量をより多くして再生までの期間を長期化すること等が可能となり、また、長寿命となるからである。【００６９】また、大容積貫通孔と小容積貫通孔とが実質的に同数であることが望ましい。排ガスは、排ガスの流入側に存在する貫通孔に入った後、隔壁となる多孔質部分を通過し、排ガスの流出側に存在する貫通孔を通って出て行くため、大容積貫通孔と小容積貫通孔とが実質的に同数であると、大容積貫通孔と小容積貫通孔とが隣り合わせとなる割合が多く、隔壁を効率よく使用することができるからである。【００７０】また、本発明のハニカム構造体では、図１に示したような、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質部材が、シール材層を介して複数個結束されることにより構成されていることが望ましい。
多孔質部材の組み合わせの数によりその大きさや形状を容易に変えることができ、また、シール材層が緩衝材となり、熱衝撃等に対して優れた耐久性を有するからである。【００７１】また、本発明のハニカム構造体において、多数の貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、１種類の形状から構成されており、かつ、少なくとも２種以上の断面積からなることも望ましい。
この場合、機械的な強度が向上する場合が多く、耐久性に優れることとなるからである。【００７２】また、ハニカム構造体１０の形状は円柱状であるが、本発明のハニカム構造体は、円柱状に限定されることはなく、例えば、楕円柱状や角柱状等任意の形状、大きさのものであってもよい。【００７３】大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、多角形であることが望ましい。
上記断面の形状が多角形であると、圧力損失を下げるために長手方向に垂直な断面における隔壁の面積を減少させて、開口率を高くしても、耐久性に優れ、長寿命のハニカム構造体を実現することができる。【００７４】また、多角形のなかでも、四角形以上の多角形が望ましく、その角の少なくとも１つが鈍角であることがより望ましい。
具体的には、八角形と四角形との組み合わせがより望ましい。この場合、より耐久性に優れ、長寿命のハニカム構造体を実現することができる。このように、多数の貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、少なくとも２種類以上の形状から構成されていることが望ましい。【００７５】また、本発明のハニカム構造体において、多数の貫通孔が、大容積貫通孔と小容積貫通孔とから構成されている場合、大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔の断面の角部の近傍は、曲線により構成されていることが望ましい。
曲線にすることにより、排気ガスが貫通孔入口側を通過する際の摩擦及び貫通孔出口側を通過する際の摩擦）に起因する圧力損失をさらに低くすることができるからである。
さらに、角部での応力集中に起因するクラックの発生を防ぐこともできるからである。【００７６】また、上記ハニカム構造体において、多数の貫通孔が、大容積貫通孔と小容積貫通孔とから構成されている場合、隣り合う上記大容積貫通孔の上記断面の重心間距離と、隣り合う上記小容積貫通孔の上記断面の重心間距離とは等しいことが望ましい。
上記２つの重心間距離が等しいとき、再生時に熱が均一に拡散することで、ハニカム構造体内の局所的な温度の偏りがなくなり、長期間繰り返し使用しても、熱応力に起因するクラック等が発生することのない耐久性に優れたハニカム構造体となると考えられる。【００７７】なお、本発明において、「隣り合う上記大容積貫通孔の上記断面の重心間距離」とは、一の大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面における重心と、隣り合う大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面における重心との最小の距離をいい、一方、「隣り合う上記小容積貫通孔の上記断面の重心間距離」とは、一の小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面における重心と、隣り合う小容積貫通孔の重心との最小の距離のことをいう。【００７８】図４（ａ）〜（ｄ）、図５（ａ）〜（ｆ）及び図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る集合体型ハニカム構造体を構成する多孔質部材の断面の一部を模式的に示した断面図である。なお、一体型ハニカム構造体における大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面の形状も同じ組み合わせであるので、これらの図を用いて本発明のハニカム構造体における大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を説明する。【００７９】図４（ａ）では、開口比率（大容積貫通孔の断面積／小容量貫通孔の断面積）がほぼ１．５５、図４（ｂ）では、ほぼ２．５４、図４（ｃ）では、ほぼ４．４５、図４（ｄ）では、ほぼ６．００である。また、図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は、上記開口比率がすべて、ほぼ４．４５であり、図５（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は、すべてほぼ６．００であり、さらに、図６（ａ）では、上記開口比率がほぼ１．５５、図６（ｂ）では、ほぼ２．５４、図６（ｃ）では、ほぼ４．４５、図６（ｄ）では、ほぼ６．００であった。
図４（ａ）〜（ｄ）では全て、大容積貫通孔の断面の形状は８角形であり、小容積貫通孔の断面の形状は４角形でそれぞれ交互に配列されており、小容量貫通孔の断面積を変化させ、大容積貫通孔の断面形状を少し変化させることにより、開口比率を任意に変動させることが容易にできる。同様に、図５及び図６に示すハニカム構造体に関しても任意にその開口比率を変動させることができる。【００８０】また、上述したように、多数の貫通孔が八角形と四角形との組み合わせである場合には、対称性がよいものとなる。対称性がよいものであるので、排気ガスが均等に大容積貫通孔に流入しやすくなる。加えて、圧縮強度、アイソスタティック強度等の向上がはかれ、上述した望ましい範囲の圧縮強度及びアイソスタティック強度を有することとなる。【００８１】ここで、Ａ軸の圧縮強度について考察してみることとする。Ａ軸の圧縮強度とは、ハニカム形状において、少なくとも、貫通孔と垂直な２平面を構成するような立体、（好ましくは残りの４面を互いに平行に切断した直方体、立方体形状）に切り出し、その貫通孔を台に鉛直になるように設置し、その上部から、挟み込むように荷重圧力をかけて、破壊された荷重から、強度を計算するものである。【００８２】この場合、断面の形状が全て正方形のみの形であると、Ａ軸については、全て同じ圧力で力が加わることになる。
