(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられ、複数ハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されるハニカムフィルタであって、
前記ハニカム焼成体は、一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、前記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えており、
前記ハニカム焼成体の構成材料はＳｉＣであり、
前記複数のセルは、前記ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルと、前記外周セルより内側に配置された内部セルを含み、
前記外周セルは、前記セル隔壁及び前記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から区画形成され、
前記外周壁と接続する前記セル隔壁は、前記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、
前記外周セルは、排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が封止された外周排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が封止された外周排ガス排出セルとからなり、
前記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、
前記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状であり、
前記セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下であり、
前記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であり、
前記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、前記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きいことを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と同じ大きさである請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの断面形状である矩形と合同な形状である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記外周壁の厚さの最小値は、前記セル隔壁の厚さの１．５〜３倍である請求項１〜３のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、前記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えたハニカム焼成体であって、
前記ハニカム焼成体の構成材料はＳｉＣであり、
前記複数のセルは、前記ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルと、前記外周セルより内側に配置された内部セルを含み、
前記外周セルは、前記セル隔壁及び前記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から区画形成され、
前記外周壁と接続する前記セル隔壁は、前記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、
前記外周セルは、排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が封止された外周排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が封止された外周排ガス排出セルとからなり、
前記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、
前記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状であり、
前記セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下であり、
前記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であり、
前記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、前記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きいことを特徴とするハニカム焼成体。
【請求項６】
前記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と同じ大きさである請求項５に記載のハニカム焼成体。
【請求項７】
前記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの断面形状である矩形と合同な形状である請求項５又は６に記載のハニカム焼成体。
【請求項８】
前記外周壁の厚さの最小値は、前記セル隔壁の厚さの１．５〜３倍である請求項５〜７のいずれかに記載のハニカム焼成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタ及びハニカム焼成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、すす等のパティキュレート（以下、ＰＭもしくはすすともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境又は人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境又は人体に及ぼす影響についても懸念されている。
【０００３】
そこで、内燃機関と連結されることにより排ガス中のＰＭを捕集したり、排ガスに含まれるＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の排ガス中の有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、コージェライトやＳｉＣ（炭化ケイ素）等の多孔質セラミックからなるハニカム構造のフィルタ（ハニカムフィルタ）が種々提案されている。
【０００４】
また、内燃機関の燃費を改善し、圧力損失の上昇に起因する運転時のトラブル等をなくすために、初期の圧力損失が低いハニカムフィルタや、所定量のＰＭが堆積した際に圧力損失の上昇割合が低いハニカムフィルタが求められている。
【０００５】
圧力損失を低くするためには、開口率を高くすることが有効な手段である。しかし、開口率を高くしようとすると、セル隔壁の厚さを薄くせざるを得ず、その結果、ハニカム焼成体の強度を確保することが困難となる。
ハニカム焼成体において、圧力損失を低く抑えることと、強度を確保することとは相反する特性であり、これらの特性を同時に確保することは困難であった。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献１には、セル構造を改良したハニカムフィルタが開示されている。
【０００７】
すなわち、特許文献１には、複数のセルがセル隔壁を隔てて長手方向に並設され、その外縁に外縁壁を有する多孔質セラミック部材が、接着材層を介して複数個接着されたハニカム構造体であって、上記多孔質セラミック部材の上記外縁壁の厚さは、上記セル隔壁の厚さよりも厚く、上記多孔質セラミック部材の最外周に位置するセルの少なくとも１つには、当該セルの角部の少なくとも１箇所に、当該角部を充填する充填体が設けられていることを特徴とするハニカム構造体が開示されている。
図９は、特許文献１に開示されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な断面図である。この断面において最外周に位置し、かつ、多孔質セラミック部材１２０の外縁壁１２３ａと垂直に交わるセル隔壁により隔てられた方形のセル１２１ａの角部に直角三角形状の充填物が設けられている。
特許文献１では、セル構造をこのようにすることで、多孔質セラミック部材の強度を確保しつつ、開口率を確保して圧力損失を低く保ち、クラック等の破損の発生を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５８００６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて排ガス温度が高く、ＰＭの排出量が少ないという長所がある。
一方、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。そのため、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化することを考えた場合、排ガスを浄化するためのフィルタには、圧力損失が低いことが求められる。また、フィルタの温度が上がりすぎると機械的な強度が低下し破壊されやすくなるので、フィルタの温度が上がりすぎないように、充分な熱容量が求められる。
【００１０】
特許文献１に開示されたハニカム構造体を、ガソリンエンジンのような排ガス温度が高く、ＰＭの排出量が少ない環境で使用すると、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなりにくい。この初期の圧力損失を低くするためには、セル隔壁の厚さをより薄くすることが考えられるが、セル隔壁の厚さを薄くすると多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の強度が低下し、破損しやすくなると考えられる。また、熱容量が小さくなり、排ガスが流入した際に多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の温度が必要以上に高くなると考えられる。多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の温度が必要以上に高くなると、多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）自身が熱により破損したり、担持された触媒が失活することになる。
すなわち、特許文献１に開示されたハニカム構造体はガソリンエンジン用のハニカムフィルタとして充分な性能を有しているとはいえなかった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下を抑制することができるハニカムフィルタ及び該ハニカムフィルタに用いるハニカム焼成体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体のセル隔壁を薄くし、ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルの形状を所定の形状とすることで、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失を充分に低く、強度を充分に強くすることができ、熱容量の低下を抑制できることを見出し本発明を完成させた。
【００１３】
すなわち、本発明のハニカムフィルタは、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられ、複数ハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されるハニカムフィルタであって、上記ハニカム焼成体は、一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えており、上記ハニカム焼成体の構成材料はＳｉＣであり、上記複数のセルは、上記ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルと、上記外周セルより内側に配置された内部セルを含み、上記外周セルは、上記セル隔壁及び上記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から区画形成され、上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記外周セルは、排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が封止された外周排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が封止された外周排ガス排出セルとからなり、上記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状であり、上記セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下であり、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であり、上記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、構成材料がＳｉＣである。ＳｉＣは、耐熱性に優れた材料である。このため、本発明のハニカムフィルタは、耐熱性に優れたハニカムフィルタとなる。
【００１５】
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、上記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状である。
上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状が上記のような形状であると、ハニカム焼成体の外周壁近傍の体積が大きくなる。
そのため、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体は、後述するようにセル隔壁が薄いにもかかわらず、外周壁近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁近傍の体積が大きいので、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体が急激に加熱されたとしても外周壁により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
このことは以下のようにも説明できる。
ハニカム焼成体のＳｉＣが存在している部分とＳｉＣが存在していないセルの空間部分とを含む領域において、ハニカム焼成体を所定範囲で切り取り、上記所定範囲に含まれるハニカム焼成体の重量を、上記所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、ハニカム焼成体の最外周部の方が、ハニカム焼成体の内側部分よりも「見かけ密度」の値が大きくなる。
そのため、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、ハニカム焼成体の最外周部の熱容量が相対的に高い。従って、外部から急激に熱が加えられても最外周部で熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
また、ハニカム焼成体の最外周部の「見かけ密度」が高いと、後述するようにセル隔壁が薄いにもかかわらず、外枠が機械的に頑丈な構造となるので外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
なお、本明細書において、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
【００１６】
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、上記セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下である。セル隔壁の厚さが上記範囲内であると、セル隔壁の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
セル隔壁の厚さが、０．２１０ｍｍを超えると、セル隔壁の厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００１７】
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％である。
上記面積の割合が６０％未満であると、外周排ガス排出セルの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなり、排ガスがセル隔壁を通過する際のガス通過抵抗が大きくなるので、圧力損失が大きくなる。
また、上記面積の割合が８０％を超えると、ハニカム焼成体の最外周部の見かけ密度の値が低くなるので、上記のハニカム焼成体の外周壁が厚くなっていることの効果が得られにくい。
【００１８】
また、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、上記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きい。
このような構成であると、ハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の開口率が高くなる。ハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の開口率が高くなると、排ガスが流入する際の流入抵抗を抑えることができる。従って、圧力損失の上昇を抑えることができる。
また、排ガスに含まれるＰＭは、排ガスが導入するセルのセル隔壁の表面に溜まることになる。ＰＭがセル隔壁の表面に溜まりＰＭ層となると、排ガスは、ＰＭ層も通過することになる。排ガスがＰＭ層を通過する際にも抵抗が生じるので、早期にＰＭ層が厚くなると、圧力損失も早期に増加する。外周排ガス導入セルの断面の面積が、外周排ガス導入セルの断面の面積と同じように小さい場合には、外周排ガス導入セルのセル隔壁の表面積が小さくなるので、外周排ガス導入セルのセル隔壁の表面に早期にＰＭが溜まることになる。しかし、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きいので、外周排ガス導入セルのセル隔壁の表面に早期にＰＭが溜まりにくい。従って、早期に圧力損失が上昇することを防ぐことができる。
【００１９】
このように、本発明のハニカムフィルタは、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、本発明のハニカムフィルタは、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
【００２０】
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、上記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と同じ大きさであることが望ましい。
このような構成であると、ハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の開口率を充分に大きくすることができる。そのため、排ガスが流入する際の流入抵抗を充分に抑えることができる。従って、圧力損失の上昇を効率よく抑えることができる。
【００２１】
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、上記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形と合同な形状であることが望ましい。
外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状が上記形状であると、ハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の開口率を充分に大きくすることができる。従って、排ガスが流入する際の流入抵抗を好適に抑えることができ、圧力損失の上昇を抑えることができる。