ところが、断面の形状が八角形と四角形の形であると、八角形が広がり、四角形を押しつぶそうとする力等に圧縮の力が分散されるし、また、大容積貫通孔同士が共通する壁では、打ち消しあうことになって、圧縮強度が高いものとなると考えられる。【００８３】同様にアイソスタティック強度においても、対角線の方向にも、梁を設けることになるので、開口率を増加させた際の強度不足を補うことができると考えられる。
なお、アイソスタティック強度とは、ハニカム構造体が周囲から静的な圧力を受けた際に、破壊が発生する強度をいう。【００８４】このような、強度に関する安定性と、ガスの流れ、熱の伝播といった様々な要因が合い重なって、パティキュレートの再生に対する耐久性が優れたハニカム構造体になると考えられる。【００８５】また、本発明のハニカム構造体において、ハニカム形状は、流入側から、流出側にかけて、断面積を変更させていないことが望ましい。なぜなら、例えば、上述したような圧縮強度において、貫通孔の断面積を変更することは、圧縮強度の減少を引き起こすし、押出成形での製造が困難になるからである。【００８６】なお、図５（ａ）、（ｂ）に示すハニカム構造体１６０、２６０では、大容積貫通孔１６１ａ、２６１ａの断面の形状は５角形であり、そのうちの３つの角がほぼ直角となっており、小容積貫通孔１６１ｂ、２６１ｂの断面の形状は４角形で、それぞれ大きな四角形の斜めに対向する部分を占めるように構成されている。図５（ｃ）、（ｄ）に示すハニカム構造体１７０、２７０では、図４（ａ）〜（ｄ）に示す断面の形状を変形したものであって、大容積貫通孔１７１ａ、２７１ａと小容積貫通孔１７１ｂ、２７１ｂとが共有する隔壁を小容積貫通孔側にある曲率を持って広げた形状である。この曲率は任意のものであってよい。【００８７】ここでは、大容積貫通孔１７１ａ、２７１ａと小容積貫通孔１７１ｂ、２７１ｂとが共有する隔壁を構成する曲線が１／４円に相当するものを例示する。この場合、その開口比率が最小となる形状は、おおよそ図５（ｃ）のような形状となり、そのときの開口比率は、ほぼ３．６６となる。【００８８】図５（ｅ）〜（ｆ）に示すハニカム構造体１８０、２８０では、大容積貫通孔１８１ａ、２８１ａ及び小容積貫通孔２８１ｂ、２８１ｂは４角形（長方形）からなり、図のように、２つの大容積貫通孔と２つの小容積貫通孔を組み合わせると、ほぼ正方形となるように構成することができる。この場合、製造時の変形を防止することができる。
貫通孔の形状及び並び方が同様であるならば、上記開口比率の変動に伴って、長手方向に垂直な断面における一の大容積貫通孔が隣り合う大容積貫通孔と共有する壁部の長さの合計（ａ）と、長手方向に垂直な断面における一の大容積貫通孔が隣り合う上記小容積貫通孔と共有する壁部の長さの合計（ｂ）とは、それぞれほぼ一定の関係で変動する。【００８９】このような種々の形状の大容積貫通孔及び小容積貫通孔を有する上記ハニカム構造体においては、上記大容積貫通孔の断面の面積の、上記小容積貫通孔の断面の面積に対する比について、その下限は、１．５５が望ましく、２．０がより望ましい。一方、上記比の上限値は、２．７５が望ましく、２．５４がより望ましく、２．４２がより望ましい。
このような範囲とすることにより、パティキュレート捕集時の圧力損失をより低減することができるとともに、再生限界値を大きくすることができる。【００９０】なお、再生限界値とは、これ以上パティキュレートを捕集すると、再生を行う際に、ハニカム構造体にクラック等が発生し、ハニカム構造体が損傷するおそれがあるパティキュレートの捕集量（ｇ／ｌ）をいう。従って、再生限界値が大きくなると、再生を行うまでに捕集することが可能なパティキュレートの量を増大させることができ、再生までの期間を長期化することができる。【００９１】また、本発明のハニカム構造体においては、多数の貫通孔を隔てる隔壁表面及び／又は隔壁内部には、触媒が担持されていてもよい。
上記触媒としては、例えば、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化することができる触媒を挙げることができる。
このような触媒が担持されていることで、本発明のハニカム構造体は、排気ガス中のパティキュレートを捕集するハニカム構造体として機能するとともに、排気ガスに含有される上記ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化するための触媒コンバータとして機能する。
但し、本発明のハニカム構造体に担持させることができる触媒は、上記貴金属に限定されることはなく、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化することができる触媒であれば、任意のものを担持させることができる。【００９２】上記触媒は、本発明のハニカム構造体を構成する粒子表面に担持されることで気孔を残したものでもよいし、壁部上にある厚みをもって担持されていてもよい。また、上記触媒は、貫通孔の壁部の表面に均一に担持されていてもよいし、ある一定の場所に偏って担持されていてもよい。特に入口側貫通孔の壁部の表面又は表面付近の粒子の表面、さらにはこれらの両方ともに上記触媒を担持させると、パティキュレートと接触しやすいためにパティキュレートの燃焼を効率よく行うことができる。【００９３】また、上記ハニカム構造体に触媒が担持される場合、上記ハニカム構造体においては、多数の貫通孔の内部に、長手方向に対して平行に触媒担持用の凸部及び／又は凹部が設けられていることが望ましい。
上記隔壁に凸部や凹部が設けられていると、触媒又は触媒原料を含有する溶液にハニカム構造体の基材を含浸させて、取り出した際に、上記溶液の表面張力を利用して、上記凸部の周囲や上記凹部（溝）の内部に液滴を保持させることができ、その後、加熱乾燥することによって、凸部や凹部に多量の触媒を担持させることができる。
また、凸部や凹部が形成されるとハニカム構造体の面積が増加し、パティキュレートをより多く捕集することが可能となる。すなわち、凸部や凹部は、パティキュレート捕集サイトとして機能する。
さらに、凸部や凹部は、このハニカム構造体の温度が上昇する際や下降する際に発生する耐熱応力を緩和することができる。すなわち、凸部や凹部は、熱応力改善サイトとして機能する。【００９４】図６（ａ）〜（ｄ）に示すハニカム構造体１１０、１２０、１３０、１４０では、大容積貫通孔１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、１４１ａ同士を隔てる隔壁に凸部１１４、１２４、１３４、１４４が設けられており、大容積貫通孔１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、１４１ａの凸部１１４、１２４、１３４、１４４を除く上記断面形状は８角形であり、小容積貫通孔１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂ、１４１ｂの上記断面形状は４角形であり、大容積貫通孔１１１ａ、１２１ａ、１３１ａ、１４１ａと小容積貫通孔１１１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂ、１４１ｂとが交互に配列されている。