また、外周排ガス導入セルのセル隔壁の表面に早期にＰＭが溜まりにくいことの効果が好適に発揮される。
【００２２】
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体では、上記外周壁の厚さの最小値は、上記セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であることが望ましい。
外周壁の厚さの最小値が、セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であると、上記のようにセル隔壁が薄いにもかかわらず、外周壁が充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体の外周壁が厚いので、セル隔壁を薄くすることに伴う熱容量の低下を抑制することができる。
【００２３】
本発明のハニカム焼成体は、一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えたハニカム焼成体であって、上記ハニカム焼成体の構成材料はＳｉＣであり、上記複数のセルは、上記ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルと、上記外周セルより内側に配置された内部セルを含み、上記外周セルは、上記セル隔壁及び上記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から区画形成され、上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記外周セルは、排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が封止された外周排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が封止された外周排ガス排出セルとからなり、上記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状であり、上記セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下であり、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であり、上記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、上記外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２４】
本発明のハニカム焼成体を用いることにより、上記効果を奏する本発明のハニカムフィルタを製造することができる。
【００２５】
本発明のハニカム焼成体では、上記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と同じ大きさであることが望ましい。
このような構成であると、ハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の開口率を充分に大きくすることができる。そのため、排ガスが流入する際の流入抵抗を充分に抑えることができる。従って、圧力損失の上昇を効率よく抑えることができる。
【００２６】
本発明のハニカム焼成体では、上記外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形と合同な形状であることが望ましい。
外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状が上記形状であると、ハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の開口率を充分に大きくすることができる。従って、排ガスが流入する際の流入抵抗を好適に抑えることができ、圧力損失の上昇を抑えることができる。
また、外周排ガス導入セルのセル隔壁の表面に早期にＰＭが溜まりにくいことの効果が好適に発揮される。
【００２７】
本発明のハニカム焼成体では、上記外周壁の厚さの最小値は、上記セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であることが望ましい。
外周壁の厚さの最小値が、セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であると、上記のようにセル隔壁が薄いにもかかわらず、外周壁が充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体の外周壁が厚いので、セル隔壁を薄くすることに伴う熱容量の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明のハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図２に示す本発明のハニカム焼成体の排ガス流入側端面を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体における外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハニカム焼成体における角部排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、角部セルが角部排ガス導入セルである本発明のハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の一例を模式的に示す模式図である。図６（ｂ）は、角部排ガス導入セル及び角部排ガス排出セルが混在して配置されている本発明のハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の一例を模式的に示す模式図である。
【図７】図７は、本発明のハニカムフィルタが設置された排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、外周排ガス排出セル開口面積と内部セル開口面積との比とハニカム焼成体の相対強度補正値との関係を示す相関図である。
【図９】図９は、特許文献１に開示されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明のハニカムフィルタ及びハニカム焼成体について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００３０】
本発明のハニカムフィルタについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示すように、本発明のハニカムフィルタの一例であるハニカムフィルタ１は、複数のハニカム焼成体１０が接着材層１４を介して接着されることにより形成されている円柱状のハニカムフィルタである。
【００３１】
ハニカムフィルタ１では、接着材層１４は、無機バインダと無機粒子とを含む接着材ペーストを塗布、乾燥させたものである。上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
接着材層１４の厚さは、０．５〜２．０ｍｍであることが望ましい。
【００３２】
ハニカムフィルタ１の外周には、必要に応じて排ガスの漏れを防止するための外周コート層１５が形成されていてもよい。外周コート層１５の材料は、接着材ペーストの材料と同じであることが望ましい。
外周コート層１５の厚さは、０．１〜３．０ｍｍであることが望ましい。
【００３３】
次に、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体、すなわち、本発明のハニカム焼成体について図面を参照しながら説明する。
図２（ａ）は、本発明のハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図２（ａ）に示すように、本発明のハニカム焼成体の一例であるハニカム焼成体１０は、一方の端部が封止材１１により封止されており排ガスの流路となる複数のセル２０と、上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁３０とを備えている。
複数のセル２０は、ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セル２１と、外周セル２１より内側に配置された内部セル２２を含んでいる。さらに、外周セル２１は排ガス入口側の端部１０ａが開口されかつ排ガス出口側の端部１０ｂが封止された外周排ガス導入セル２１ａと、排ガス出口側の端部１０ｂが開口されかつ排ガス入口側の端部１０ａが封止された外周排ガス排出セル２１ｂとからなっている。
各内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面形状は同一の矩形であり、外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面形状は、内部セル２２の断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状である。外周セル２１及び内部セル２２の断面形状については詳しくは後述する。
また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハニカム焼成体１０は、長手方向（図２（ａ）中、両矢印の方向）に垂直方向の断面が正方形である直方体である。
ハニカム焼成体１０の長手方向に垂直方向の断面は一辺が３０〜６０ｍｍである正方形であることが望ましい。
【００３４】
ハニカム焼成体１０の構成材料はＳｉＣである。ＳｉＣは、耐熱性に優れた材料である。このため、ハニカム焼成体１０は、耐熱性に優れたハニカム焼成体となる。
【００３５】
ハニカム焼成体１０では、セル密度が、１５．５〜６２個／ｃｍ２（１００〜４００ｃｐｓｉ）の範囲であることが望ましく、３１〜４６．５個／ｃｍ２（２００〜３００ｃｐｓｉ）の範囲であることがより望ましい。
【００３６】
上記の構成を有するハニカム焼成体１０を排ガスが通過する場合について、図２（ｂ）を参照して以下に説明する。