【００９５】上記凸部の形状としては特に限定されないが、液滴を保持しやすい形状であるとともに、ある程度の強度を確保することができる形状であることが望ましく、具体的には、末広がり形状であることが望ましい。また、上記凸部は、ハニカム構造体の入口側の端部から出口側の端部まで連続的に形成されたものであることが望ましい。高い強度を得ることができるとともに、押出成形により形成することが可能となるからである。【００９６】上記凸部の高さとしては特に限定されないが、隣り合う大容積貫通孔同士を隔てる隔壁の厚さの０．０２〜６．０倍であることが望ましい。０．０２倍未満であると、凸部及びその近傍に充分な量の触媒を担持させることができないことがあり、６．０倍を超えると、凸部の強度が不充分となり、排気ガスの圧力等により破損してしまうことがある。【００９７】上記凹部の形状としては特に限定されないが、液滴を保持しやすい形状であることが望ましく、具体的には、窪み形状や溝形状であることが望ましい。また、ハニカム構造体の入口側の端部から出口側の端部まで連続的に形成された溝状のものであることが望ましい。押出成形により形成することが可能となるからである。【００９８】上記凹部の深さとしては特に限定されないが、隣り合う大容積貫通孔同士を隔てる隔壁の厚さの、０．０２〜０．４倍であることが望ましい。０．０２倍未満であると、凸部及びその近傍に充分な量の触媒を担持させることができないことがあり、０．４倍を超えると、隔壁の強度が不充分となり、排気ガスの圧力等により破損してしまうことがある。【００９９】上記凸部や凹部の数としては特に限定されず、それぞれの隣り合う大容積貫通孔同士を隔てる隔壁に対して、１つずつ設けてもよいし、複数設けてもよい。【０１００】また、上記触媒担持用の凸部及び／又は凹部は、上記入口側貫通孔同士が共有する隔壁に設けられていることが望ましい。
この場合、特に選択的に触媒を付与しやすいからである。【０１０１】上記触媒の具体例としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を挙げることができる。この貴金属からなる触媒は、所謂、三元触媒であり、このような三元触媒が担持された本発明のハニカム構造体は、従来公知の触媒コンバータと同様に機能するものである。従って、ここでは、本発明のハニカム構造体が触媒コンバータとしても機能する場合の詳しい説明を省略する。【０１０２】本発明のハニカム構造体において、ハニカム構造は、流入側から、流出側にかけて、断面積を変更させていないことが望ましい。なぜなら、圧縮強度等の向上をはかることができるし、押出成形での製造が容易になるからである。【０１０３】本発明のハニカム構造体は、アイソスタティック強度が７ＭＰａ以上であることが望ましく、９ＭＰａ以上であることがより望ましい。
アイソスタティック強度が上記範囲にあると、パティキュレートの再生に対する耐久性に優れることとなるからである。
なお、アイソスタティック強度は、等方的圧力破壊強度ともいい、ハニカム構造体に静水圧等の等方的な圧力を印加し、破壊が発生したときの強度をいう。【０１０４】また、上記ハニカム構造体は、Ａ軸の圧縮強度が１８ＭＰａ以上であることが望ましく、２５ＭＰａ以上であることがより望ましい。
Ａ軸の圧縮強度が上記範囲にあると、パティキュレートの再生に対する耐久性に優れることとなるからである。【０１０５】本発明のハニカム構造体の材料としては特に限定されず、例えば、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等の酸化物セラミック等を挙げることができる。また、シリコンと炭化珪素の複合体、チタン酸アルミニウムといった２種類以上の材料から形成されていてもよい。また、例えば、スピネル、リチウムアルミニウムシリケート、クロム系ステンレス、クロムニッケル系ステンレス等のＦｅ・Ｃｒ・Ａｌ系金属、金属珪素等も挙げることができる。【０１０６】これらのなかでは、主成分がＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、チタン酸アルミニウム、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、リチウムアルミニウムシリケート、Ｆｅ・Ｃｒ・Ａｌ系金属および金属珪素から選択される少なくとも１種であることが望ましい。
特には、耐熱性が大きく、機械的特性に優れ、かつ、熱伝導率も大きい炭化珪素が望ましい。【０１０７】上記ハニカム構造体の材料が金属である場合、この金属材料は多孔質であるが、多孔質の金属の具体例としては、例えば、上述したような金属からなる金属繊維が３次元に入り組んで構成された構造体、上述したような金属からなり、造孔材によって貫通気孔が形成された構造体、上述したような金属からなる金属粉末を気孔が残るように焼結させた構造体等を挙げることができる。【０１０８】なお、上記ハニカム構造体の材料が、主に金属からなるものである場合には、全体を高気孔率にしても充分な強度を確保することができるため、より圧力損失の低いハニカム構造体を実現することができる。また、ケーシング（金属容器）との熱膨張差に起因して、高温時（使用時）にケーシング（金属容器）との隙間等が生じることをより効果的に防止することができる。さらに、金属は熱伝導率に優れているため、均熱性を向上することができ、再生処理でのパティキュレートの浄化率を向上することができる。
加えて、熱容量が小さくなるため、内燃機関から排出される排気熱によって、迅速に昇温させることが可能となるので、特にハニカム構造体をエンジン直下に配置し、その排気熱を有効に利用する形態で用いられる場合に優位であると考えられる。【０１０９】次に、上述した本発明のハニカム構造体の製造方法の一例について説明する。
本発明のハニカム構造体の構造が図３に示したような、その全体が一の焼結体から構成された一体型ハニカム構造体である場合、まず、上述したようなセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、図３に示したハニカム構造体３０と略同形状の成形体を作製する。【０１１０】上記原料ペーストは、製造後の多孔質ブロックの気孔率が２０〜８０％となるものであれば特に限定されず、例えば、上述したようなセラミックからなる粉末にバインダー及び分散媒液を加えたものを挙げることができる。【０１１１】上記バインダーとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。【０１１２】上記バインダーの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が望ましい。
上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、ベンゼン等の有機溶媒；メタノール等のアルコール、水等を挙げることができる。
上記分散媒液は、原料ペーストの粘度が一定範囲内となるように、適量配合される。
これらセラミック粉末、バインダー及び分散媒液は、アトライター等で混合し、ニーダー等で充分に混練した後、押出成形して上記成形体を作製する。【０１１３】また、上記原料ペーストには、必要に応じて成形助剤を添加してもよい。
上記成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を挙げることができる。【０１１４】さらに、上記原料ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔材を添加してもよい。
上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）及びムライトバルーン等を挙げることができる。これらのなかでは、フライアッシュバルーンが望ましい。また、上記原料ペーストには、シリコン等の金属を混合してもよいし、また、金属を主成分とする原料ペーストを用いてもよい。【０１１５】そして、上記成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機及び凍結乾燥機等を用いて乾燥させた後、所定の貫通孔に封止材となる封止材ペーストを充填し、上記貫通孔に目封じする封口処理を施す。
上記封止材ペーストとしては、後工程を経て製造される封止材の気孔率が２０〜８０％となるものであれば特に限定されず、例えば、上記原料ペーストと同様のものを用いることができるが、上記原料ペーストで用いた粉末に潤滑剤、溶剤、分散剤及びバインダーを添加したものであることが望ましい。上記封口処理の途中で封止材ペースト中の粒子が沈降することを防止することができるからである。【０１１６】次に、上記封止材ペーストが充填された乾燥体に、所定の条件で脱脂、焼成を行うことにより、多孔質体からなり、その全体が一の焼結体から構成されたハニカム構造体を製造することができる。
なお、上記乾燥体の脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔質体からなるハニカム構造体を製造する際に用いられている条件を適用することができる。【０１１７】また、本発明のハニカム構造体の構造が、図１に示したような、多孔質部材がシール材層を介して複数個結束されて構成された集合体型ハニカム構造体である場合、まず、上述したセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、図２に示した多孔質部材２０のような形状の生成形体を作製する。
なお、上記原料ペーストは、上述した集合体型ハニカム構造体において説明した原料ペーストと同様のものを挙げることができ、また、上記原料ペーストには、シリコン粉末等の金属を混合してもよいし、また、金属を主成分とする原料ペーストを用いてもよい。【０１１８】次に、上記生成形体を、マイクロ波乾燥機等を用いて乾燥させて乾燥体とした後、該乾燥体の所定の貫通孔に封止材となる封止材ペーストを充填し、上記貫通孔を目封じする封口処理を施す。
なお、上記封止材ペーストは、上述した一体型ハニカム構造体において説明した封止材ペーストと同様のものを挙げることができ、上記封口処理は、封止材ペーストを充填する対象が異なるほかは、上述した一体型ハニカム構造体の場合と同様の方法を挙げることができる。【０１１９】次に、上記封口処理を経た乾燥体に所定の条件で脱脂、焼成を行うことにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された多孔質部材を製造することができる。
なお、上記生成形体の脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔質部材がシール材層を介して複数個結束されて構成されたハニカム構造体を製造する際に用いられている条件等を適用することができる。【０１２０】次に、多孔質部材２０を斜めに傾斜した状態で積み上げることができるように、上部の断面がＶ字形状に構成された台の上に、多孔質部材２０を傾斜した状態で載置した後、上側を向いた２つの側面に、シール材層１４となるシール材ペーストを均一な厚さで塗布してシール材ペースト層を形成し、このシール材ペースト層の上に、順次他の多孔質部材２０を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの角柱状の多孔質部材２０の積層体を作製する。【０１２１】なお、上記シール材ペーストを構成する材料としては、上述した本発明のハニカム構造体において説明した通りであるのでここではその説明を省略する。
次に、この多孔質部材２０の積層体を加熱してシール材ペースト層を乾燥、固化させてシール材層１４とし、その後、例えば、ダイヤモンドカッター等を用いて、その外周部を図３に示したような形状に切削することで、多孔質ブロック１５を作製する。【０１２２】そして、多孔質ブロック１５の外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層１３を形成することで、多孔質部材がシール材層を介して複数個結束されて構成されたハニカム構造体を製造することができる。
このようにして製造したハニカム構造体はいずれも柱状であり、その構造は、図１や図３に示した通りである。【０１２３】また、本発明のハニカム構造体が、貫通孔が重なり合うように、長手方向に積層部材が積層された、金属積層部材からなるものである場合には、まず、厚さが０．１〜２０ｍｍ程度の主に金属からなる多孔質金属板をレーザー加工することで、ほぼ全面に孔を互いにほぼ等間隔で形成し、貫通孔が高密度で形成されたハニカム形状の積層部材を製造する。
また、本発明のハニカム構造体の端面近傍に位置し、有底孔の封止部を構成する積層部材を製造する場合には、レーザー加工の際に、孔を市松模様に形成し、貫通孔が低密度で形成されたハニカム形状の積層部材を製造する。
すなわち、この積層部材を数枚端部に用いれば、端部の所定の貫通孔を塞ぐという工程を行うことなく、フィルタとして機能するハニカム構造体を得ることができる。【０１２４】本発明のハニカム構造体の用途は特に限定されず、種々の用途のフィルタに用いることができるが、特に、車両の排気ガス浄化装置用のフィルタに用いることが望ましい。
図７は、本発明のハニカム構造体が設置された車両の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。【０１２５】図７に示したように、排気ガス浄化装置６００は、主に、本発明のハニカム構造体６０、ハニカム構造体６０の外方を覆うケーシング６３０、ハニカム構造体６０とケーシング６３０との間に配置された保持シール材６２０、及び、ハニカム構造体６０の排気ガス流入側に設けられた加熱手段６１０から構成されており、ケーシング６３０の排気ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管６４０が接続されており、ケーシング６３０の他端部には、外部に連結された排出管６５０が接続されている。なお、図７中、矢印は排気ガスの流れを示している。【０１２６】また、図７において、ハニカム構造体６０は、図１に示したハニカム構造体１０であってもよく、図３に示したハニカム構造体３０であってもよい。