図２（ｂ）に示すように、内燃機関から排出され、ハニカム焼成体１０に流入した排ガス（図２（ｂ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカム焼成体１０の排ガス流入側端面１０ａに開口した一のセル２０に流入し、セル２０を隔てるセル隔壁３０を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル隔壁３０で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス流出側端面１０ｂに開口した他のセル２０から流出し、外部に排出される。
【００３７】
次に、ハニカム焼成体１０におけるセル２０の形状、配置等について図面を用いて説明する。
図３は、図２に示す本発明のハニカム焼成体の排ガス流入側端面を示す図である。
図３に示すように、複数のセル２０は、ハニカム焼成体１０の最外周部１２に配置された外周セル２１と、外周セル２１より内側に配置された内部セル２２を含んでいる。
さらに、複数のセル２０は、ハニカム焼成体１０の角部１３に配置された角部セル２３を含んでいる。
なお、本明細書において、「外方ハニカム焼成体の角部」は、「外方ハニカム焼成体の最外周部」に含まれない。すなわち、外周セル２１に角部セル２３は含まれない。
内部セル２２はセル隔壁３０により区画形成されており、外周セル２１はセル隔壁３０及びハニカム焼成体１０の外周を形成する外周壁３２によりそれぞれ区画形成されている。
【００３８】
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０の厚さは０．２１０ｍｍ以下である。また、セル隔壁３０の厚さは０．０７５〜０．１６０ｍｍであることが望ましい。なお、セル隔壁３０の厚さとは、セル２０同士の間の最小の距離のことであり、図３中、Ｔ１で示す厚さのことである。
セル隔壁３０の厚さが０．２１０ｍｍ以下であると、セル隔壁３０の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
セル隔壁３０の厚さが、０．２１０ｍｍを超えると、セル隔壁３０の厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁３０を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００３９】
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０の気孔率は、４０〜６５％であることが望ましい。
セル隔壁３０の気孔率が４０〜６５％である場合、セル隔壁３０は、排ガス中のＰＭを良好に捕集することができ、かつ、セル隔壁３０に起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。従って、初期の圧力損失が低く、ＰＭを堆積しても圧力損失が上昇しにくいハニカム焼成体１０となる。
セル隔壁３０の気孔率が４０％未満では、セル隔壁３０の気孔の割合が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁３０を通過しにくくなり、排ガスがセル隔壁３０を通過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁３０の気孔率が６５％を超えると、セル隔壁３０の機械的強度が低くなり、再生時等において、クラックが発生し易くなる。
【００４０】
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍであることが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタでは、圧力損失の増加を抑制しながら、高い捕集効率でＰＭを捕集することができる。
セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が８μｍ未満であると、気孔が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁３０を透過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が２５μｍを超えると、気孔径が大きくなりすぎるので、ＰＭの捕集効率が低下してしまう。
【００４１】
なお、気孔率及び平均気孔径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による従来公知の方法により測定することができる。
【００４２】
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２の厚さは特に限定されないが、外周壁３２の厚さの最小値は、セル隔壁３０の厚さの１．５〜３倍であることが望ましく、２〜３倍であることがより望ましい。なお、外周壁３２の厚さの最小値とは、ハニカム焼成体１０の輪郭から外周セル２１までの最小の厚さの値であり、図３中、Ｔ２で示す厚さのことである。
外周壁３２の厚さの最小値が、セル隔壁３０の厚さの１．５〜３倍であると、セル隔壁３０が薄いにもかかわらず、外周壁３２が充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体１０の外周壁３２が厚いので、セル隔壁３０を薄くすることに伴う熱容量の低下を抑制することができる。
【００４３】
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２の気孔率は、４０〜６５％であることが望ましい。
外周壁３２の気孔率が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁３０の気孔率が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
【００４４】
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍであることが望ましい。
外周壁３２に含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
【００４５】
次に、ハニカム焼成体１０の外周セル２１、内部セル２２及び角部セル２３について説明する。
【００４６】
まず、内部セル２２の形状について説明する。
図３に示すように、各内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形αである。ハニカム焼成体１０では、矩形αは正方形であることが望ましい。
【００４７】
次に、外周セル２１（すなわち、外周排ガス導入セル２１ａ及び外周排ガス排出セル２１ｂ）の形状について説明する。
図３に示すように、外周排ガス導入セル２１ａの長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αと合同な形状であり、外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αから２つの角部が面取りされた形状である。
また、外周壁３２と接続するセル隔壁３０は、外周壁３２に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域３１を有している。
すなわち、外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面形状において、矩形αから２つの角部が面取りされた部分には、厚壁領域３１が形成されている。
なお、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
【００４８】
ハニカム焼成体１０において、外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面形状は、図４（ａ）〜（ｅ）に示すような形状であってもよい。
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体における外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図４（ａ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの線分Ａ及びＢにより、それぞれ切り取られた６角形である外周排ガス排出セル２１ｂ１の断面形状を示している。線分Ａ及びＢは直接接しておらず、線分Ａ及びＢを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、上記６角形の一辺を形成している。
図４（ｂ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの線分Ｃ及びＤにより、それぞれ切り取られた５角形である外周排ガス排出セル２１ｂ２の断面形状を示している。線分Ｃと線分Ｄとは矩形αを形成する辺において交差している。なお、線分Ｃと線分Ｄとは矩形αの内部で交差していてもよい。すなわち、切り取られる２つの角部の間には、上記５角形を構成する辺が存在していない。
図４（ｃ）は、矩形αの隣り合う２つの角部のうち一方の角部が線分Ｅ及びＦにより切り取られ、もう一方の角部が線分Ｇ及びＨにより切り取られた８角形である外周排ガス排出セル２１ｂ３の断面形状を示している。線分Ｅと線分Ｆとは、矩形αの内部で互い交差している。さらに、線分Ｇと線分Ｈとも、矩形αの内部で互い交差している。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、上記８角形の一辺を形成している。
図４（ｄ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの曲線Ａ´及びＢ´により、それぞれ切り取られた外周排ガス排出セル２１ｂ４の断面形状を示している。曲線Ａ´及びＢ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ａ及びＢを折り曲げた曲線である。切り取られた２つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、外周排ガス排出セル２１ｂ４の断面形状の輪郭を形成している。
図４（ｅ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの曲線Ｃ´及びＤ´により、それぞれ切り取られた外周排ガス排出セル２１ｂ５の断面形状を示している。曲線Ｃ´及びＤ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｃ及びＤを折り曲げた曲線である。曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは矩形αを形成する辺において交差している。なお、曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは、矩形αの内部で交差していてもよい。
ハニカム焼成体１０では、図４（ａ）〜（ｅ）において矩形αの角部が切り取られた部分（すなわち、α´を示す破線と実線で囲まれた部分）には、厚壁領域３１が形成されている。
なお、外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面形状は上記形状に限られず、矩形αから２つの角部が面取りされた別の形状であってもよい。
また、外周排ガス排出セル２１ｂ１〜外周排ガス排出セル２１ｂ５において角部が切り取られた部分の面積（すなわち厚壁領域３１の面積）は、矩形αの２０〜４０％である。
【００４９】
外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面形状が上記のような形状であり、厚壁領域３１が形成されていると、ハニカム焼成体１０の外周壁３２近傍の体積が大きくなる。
そのため、ハニカム焼成体１０は、セル隔壁３０が薄いにもかかわらず、外周壁３２近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁３２近傍の体積が大きいので、ハニカム焼成体１０では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、ハニカム焼成体１０が急激に加熱されたとしても外周壁３２により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
【００５０】
このことは以下のようにも説明できる。
ハニカム焼成体１０のＳｉＣが存在している部分とＳｉＣが存在していないセルの空間部分とを含む領域において、ハニカム焼成体１０を所定範囲で切り取り、所定範囲に含まれるハニカム焼成体１０の重量を、所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、ハニカム焼成体１０では、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の方が、ハニカム焼成体１０の内側部分よりも「見かけ密度」の値が大きくなる。
そのため、ハニカム焼成体１０では、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の熱容量が相対的に高い。従って、外部から急激に熱が加えられても最外周部１２で熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
また、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の「見かけ密度」が高いと、セル隔壁３０が薄いにもかかわらず、外枠が機械的に頑丈な構造となるので外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
【００５１】
ハニカム焼成体１０では、外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％である。
上記面積の割合が６０％未満であると、外周排ガス排出セル２１ｂの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなり、排ガスがセル隔壁３０を通過する際のガス通過抵抗が大きくなるので、圧力損失が大きくなる。
また、上記面積の割合が８０％を超えると、ハニカム焼成体１０の最外周部の見かけ密度の値が低くなるので、ハニカム焼成体１０の外周壁３２が厚くなっていることの効果が得られにくい。
【００５２】
なお、各セル２０の長手方向に垂直方向の断面の面積は以下の方法により求めることができる。
まず、ハニカム焼成体１０を長手方向に垂直方向に切断する。次に、ハニカム焼成体１０の長手方向に垂直方向の断面のＳＥＭ画像を撮影する。
撮影したＳＥＭ画像を２値化してセル隔壁３０、外周壁３２等の骨格部分と、各セル２０の空間部分とを識別する。そして、ＳＥＭ画像において各セルの空間部分と識別された部分の面積を各セルの面積とする。
また、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積とは、上記方法により求められた全ての内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積の平均値のことである。
【００５３】
また、ハニカム焼成体１０では、外周排ガス導入セル２１ａの長手方向に垂直方向の断面の面積が、外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きい。
このような構成であると、ハニカム焼成体１０の排ガス流入側の端面１０ａの開口率が高くなる。ハニカム焼成体１０の排ガス流入側の端面１０ａの開口率が高くなると、排ガスが流入する際の流入抵抗を抑えることができる。従って、圧力損失の上昇を抑えることができる。
また、排ガスに含まれるＰＭは、排ガスが導入するセルのセル隔壁３０の表面に溜まることになる。ＰＭがセル隔壁３０の表面に溜まりＰＭ層となると、排ガスは、ＰＭ層も通過することになる。排ガスがＰＭ層を通過する際にも抵抗が生じるので、早期にＰＭ層が厚くなると、圧力損失も早期に増加する。外周排ガス導入セル２１ａの断面の面積が、外周排ガス排出セル２１ｂの断面の面積と同じように小さい場合には、外周排ガス導入セル２１ａのセル隔壁３０の表面積が小さくなるので、外周排ガス導入セル２１ａのセル隔壁３０の表面に早期にＰＭが溜まることになる。しかし、ハニカム焼成体１０では、外周排ガス導入セル２１ａの長手方向に垂直方向の断面の面積が、外周排ガス排出セル２１ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きいので、外周排ガス導入セル２１ａのセル隔壁３０の表面に早期にＰＭが溜まりにくい。従って、早期に圧力損失が上昇することを防ぐことができる。
また、ハニカム焼成体１０では、外周排ガス導入セル２１ａの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積と同じ大きさであることが望ましい。
このような構成であると、ハニカム焼成体１０の排ガス流入側の端面１０ａの開口率を充分に大きくすることができる。そのため、排ガスが流入する際の流入抵抗を充分に抑えることができる。従って、圧力損失の上昇を効率よく抑えることができる。
【００５４】
また、ハニカム焼成体１０では、外周排ガス導入セル２１ａの長手方向に垂直方向の断面形状は、内部セル２２の断面形状である矩形αと合同な形状であることが望ましい。
外周排ガス導入セル２１ａの長手方向に垂直方向の断面形状が上記形状であると、ハニカム焼成体１０の排ガス流入側の端面１０ａの開口率を充分に大きくすることができる。従って、排ガスが流入する際の流入抵抗を好適に抑えることができ、圧力損失の上昇を抑えることができる。
また、外周排ガス導入セル２１ａのセル隔壁３０の表面に早期にＰＭが溜まりにくいことの効果が好適に発揮される。
【００５５】
次に、角部セル２３の形状について説明する。
まず、図３において、ハニカム焼成体１０の角部１３に配置されている角部セル２３は、排ガスを排出するセルである角部排ガス排出セル２３ｂとして配置されている。
角部排ガス排出セル２３ｂの断面形状は、特に限定されないが、内部セル２２の断面形状である矩形αから少なくとも１つの角部が面取りされた形状であることが望ましい。
角部セル２３の形状がこのような形状であると、ハニカム焼成体１０の外周壁３２近傍の体積が大きくなる。
そのため、ハニカム焼成体１０は、セル隔壁３０が薄いにもかかわらず、外周壁３２近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁３２近傍の体積が大きいので、ハニカム焼成体１０では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、ハニカム焼成体１０が急激に加熱されたとしても外周壁３２により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
【００５６】
また、角部排ガス排出セル２３ｂの形状は、矩形αから全ての角部が直線又は曲線で面取りされた形状であってもよく、外周排ガス排出セル２１ｂと同様の形状であってもよく、図５（ａ）〜（ｄ）に示す形状であってもよい。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハニカム焼成体における角部排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図５（ａ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部を除いて、３つの角部が線分Ｉ、Ｊ及びＫによりそれぞれ切り取られた７角形である角部排ガス排出セル２３ｂ１の断面形状を示している。線分Ｉ及びＪは直接接しておらず、線分Ｉ及びＪを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｉ及びＫは直接接しておらず、線分Ｉ及びＫを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部セル２３ａの断面形状である７角形の一辺をそれぞれ形成している。