このような構成からなる排気ガス浄化装置６００では、エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスは、導入管６４０を通ってケーシング６３０内に導入され、ハニカム構造体６０の貫通孔から壁部（隔壁）を通過してこの壁部（隔壁）でパティキュレートが捕集されて浄化された後、排出管６５０を通って外部へ排出されることとなる。【０１２７】そして、ハニカム構造体６０の壁部（隔壁）に大量のパティキュレートが堆積し、圧力損失が高くなると、ハニカム構造体６０の再生処理が行われる。
上記再生処理では、加熱手段６１０を用いて加熱されたガスをハニカム構造体６０の貫通孔の内部へ流入させることで、ハニカム構造体６０を加熱し、壁部（隔壁）に堆積したパティキュレートを燃焼除去させるのである。
また、ポストインジェクション方式を用いてパティキュレートを燃焼除去してもよい。
このような本発明のハニカム構造体を用いた排気ガス浄化装置もまた本発明の一つである。
【実施例】
【０１２８】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。【０１２９】［実施例１］
（１）平均粒径１１μｍのα型炭化珪素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末４０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５重量部、水を１０重量部加えて混練して混合組成物を得た。次に、上記混合組成物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練した後、押出成形を行い、図４（ａ）〜（ｄ）に示したように、断面形状を大容積貫通孔を八角形、小容積貫通孔として、四角形（略正方形）を選択し、生成形体を作製した。
次に、マイクロ波乾燥機等を用いて上記生成形体を乾燥させ、セラミック乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定の貫通孔に充填した後、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間で焼成を行うことにより、気孔率が４２％、平均気孔径が９μｍ、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍで、貫通孔の数が２８個／１ｃｍ２（１０ｍｍ×１０ｍｍ）（大容積貫通孔１４個／１ｃｍ２、小容積貫通孔１４個／１ｃｍ２）、実質的に全ての隔壁２３の厚さが０．４ｍｍの炭化珪素焼結体である多孔質セラミック部材２０を製造した。
なお、得られた多孔質セラミック部材２０の一方の端面においては、大容積貫通孔２１ａのみを封止材により封止し、他方の端面においては、小容積貫通孔２１ｂのみを封止材により封止した。【０１３０】（２）繊維長０．２ｍｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材ペーストを用いて上記多孔質炭化珪素部材を、多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、円柱形状のセラミックブロックを作製した。
このとき、上記多孔質セラミック部材を結束するシール材層の厚さが１．０ｍｍとなるように調整した。
次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：０．１〜１００ｍｍ）２３．３重量％、無機粒子として平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダーとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２の含有率：３０重量％）７重量％、有機バインダーとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％を混合、混練してシール材ペーストを調製した。
次に、上記シール材ペーストを用いて、上記セラミックブロックの外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、直径が１４４ｍｍ、フィルタ体積２ｌ（リットル）、焼成後の入口側の開口率が３５．５％である円柱形状のハニカム構造体からなるフィルタを製造した。なお、フィルタ体積（ハニカム構造体体積）は、外形寸法より計算した。【０１３１】［実施例２〜２０及び比較例１〜１５］
（１）多孔質セラミック部材の断面形状を図４（ａ）〜（ｄ）に示したように、大容積貫通孔を八角形、小容積貫通孔として、四角形（略正方形）の断面形状を選択して、その焼成後の入口側の開口率を表１、３に示した値としたほかは、実施例１の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、フィルタ体積を表１、３に示した値としたほかは、実施例１の（２）と同様にして表１、３に示す体積を有するハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１３２】［実施例２１〜２３］
（１）平均粒径３０μｍのα型炭化珪素粉末８０重量％と、平均粒径４μｍの金属シリコン粉末２０重量％とを湿式混合し、得られた混合粉末１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を６重量部、界面活性剤（オレイン酸）を２．５重量部、水を２４重量部加えて混練して原料ペーストを調製した。【０１３３】次に、上記原料ペーストを押出成形機に充填し、押出速度１０ｃｍ／分にて図３に示した多孔質部材３０と略同形状の生成形体を作製した。【０１３４】次に、マイクロ波乾燥機を用いて上記生成形体を乾燥させ、乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成の充填材ペーストを所定の貫通孔に充填した後、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、酸化雰囲気下５５０℃で３時間脱脂して脱脂体を得た。【０１３５】次に、上記脱脂体をアルゴン雰囲気下１４００℃、２時間の条件で加熱し、単結晶シリコンを溶融させて炭化珪素粒子をシリコンで接合させ、気孔率が４５％、平均気孔径が１０μｍ、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×３０５ｍｍの多孔質部材を製造した。【０１３６】（２）繊維長０．２ｍｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材ペーストを用いて上記多孔質部材を、図５を用いて説明した方法により多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、直径が１９０ｍｍで円柱形状の多孔質ブロックを作製した。
このとき、上記多孔質部材を結束するシール材層の厚さが１ｍｍとなるように調整した。【０１３７】次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：０．１〜１００ｍｍ）２３．３重量％、無機粒子として平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダーとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２の含有率：３０重量％）７重量％、有機バインダーとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％を混合、混練してシール材ペーストを調製した。【０１３８】次に、上記シール材ペーストを用いて、上記多孔質ブロックの外周部に厚さ１．０ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、円柱形状で表１に示したフィルタ体積及び入口側の開口率を有するハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１３９】［実施例２４〜２６］
平均粒径４μｍの金属シリコン粉末を湿式混合して原料ペーストを調製したほか、実施例２１〜２３と同様にして、脱脂体を調整した。上記脱脂体をアルゴン雰囲気下、１０００℃、２時間の条件で加熱し、気孔率が４５％、平均気孔径が１０μｍ、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×３０５ｍｍの多孔質部材を製造した。これを実施例２１〜２３と同様にして、直径が１９０ｍｍで、円柱形状のハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４０】［実施例２７〜４０］
（１）多孔質セラミック部材の断面形状を図５（ａ）、（ｂ）に示したように、大容積貫通孔を五角形、小容積貫通孔として、四角形（略正方形）の断面形状を選択して、その焼成後の入口側の開口率を、表２に示した値としたほかは、実施例１の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、フィルタ体積を表２に示した値としたほかは、実施例１の（２）と同様にしてハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４１】［実施例４１〜４６、及び、比較例１６］
（１）多孔質セラミック部材の断面形状を図５（ｅ）、（ｆ）に示したように、大容積貫通孔を長方形、小容積貫通孔として、長方形（場合によっては正方形）の断面形状を選択して、その入口側の開口率をそれぞれ、表２、３に示した値としたほかは、実施例１の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、フィルタ体積を表２、３に示した値としたほかは、実施例１の（２）と同様にしてハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４２】［実施例４７〜５２、及び、比較例１７］
（１）多孔質セラミック部材の断面形状を図６（ａ）〜（ｄ）に示したように、断面形状と略同様の断面形状で、隣り合う大容積貫通孔同士を隔てる隔壁に設けた凸部を設けた形状とし、その入口側の開口率をそれぞれ、表２、３に示した値としたほかは、実施例１の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、フィルタ体積を表２、３に示した値としたほかは、実施例１の（２）と同様にしてハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４３】［実施例５３〜５６］
（１）焼成後の入口側の開口率を表４に示した値としたほかは、実施例１の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、シール材（接着剤）ペーストとして、繊維長２０μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材（接着剤）ペーストを用い、セラミックブロックの外周塗布用ペーストとして、アルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：５〜１００μｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、シリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２の含有率：３０重量％）７重量％、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、混練して調製したシール材ペーストを用いたほかは、実施例１の（２）と同様にして表４に示した体積を有するハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４４】［実施例５７〜５９］
（１）焼成後の入口側の開口率を表４に示した値としたほかは、実施例２１〜２３の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、シール材（接着剤）ペーストとして、繊維長２０μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材（接着剤）ペーストを用い、セラミックブロックの外周塗布用ペーストとして、アルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：５〜１００μｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、シリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２の含有率：３０重量％）７重量％、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、混練して調製したシール材ペーストを用いたほかは、実施例２１〜２３の（２）と同様にして表４に示した体積を有するハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４５】［実施例６０〜６２］
焼成後の入口側の開口率を表４に示した値としたほかは、実施例２４〜２６と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
得られた多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、シール材（接着剤）ペーストとして、繊維長２０μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材（接着剤）ペーストを用い、セラミックブロックの外周塗布用ペーストとして、アルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：５〜１００μｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、シリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２の含有率：３０重量％）７重量％、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、混練して調製したシール材ペーストを用いたほかは、実施例２４〜２６と同様にして表４に示した体積を有するハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４６】［実施例６３〜６７］