図５（ｂ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部が線分Ｌにより切り取られた５角形である角部排ガス排出セル２３ｂ２の断面形状を示している。
図５（ｃ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部を除いて、３つの角部が曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´によりそれぞれ切り取られた角部排ガス排出セル２３ｂ３の断面形状を示している。曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｉ、Ｊ及びＫを折り曲げた曲線である。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部排ガス排出セル２３ｂ３の断面形状の輪郭を形成している。
図５（ｄ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部が曲線Ｌ´により切り取られた角部排ガス排出セル２３ｂ４の断面形状を示している。曲線Ｌ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｌを折り曲げた曲線である。
特に、角部セル２３の形状が図５（ｂ）又は図５（ｄ）に示す形状であると、ハニカム焼成体１０の構造上、圧縮応力がかかりにくくなる。そのため、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
【００５７】
なお、図３では、角部セル２３は、排ガスを排出する角部排ガス排出セル２３ｂとして配置されているが、図６（ａ）に示すように、角部セル２３は、排ガスが流入する角部排ガス導入セル２３ａとして配置されていてもよい。
図６（ａ）は、角部セルが角部排ガス導入セルである本発明のハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の一例を模式的に示す模式図である。
なお、角部排ガス導入セル２３ａの断面形状は特に限定されず、矩形αと合同な形状であってもよく、図５（ａ）〜（ｄ）に示した形状であってもよい。
また、各角部１３において角部セル２３は、角部排ガス導入セル２３ａ及び角部排ガス排出セル２３ｂのいずれであってもよい。すなわち、ハニカム焼成体１０において角部排ガス導入セル２３ａ及び角部排ガス排出セル２３ｂが混在していてもよい。
例えば、図６（ｂ）に示すように、ハニカム焼成体１０の排ガス流入側の端面１０ａにおいて、左上の角部１３ａ及び右下の角部１３ｃには、角部排ガス排出セル２３ｂが配置され、右上の角部１３ｂ及び左下の角部１３ｄには角部排ガス導入セル２３ａが配置されていてもよい。
図６（ｂ）は、角部排ガス導入セル及び角部排ガス排出セルが混在して配置されている本発明のハニカム焼成体の排ガス流入側の端面の一例を模式的に示す模式図である。
【００５８】
ハニカム焼成体１０には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、この中では、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
【００５９】
ハニカムフィルタ１は上記効果を奏するハニカム焼成体１０により構成されるので、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、ハニカムフィルタ１は、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
【００６０】
このようなハニカムフィルタ１が用いられた排ガス浄化装置について図面を用いて説明する。
図７は、本発明のハニカムフィルタが設置された排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図７に示す排ガス浄化装置５０は、ハニカムフィルタ１と、ハニカムフィルタ１の外方を覆う金属ケーシング５１と、ハニカムフィルタ１と金属ケーシング５１との間に配置された保持シール材５２とから構成されており、金属ケーシング５１の排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５３が接続されており、金属ケーシング５１の他端部には、外部に連結された排出管５４が接続されている。
【００６１】
内燃機関から排出され、排ガス浄化装置５０に流入した排ガス（図７中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカムフィルタ１を構成するハニカム焼成体１０に到達し、ハニカム焼成体１０により浄化される。排ガスがハニカム焼成体１０により浄化される機構は既に述べているのでここでの説明は省略する。浄化された排ガスは、ハニカム焼成体１０から流出し外部に排出される。
【００６２】
排ガス浄化装置５０において、保持シール材５２は、無機繊維からなるマットであることが望ましく、そのマットは、ニードリング処理を施して得られるニードルマットであることが望ましい。
また、無機繊維としてはアルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維、及び、生体溶解性繊維を用いることができる。
なお、ニードリング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を素地マットに対して抜き差しすることをいう。保持シール材５２では、比較的平均繊維長の長い無機繊維がニードリング処理により３次元的に交絡していることが望ましい。
【００６３】
なお、交絡構造を呈するために、無機繊維はある程度の平均繊維長を有しており、例えば、無機繊維の平均繊維長は、５０μｍ〜１００ｍｍ程度であることが望ましい。
【００６４】
保持シール材５２を構成するマットの無機繊維の平均繊維径は、１〜２０μｍであることが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維径が１〜２０μｍであると、無機繊維の強度及び柔軟性が充分に高くなり、保持シール材５２のせん断強度を向上させることができる。
無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維が細く切れやすいので、無機繊維の引っ張り強度が不充分となる。一方、無機繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、無機繊維が曲がりにくいため、柔軟性が不充分となる。
【００６５】
保持シール材５２を構成するマットの目付量（単位面積あたりの重量）は、特に限定されないが、２００〜４０００ｇ／ｍ２であることが望ましく、１０００〜３０００ｇ／ｍ２であることがより望ましい。マットの目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持力が充分ではなく、このようなマットにより構成される保持シール材５２を用いて排ガス浄化装置５０を製造する場合、ハニカムフィルタ１が脱落しやすくなる。
また、マットの目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、マットの嵩が低くなりにくい。
【００６６】
また、保持シール材５２を構成するマットの嵩密度（巻き付ける前の保持シール材の嵩密度）については、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。マットの嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維の絡み合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、各マットの嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、保持シール材５２を構成するマットが硬くなり、保持シール材５２のハニカムフィルタ１への巻き付け性が低下し、保持シール材５２が割れやすくなる。
【００６７】
保持シール材５２を構成するマットには、嵩高さを抑えたり、排ガス浄化装置５０の組み立て前の作業性を高めたりするために、さらに有機バインダ等のバインダが含まれていてもよい。
また、保持シール材５２を構成するマットの厚さは１．５〜１５ｍｍであることが望ましい。
【００６８】
排ガス浄化装置５０において、金属ケーシング５１は、主にステンレス等の金属からなることが望ましい。
【００６９】
次に、本発明のハニカム焼成体の製造方法及び本発明のハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。
【００７０】
（１）ハニカム焼成体の製造方法
（１−１）セラミック原料準備工程
まず、ハニカム焼成体の原料となるセラミック原料を準備する。セラミック原料は炭化ケイ素粉末と、有機バインダと、可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより準備することができる。
上記セラミック原料には、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剤を添加してもよい。
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）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが望ましい。
【００７１】
（１−２）押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を押出成形し、所定の長さで切断することにより、ハニカム成形体を作製する。この際、図４（ａ）〜（ｅ）、図５（ａ）〜（ｄ）に示すセル構造（セルの形状およびセルの配置）を有する断面形状が形成されるような金型を用いてハニカム成形体を作製する。
なお、セル隔壁の厚さ、外周壁の厚さ、外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積との面積比は金型の形状を調整することによりすることができる。
特に、外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積との面積比を調整する場合には、面取りする範囲（角度、位置）を調節することによりすることができる。
【００７２】
（１−３）乾燥工程
次に、上記押出成形工程で得られたハニカム成形体を、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、又は、凍結乾燥機等を用いて乾燥させる。ハニカム成形体の乾燥では、マイクロ波乾燥機と熱風乾燥機とを併用するか、又は、マイクロ波乾燥機を用いてハニカム成形体をある程度の水分となるまで乾燥させた後、熱風乾燥機を用いてハニカム成形体中の水分を完全に除去してもよい。
【００７３】
（１−４）封止工程
上記乾燥工程後のハニカム成形体の所定のセルに封止材となる封止材ペーストを充填して上記セルを封止する封止工程を行う。
ここで、封止材ペーストとしては、上記セラミック原料を用いることができる。
【００７４】
（１−５）脱脂工程
次に、上記封止工程後のハニカム成形体を３００〜６５０℃で、０．５〜３時間加熱することによりハニカム成形体中の有機物を除去し、ハニカム脱脂体を作製する。
【００７５】
（１−６）焼成工程
上記脱脂工程で得られたハニカム脱脂体を窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で、１８００〜２２００℃、０．５〜４時間焼成する。
なお、セルの端部に充填された封止材ペーストは、加熱により焼成され、封止材となる。
【００７６】
以上の工程を経て本発明のハニカム焼成体を製造することができる。
【００７７】
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法を説明する。
【００７８】
（２）ハニカムフィルタの製造方法
（２−１）接着材ペースト準備工程
まず、ハニカム焼成体を接着させるための接着材ペーストを作製する。
接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
接着材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物粒子、窒化物粒子等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。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。無機粒子の中では、熱伝導性に優れる炭化ケイ素粒子が望ましい。
上記接着材ペーストに含まれる無機繊維及び／又はウィスカとしては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等からなる無機繊維及び／又はウィスカ等が挙げられる。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。無機繊維の中では、アルミナファイバが望ましい。また、無機繊維は、生体溶解性ファイバであってもよい。
さらに、上記接着材ペーストには、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、グラファイト等を添加してもよい。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）、ムライトバルーン等が挙げられる。
【００７９】
（２−２）集合工程
上記工程で準備した接着材ペーストをハニカム焼成体の側面に塗り、複数のハニカム焼成体を集合する。
その後、集合されたハニカム焼成体を加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、ハニカム焼成体の集合体を作製する。
次に、ダイヤモンドカッター等を用い、ハニカム焼成体の集合体に切削加工を施し、円柱状とする。
【００８０】
（２−３）外周コート層形成工程
次に、上記集合工程により得られたハニカム焼成体の集合体の外周に外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。また、外周コート材ペーストとして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
なお、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
【００８１】
以上の工程を経て本発明のハニカムフィルタを製造することができる。
【００８２】
（実施例）
以下に、本発明を実施するための形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明を実施するための形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００８３】
（実施例１−１）
（１）ハニカム焼成体の製造
（１−１）セラミック原料準備工程
平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日油社製  ユニルーブ）０．８重量％、グリセリン１．３重量％、造孔材（アクリル樹脂）１．９重量％、オレイン酸２．８重量％、及び、水１３．２重量％を加えて混合してセラミック原料を準備した。
（１−２）押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を押出成形し、長手方向に垂直方向の断面形状が正方形である直方体のハニカム成形体を作製した。
なお、本工程では、内部セル及び外周排ガス導入セルの断面形状は一辺が１．７ｍｍの正方形となるようにし、外周排ガス排出セルの形状が図４（ａ）に示す形状となるようにし、角部セルの形状が図５（ａ）に示す形状となるように押出成形を行った。
（１−３）乾燥工程
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。
（１−４）封止工程
その後、ハニカム成形体の乾燥体の所定のセルに封止材ペーストを充填してセルの封止を行った。
具体的には、排ガス流入側の端部及び排ガス排出側の端部が図２（ａ）及び図３に示す位置で封止されるようにセルの封止を行った。すなわち、市松模様状になるように内部セルの一方の端部を封止し、排ガス排出側の外周排ガス導入セルの端部、排ガス流入側の外周排ガス排出セルの端部及び排ガス流入側の角部セルの端部を封止した。
（１−５）脱脂工程
続いて、セルの封止を行ったハニカム成形体の乾燥体を４００℃で脱脂する脱脂処理を行いハニカム脱脂体を作製した。
（１−６）焼成工程
さらに、ハニカム脱脂体を常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間の条件で焼成処理を行った。
【００８４】
以上の工程を経て、実施例１−１に係るハニカム焼成体を作製した。
【００８５】
作製したハニカム焼成体では、気孔率が４５％、平均気孔径が１５μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セル密度が３１個／ｃｍ２（２００ｃｐｓｉ）、セル隔壁の厚さが０．２０３ｍｍ、外周壁の厚さの最小値が０．３２２ｍｍであった。
また、内部セル及び外周排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状は一辺が１．７ｍｍの正方形であった。
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％であった。
【００８６】
（実施例１−２）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の７５％とした以外は実施例１−１と同様に実施例１−２に係るハニカム焼成体を作製した。
【００８７】
（実施例１−３）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％とした以外は実施例１−１と同様に実施例１−３に係るハニカム焼成体を作製した。
【００８８】
（実施例２−１）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの形状が図４（ｄ）に示す形状となり、角部セルが図５（ｃ）に示す形状となるようにした以外は、実施例１−１と同様に実施例２−１に係るハニカム焼成体を作製した。
なお、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％とした。
【００８９】
（実施例２−２）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の７５％とした以外は実施例２−１と同様に実施例２−２に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９０】
（実施例２−３）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％とした以外は実施例２−１と同様に実施例２−３に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９１】
（比較例１−１）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の９３％とした以外は実施例１−１と同様に比較例１−１に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９２】
（比較例１−２）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８４％とした以外は実施例１−１と同様に比較例１−２に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９３】
（比較例１−３）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の５０％とした以外は実施例１−１と同様に比較例１−３に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９４】
（比較例１−４）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の２５％とした以外は実施例１−１と同様に比較例１−４に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９５】