（１）多孔質セラミック部材の断面形状及び焼成後の入口側の開口率を表４に示した通りとしたほかは、実施例１の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、シール材（接着剤）ペーストとして、繊維長２０μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材（接着剤）ペーストを用い、セラミックブロックの外周塗布用ペーストとして、アルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：５〜１００μｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、シリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２の含有率：３０重量％）７重量％、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、混練して調製したシール材ペーストを用いたほかは、実施例１の（２）と同様にして表４に示した体積を有するハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４７】（参考例１〜６）
（１）多孔質セラミック部材の断面形状を図６（ｅ）に示した断面形状（全て正方形でかつ市松模様に封止）と略同様にし、その入り口側の開口率をそれぞれ、表３に示した値としたほかは、実施例１の（１）と同様にして多孔質セラミック部材を製造した。
（２）上記（１）で製造した多孔質セラミック部材をそれぞれ用い、フィルタ体積を表３に示した値としたほかは、実施例１の（２）と同様にしてハニカム構造体からなるフィルタを製造した。【０１４８】図８に、実施例、比較例及び参考例に係るフィルタ（ハニカム構造体）における、フィルタ体積（ハニカム構造体体積）（ｌ）と入口側の開口率の関係をグラフ上で示す。実施例に係るフィルタは、図中に示す、五角形ＡＢＣＤＥの中の点としてプロットされ、以下の測定においても、良好な値を示した。
図９には、入口側の開口率とフィルタ体積との積と排気量との関係を示す。
ハニカム構造体の体積Ｙ（ｌ）と、入口側の開口率Ｘ（％）と、内燃機関の排気量Ｖ（ｌ）とが上記式（３）の関係を有するハニカム構造体は、上下二つの関数の間に挟まれる範囲に入る。【０１４９】（評価方法）
（１）再生限界値の測定
図７に示したように、各実施例及び比較例に係るハニカム構造体からなるフィルタをエンジンの排気通路に配置して排気ガス浄化装置とし、上記エンジンを回転数３０００ｍｉｎ−１、トルク５０Ｎｍで所定の時間運転し、所定量のパティキュレートを捕集した。その後、エンジンを回転数４０００ｍｉｎ−１、フルロードにして、フィルタ温度が７００℃付近で一定になったところで、エンジンを回転数１０５０ｍｉｎ−１、トルク３０Ｎｍにすることによってパティキュレートを強制燃焼させた。
そして、この再生処理を行う実験を、パティキュレートの捕集量を変化させながら行い、フィルタにクラックが発生するか否かを調査した。上記実験は、各実施例、比較例及び試験例に係るフィルタについて行い、クラックが発生しない最大パティキュレート量を再生限界値とした。その結果を下記の表１〜４に示した。【０１５０】また、それぞれのフィルタ体積についての、入口側の開口率と再生限界値との関係を図４（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１０に、図５（ａ）、（ｂ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１１に、図５（ｅ）、（ｆ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１２に、図６（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１３に、それぞれグラフで示した。データの無い図６（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するフィルタをのぞき、比較例に係るフィルタにおいては、再生限界値がいずれも低く、７以下になっているものが多い。【０１５１】（２）熱応答性
図７に示したように、各実施例及び比較例に係るハニカム構造体からなるフィルタをエンジンの排気通路に配設して排気ガス浄化装置とし、フィルタ中心部に温度計を設置した後、上記エンジンを回転数３０００ｍｉｎ−１、トルク５０Ｎｍでパティキュレートを８ｇ／ｌ捕集した。その後、エンジンを回転数１２５０ｍｉｎ−１、トルク６０Ｎｍとし、フィルタの中心温度が一定となった状態で、１分間保持した後、ポストインジェクションを行い、フィルタ前方の酸化触媒を利用して排気温度を上昇させ、パティキュレートを燃焼させた。上記ポストインジェクションの条件は、開始後１分間にハニカム構造体の中心温度が６００℃でほぼ一定になるように設定した。
そして、回転数１２５０ｍｉｎ−１、トルク６０Ｎｍで温度が一定であった１分間と、その後のポストインジェクションでパティキュレートが燃焼し、ハニカム構造体中心温度に燃焼ピークが現れるまでの合計時間を測定し、熱応答性を評価した。その結果を表１〜４に示した。【０１５２】また、それぞれのフィルタの体積についての入口側の開口率と熱応答性の関係を、図４（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１４に、図５（ａ）、（ｂ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１５に、図５（ｅ）、（ｆ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１６に、図６（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するフィルタについて図１７に、それぞれグラフで示した。その結果、実施例に係るフィルタは、熱応答性に優れることが明らかとなった。【０１５３】（３）フィルタの圧縮強度とアイソスタティック強度
表に記載のフィルタを、３０ｍｍ程度の立方体に切断し、インストロン５５８２によりＡ軸の圧縮強度を測定した。
また、各フィルタのアイソスタティック強度を測定した。測定の際には、サンプルの上下にアルミニウム板（１０ｍｍの厚み）をあて、ウレタンゴムシート（２ｍｍの厚み）で包んで密封し、静水圧加圧装置（ＣＩＰ）の水を満たした圧力容器に入れ、加圧速度１．０ＭＰａ／分で加圧し、破壊された圧力をアイソスタティック強度とした。結果を表１〜４に示した。【０１５４】