（比較例２−１）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８４％とした以外は実施例２−１と同様に比較例２−１に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９６】
（比較例２−２）
外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の５０％とした以外は実施例２−１と同様に比較例２−２に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９７】
（比較例３−１）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状を内部セルの断面形状と同じにした以外は、実施例１−１と同様に比較例３−１に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９８】
（比較例３−２）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状が比較例３−１の外周排ガス排出セルと相似になるように、かつ、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の９３％となるように、外周排ガス排出セルの断面形状を縮小した以外は、比較例３−１と同様に比較例３−２に係るハニカム焼成体を作製した。
【００９９】
（比較例３−３）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状が比較例３−１の外周排ガス排出セルと相似になるように、かつ、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８４％となるように、外周排ガス排出セルの断面形状を縮小した以外は、比較例３−１と同様に比較例３−３に係るハニカム焼成体を作製した。
【０１００】
（比較例３−４）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状が比較例３−１の外周排ガス排出セルと相似になるように、かつ、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％となるように、外周排ガス排出セルの断面形状を縮小した以外は、比較例３−１と同様に比較例３−４に係るハニカム焼成体を作製した。
【０１０１】
（比較例３−５）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状が比較例３−１の外周排ガス排出セルと相似になるように、かつ、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の７５％となるように、外周排ガス排出セルの断面形状を縮小した以外は、比較例３−１と同様に比較例３−５に係るハニカム焼成体を作製した。
【０１０２】
（比較例３−６）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状が比較例３−１の外周排ガス排出セルと相似になるように、かつ、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％となるように、外周排ガス排出セルの断面形状を縮小した以外は、比較例３−１と同様に比較例３−６に係るハニカム焼成体を作製した。
【０１０３】
（比較例３−７）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状が比較例３−１の外周排ガス排出セルと相似になるように、かつ、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の５０％となるように、外周排ガス排出セルの断面形状を縮小した以外は、比較例３−１と同様に比較例３−７に係るハニカム焼成体を作製した。
【０１０４】
（比較例３−８）
押出成形工程において、外周排ガス排出セルの断面形状が比較例３−１の外周排ガス排出セルと相似になるように、かつ、外周排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の２５％となるように、外周排ガス排出セルの断面形状を縮小した以外は、比較例３−１と同様に比較例３−８に係るハニカム焼成体を作製した。
【０１０５】
以下、実施例１−１〜実施例１−３及び比較例１−１〜比較例１−４に係るハニカム焼成体を合わせて「直線面取り外周排ガス排出セルを有するハニカム焼成体」とも呼ぶ。
また、実施例２−１〜実施例２−３、比較例２−１及び比較例２−２に係るハニカム焼成体を合わせて「曲線面取り外周排ガス排出セルを有するハニカム焼成体」とも呼ぶ。
【０１０６】
（圧縮応力評価）
（１）圧縮応力のシミュレーション
各実施例及び各比較例に係るハニカム焼成体について、周囲から圧力をかけた場合のハニカム焼成体内部に生じる最大の圧縮応力をシミュレーションにより算出した。
シミュレーションの条件は以下の通りとした。
・使用ソフト：ＡＮＳＹＳ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ＡＰＤＬ  ｖｅｒｓｉｏｎ  １４．０
・計算モデル：２Ｄ平面、１／８対称モデル
・物質特性
ＳｉＣ基材（ヤング率：１５．１２Ｇｐａ、ポアソン比：０．３３）
接着剤層（ヤング率：０．４０Ｇｐａ、ポアソン比：０．２０）
・圧力荷重値：１．５ＭＰａ（等分布荷重）
（２）相対強度の算出
次に、上記シミュレーションにおいて比較例３−１に係るハニカム焼成体の最大圧縮応力
を１．００とした場合の各実施例及び各比較例の相対強度を算出した。
相対強度は以下の式１により求めることができる。
相対強度＝各実施例又は各比較例の最大圧縮応力／比較例３−１の最大圧縮応力・・・式１
各実施例又は各比較例の相対強度の値を表１〜表３に示す。
【０１０７】
また、直線面取り外周排ガス排出セルを有するハニカム焼成体、及び、曲線面取り外周排ガス排出セルを有するハニカム焼成体の相対強度から、外周排ガス排出セル開口面積と内部セル開口面積との比が一致する比較例３−２〜３−８の相対強度をそれぞれ引いた値を、各実施例及び各比較例の相対強度補正値とした。
各実施例又は各比較例の補正相対強度の値を表１及び表２に示す。
また、外周排ガス排出セル開口面積と内部セル開口面積との比と、相対強度補正値との相間関係を図８に示す。
図８は、外周排ガス排出セル開口面積と内部セル開口面積との比とハニカム焼成体の相対強度補正値との関係を示す相関図である。
【０１０８】
【表１】
0006348806.tif 000002
【０１０９】
【表２】
0006348806.tif 000003
【０１１０】
【表３】
0006348806.tif 000004
【０１１１】
表１及び２並びに図８に示すように、実施例１−１〜実施例１−３及び実施例２−１〜実施例２−３では、ハニカム焼成体の圧縮応力に対する強度が向上していた。
特に、断面形状が矩形から角部が曲線により面取りされた形状である実施例２−１〜実施例２−３では、相対強度がより向上していた。
【０１１２】
（実施例３）
以下の方法によりハニカムフィルタを作製した。
【０１１３】
（１）ハニカム焼成体の準備
ハニカムフィルタに用いるハニカム焼成体として、実施例１−１のハニカム焼成体を準備した。
【０１１４】
（２）ハニカムフィルタの製造
（２−１）接着材ペースト準備工程
平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒子径０．６μｍの炭化ケイ素粒子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％を混合し耐熱性の接着材ペーストを準備した。
（２−２）集合工程
接着材ペーストを準備した各ハニカム焼成体の側面に塗り、各ハニカム焼成体を集合した。
その後、集合されたハニカム焼成体を１２０℃加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、ハニカム焼成体の集合体を作製した。
次に、ダイヤモンドカッターを用い、ハニカム焼成体の集合体に切削加工を施し、円柱状とした。
（２−３）外周コート層形成工程
次に、接着材ペーストと同様の組成からなる外周コート材ペーストをハニカム焼成体集合体の外周面に塗布し、外周コート材ペーストを１２０℃で乾燥固化させて外周コート層を形成することにより、ハニカムフィルタを製造した。
【０１１５】
以上の工程を経て実施例３に係るハニカムフィルタを作製した。
【符号の説明】
【０１１６】
１  ハニカムフィルタ
１０  ハニカム焼成体
１１  封止材
１２  最外周部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  角部
１４  接着材層
１５  外周コート層
２０  セル
２１  外周セル
２１ａ  外周排ガス導入セル
２１ｂ、２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、２１ｂ４、２１ｂ５  外周排ガス排出セル
２２  内部セル
２３  角部セル
２３ａ  角部排ガス導入セル
２３ｂ、２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３、２３ｂ４  角部排ガス排出セル
３０  セル隔壁
３１  厚壁領域
３２  外周壁
５０  排ガス浄化装置
５１  金属ケーシング
５２  保持シール材
【図１】
0006348806.tif 000005
【図２】
0006348806.tif 000006
【図３】
0006348806.tif 000007
【図４】
0006348806.tif 000008
【図５】
0006348806.tif 000009
【図６】
0006348806.tif 000010
【図７】
0006348806.tif 000011
【図８】
0006348806.tif 000012
【図９】
0006348806.tif 000013