0004698585.tif 000002
【０１５５】
0004698585.tif 000003
0004698585.tif 000004
【０１５６】
0004698585.tif 000005
0004698585.tif 000006
【０１５７】
0004698585.tif 000007
【０１５８】表１〜４及び図１０〜１７に示した結果より明らかなように、実施例に係るフィルタでは、比較例に係るフィルタに比べて再生限界値、熱応答性、フィルタの圧縮強度とアイソスタティック強度ともに、良好な値をとっている。
本発明によれば、上記ハニカム構造体からなるフィルタの体積Ｙと、上記入口側の開口率Ｘとが、上記式（１）の関係を有しているため、フィルタサイズ（ハニカム構造体のサイズ）をコンパクトに維持しつつ、長寿命化を図ることができ、さらに、機械的強度及び熱応答性に優れるため、クラック限界が高く、信頼性に優れることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】［図１］本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
［図２］（ａ）は、図３に示したハニカム構造体を構成する多孔質部材の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した多孔質部材のＡ−Ａ線断面図である。
［図３］（ａ）は、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したハニカム構造体のＢ−Ｂ線断面図である。
［図４］（ａ）〜（ｄ）は、本発明の別の一例のハニカム構造体を構成する多孔質部材の長さ方向に垂直な断面を模式的に示した断面図である。
［図５］（ａ）〜（ｆ）は、本発明の別の一例のハニカム構造体を構成する多孔質部材の長さ方向に垂直な断面を模式的に示した縦断面図である。
［図６］（ａ）〜（ｄ）は、本発明の別の一例のハニカム構造体を構成する多孔質部材の長さ方向に垂直な断面を模式的に示した縦断面図である。（ｅ）は、比較例に係るハニカム構造体を構成する多孔質部材の長さ方向に垂直な断面を模式的に示した縦断面図である。
［図７］本発明の排気ガス浄化用ハニカム構造体を用いた排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。
［図８］本発明のハニカム構造体からなるフィルタのフィルタ体積と、入口側の開口率との関係を示すグラフである。
［図９］本発明のハニカム構造体からなるフィルタのフィルタ体積と、入口側の開口率との積と、排気量との関係を示すグラフである。
［図１０］図４（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するハニカム構造体からなるフィルタの入口側の開口率と再生限界値との関係を示すグラフである。
［図１１］図５（ａ）、（ｂ）に示した断面形状を有するハニカム構造体からなるフィルタの入口側の開口率と再生限界値との関係を示すグラフである。
［図１２］図５（ｅ）、（ｆ）に示した断面形状を有するハニカム構造体からなるフィルタの入口側の開口率と再生限界値との関係を示すグラフである。
［図１３］図６（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するハニカム構造体からなるフィルタの入口側の開口率と再生限界値との関係を示すグラフである。
［図１４］図４（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するハニカム構造体の入口側の開口率と熱応答性との関係を示すグラフである。
［図１５］図５（ａ）、（ｂ）に示した断面形状を有するハニカム構造体からなるフィルタの入口側の開口率と熱応答性との関係を示すグラフである。
［図１６］図５（ｅ）、（ｆ）に示した断面形状を有するハニカム構造体からなるフィルタの入口側の開口率と熱応答性との関係を示すグラフである。
［図１７］図６（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状を有するハニカム構造体からなるフィルタの入口側の開口率と熱応答性との関係を示すグラフである。
［図１８］従来のハニカム構造体からなるフィルタの別の一例を模式的に示した縦断面図である。
［図１９］（ａ）〜（ｄ）は、従来の排気ガス浄化用ハニカム構造体からなるフィルタの別の例を模式的に示した縦断面図である。
［図２０］大容積貫通孔と小容積貫通孔の数が実質的に１：２となるように構成された従来の多孔質セラミック部材の長さ方向に垂直な断面を模式的に示した断面図である。
［図２１］従来のハニカム構造体からなるフィルタの長手方向に垂直な断面を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０１６０】１０、３０  ハニカム構造体
１３、１４  シール材層
１５  多孔質ブロック
２０、３０、４０、５０、７０、１１０、１２０、１３０、１４０、多孔質部材
１６０、１７０、１８０、２６０、２７０、２８０  多孔質部材
２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、７１ａ  大容積貫通孔
１１４、１２４、１３４  凸部
１３４  １６１ａ、１７１ａ、１８１ａ、２６１ａ、２７１ａ、２８１ａ  大容積貫通孔
２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ、７１ｂ  小容積貫通孔
１６１ｂ、１７１ｂ、１８１ｂ、２６１ｂ、２７１ｂ、２８１ｂ  大容積貫通孔
２２  封止材
２３、４３、５３、７３  隔壁
１６３、１７３、１８３、２６３、２７３、２８３  隔壁
３３  壁部
【図１】
0004698585.tif 000008
【図２】
0004698585.tif 000009
【図３】
0004698585.tif 000010
【図４】
0004698585.tif 000011
【図５】
0004698585.tif 000012
【図６】
0004698585.tif 000013
【図７】
0004698585.tif 000014
【図８】
0004698585.tif 000015
【図９】
0004698585.tif 000016
【図１０】
0004698585.tif 000017
【図１１】
0004698585.tif 000018
【図１２】
0004698585.tif 000019
【図１３】
0004698585.tif 000020
【図１４】
0004698585.tif 000021
【図１５】
0004698585.tif 000022
【図１６】
0004698585.tif 000023
【図１７】
0004698585.tif 000024
【図１８】
0004698585.tif 000025
【図１９】
0004698585.tif 000026
【図２０】
0004698585.tif 000027
【図２１】
0004698585.tif 000028